1、 河南水利与南水北调 202 3 年 第 5 期 勘测设计某堤防工程设计洪峰流量计算方法李霄（新疆维吾尔自治区水利管理总站，新疆 乌鲁木齐 830 001）摘 要：文 章 参 照 临 近 库 车 河 的 兰 干 水 文 站 相 关 数 据 资 料，对 盐 水 沟 堤 防 工 程 设 计 洪 峰 流 量 计 算 方 法 进 行 分 析，重 点 对 模 数 法、推理 公 式 法、地 区 综 合 频 率 曲 线 法 三 种 方 法 推 求 进 行 比 较，比 较 结 果 表 明 采 用 洪 峰 流 量 模 比 系 数 地 区 综 合 频 率 曲 线 法，更 适 合 作 为库车市盐水沟堤防工程设计洪峰
2、流量计算方法。关键词：盐水沟；堤防设计；洪峰流量计算中图分类号：TV122.3 文献标识码：B 文章编号：1673-8853（2023）05-0095-03Calculation Method of Designed Flood Peak Discharge of an Embankment ProjectLI Xiao（Xinjiang Uygur Autonomous Region Water Conservancy Management Station,Urumqi 830001,China）Abstract：With reference to the relevant data of
3、the Langan Hydrological Station near the Kuqa River,the calculation method of thedesign flood peak flow of the Yanshui Ditch embankment project is analyzed in the paper.The comparison of three methods,modulusmethod,inference formula method and regional comprehensive frequency curve method,is emphasi
4、zed.The comparison results showthat the regional comprehensive frequency curve method of the peak flow modulus coefficient is more suitable for calculating the peakdischarge of Yanshui Ditch embankment project in Kuqa City.Key words：Yanshui Ditch;embankment design;peak discharge calculation1 库车市盐水沟概
5、况盐 水 沟，因 河 水 苦 咸 而 得 名；为 库 车 河 下 游 右 岸 支 流，属 于季 节 性 河 流，通 常 情 况 下 没 有 径 流。发 源 于 天 山 南 坡 低 山 带，流 经 新 疆 维 吾 尔 自 治 区 阿 克 苏 地 区 拜 城 县、库 车 县；河 流 全 长63 km，沟 口 以 上 河 长28.30 km，盐 水 沟 峡 谷 口 以 上 集 水 面 积475 km2，多 年 平 均 径 流 量 约0.23108m3。水 量 散 失 于 塔 里 木河北岸湿地中。盐 水 沟 属 于 大 陆 性 温 带 干 旱 气 候，气 候 特 征 南 北 差 异 性 较大：南 部
6、平 原 地 区 光 照 充 足，热 量 丰 富，而 降 水 稀 少，空 气 干燥。北部山区则气候温凉，空气湿度相对较大，降水充沛。2 洪水成因和特性由 于 盐 水 沟 没 有 水 文 检 测 站，以 库 车 河 兰 干 水 文 站 为 参 考 站分 析 其 洪 水 的 成 因，主 要 是 低 山 地 区 的 暴 雨 所 产 生 的 洪 水，以 及由 于 气 温 升 高 导 致 积 雪、冰 川 融 化 汇 入 河 流 形 成 洪 水。暴 雨 型 洪水、冰 雪 消 融 型 洪 水、雨 雪 混 合 型 洪 水 是 库 车 河 洪 水 的 主 要 类 型。在 库 车 河 兰 干 水 文 站 洪 水 类
7、 型 中，尤 以 暴 雨 洪 水 最 为 突出。受 到 暴 雨 降 水 时 间 短 且 降 水 量 大 的 影 响，暴 雨 洪 水 呈 现 出现峰值高并且陡涨陡落、时间短以及洪水过程单峰的特点。随 着 气 温 的 回 暖，冰 雪 消 融 水 逐 渐 多 起 来，消 融 洪 水 起 涨平 缓、峰 值 不 高，由 于 时 间 长 日 复 一 日，所 形 成 洪 水 量 较 大、长时间内峰谷每日维持在一定峰值区内，洪水过程为复峰型。当 暴 雨 与 积 雪 融 水 以 及 冰 川 融 水 汇 集 到 一 起 时 就 形 成 混合 型 洪 水。混 合 型 洪 水 是 几 种 洪 水 叠 加 而 形 成
8、的，比 如 暴 雨 水与 积 雪 融 水 混 合 在 一 起 的 洪 水，又 如 降 雪 与 高 山 上 冰 雪 融 水 混合在一起的水，及高山冰川融水与暴雨混合等。3 堤防工程设计洪峰流量分析3.1 模数法直 接 移 用 位 于 设 计 流 域 东 侧 的 库 车 河 兰 干 水 文 站 设 计 洪峰 流 量 模 数 计 算 盐 水 沟 设 计 洪 峰 流 量，洪 峰 模 数 法 计 算 公 式如下：QP=McpF（1）式（1）中：QP 计 算 断 面 设 计 洪 峰 流 量（m3/s）；Mcp 参 证 站设 计 洪 峰 流 量 模 数 m3/（s km2）；F 计 算 断 面 以 上 集
9、水 面 积（km2）。计算结果见下表1。3.2 推理公式法结 合 全 国 暴 雨 径 流 查 算 图 表，采 用 库 车 县 气 象 站 降 水 资料，见下图1。序列年最大1 日降水量经验频率按下式计算：P=mn+1100%（2）式（2）中：P 年 最 大1 日 降 水 量 频 率；m 年 最 大1 日 降95 河南水利与南水北调 202 3 年 第 5 期 勘测设计水量排序；n 资料系列年数，文本=62。经P 频 率 曲 线 适 线，通 过 表2 可 看 出 库 车 县 气 象 站 设计年最大1 日降水量频率计算成果。采用推理公式法计算小流域暴雨洪水，不考虑其他因素。推理公式由下式给出：Qm
10、p=0.278（SpF/）（3）=0.278L（mJ1/2Qmp1/4）（4）推理公式分全面汇流tc 时：Qp=0.278htF（5）和部分汇流tc 时：Qp=0.278hF（6）两种情况计算。推理公式各具体参数详见表3。F、L、J 流 域 特 征 的 量 算 参 数 在1：5 万 地 形 图 上 量 算。根 据中 国 功 率 设 计 研 究 院 公 路 桥 涵 设 计 手 册，结 合 洪 水 调 查 中 的土 壤 实 地 情 况，经 验 为 P 型 曲 线，土 壤 下 渗 强 度 值 与 其相应的暴雨强度有一定的关系。山 区 干 旱 地 区 均 值 为2.2，Cv、Cs 与 设 计 年 可
11、能 最 大 暴 雨 统计 参 数 相 近，此 次Cv=0.80，Cs=3.0Cv；暴 雨 衰 减 指 数n1、n2、n3 值。公 路 桥 涵 设 计 手 册 新 疆 天 山 南 坡 阿 克 苏 地 区 河 谷 内 水汽 通 道 畅 通，同 受 大 的 天 气 系 统 控 制，经 验 为 山 区n3（h24）=0.8，n2（h1-6）=0.64，n1（h1）=0.54。汇 流 参 数m。此 次 计 算 采 用 水 利 水 电 工 程 设 计 洪 水 计 算规 范 所 列m 值 计 算 方 法。首 先 按 式=L/J1/3 计 算 出 洪 沟 的 值，然 后 依 据 规 范 查 出m 值 约 在1
12、.61.8 间，根 据 调 查 百 年 一遇年洪水反应推m 值为1.7。此次采用1.7。见表4。试 算 过 程。在 采 用 不 一 样 频 率 对 暴 雨 进 行 设 计 状 况 下，假如 将t 小 于1，则n 的 值 选 取n1，依 据 相 关 公 式 计 算 出tc=（1-n1）Sp/1/n1，如 果tc1，n 值选择n2，按公式te=（1-n2）Sp/t/n2计算出tc 值。设 计 暴 雨 情 况 下，假 设t1，n 值 取n2，按 式tc=（1-n2）Sp/1/n2计 算 出tc，小 于1，与 假 设 不 符；取t1，n 值 取n1 值，按 式tc=（1-n1）Sp/1/n1计 算 出
13、tc，大 于1，也 与 假 设 不 符。比 较 两 个 假 设计 算 结 果，t1 时，计 算 的tc 接 近 于1，按 式tc=（1-n1）Sp/1/n1。试 算 法 计 算 设 计 洪 峰 流 量，假 如 一 个t 依 照Ht=Spt1-n对Ht进 行 计 算，再 依 据ht=Ht-t 对ht 进 行 计 算，然 后 将 对 式（5）中ht/t进行计算，最后依据式（5）计算Qp，按 式（4）计 算 出 值。如 果 计 算t，把 带 入t 中 重 新 计 算直至t=时，计算出Qp 既为所求。对于tc 小于1，分三种情况计算设计洪峰流量Qp。当ttc 时，按 式Ht=Spt1-n1结 算Ht，
14、按 式ht=Ht-t 计 算ht，并 计算ht/t，计算，若 t 把 放入t 中，继续计算。当tct1 时，（与tct1，也分三种情况计算校核洪峰流量。当t1 时，接 式Ht=Htc=Sptc1-n1计 算Ht，ht=Ht-t 计 算ht。并计算ht/t，按式（4）、（5）计算、Qp 值。接着进行试算。当1ttc 时，按 式Ht=Htc=Sptc1-n2计 算Ht，按 式ht=htc=Htc-tc计算ht，并计算htc/t，计算、Qp，继续试算过程。计 算 方 法：由 于 面 积、主 河 道 长、河 道 平 均 比 降、对 流 域 一定 都 是 已 知 数 按t 与tc 的 关 系 进 行 试
15、 算，试 算 过 程 中 带 入m 值，并 根 据 调 查 洪 水 试 算m 值，此 次 试 算 结 果m 值 等 于1.7 符 合 水利 水 电 工 程 设 计 洪 水 设 计 规 范 要 求，说 明 此 次 计 算 暴 雨 衰 减指数等值符合要求。3.3 地区洪峰流量模比系数综合频率法通 过 往 年 洪 水 资 料 的 历 史 记 录，以 及 参 政 站 实 测 得 出 的 最大洪峰流量值，采用综合频率曲线法推算：先计算洪峰流量系列在各参证站模比系数。取 一 张 概 率 格 纸，将 各 参 证 站 通 过 步 骤（1）推 算 出 来 的 洪图 1 库车县年最大 1 日降水频率曲线图表 2
16、库车县气象站设计年最大 1 日降水成果表频率设计降水/mm统计参数1%62.20均值：15.40 mm2%52.60Cv=0.803.30%45.895%4.20Cs=3.0Cv10%30.90表 1 盐水沟设计洪峰计算成果表（模数法）表参证站兰干站盐水沟集水面积/km23 118470洪水要素洪峰流量/（m3/s）洪峰流量模数/（m3/s km2）洪峰流量/（m3/s）不同频率设计值P=0.5%2 3400.750 5353P=1.0%1 9100.612 6288P=2.0%1 5000.481 1226P=3.3%1 2200.391 3184P=5%9920.318 2150P=10%
17、6490.208 197.8表 3 工程场址设计洪水（推理公式）参数表频率123.35102031.99731.99731.99731.99731.99731.997汇流参数1.71.71.71.71.71.7最大24 h设计降水量/mm65.7054.2046.4040.1029.9020.60暴雨综合指数0.720.740.750.770.800.86设计雨力32.028.024.621.917.413.2土壤下渗强度/（mm/h）2.842.502.432.362.232.09流域汇流时间/h4.154.474.765.035.586.23洪峰流量/（m3/s）1200892685555
18、36623796 河南水利与南水北调 202 3 年 第 5 期 勘测设计峰 流 量 模 比 系 数 经 验 点 画 在 上 面，形 成 各 种 频 率 的 模 比 系 数配线。中（均）值法：按上述做法取中（均）值。根 据 上 述 方 法，在 配 线 时 取 检 验 点 上 外 包 线，得 最 大 值 法配线。选 取 最 大 值，参 证 站 地 区 综 合 频 率 曲 线 图 如 图2，KP 值 表5。100 年 一 遇 的 洪 峰 流 量 重 现 期 模 比 系 数Ki=6.95；调 查 得 到盐水沟100 年一遇的洪水洪峰流量为1120m3/s。据公式：Qp=（KP/K 调）Q 调（7）由
19、此推算盐水沟拟建渠道不同频率流量成果。4 综合分析与设计推荐拟 选 的 工 程 场 址 断 面 设 计 洪 峰 流 量 经 三 种 方 法 反 复 计 算，相互对照分析，成果如下。模 数 法：设 计 结 果 与 实 际 调 查 成 果 不 符，其 设 计 结 果 均 偏 小，主 要 原 因 其 下 垫 面 雨 参 证 站 极 不 相 同，降 水 条 件、产 流 条 件 及 汇流 条 件 都 与 参 证 站 有 较 大 的 差 异，因 此，推 算 值 也 有 较 大 误 差。推 理 公 式 法：推 理 公 式 法 推 理 较 小 流 域 面 积 时，根 据 规 范有 关 条 文，选 用 实 测
20、暴 雨 资 料 或 邻 近 地 区 实 测 雨 量 资 料。此 次设 计 一 日 最 大 降 水 量 值 参 考 临 近 水 文 站 卡 拉 苏 水 文 站 资 料，暴雨衰减、土壤损失等参数选用 新疆可能最大暴雨图集。综 合 频 率 曲 线 法：综 合 频 率 曲 线 法 常 用 于 那 些 找 不 到 相 关资 料 的 洪 峰 流 量 计 算，它 的 优 势 是 对 过 去 洪 水 所 调 查 数 据 表 现出 较 强 的 真 实 性，选 择 使 用 的 水 文 资 料 系 列 较 长；其 缺 点 主 要表 现 在 应 用 此 方 法，因 为 所 依 照 过 去 洪 水 所 产 生 的 时
21、间 较 久，以 及 洪 水 考 证 时 间 比 较 长 与 洪 水 调 查 计 算 多 有 一 些 不 确 定 因素，另 外 单 独 的 一 场 洪 水 必 然 性 不 大。由 于 洪 峰 流 量 模 比 系 数地 区 综 合 频 率 曲 线 法 和 暴 雨 洪 水 推 理 公 式 法 有 调 查 资 料 做 分析 撑 点，他 们 的 计 算 值 也 相 差 不 大，经 综 合 分 析 都 趋 向 于 地 区综合频率曲线法有较好的技术支撑点。综 合 分 析 得 出：由 于 洪 峰 流 量 模 比 系 数 地 区 综 合 频 率 曲 线法 有 较 多 的 水 文 站 资 料 做 支 撑，又 有
22、调 查 资 料 对 设 计 值 进 行 校验，从 理 论 和 实 际 两 方 面 建 议 采 用“地 区 综 合 频 率 曲 线 法”推 求出 来 的 洪 峰 流 量 结 果 作 为 此 次 库 车 市 盐 水 沟 堤 防 工 程 设 计 洪峰流量计算方法。参考文献：1 熊 文 华，孙 立 霞，李 诚，等.澜 沧 江 与 怒 江 流 域 洪 峰 流 量 公 式推求 J.人民长江，2020（11）：82-86.2 秦 聪.两 种 洪 峰 流 量 的 计 算 方 法 对 比 分 析 J.海 河 水 利，2019（4）：44-46.3 唐 洪 波，何 灼 伦，王 霖.格 库 铁 路 青 海 境 内
23、无 资 料 地 区 设 计洪 峰 流 量 计 算 分 析 J.宁 夏 大 学 学 报（自 然 科 学 版），2020（1）：92-97.4 吴 江 涛.微 型 流 域 洪 峰 流 量 计 算 方 法 探 讨 J.陕 西 水 利，2022，35（5）：75-77.收稿日期：2023-3-25编辑：刘长垠 韦诗佳图 2 盐水沟所在区域地区综合频率曲线图表 5 地区综合频率计算成果表均值1.00Cv1.25Cs/Cv3各频率KP 值P=0.50%8.42P=1.0%6.95P=2.0%5.52P=3.3%4.53P=5.0%3.74P=10.0%2.52表 4 流域特征值计算成果表断面工程场址断面面
24、积/km2475主河道长/km28.3河道平均坡降/6.831.997m1.7 河 南 省 地 跨 长 江、淮 河、黄 河、海 河 四 大 流 域，地 处 南 北 气候 的 过 渡 带，且 水 系 复 杂，河 流 众 多，自 古 以 来 洪 涝 灾 害 就 很 严重。历 史 上，黄 河 下 游 决 口、改 道 大 部 分 发 生 在 河 南 省 境 内；新中 国 成 立 后，出 现 了 震 惊 世 界 的“75 8”特 大 洪 水 灾 害，河 南 境内 黄 河 下 游 河 床 高 于 两 岸 地 面，为 地 上“悬 河”；沙 颍 河、淮 河、洪 汝 河、伊 洛 河、卫 河、唐 白 河 等 河
25、流，流 经 平 原 时，主 要 靠 提 防挡 水，容 易 造 成 洪 水 灾 害。豫 东 地 区 的 涡 河、惠 济 河，沱 河，浍河，豫 北 地 区 的 徒 骇 河、马 颊 河、金 堤 河、天 然 文 岩 渠 等 平 原 河流，地 面 比 较 平 缓，排 水 能 力 低，多 易 发 生 涝 灾。洪 涝 灾 害 最 严重 的 地 区 为：淮 河 流 域 沙 颍 河 水 系 的 周 口 市、漯 河 市、许 昌 市、平 顶 山 市，洪 汝 河 水 系 的 驻 马 店 市、信 阳 市，淮 河 干 流 及 豫 南 支流 水 系 的 信 阳 市、驻 马 店 市，涡 惠 河 水 系 的 开 封 市、商 丘 市、周口 市；黄 河 流 域 伊 洛 河 水 系 的 洛 阳 市、郑 州 市 和 黄 河 干 流 花 园口 以 下 的 郑 州 市、开 封 市、新 乡 市、濮 阳 市；海 河 流 域 卫 河 共 产主 义 渠 水 系 的 新 乡 市、鹤 壁 市、安 阳 市、濮 阳 市；长 江 流 域 唐 白河水系的南阳市。河南省洪涝灾害易发地区在哪里？97
