桃溪流域馬跳水庫(kù)洪水計(jì)算多方法對(duì)比分析

黃 靖，張徐杰

（中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州，311122）

桃溪流域馬跳水庫(kù)洪水計(jì)算多方法對(duì)比分析

黃 靖，張徐杰

（中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州，311122）

無(wú)資料地區(qū)設(shè)計(jì)洪水分析主要常用的方法有推理公式法、瞬時(shí)單位線法、地區(qū)綜合法等。其中推理公式法采用設(shè)計(jì)暴雨推求設(shè)計(jì)洪水，部分地區(qū)適用于流域面積小于50 km2；瞬時(shí)單位線也采用設(shè)計(jì)暴雨推求設(shè)計(jì)洪水，部分地區(qū)適用于流域面積大于50 km2；地區(qū)綜合法是通過(guò)建立水文站洪水統(tǒng)計(jì)參數(shù)與匯水面積關(guān)系線，根據(jù)工程流域面積推算設(shè)計(jì)洪水成果。以設(shè)計(jì)洪水實(shí)例為論證，主要分析推理公式法和地區(qū)綜合法兩種方法成果的差別及取用。

推理公式法；地區(qū)綜合法；設(shè)計(jì)洪水；實(shí)例

1 流域概況

桃溪是晉江東溪的一條支流，是永春縣境內(nèi)四條主要溪流之一。它發(fā)源于永春縣和德化縣交界的戴云山脈南麓海拔1 366 m的雪山，流經(jīng)永春、呈祥、錦斗、蓬壺、達(dá)埔、石鼓、五里街、桃城、東平，出東關(guān)入山美水庫(kù)，為晉江東溪上源。河流全長(zhǎng)60 km，流域面積476 km2，河道比降15.4‰，流域形狀系數(shù)0.13。流域水資源豐富，生產(chǎn)潛力巨大，是本縣的主要水源，對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起著重要作用。桃溪水系呈樹(shù)枝狀，上寬下窄，上游流域?qū)掃_(dá)20 km，中下游窄長(zhǎng)。桃溪匯集支流較多，其中比較大的支流有壺東溪、達(dá)理溪、錦斗溪和霞凌溪四條。

擬建馬跳水庫(kù)屬桃溪流域的錦斗溪上，壩址位于永春縣蓬壺鎮(zhèn)軍兜村，為錦溪和呈祥溪匯合口處，距離馬跳一級(jí)電站約1.5 km。擬建馬跳水庫(kù)是一座以供水為主，結(jié)合灌溉、防洪、養(yǎng)殖等綜合利用的中型水庫(kù)。防洪標(biāo)準(zhǔn)采用重現(xiàn)期100年設(shè)計(jì)，重現(xiàn)期1 000年校核。在1∶50 000地形圖上量計(jì)流域特征值，確定壩址以上集雨面積43.4 km2，主河道長(zhǎng)度10.15 km，主河道坡降47.3‰。馬跳水庫(kù)流域水系及測(cè)站分布情況見(jiàn)圖1。

圖1 馬跳水庫(kù)流域水系主測(cè)站分布圖Fig.1 Location of hydrological stations in and near the Matiao reservoir basin

2 水文基本資料

桃溪流域主要水文站有永春水文站，以及相鄰流域木蘭溪支流古賴溪河流上的溪口水文站。馬跳水庫(kù)流域內(nèi)及附近有錦溪、蓬壺和永春站，以及相鄰流域木蘭溪支流古賴溪河流上溪口雨量站。工程附近及相鄰流域測(cè)站基本情況見(jiàn)表1。

3 暴雨洪水特性

桃溪流域的洪水主要是由鋒面雨和臺(tái)風(fēng)雨造成的，尤其是臺(tái)風(fēng)挾帶大量水汽，往往帶來(lái)大暴雨和特大暴雨，暴雨強(qiáng)度大、來(lái)勢(shì)猛、歷時(shí)短。暴雨多出現(xiàn)在春夏，尤以6月份頻繁。各地每年都有一次以上的暴雨出現(xiàn)，平均暴雨日數(shù)在4.5～7.3 d，以蘇坑、吾峰一帶為最多。各地平均暴雨強(qiáng)度在70 mm/d以上，而蘇坑達(dá)82.4 mm/d。7月份暴雨強(qiáng)度最大，各地一般均達(dá)80 mm/d左右，而蘇坑達(dá)101 mm/d。同時(shí)受山脈阻擋和地形影響，常驟降暴雨，極易造成災(zāi)害性洪水，危及兩岸人民的生命財(cái)產(chǎn)。同時(shí)，由于城建中部分建筑物擠占河道，建筑和生產(chǎn)廢料、生活垃圾大量?jī)A倒入河造成河床淤積，這些都不同程度地加重了洪災(zāi)的威脅。

表1 工程附近及相鄰流域測(cè)站基本情況表Table 1 Information of hydrological stations near the project

4 設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算

設(shè)計(jì)暴雨按查圖法和實(shí)測(cè)資料適線法兩種方法分別計(jì)算。

4.1 查圖法

根據(jù)福建省暴雨圖集1987年版和全國(guó)暴雨圖集2006年版查算馬跳水庫(kù)設(shè)計(jì)暴雨成果。查圖法暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)成果對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 查圖法暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)成果對(duì)比表Table 2 Comparison of different statistical parameters of storm

從表2可看出，福建省暴雨圖集成果和全國(guó)暴雨圖集1 h、6 h成果基本一致，24 h全國(guó)暴雨成果略大。另外本次通過(guò)對(duì)永春站1964～2014年24 h暴雨適線后均值為135 mm，Cv為0.43，Cs/Cv為3.5，與福建省暴雨圖集成果一致，本次查圖法采用福建省暴雨圖集成果。

4.2 適線法

以錦溪、蓬壺和永春站三站短歷時(shí)（1 h、3 h、6 h及24 h）暴雨實(shí)測(cè)成果為依據(jù)，對(duì)各站進(jìn)行頻率計(jì)算，用數(shù)學(xué)期望公式P=×100%計(jì)算經(jīng)驗(yàn)頻率，并以P-Ⅲ線型適線，以絕對(duì)值離差和最小值為控制優(yōu)選統(tǒng)計(jì)參數(shù)，短歷時(shí)設(shè)計(jì)暴雨成果比較情況見(jiàn)表3。

工程流域內(nèi)有錦溪站，蓬壺站在流域附近。經(jīng)比對(duì)分析，確定馬跳水庫(kù)設(shè)計(jì)暴雨1 h、3 h、6 h設(shè)計(jì)值采用蓬壺站適線成果，24 h設(shè)計(jì)暴雨采用錦溪站適線成果。

4.3 設(shè)計(jì)暴雨成果采用

綜上，福建省暴雨圖集法及適線法得出的工程設(shè)計(jì)及校核（1%和0.1%）設(shè)計(jì)暴雨比較見(jiàn)表4。

表3 各雨量站短歷時(shí)設(shè)計(jì)暴雨適線成果對(duì)比表Table 3 Comparison of design storms at different stations

表4 設(shè)計(jì)暴雨成果對(duì)比表Table 4 Comparison of design storm results

由表4中可看出，較適線法，福建省暴雨圖集法1 h和6 h設(shè)計(jì)暴雨成果大6%～10%，24 h設(shè)計(jì)暴雨成果基本接近。適線法中的蓬壺和錦溪雨量站各具有40年的暴雨資料年限，滿足規(guī)范要求。由于福建省暴雨圖集法成果考慮了歷史大暴雨的因素，因此，設(shè)計(jì)暴雨采用福建省暴雨圖集法成果，見(jiàn)表2。

5 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

洪水計(jì)算主要采用兩種方法：分別為福建小流域推理公式法和地區(qū)綜合法。

5.1 福建小流域推理公式法

流域特征值計(jì)算成果如表5所示。

福建省小流域推理公式法（摘自《福建省暴雨徑流查算圖表》）如下：

若tc≥τ，則

若tc＜τ，則

式中：Sp——設(shè)計(jì)暴雨雨力（單位：mm/h）；F——流域面積（km2）；

表5 馬跳水庫(kù)流域特征值Table 5 Characteristic parameters of Matiao reservoir basin

J——沿流程L的平均比降（‰）；

L——河道長(zhǎng)度（km）；

m——匯流參數(shù)，與參數(shù)θ取值有關(guān)；

沿海地區(qū)：θ≥1.5時(shí)，m=0.053×θ0.809；θ＜1.5時(shí)，m=0.063×θ0.384。

5.2 地區(qū)綜合法

分析晉江流域及鄰近流域面積小于500 km2的站，主要有永春、溪口、鳳洋及仙榮洪水面積比指數(shù)，并采用永春水文站為依據(jù)站按地區(qū)綜合推算馬跳水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水。各水文參證站洪水統(tǒng)計(jì)參數(shù)匯總見(jiàn)表6。點(diǎn)繪洪水地區(qū)綜合圖見(jiàn)圖2。

圖2 晉江流域鄰近各站設(shè)計(jì)洪水地區(qū)綜合圖Fig.2 Design flood plot of different stations in Jinjiang Basin

表6 各水文參證站洪水統(tǒng)計(jì)參數(shù)表Table 6 Statistical parameters of floods at different stations

由圖2確定面積比指數(shù)n為0.77，并以永春站為依據(jù)站推算馬跳水庫(kù)的設(shè)計(jì)洪水。以上兩種方法成果見(jiàn)表7。

表7 馬跳水庫(kù)洪水成果對(duì)比表Table 7 Comparison of design floods of Matiao reservoir

6 成果對(duì)比分析

（1）本工程流域面積為43.4 km2，符合采用福建小流域推理公式法計(jì)算要求。

（2）地區(qū)綜合法中，經(jīng)分析面積指數(shù)為0.77，基本符合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)值，但是經(jīng)對(duì)面積指數(shù)確定控制站（溪口站）實(shí)測(cè)資料分析發(fā)現(xiàn)，其中實(shí)測(cè)洪水系列為29年，不滿足規(guī)范要求的30年，同時(shí)缺少歷史洪水的加入，所以設(shè)計(jì)洪水成果存在偏小的可能性。本次不建議采用。

Comparison of flood calculation methods of Matiao reservoir in Taoxi river basin

by HUANG Jing and ZHANG Xu-jie
PowerChina Huadong Engineering Corporation

There are some methods used in calculation of design flood for ungauged basin,namely rational formula method,integrated unit hydrograph method and regional synthesis method.The rational formula method is commonly applied in ungauged basin whose area is less than 50 km2,according to the design storm.However,the integrated unit hydrograph method is suitable for the basin larger than 50 km2. The regional synthesis method is used for calculating design flood on the basis of catchment area as well as the relation between statistical flood parameters and catchmat area.In this study,the application of rational formula method and regional synthesis method has been discussed for specific basin.

rational formula method;regional synthesis method;design flood;case study

book=6,ebook=12

TV122

B

1671-1092（2016）06-0006-04

2016-07-08；

2016-11-21

黃 靖（1976-），女，浙江永康人，高級(jí)工程師，主要從事水文及水資源利用研究。

作者郵箱：huang_j@ecidi.com