1、1应用贵州省雨洪公式计算施工期设计洪水需注意的问题汪德麟 刘彦祖贵州省水利水电工程咨询中心贵州贵阳 550002摘要：贵州省雨洪公式主要是分析研究主汛期设计洪水的计算公式及参数，要将它应用于施工期设计洪水计算，只是权宜之计。若将公式所用参数的下延部分处理得当，计算的施工期设计洪水仍有较好精度。本文在尊重原分析成果的前提下，提出公式参数下延的应用，供设计单位参考。关键词：雨洪公式；施工期设计洪水；暴雨时面深；产流；按规律下延；汇流；检验1、问题的提出贵州省雨洪公式含贵州省暴雨洪水计算实用手册 （简称“手册” ）及其修订本小汇水流域部分（简称“修订本” ）两部分，它们为我省无实测水文资料地区的设计
2、洪水计算，提供了一套应用设计暴雨推算设计洪水的办法，经实践检验，基本上适用于我省不同自然地理条件下，小于1000km2 流域的河流上使用。上世纪八十年代编制“手册”与“修订本”的着重点是放在推求主汛期的稀遇洪水，甚至是用 P.M.P 推求 P.M.F 方面。对于常遇洪水（P 5% ）部分以及非汛期洪水却研究不足。但是在设计工作中，要求计算施工期（枯水期）的设计洪水，省内各设计单位多应用贵州省雨洪公式，2根据施工期设计暴雨推求设计洪水，往往由于产流系数与汇流系数使用不一致，导致设计洪水成果差别较大。本文欲对枯水期小暴雨洪水部分的计算，在基本保持贵州省雨洪公式原貌的基础上，对“手册”与“修订本”不
3、完善的部分，进行补充修正，使其能适应小量级的暴雨洪水计算，尽量避免计算的任意性。2、施工期的暴雨特点施工期一般都安排在枯水期，该期的降水量较小，雨强也不大，一般情况不会出现暴雨，若施工期开始较早（10 月、11 月） ，结束较迟（4 月）少数年分也可能出现暴雨。对这期间暴雨的时、面、深关系，缺乏研究。在贵州省雨洪公式中，已经将主汛期暴雨的时、面、深关系概化处理在公式中，即暴雨衰减指数 n，暴雨点面关系已经概化在公式中。使用贵州省雨洪公式计算施工期设计洪水，其前提就要假设施工期暴雨的时、面、深关系与主汛期暴雨一致，此假设可能有一定误差，估计误差不大。3、施工期产流分析在“手册”的编制说明中，论述
4、了造峰雨量 Hf 与洪水深度 h 的关系，造峰雨量即产流历时 tc 的流域面平均雨量。 tc 一般在 12 小时以内，雨损Hs=Hfh，洪峰径流系数 C=h/Hf。当造峰雨量大于 100mm 后，雨损 Hs接近常数，C 值则随 Hf 的增加而加大。当造峰雨量小于 100mm 时，Hs与 C 都是逐渐减小的。 “手册”着重分析产流关系向 P.M.P 外延部分，在提供查用的附表（九）中，将 Hf=50mm 的 C 值分析成果去掉，H fh 关系线按 45直线外延至 500mm，计算其 C 值，列入表内供查用。施工期所遇到的都是小暴雨与小洪水，有必要应用“手册” 分析的Hf=50mm 的 C 值，并
5、按照 Hfh 关系下延至坐标原点，计算其 C 值，往下3延伸 HfC 的关系。在按规律下延中，本文考虑到 “手册”表（332）中区与 2 区的 C 值仅差 0.01，可综合在一起，下延成果如下图及表1。表 1 洪峰径流系数 C 查用表HfC (mm)产流分区10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 区与2 区 0.25 0.36 0.43 0.47 0.52 0.55 0.58 0.61 0.63 0.661 区 0.29 0.41 0.49 0.54 0.59 0.62 0.65 0.68 0.70 0.72“手册”所论述的造峰雨量，是指前期降雨已使下垫面基本饱和以后的雨
6、量。在使用中一般用 12 小时的流域面雨量来代表，所查得的 C 值是偏安全的。病险水库施工洪水还需计算洪水总量，按照 24 小时暴雨计算洪量，4其径流系数 C1 应小于 C。624 小时的暴雨衰减指数 n3=0.80，得到H12P=0.87H24P，即 C1 应略大于 0.87C。在枯水期，造峰雨量以外部分产流很小，C 1 可考虑在 0.87C0.90C 之间合理选取。4、施工期洪水汇流分析“手册”编制说明在分析各水文站的洪峰模数 qm 与汇流系数 m 的关系中，有如下论述：“从各站点据分布情况看，大、中洪水的多数稳定而有规律。中、小洪水的则渐趋散乱，其中要原因是中、小洪水除一般受降雨分布不均
7、影响外，还受径流分割及不便分割的峰后小雨的影响等。”“中、小洪水的 m 值较大，其主要原因可能是其洪水多在河流主槽中汇集，汇流条件较好。 ”“单站 qmm 关系的共同规律是曲线上部稳定呈垂直直线，各站 m 可取定值” 。施工期所遇到的都是中、小洪水，从“手册”的论述看，其汇流系数取值应略大一些。但是，枯水期降雨多半是大面积较均匀地分布，它与主汛期局地降雨形成的小洪水应有所差别。本文认为施工期洪水汇流系数取值与主汛期的一致，不致有较大误差。5、检验本文从暗流电站可研报告中，可分析得到麦翁水文站分期洪水成果，从平坝县前进水库除险加固实施方案中，收集到平坝气象站分期暴雨分析成果。平坝县城在麦翁水文站
8、流域外旁边，假设平坝气象站资料可代表麦翁水文站流域的分期暴雨，估计误差不大，可应用贵州雨洪公式推算麦翁站的分期设计洪水进行检验。暗流电站坝址分期洪水成果，是将麦翁水文站分期洪水按面积比拟到坝址处，这里比拟回去，得麦翁站分期洪水成果，表 2。5表 2 麦翁水文站分期洪水成果表洪峰统计参数 不同频率设计值（m 3/s）施工期 均值（m 3/s）Cv Cs/Cv P=5% P=10% P=20%11 月 6 日4 月 25日13.1 0.93 3.5 37.3 26.9 17.611 月 6 日3 月 25日6.22 1.03 3.5 18.8 13.1 8.15表 3 平坝气象站分期暴雨成果表暴雨
9、统计参数 不同频率设计值（mm ）施工期 均值（mm）Cv Cs/Cv P=5% P=10% P=20%11 月4 月 28.8 0.46 3.5 54.7 46.4 37.711 月3 月 17.6 0.39 3.5 30.8 26.8 22.5麦翁水文站流域面积 F=189km2，主河长 L=42.2km，主河道平均比降J=0.0031，形状系数 f=0.106，流域几何特征值 =78。雨洪公式 Qp=0.357 r0.922 f0.125 J0.082 F0.834CH24P1.23式中 r=0.064 （ 2 区）计算面雨量 H12P，查 C 值为 0.470.32，代入公式计算设计洪
10、水，与径流法成果比较如表 4。表 4 雨洪法计算麦翁水文站分期洪水检验施工期 11 月4 月 11 月3 月设计频率 P=5% P=10% P=20% P=5% P=10% P=20%雨洪法 pQ57.2 44.3 30.6 22.6 17.1 11.9径流法 Qp 37.3 26.9 17.6 18.8 13.1 8.15P/Qp1.53 1.65 1.74 1.20 1.31 1.46从上检验可知，本次计算仅将洪峰径流系数减少到 0.470.32，雨洪法计算的分期洪水成果仍比径流法成果大 20%74%。6某些设计单位依据“手册”附表（九）中的最小 C 值为 0.65，计算的施工期洪水一律用
11、 0.65，将使成果偏大一倍以上。6、特小流域洪水计算的讨论在“修订本”中，对特小流域（F10km 2）部分，借用科学出版社1978 年出版的小流域暴雨洪峰流量一书中的表 6.1“径流系数 C值表” ，计算特小流域的设计洪水。该表提供的 C值都在 0.80 以上，某些设计单位据此计算施工期洪水时，就用 C =0.80，自己都认为计算值偏大，但又怕用小了审查通不过。本文按照“修订本”表 7 提供的不同雨区 24 小时设计暴雨参数，计算 H12P，再查 “手册” 附表（九）的 C 值，与“修订本”中表 9 采用的C 值比较如表 5。表 5 两种径流系数比较表多雨区 一般雨区 较少雨区 少雨区重现期
12、(年) C C C/C C C C/C C C C/C C C C/C10 0.78 0.84 0.93 0.76 0.84 0.90 0.72 0.83 0.87 0.67 0.82 0.8220 0.82 0.85 0.96 0.79 0.85 0.93 0.76 0.84 0.90 0.72 0.83 0.8750 0.86 0.87 0.99 0.83 0.86 0.97 0.80 0.85 0.94 0.76 0.84 0.90100 0.87 0.87 1.00 0.85 0.86 0.99 0.82 0.85 0.96 0.78 0.85 0.92200 0.89 0.88 1.
13、01 0.87 0.87 1.00 0.84 0.86 0.98 0.80 0.85 0.94500 0.90 0.88 1.02 0.88 0.87 1.01 0.86 0.86 1.00 0.82 0.85 0.961000 0.91 0.89 1.02 0.89 0.88 1.01 0.87 0.87 1.00 0.83 0.86 0.97应用表 9 中的 Sp 与 C 值，计算洪峰模系数 cp 与表 9 中的 p 比较如表 6。表 6 cp 与 p 计算值比较表多雨区 一般雨区 较少雨区 少雨区重现期 cp p cp /p cp p cp /p cp p cp /p cp p cp /
14、p7(年)10 13.9 15.2 0.91 11.8 13.2 0.89 9.22 10.8 0.85 7.50 9.45 0.8020 18.0 18.8 0.96 14.8 16.1 0.92 11.4 12.8 0.89 9.42 11.1 0.8550 23.5 23.8 0.99 19.0 19.8 0.96 14.5 15.5 0.94 11.7 13.2 0.89100 27.1 27.1 1.00 22.0 22.3 0.99 16.7 17.4 0.96 13.5 14.9 0.91200 31.5 31.1 1.01 25.3 25.3 1.00 18.9 19.4 0.
15、97 15.2 16.3 0.93500 36.7 35.8 1.02 29.3 28.9 1.01 22.0 22.0 1.00 17.5 18.2 0.961000 40.8 39.8 1.03 32.5 32.1 1.01 24.1 24.1 1.00 19.2 20.0 0.96从表 5 与表 6 的比较可知，应用我省资料分析的 C 值与借用权威单位分析的 C值，应用在主汛期设计洪水计算中，大多数情况差别很小，都在10% 以内，只是在少雨区 50 年一遇以内的洪水，用 C 值比用 C值计算的洪峰模系数偏小 10%以上。再看“修订本”表 12 的检验，织金、徐花屯、七眼桥、高桥四个水文站
16、用雨洪法计算的洪水，在 50 年一遇以内的小洪水，雨洪法都偏大，检验中都采用 C 值。说明我省资料分析的 C值，用在小洪水部分是偏大的，在这部分借用的 C比 C 值更大是不合适的。另外，我省分析的 C 值可以按规律下延，而 C不好下延。所以，在特小流域（F10km 2）的设计洪水计算中，最好还是采用我省自己分析的C 值，对主汛期洪水计算影响不大，对施工期洪水计算，也可解决下延问题。“修订本”主要是对汇流系数 m 值，在 30 的部分进行较大修正，才有比原手册计算洪峰流量大一倍左右的效果，见“修订本”表 14。其中将 C 代替 C 的作用很小，可忽略不计。7、结论应用贵州省雨洪公式计算施工期设计洪水，只是权宜之计。要将雨洪公式下延至小洪水，关键是要处理好径流系数取用的问题。本文只是根据“手册”编制说明中已分析综合的成果，按原意下延。从麦翁水文站检验8看来，雨洪法计算值大于径流法，下延的 C 值是略偏大，并且安全的。希望各设计单位多分析小河水文站的施工期设计洪水成果，对本文进行检验。
