基于流量-面積比值的小流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法對比研究

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(1.長江科學(xué)院 重慶分院，重慶 400026；2.武漢長江科創(chuàng)科技發(fā)展有限公司 重慶分公司，重慶 400026)

基于流量-面積比值的小流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法對比研究

幸新涪1，周火明1，秦維2，譚昭娣2，盧宇2，張乾柱1，盧陽1

(1.長江科學(xué)院 重慶分院，重慶 400026；2.武漢長江科創(chuàng)科技發(fā)展有限公司 重慶分公司，重慶 400026)

為確定分布式模型法、地區(qū)瞬時(shí)單位線法及推理公式法在估算山區(qū)小流域設(shè)計(jì)洪水過程中的適用性，基于洪峰流量-流域面積比值，以重慶市綦江區(qū)蒲河水系為研究對象，采用3種方法分別進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水計(jì)算，并與重慶市實(shí)測100 a一遇洪峰流量進(jìn)行對比。結(jié)果表明：①當(dāng)流域面積<10 km2時(shí)，采用推理公式法更合理可靠；此時(shí)河道坡度較大，流域的產(chǎn)、匯流條件符合推理公式法假定條件，計(jì)算結(jié)果符合實(shí)際。②當(dāng)流域面積為10～100 km2時(shí)，分布式模型法與地區(qū)瞬時(shí)單位線法均可合理計(jì)算設(shè)計(jì)洪水，但前者計(jì)算結(jié)果比后者更接近實(shí)測值。此類流域河道長、坡度平緩，流域的水動(dòng)力在空間中可視為均勻的擴(kuò)散；計(jì)算格柵單元間連續(xù)性強(qiáng)，各柵格向流域出口演算能合理反映真實(shí)的設(shè)計(jì)洪水過程。③當(dāng)流域面積>100 km2時(shí)，3種方法計(jì)算結(jié)果與實(shí)測值均有不同程度的偏離，但分布式模型法偏離程度最低，可作為設(shè)計(jì)洪水計(jì)算的首選方法。研究結(jié)果將有助于合理選擇設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法，為類似山區(qū)小流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算提供參考。

山洪災(zāi)害；設(shè)計(jì)洪水；分布式模型法；地區(qū)瞬時(shí)單位線法；推理公式法

1 研究背景

山洪系指發(fā)生在流域面積小的溪溝或周期性流水的荒溪中快速、強(qiáng)大的地表徑流，具有暴漲暴落、破壞力大等特點(diǎn)，往往導(dǎo)致道路和橋梁毀壞,水壩、山塘潰決，甚至造成人員傷亡，形成山洪災(zāi)害。集水面積<200 km2的流域常發(fā)生山洪災(zāi)害[1]，而此類流域水文資料往往相對匱乏，無法利用長序列的水文資料進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水計(jì)算，故常用分布式模型法、地區(qū)瞬時(shí)單位線及推理公式法進(jìn)行洪水估算。

分布式模型法根據(jù)地形資料將研究的流域劃分成若干子流域計(jì)算單元，按照截留、地表徑流、土壤水徑流、地下水徑流等多種徑流成分的匯流特性，沿各單元逐級向流域出口演算。此模型充分考慮了流域降雨、地形、植被以及人類活動(dòng)等要素對水文過程的影響，也可充分應(yīng)用傳統(tǒng)水文模型的成果與經(jīng)驗(yàn)，易于建模；但各子流域均有若干參數(shù)需要率定[2]，尤其在水文資料短缺的小流域地區(qū)，參數(shù)的率定是分布式模型運(yùn)用的難題。地區(qū)瞬時(shí)單位線法以水系生成的隨機(jī)理論為基礎(chǔ)，通過水系中鏈分布的函數(shù)建立流域地貌參數(shù)和流速的關(guān)系，一定程度上可以反映地貌擴(kuò)散的物理機(jī)制，但缺乏對水動(dòng)力擴(kuò)散的科學(xué)處理[3]。在匯流時(shí)間內(nèi)，推理公式法假定暴雨強(qiáng)度、徑流系數(shù)在時(shí)間與空間上均勻分布，可以根據(jù)不同暴雨條件和流域下墊面細(xì)化降雨強(qiáng)度及徑流參數(shù)，但未能改變假定條件與實(shí)際情況不符的差異。

此前，業(yè)內(nèi)學(xué)者對3種方法開展了很多研究?？追舱艿萚4]對分布式模型法研究發(fā)現(xiàn)，柵格分區(qū)會出現(xiàn)坡度為0的情況，且坡度為0的柵格數(shù)越多，對洪水結(jié)果影響越大；芮孝芳等[5]認(rèn)為地貌擴(kuò)散作用取決于流域大小、形狀和水系分布狀況，水動(dòng)力擴(kuò)散作用取決于地形坡度、糙率分布；王國安等[6-7]指出河流槽面面積占比大的平原地區(qū)，地區(qū)瞬時(shí)單位線法比較合理，且認(rèn)為推理公式法不能用于平原河流和平原河網(wǎng)地區(qū)洪水計(jì)算；陳家琦等[8]認(rèn)為流域面積越小越能滿足推理公式的假定。這些研究大多是從理論角度對3種洪水設(shè)計(jì)方法的假定條件及不足作出分析與討論，并選用較大流域的設(shè)計(jì)洪水計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，探討了3種方法的優(yōu)缺點(diǎn)；但尚未對山區(qū)小流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算中3種方法的計(jì)算結(jié)果合理性及適用范圍進(jìn)行研究。

為研究山區(qū)小流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算中分布式模型法、地區(qū)瞬時(shí)單位線法及推理公式法結(jié)果的合理性及適用范圍，本文基于重慶市綦江區(qū)2015年度山洪災(zāi)害調(diào)查評價(jià)數(shù)據(jù)，選取典型的山區(qū)河流——蒲河流域作為研究對象開展設(shè)計(jì)洪水計(jì)算，將3種方法計(jì)算得到的洪峰流量-流域面積比值與重慶市實(shí)測100 a一遇洪峰-面積比值[9]進(jìn)行比較，分析與討論3種方法計(jì)算結(jié)果的差異性，確定其適用范圍，為同類型山地?zé)o資料小流域山洪災(zāi)害洪水計(jì)算提供參考借鑒。

2 研究對象概況

蒲河位于重慶市綦江區(qū)，系綦江第二大支流。該河發(fā)源于重慶市萬盛區(qū)，自東北流向西南，沿途有孝子河、金家河、永豐河等支流依次匯入，流域集水總面積834.7 km2。蒲河地處川東平行嶺谷區(qū)，地勢由東北向西南傾斜，東部又略高于中、西部。流域地形以深丘為主，有部分中、低山。

為討論3種洪水估算方法在不同特征小流域進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水計(jì)算的適用性，本文選取蒲河水系中流域面積、河道長度及河道坡降不同的10個(gè)小流域作為研究對象，合理選取河(溝)道的橫斷面、縱斷面開展實(shí)地測點(diǎn)調(diào)查與測量，獲取流域的特征數(shù)據(jù)。10個(gè)小流域調(diào)查點(diǎn)分布位置與編號如圖1所示。

圖1 蒲河水系及流域測點(diǎn)位置Fig.1 Map of the Puhe river drainage basin and measuring points in the basin

根據(jù)實(shí)際測點(diǎn)數(shù)據(jù)，提取測點(diǎn)橫斷面以上集水面積(下文均用流域面積表述)等相關(guān)特征值，如表1所示。其中，測點(diǎn)1、測點(diǎn)5、測點(diǎn)10流域面積均超過100 km2，河道常年活水流動(dòng)，是蒲河二級或三級支流。其中測點(diǎn)1流域面積最大，為121.24 km2，河道長39.23 km，河道比降0.005 2。測點(diǎn)6—測點(diǎn)9流域面積為25～80 km2，河道長度為10～24 km，河道比降為0.002 8～0.009 6。測點(diǎn)2—測點(diǎn)4流域面積均<25 km2，具有河道短、比降大的特點(diǎn)，為典型的山地干溝。

表1 小流域特征參數(shù)Table 1 Characteristic parameters of small catchments

3 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法及原理

3.1 分布式模型法

分布式模型法是直接基于流域地形地貌及植被特征的單位線計(jì)算方法，它以流域水質(zhì)點(diǎn)匯流時(shí)間的概率密度分布函數(shù)等價(jià)于單位線為理論基礎(chǔ)。假定凈雨空間分布均勻，首先分析計(jì)算小流域中各柵格內(nèi)徑流滯留時(shí)間，然后根據(jù)匯流路徑得到每一點(diǎn)的徑流到達(dá)小流域出口的匯流時(shí)間，最后計(jì)算匯流時(shí)間的概率密度分布及單位線[10]。

坡地上水流的速度與地形坡度大小有關(guān)，還與水量有關(guān)。參照曼寧公式，采用考慮坡度和雨強(qiáng)影響的流速公式計(jì)算水流在流域某處的速度V：

V=K0S0.5ia；

(1)

Q=AV。

(2)

式中：V為水流速度(m/s)；S為流域上某處沿著水流方向的坡度；K0為流速系數(shù)，參照分布式中SCS模型研究(1986)，本文取值范圍為0.3～2.5[11]；i為降雨強(qiáng)度(mm/min)；a為待定參數(shù)，一般取值0.4；Q為流量；A為河道斷面面積(m2)。

3.2 地區(qū)瞬時(shí)單位線法

瞬時(shí)單位線的數(shù)學(xué)基本公式為

(3)

式中：γ為伽馬函數(shù)，γ(n)=(n-1)！，n相當(dāng)于水庫個(gè)數(shù)或調(diào)節(jié)次數(shù)；K1為相當(dāng)于流域匯流時(shí)間的參數(shù)；n，k為流域單位線的2個(gè)模型參數(shù)；μ(t)相當(dāng)于時(shí)間變量的瞬時(shí)單位線值。

根據(jù)計(jì)算得到的參數(shù)n，k，可得到一個(gè)確定的瞬時(shí)單位線，它是凈雨歷時(shí)為無限小的μ(0,t)。因此，將μ(0,t)積分轉(zhuǎn)換成積分曲線s(t)，即

(4)

對上式進(jìn)行積分與轉(zhuǎn)換，得無因次時(shí)段單位線：μ(Δt，t)=s(t)-s(t-1)。當(dāng)s(0)=0時(shí)，可得到時(shí)段為Δt、凈雨深度為ΔR的時(shí)段單位線；地面凈雨過程h(t)與時(shí)段單位線q(Δt，t)的卷積即可得還原地面徑流過程Qc(t)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)取離散卷積形式，即

(5)

式中：Tu為凈雨過程歷時(shí)；i為第i個(gè)凈雨歷時(shí)過程。

3.3 推理公式法

推理公式法以推理成因?yàn)榛A(chǔ)，結(jié)合了經(jīng)驗(yàn)性參數(shù)定量，它從基本的洪水成因出發(fā)，假定流域強(qiáng)度在時(shí)間、空間上均勻分布，經(jīng)過線性匯流推導(dǎo)，表達(dá)了流域產(chǎn)匯流因素的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。推理公式法表達(dá)式為：

(6)

(7)

(8)

式中：Qm,p為頻率為P的洪峰流量；ψ為洪峰徑流系數(shù)；Sp為雨力，即年最大1 h平均雨強(qiáng)；τ為流域匯流時(shí)間；n為暴雨公式指數(shù)；m為匯流參數(shù)；F為流域面積；L為河流長度；J為河道平均比降；μ為損失參數(shù)，即產(chǎn)流歷時(shí)內(nèi)流域平均入滲強(qiáng)度。

計(jì)算過程中，當(dāng)產(chǎn)流歷時(shí)tc>τ為全面產(chǎn)流，此時(shí)成峰暴雨時(shí)段內(nèi)的雨強(qiáng)都大于下滲率，產(chǎn)流強(qiáng)度都>0；當(dāng)tc<τ為部分產(chǎn)流，成峰暴雨時(shí)段內(nèi)部分時(shí)段的雨強(qiáng)小于下滲率而不產(chǎn)流，在產(chǎn)流歷時(shí)tc范圍內(nèi)產(chǎn)生的徑流全部參與形成洪峰。

4 洪水計(jì)算與成果分析

采用3種方法分別計(jì)算小流域設(shè)計(jì)洪水，對比100 a一遇(P=1%)的洪峰流量結(jié)果，并擬合與流域面積之間的關(guān)系；對比重慶市多場實(shí)測洪水?dāng)?shù)據(jù)，比較各計(jì)算結(jié)果的差異，分析3種方法的優(yōu)缺點(diǎn)并確定適用范圍。

4.1 蒲河流域暴雨參數(shù)信息

由于重慶市尚未編制暴雨洪水計(jì)算手冊，故采用《四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊》(以下簡稱《手冊》)進(jìn)行流域暴雨計(jì)算[12]。根據(jù)《手冊》查得蒲河流域暴雨時(shí)面深關(guān)系和設(shè)計(jì)雨型綜合分區(qū)，獲取典型時(shí)段暴雨均值和CV值；按照CS=3.5CV，依據(jù)Pearson-III型曲線模比系數(shù)Kp值表，計(jì)算典型設(shè)計(jì)頻率的設(shè)計(jì)點(diǎn)雨量；合理選取時(shí)段雨量折減系數(shù)與點(diǎn)面雨量轉(zhuǎn)換系數(shù)，折算設(shè)計(jì)面雨量[13]；按照前期土壤中等濕潤，初損雨量15 mm，平均入滲率0.9 mm/h的工況進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水計(jì)算[14]。暴雨參數(shù)及成果見表2。

表2 最大1 d降水量設(shè)計(jì)結(jié)果Table 2 Design of maximum daily precipitation inthe study area

注：CS為偏態(tài)系數(shù)；CV為變差系數(shù)

4.2 設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算結(jié)果與分析

100 a一遇設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果見表3。

表3 100 a一遇設(shè)計(jì)洪水計(jì)算結(jié)果Table 3 Calculation results of 100-year design flood

結(jié)果表明，推求不同流域面積P=1%時(shí)的設(shè)計(jì)洪峰流量，3種方法存在較大的差異性。流域面積<20 km2的3個(gè)對象中，推理公式法計(jì)算值最大。以測點(diǎn)2為例，分布式模型法、地區(qū)瞬時(shí)單位線法、推理公式法計(jì)算的洪峰流量分別為165.0，176.4， 188.9 m3/s，與3種方法平均洪峰流量176.8 m3/s分別相差了6.7%，0.2% ，6.8%，可見地區(qū)瞬時(shí)單位線法計(jì)算值差異小，而另外兩種方法偏差較大。

流域面積接近100 km2時(shí)，分布式模型法與地區(qū)瞬時(shí)單位線法計(jì)算結(jié)果相差不大，而推理公式法計(jì)算結(jié)果明顯小于前兩者計(jì)算結(jié)果。

在流域面積>100 km2的3個(gè)對象中，隨著流域面積的增加，分布式模型法計(jì)算值與其對應(yīng)的平均值差值分別為26.5%，28.7%，5.4%，可見流域面積越大，分布式模型法相對差異越小。

4.3 流量-面積指數(shù)比分析

將表3的洪峰流量與對應(yīng)流域面積點(diǎn)繪在雙對數(shù)圖上，對數(shù)點(diǎn)擬合直線的斜率為流量-面積指數(shù)比，與重慶市多年實(shí)測100 a一遇(P=1%)洪峰流量-流域面積指數(shù)比相關(guān)圖比較[12]，詳見圖2、圖3。

圖2 重慶市多年實(shí)測100 a一遇洪峰-面積指數(shù)比Fig.2 Ratio of measured 100-year flood peak flow to catchment area in Chongqing

圖3 洪峰流量Q與流域面積F雙對數(shù)曲線擬合Fig.3 Double logarithmic curves of peak flow vs. catchment area

圖3(a)中，實(shí)測值與分布式模型法計(jì)算結(jié)果擬合線相關(guān)系數(shù)R均>0.9，均表現(xiàn)出高度相關(guān)性，擬合效果可靠。實(shí)測洪峰流量-流域面積對數(shù)擬合直線斜率為0.756 6，計(jì)算結(jié)果擬合直線斜率為0.783 8，兩擬合直線近乎平行；各計(jì)算結(jié)果均靠近實(shí)測擬合直線，證明分布式模型法在設(shè)計(jì)洪水計(jì)算時(shí)，結(jié)果整體符合實(shí)際情況。圖3(b)中，地區(qū)瞬時(shí)單位線計(jì)算結(jié)果擬合直線斜率為0.737 6，與實(shí)測值擬合直線斜率相差2.5%，計(jì)算結(jié)果均靠近實(shí)測擬合直線，即該方法進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水計(jì)算結(jié)果符合實(shí)際。圖3(c)推理公式法計(jì)算結(jié)果與實(shí)測值則表現(xiàn)出明顯的差異性，具體為在流域面積小時(shí)，洪峰流量計(jì)算值接近實(shí)測值，結(jié)果合理；隨著流域面積不斷增大，計(jì)算值越來越偏離實(shí)測值，超出實(shí)測值分布的區(qū)間范圍，此時(shí)計(jì)算結(jié)果不合理。

4.4 相對誤差分析

為進(jìn)一步分析各方法計(jì)算結(jié)果與實(shí)測值的差異程度，故采用相對誤差指標(biāo)開展量化分析。相對誤差計(jì)算公式為

(9)

將10個(gè)小流域的流域面積對數(shù)值分別代入實(shí)測洪水?dāng)M合線得到lgQ實(shí)測，分別減去3種方法對應(yīng)的lgQ計(jì)算值，最終按照式(9)可以得到相對誤差δ。3種方法得到的各流域洪水計(jì)算相對誤差見圖4。

圖4中，分布式模型法與地區(qū)瞬時(shí)單位線的相對誤差曲線表現(xiàn)出先下降、后逐步上升的規(guī)律，推理公式法的相對誤差曲線則呈現(xiàn)單調(diào)遞增的規(guī)律，3條曲線在流域面積10 km2附近相交。當(dāng)流域面積<10 km2時(shí)，推理公式法的平均相對誤差為7.5%，明顯小于另外2種方法計(jì)算結(jié)果的相對誤差，即推理公式法計(jì)算結(jié)果更匹配重慶市實(shí)測洪水的擬合曲線。此時(shí)采用推理公式法進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水計(jì)算更合理。當(dāng)流域面積>10 km2時(shí)，推理公式法相對誤差明顯大于另外2種方法，推理公式法的設(shè)計(jì)洪水計(jì)算結(jié)果偏差明顯，此時(shí)可考慮分布式模型法與地區(qū)瞬時(shí)單位線法進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水計(jì)算。

分布式模型法與地區(qū)瞬時(shí)單位線法相對誤差曲線規(guī)律相似，但也存在差異性。當(dāng)流域面積<10 km2時(shí)，前者計(jì)算結(jié)果相對誤差略小于后者結(jié)果相對誤差，即分布式模型法計(jì)算結(jié)果更接近實(shí)測洪峰流量；當(dāng)流域面積為10～25 km2時(shí),地區(qū)瞬時(shí)單位線計(jì)算結(jié)果相對誤差較?。划?dāng)流域面積>25 km2時(shí)，地區(qū)瞬時(shí)單位線法相對誤差介于分布式模型法與推理公式法的相對誤差曲線之間，比分布式模型法的計(jì)算結(jié)果更偏離實(shí)測值；隨著流域面積增大，偏離程度越顯著，此時(shí)運(yùn)用分布式模型法計(jì)算設(shè)計(jì)洪水，結(jié)果更合理可靠。當(dāng)流域面積>100 km2時(shí)，3種方法的δ曲線均不同幅度上升，表明此時(shí)的計(jì)算結(jié)果均有較大的偏差值，但分布式模型法偏離程度最低。

4.5 3種方法的適用范圍

結(jié)合小流域的其他特征，探討3種方法的適用范圍。當(dāng)流域面積<10 km2時(shí)，河道平均長度為5 km，平均坡度為8.6%，為典型的山區(qū)小流域。此時(shí)河流槽面占比小，河槽蓄流能力小，整個(gè)流域的產(chǎn)流條件與匯流條件基本相等，實(shí)際情況與推理公式法的假定條件匹配度高；故此時(shí)采用推理公式法進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水計(jì)算更合理。

當(dāng)流域面積為10～100 km2時(shí)，河道平均長度為16 km，平均坡度為1.7%。由于流域面積較大，坡度平緩，流域的水文響應(yīng)過程越能得以真實(shí)模擬，此時(shí)水動(dòng)力擴(kuò)散在坡面漫流、坡面-河道交匯及河道行流3個(gè)階段差異不大，可視為在空間均勻擴(kuò)散，地面徑流過程曲線能準(zhǔn)確合理反映實(shí)際的徑流過程，故地區(qū)瞬時(shí)單位線計(jì)算結(jié)果合理；同樣，在坡度平緩的流域中，劃分的計(jì)算單元柵格之間的地貌形態(tài)及河道坡度均不會發(fā)生大的差異性改變，流速在柵格之間整體連續(xù)性強(qiáng)，各柵格向流域出口擬合演算的過程能合理反映實(shí)際的設(shè)計(jì)洪水過程，計(jì)算的洪峰流量值符合實(shí)際情況。

當(dāng)流域面積>100 km2時(shí)，河道平均長度為32 km，平均坡度為0.9%，由于河道長，沿途流經(jīng)深丘及中、低山等不同地形，地區(qū)瞬時(shí)單位線法擬合的徑流過程以及分布式模型法的各柵格間會出現(xiàn)流域特征突變的情況，這種局部的改變會降低整體結(jié)果的合理性，故2種方法的計(jì)算結(jié)果均不同程度偏離實(shí)測值。由于分布式SCS模型的關(guān)鍵問題在于率定參數(shù)、調(diào)節(jié)降雨初損及土壤前期濕潤度等，面積較小的流域沒有準(zhǔn)確資料校正率定參數(shù)，其計(jì)算結(jié)果偏離實(shí)際較大；當(dāng)流域面積增大時(shí)，參數(shù)率定的準(zhǔn)確度增加，降雨初損值也相對可靠，其計(jì)算結(jié)果更接近實(shí)際結(jié)果。

5 結(jié) 論

本文通過與重慶市實(shí)測洪水資料對比，探討了山區(qū)無資料小流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算中分布式模型法、地區(qū)瞬時(shí)單位線法以及推理公式法計(jì)算結(jié)果的差異性，并分析了3種方法的適用范圍。得到以下結(jié)論：

(1) 當(dāng)流域面積<10 km2時(shí)，推理公式法的設(shè)計(jì)洪水計(jì)算結(jié)果與實(shí)測值偏差7.5%，此時(shí)河道坡度較大，流域的產(chǎn)流條件與匯流條件相似，符合推理公式法假定條件，故采用推理公式法更合理可靠。

(2) 當(dāng)流域面積為10～100 km2時(shí)，此類流域面積較大、坡度平緩，流域的水動(dòng)力在空間中可視為均勻擴(kuò)散；柵格之間整體連續(xù)性強(qiáng)，各柵格向流域出口演算能合理反映真實(shí)的設(shè)計(jì)洪水過程。故分布式模型法與地區(qū)瞬時(shí)單位線法均可合理計(jì)算設(shè)計(jì)洪水，但前者計(jì)算結(jié)果比后者更接近實(shí)測值。在精度要求較高的情況下，優(yōu)先考慮采用分布式模型法進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水計(jì)算；若力求計(jì)算簡便，可優(yōu)先考慮采用地區(qū)瞬時(shí)單位線法。

(3) 當(dāng)流域面積>100 km2時(shí)，山區(qū)河流往往流經(jīng)深丘及中、低山等不同地形，流域局部之間差異明顯，3種方法計(jì)算結(jié)果與實(shí)測值均有不同程度的偏離，但分布式模型法偏離程度最低，可作為設(shè)計(jì)洪水計(jì)算的首選方法。

[1] 全國山洪災(zāi)害防治項(xiàng)目組.山洪災(zāi)害分析評價(jià)技術(shù)要求[R].北京：全國山洪災(zāi)害防治項(xiàng)目組，2015.

[2] 張紅萍.山區(qū)小流域洪水風(fēng)險(xiǎn)評估與預(yù)警技術(shù)研究[D].北京: 中國水利水電科學(xué)研究院，2013.

[3] 芮孝芳.地貌瞬時(shí)單位線研究進(jìn)展[J].水科學(xué)進(jìn)展，1999，10(3)：345-350.

[4] 孔凡哲，韓繼偉，趙 磊，等.分布式單位線分析方法的對比分析[J].人民黃河，2011，33(1)：28-30.

[5] 芮孝芳，石 朋.基于地貌擴(kuò)散和水動(dòng)力擴(kuò)散的流域瞬時(shí)單位線研究[J].水科學(xué)進(jìn)展，2002，13(4)：439-444.

[6] 王國安，賀順德，李超群，等.論廣東省綜合單位線的基本原理和適用條件[J].人民黃河，2011，33(3)：15-18.

[7] 王國安，賀順德，李榮容，等.論推理公式的基本原理和適用條件[J].人民黃河，2010，32(12)：1-4.

[8] 陳家琦，張恭肅.小流域暴雨洪水計(jì)算[M].北京：水利電力出版社，1985.

[9] 彭萬兵，趙 東.重慶市萬州區(qū)山洪災(zāi)害分析評價(jià)報(bào)告[R].重慶：長江上游水文水資源勘測局，2015.

[10] 芮孝芳.水文學(xué)原理[M].北京：中國水利水電出版社，2004.

[11] 范姝云.基于SCS模型的尖山河小流域不同土地利用類型地表徑流及COD污染負(fù)荷研究[D].昆明：西南林業(yè)大學(xué)，2015.

[12] 四川省水利廳.四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊[K].成都：四川省水利廳，1984.

[13] 四川省水利廳.四川省暴雨洪水圖集[K].成都：四川省水利廳，2011.

[14] 詹道江，葉守澤.工程水文學(xué)[M].北京：中國水利水電出版社，2000.

Comparison of Calculation Methods for Design Flood ofSmall Catchments Based on Flow-Area Ratio

XING Xin-fu1, ZHOU Huo-ming1, QIN Wei2, TAN Zhao-di2, LU Yu2, ZHANG Qian-zhu1, LU Yang1

(1.Chongqing Branch, Yangtze River Scientific Research Institute, Chongqing 400026, China; 2.Chongqing Branch of Wuhan Changjiang Kechuang Technology Development Co., Ltd., Chongqing 400026, China)

The design flood in a mountainous small catchment was calculated by using distributed model, regional instantaneous unit hydrograph, and deducted formula respectively based on the ratio of peak discharge to catchment area, and the calculated results were further compared with the measured peak discharge of 100-year flood to determine the applicability of the above-mentioned three methods. Puhe river system in Qijiang, Chongqing was selected as a case study. Conclusions are drawn as follows: 1) deducted formula is more accurate and reliable for catchment with an area smaller than 10 km2as steep river slope makes the runoff yield and concentration condition consistent with the assumption of the deducted formula; 2) distributed model and regional instantaneous unit hydrograph are both applicable to catchment with an area between 10-100 km2, with the result of the former closer to measured result; in such catchment of long channel and gentle slope, the hydrodynamic dispersion can be regarded as uniform diffusion in space, and the computation grid units are strongly continuous, well reflecting the real design flood process; 3) distributed model is recommended as the preferred method when catchment area is larger than 100 km2, as it deviates to the smallest extent to the measured value among the three methods. The conclusions will be helpful to the selection of a reasonable calculation method.

mountain flood disaster; design flood; distributed model; regional instantaneous unit hydrograph; deducted formula

2016-09-13；

2016-11-10

中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)項(xiàng)目(CKSF2016034/CQ)

幸新涪(1992-)，男，重慶萬州人，助理工程師，碩士，研究方向?yàn)樯胶闉?zāi)害與防治。E-mail:xing_xinfu1992@163.com

盧 陽(1982-)，男，湖北漢川人，高級工程師，博士，研究方向?yàn)樯降貫?zāi)害形成機(jī)理與防治技術(shù)。E-mail:crsrily@163.com

10.11988/ckyyb.20160943

P333

A

1001-5485(2018)01-0057-06

(編輯：羅 娟)