流域比拟法推求无资料地区设计洪水和设计流量论文
水文现象具有地区性,如果某几个流域处在相似的自然地理条件下,则其水文现象具有相似的发生、发展、变化规律和相似的变化特点。与研究流域有相似自然地理特征的的流域称为相似流域(即参证流域)。流域比拟法就是以流域间的相似性为基础,将相似流域的水文资料移用至研究流域的一种简便方法。文章通过流域比拟法推求无资料地区新建测站设计洪水和设计流量。
1 地理概况
泥河:发源于巴彦县黑青二山,经庆安在东津乡入境,为北林区与巴彦县,呼兰县的界河,进入呼兰县后入呼兰河,流域面积 2100km2.绥化市境内长 81km,平均宽度 35m,平均深度 2.5m,境内流域面积 200.6km2,多年平均径流量为 1157×104m3/s.
2 洪水特性
泥河洪水主要有上游半山区降雨形成,洪水主要有水位暴涨暴落,洪峰历时短的特点。洪峰多为单峰型,峰型尖瘦。
古鲁板花站位于呼兰河一级支流泥河上,断面集水面积1260km2,在古鲁板花站上游 37km 处为泥河水文站,有 50 年的实测流量资料。
泥河站在有资料记载以来发生过大洪水的年分有 1965 年、1985 年、1988 年和 1994 年,其中 1965 年为最大洪水,洪峰流量位流 466m3/s,其次 1985 年洪峰流量为 348m3/s、1988 年洪峰流量为308m3/s、1994 年洪峰流量为 168m3/s.
3 流域比拟法设计洪水
首先计算参证站泥河站的'不同频率的设计洪水,其中 CV、CS/CV 根据《黑龙江水文图集》查得。见表 1 和图 1.【1】
用泥河水文站资料作为参证站,推求设计断面处设计洪水值,公式为:Q=Q 参×FF 参 n式中:Q-设计站洪峰流量;Q 参-参证站洪峰流量;F-设计站控制集水面积,古路板画的集水面积为 1260km2;F 参-参证站控制集水面积,泥河水文站的集水面积为 620km2;n-面积指数,一般取0.67.将泥河站设计成果带入流域比拟法计算公式,根据公式计算得,古鲁板花水文站 50 年一遇(P=2%)防洪标准对应的设计洪峰流量 Q 防洪=634m3/s;30 年一遇(P=3.33%)测洪标准对应的设计洪峰流量 Q 测洪=499m3/s.20 年一遇(P=5%)Q=396.8m3/s.由流量计算成果,根据曼宁公式计算设计洪峰水位。
曼宁公式 v=1nR2/3J1/2Q=vS式中:v-明渠中水的流速;n-糙率,根据勘测资料,古鲁板花水文站址处,河道主槽为细砂,河底中有稀疏水草或水生植物,糙率为0.03;R-水力半径,一般用平均水深代替;J-坡降,根据踏查测量资料,摘取上下游部分高程点,计算坡降为 0.001;S-计算断面面积。
根据实测大断面,绘制水位面积关系曲线,在该曲线上查得不同水位级下的断面面积,代入上述公式即可计算出不同水位级对应的流量,并绘制成水位流量关系曲线。
由水位流量关系曲线即可查得古鲁板花水文站 50 年一遇(P=2%)防洪标准下的设计水位 H 防洪=99.10m;30 年一遇(P=3.33%)测洪标准下的设计水位 H 测洪=98.80m.古鲁板花水文站计算成果见表 2.【2】
4 合理性分析
本次计算成果 50 年一遇设计洪水为 634m3/s、30 年一遇设计洪水 499m3/s,与上游泥河站实测资料中 1965 年 466m3/s、1985 年348m3/s、1988 年 308m3/s 的数据较匹配,且由设计流量推求出的设计水位 H 防洪=99.10m、H 测洪=98.80m 与建设要求中防洪标准水位 99.00m、测洪标准水位 98.50m 相差不大,故本次设计成果是合理的。
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