張家口地區(qū)設(shè)計洪水計算方法

牛彥輝

（河北浩川工程咨詢有限公司，石家莊 050000）

近年來，通過編制《崇禮城區(qū)至萬龍（省道SL75張承高速公路萬龍連接線）改建工程防洪評價報告》、《張承高速公路崇禮南互通改建工程防洪評價報告》，發(fā)現(xiàn)采用《張家口市水文水資源手冊》中經(jīng)驗公式和推理公式方法計算的設(shè)計洪水成果相對偏小，對評價項目的防洪安全極為不利。因此，本次以張家口市崇禮區(qū)東溝為例，采用《張家口市水文水資源手冊》中的經(jīng)驗公式和推理公式兩種方法進(jìn)行設(shè)計洪峰流量計算［1］10年、30年一遇設(shè)計洪水，并與崇禮東溝水文站相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)流量成果進(jìn)行比較分析。

1 河流概況

崇禮東溝為清水河源頭，起于崇禮區(qū)北部與張北縣交界的樺皮嶺山腳下［2］，自東北向西南，流經(jīng)清三營、獅子溝、白旗、西灣子等村鎮(zhèn)［3］，在中山溝附近與正溝匯合，匯流口以上流域面積766km2，河道長84km，河道縱坡1.21%。西灣子鎮(zhèn)建有崇禮水文站，控制流域面積430km2，具有1958～1961年、1982～2011年共34年不連續(xù)實測洪水資料。

2 設(shè)計洪水計算

為便于對設(shè)計洪水成果進(jìn)行比較，本次選取崇禮水文站斷面作為設(shè)計洪水計算斷面，分別計算10年、30年一遇設(shè)計洪水。

2.1 流域地理特征值

計算斷面以上流域地理特征值由1∶5萬地形圖量取，流域面積F為430km2，河長L為38.75km，縱坡J為1.199%。

2.2 設(shè)計暴雨

查《張家口市水文水資源手冊》附圖5-4～5-9，于流域重心分別查出不同歷時的暴雨量均值和變差系數(shù)Cv值，取3.5Cv，據(jù)此求得10年、30年一遇設(shè)計點雨量，成果如表1，不同標(biāo)準(zhǔn)不同歷時面雨量，成果如表2。

表1 計算斷面以上流域點雨量計算

表2 計算斷面以上流域不同歷時面雨量計算成果

2.3 產(chǎn)流

依據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)不同歷時面雨量，計算斷面以上清水河上游東溝屬產(chǎn)流I區(qū)，查得不同歷時凈雨深，成果如表3。

表3 不同歷時凈雨深計算成果 單位：mm

2.4 洪峰流量計算

采用經(jīng)驗公式和推理公式兩種方法進(jìn)行設(shè)計洪峰流量計算，成果如表4。

表4 計算斷面不同標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計洪水成果

3 設(shè)計洪水成果合理性分析

根據(jù)崇禮水文站實測和調(diào)查洪峰流量系列，采用皮爾遜III型曲線進(jìn)行頻率適線，得到10年、30年一遇設(shè)計洪水成果，并與本次暴雨推求設(shè)計洪水成果進(jìn)行比較，如表5。

表5 不同計算方法設(shè)計洪水成果比較

由表5可知，由暴雨推求設(shè)計洪水成果與由流量推求成果相差較大，10年一遇僅為流量推求成果的52%，30年一遇為35%，而由流量推求設(shè)計洪水成果基于長系列實測徑流資料，相對更為合理。因此認(rèn)為由暴雨推求設(shè)計洪水成果不宜直接用于防洪評價。

4 設(shè)計洪水計算過程調(diào)整

《張家口市水文水資源手冊》推理公式方法計算洪峰流量采用圖解法，在計算Qm時不同時段凈雨深由不同時段面雨量直接查P～R關(guān)系得到，而推理公式還可由設(shè)計降雨過程通過入滲扣損法得到設(shè)計凈雨過程［4］。

因此，本次按四海站設(shè)計雨型時程分配得到設(shè)計降雨過程，采用初損后損法得到設(shè)計凈雨過程［5］，并采用霍頓曲線理論對其進(jìn)行修正，得到凈雨成果如表6。

表6 修正凈雨成果 單位：mm

依據(jù)修正凈雨成果，采用推理公式方法重新進(jìn)行設(shè)計洪峰流量計算，并與崇禮水文站流量推求成果進(jìn)行比較，成果如表7。

表7 調(diào)整后設(shè)計洪水成果

經(jīng)比較可知，調(diào)整后設(shè)計洪水成果略大于流量推求成果，兩者基本一致，可作為防洪評價依據(jù)。

5 結(jié)語

（1）以張家口市崇禮區(qū)東溝為例，采用《張家口市水文水資源手冊》中的方法計算設(shè)計洪峰流量，并與崇禮東溝水文站流量成果進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)計算成果相對偏小，且相差較大，對評價項目的防洪安全極為不利。

（2）對《張家口市水文水資源手冊》推理公式方法中設(shè)計凈雨推求部分進(jìn)行了調(diào)整，發(fā)現(xiàn)調(diào)整后設(shè)計洪水計算成果與水文站成果較為一致，可以作為防洪評價依據(jù)。

（3）由于張家口地區(qū)缺乏長系列流量資料水文站，設(shè)計洪水主要采用《張家口市水文水資源手冊》的經(jīng)驗公式和推理公式進(jìn)行計算，對該地區(qū)防洪評價項目設(shè)計洪水計算具有重要指導(dǎo)意義。