细河流域实测洪峰与洪水调查对比分析

细河流域实测洪峰与洪水调查对比分析

赵志勇

（辽宁省葫芦岛水文局，辽宁葫芦岛125000）

［摘要］运用恒定流流量计算公式，对调查洪水进行分析计算，推算超标准洪水和无资料河流洪水的洪峰流量和洪水总量。与实测洪峰流域对比，验证洪水调查的准确性。文章拟采用辽东山区比较适用的比降—面积法对细河桥头水文站“8·4”洪水进行了分析计算，并通过其实测洪峰流量验证结果的准确性。

［关键词］裂洪峰；流量；洪水总量；洪水调查；对比分析；细河流域

0 引言

随着“厄尔尼诺”现象发生频率的不断增加，细河流域的气候变化充满了不稳定性，特大洪水的发生概率也不断提高，给细河流域下游人民生命财产安全带来了严重的威胁。同时也对水文测验工作带来了极大困难，如测验工具的损坏或测验方法的单一等，从而影响水文测验数据的准确性。利用洪水后期的洪水调查手段，可以充分了解场次洪水的水文特征，选用合理的洪水计算方法，与实测洪峰流量进行对比，可以有效验证洪水调查的准确性，其结果可以为不受水文站控制的重要位置推求水文特征数据提供参考，并对水文站实测资料查漏补缺。

细河是太子河中游的一大支流，河长75 km，流域面积1 023 km2，河宽100～150 m，河道比降80%。。2012年太子河干流的洪水，主要是由细河、兰河等太子河干流南部的支流引起。桥头水文站设立于1935年8月，位于本溪市平山区桥北园区，是细河控制站，至河口距离29 km，采用辽东山区比较适用的比降—面积法对细河桥头水文站“8·4”洪水进行分析计算，并通过其实测洪峰流量验证结果的准确性。

2012年8月3—5日，细河流域普降大暴雨、特大暴雨。这次降雨特点：降雨量大、集中、时空分布均匀，流域平均降雨232.9 mm，流域内顾家屯雨量站降雨量209.0 mm，下马塘雨量站224.5 mm甬子峪雨量站250.5 mm，南芬雨量站261.0 mm，白水雨量站241.5 mm，桥头雨量站210.6 mm。降雨强度以8月4日6时为最大，南芬站5—6时强度为38.0 mm/h。致使细河干流发生了30年一遇的特大洪水，细河干流控制站—桥头水文站8月4日17时30分洪峰流量3 050 m3/s。

1 洪调河段简介

此次洪调分析断面选取在桥头水文站测验河段上。该河段基本顺直，无明显扩散、收缩，主槽靠近整个过水断面左侧，两岸滩地较窄，滩地比重较小。用桥头水文站的水准点BM（高程：130.280 m）作为引据水准点，进行上、中、下3个断面的测量和测验河段内左岸洪痕的测量，上断面和下断面的间距为100 m。

2 洪峰流量推算

2.1 峰顶水面线及最高洪水水位确定

根据测量成果，点绘峰顶洪痕水面线，由此确定峰顶水面比降205%。根据峰顶水面线分别确定上、中、下3个断面的最高洪水水位分别为：Z上= 129.37 m，Z中=129.16 m，Z下=128.96 m。

2.2 各断面水力要素的分析计算

从点绘的3个断面的断面图上可知：3个断面为单式断面，且滩地所占比例较小。因此以单式断面形状计算过水面积A、水面宽B、水力半径R。各断面水力要素的分析计算成果见表1。

2.3 洪峰流量计算公式及系数的选定

根据对调查河段的现场勘测和上、中、下3个断面的计算可知：调查河段河道基本顺直，河道部分沿程收缩，洪峰峰顶时水流情势为恒定流，所以按比降—面积法推流。公式：

表1 细河桥头站“8·4”洪水水力要素成果表

断面A /km2B R /m上526 142 3.70中628 163 3.85下557 161 3.46 /m

式中：Q为流量，m3/s；g为重力加速度，m3/s；L为上下断面间距，m；ξ为局部损失系数，河段收缩ξ=0，一般ξ=0.3；m为沿程损失系数；n为河床糙率，取0.028；S为水面比降；K为河段平均输水率。在式（1）的计算中，K的取值采用式（2）计算：

式中：A上、A中、A下为上、中、下断面面积，km2；R上、R中、R下为上、中、下断面水力半径，m。

桥头站断面属于上段扩散、下段收缩，所以m的取值用下面的公式进行计算：

式中：α为动能校正系数，α=1.0。

2.4 调查洪峰流量的计算

根据调查河段情况，运用式（1）计算洪峰流量：Q调=2 890 m3/s。

3 洪水总量的计算

根据以上计算的洪峰流量，选取桥头站以上流域为假定相似流域，根据桥头站的实测洪水过程，应用五点概化过程线法推算调查洪水过程。

3.1 概化过程线参数的计算

由相似流域的实测洪水过程计算得：

实测洪峰流量Qm=3 050 m3/s，落水拐点流量Qb=533 m3/s，涨水洪水总量Wz=0.689×108m3，洪水总量W=1.387×108m3，涨水洪水历时Tz=12.5 h，洪水过程总历时T=35 h（请用汉字对各个字母说明或解释，例如，实测洪峰流量Qm=3 050 m3/s；Qb=533 m3/s逐一核实并确认，直接改为正确的即可）

3.2 各特征点坐标的计算

时间坐标和对应流量坐标的计算结果，见表2。表中：T起——调查洪水过程起涨时间；Tqa——调查洪水过程涨水流量拐点时间；Tqb——调查洪水过程落水流量拐点时间；Tqm——调查洪水过程峰顶出现时间；T止——调查洪水过程落平时间；Q——相对应的流量。

表2 时间坐标和对应流量坐标成果表

时间坐标对应流量值/（m3·s-1）时间坐标对应流量值/（m3·s-1）T起=8月4日5：00 138 T止=8月5日15：00 2 890 Tqm=8月4日17：00 1 650 Tqb=8月5日3：00 214 Tqa=8月4日12：00 491

3.3 洪水总量的计算

用表2计算所得的坐标：起涨点、起涨拐点、洪峰点、落水拐点、落平点5个点来点绘概化过程线，如图1。据此过程线计算出这次调查洪水总量为W调=1.395×108m3。

图1 过程线对比图

4 结语

经过分析计算可知，采用恒定流流量公式推算的桥头站“8·4”洪水洪峰流量，取得了较好的成果。调查洪水的洪峰流量为2 890 m3/s，实测洪水的洪峰流量为3 050 m3/s，其相对误差为5.6%；经过五点概化过程线与实测过程线相比较（图1），两者拟合较好。调查洪水的洪水总量为1.395×108m3，实测洪水的洪水总量为1.387×108m3，其相对误差很小；满足流量测验规范要求。此方法适用于发生超标准洪水或无资料河流洪水计算。

［中图分类号］P332

［文献标识码］A

［文章编号］1002－0624（2017）06－0039－02

[收稿日期] 2017-01-08