□朱俊峰 高文志

比降—面積法在潮河上游“6·23”暴雨洪水調(diào)查中的應(yīng)用

□朱俊峰 高文志

比降—面積法是用水力學(xué)公式計(jì)算河段瞬時(shí)流量的方法，當(dāng)無(wú)水文站地區(qū)遇到突發(fā)暴雨洪水時(shí)，為補(bǔ)充相關(guān)流域的資料需要進(jìn)行暴雨洪水調(diào)查，可用比降—面積法推測(cè)洪峰流量。此文利用該方法對(duì)潮河“6·23”暴雨洪水的洪峰流量進(jìn)行了推算，為彌補(bǔ)水文觀測(cè)資料不足提供了有益補(bǔ)充。

比降；面積；流量

本次洪水調(diào)查所在的云霧溝川位于大閣水文站上游支流，流域面積42.9km2，從源頭到河口的直線距離8km，縱坡降9‰。為了彌補(bǔ)基本水文站網(wǎng)定位觀測(cè)的不足，暴雨洪水調(diào)查成為此次收集水文資料的主要途徑。此次調(diào)查斷面位于潮河上游支流云霧溝川，控制面積37.2km2，該位置順直河段較長(zhǎng)，斷面比較規(guī)整，河床較穩(wěn)定。

1.潮河上游“6·23”暴雨洪水情況

2011年6月23日，潮河上游部分地區(qū)突降大到暴雨。降水集中在12～15時(shí)之間，大閣鎮(zhèn)、土城鎮(zhèn)、黃旗鎮(zhèn)、南關(guān)鄉(xiāng)發(fā)生嚴(yán)重洪澇、冰雹災(zāi)害，暴雨中心黃旗鎮(zhèn)老窩鋪村災(zāi)情最為嚴(yán)重，冰雹直徑達(dá)3cm，冰雹厚度達(dá)30cm，冰雹直徑達(dá)2cm，冰雹厚度達(dá)12cm，黃旗雨量站60分鐘降水45mm。強(qiáng)降水引發(fā)山洪災(zāi)害，大閣水文站15時(shí)12分水位開始上漲，16時(shí)54分實(shí)測(cè)最大洪峰流量447m3/s。各觀測(cè)點(diǎn)日降水量如下：黃旗站56.3mm，老虎溝門站51.2mm，土城子站31.2mm，大閣站30.2mm，南關(guān)站30.4mm，五道營(yíng)站28.7mm，窟窿山站18.8mm，面平均雨量為75mm，且降水集中在3小時(shí)以內(nèi)，暴雨達(dá)百年一遇標(biāo)準(zhǔn)。

2.洪峰流量計(jì)算

2.1 比降—面積法推流

據(jù)調(diào)查實(shí)際情況和勘測(cè)資料，調(diào)查斷面所在位置洪痕明顯，順直河段較長(zhǎng)，斷面比較規(guī)整，因此確定采用比降—面積法恒定非均勻流流量公式計(jì)算洪峰流量。采用公式公式中為河段平均輸水率；A上、A下為比降上、下斷面過水面積（m2）；g為重力加速度（m/s2）；L為比降上、下斷面間距（m）；Sc為恒定流態(tài)下的水面比降；ξ為斷面沿程收縮或擴(kuò)散系數(shù)，根據(jù)河道斷面收縮情況，可確定ξ；α為動(dòng)能校正系數(shù)。

2.2 參數(shù)確定

2.2.1 過水?dāng)嗝婷娣e計(jì)算

按比降—面積法測(cè)流規(guī)范要求，在調(diào)查位置布設(shè)3個(gè)橫斷面和2個(gè)縱斷面。橫斷面的間距為50m，以確定過水?dāng)嗝婷娣e；縱斷面控制兩岸洪痕。據(jù)左、右岸洪水水面線，確定左岸上、中、下斷面洪痕的假定高程分別為20.31m、20.06m、19.80m；右岸上、中、下斷面洪痕的假定高程分別為20.29m、20.05m、19.85m。過水?dāng)嗝鏋閱问綌嗝妫瑩?jù)斷面圖計(jì)算各斷面洪水位以下的斷面面積，經(jīng)計(jì)算：A上=84.3m2；A中=86.5m2；A下=89.0m2。可以確定此斷面屬于逐漸擴(kuò)散，取ξ=0.3。

2.2.2 水面比降計(jì)算

經(jīng)調(diào)查，斷面上游300m處有彎道，斷面的主流在右岸，測(cè)量斷面存在橫比降，致使左、右岸洪水位不一致，左、右岸水面比降也不一致。根據(jù)選定的左右岸上、中、下3個(gè)斷面的洪痕高程點(diǎn)繪制洪痕高程點(diǎn)，計(jì)算得出平均值Sc=0.0048作為水面比降計(jì)算值。

2.2.3 河床糙率選用

經(jīng)過調(diào)查，斷面附近河段較順直，河槽基本穩(wěn)定，為單式斷面，河床質(zhì)為沙礫石，可根據(jù)寬深比、平均水深值，參考《水文測(cè)驗(yàn)手冊(cè)》中華北東北地區(qū)河流洪水糙率系數(shù)表，采用糙率系數(shù)1/n=40。

2.2.4 α值的確定

該值與斷面上流速分布均勻與否有關(guān)，根據(jù)規(guī)范要求，對(duì)于山區(qū)河流，當(dāng)?shù)灼螺^大，且斷面不規(guī)則，流速分布極不均勻，可用動(dòng)能校正系數(shù)公式α=(1+ ε)3/1+3ε、ε=Vm/V-1近似計(jì)算。本次洪水大閣水文站實(shí)測(cè)洪峰流量447m3/s，上游調(diào)查斷面沒有實(shí)測(cè)流速資料，ε值采用大閣水文站1957～1998年間8場(chǎng)較大洪水的流速資料確定，ε=0.53，ε= 1.38。

調(diào)查河段布設(shè)有比降上、中、下3個(gè)斷面，根據(jù)斷面面積的計(jì)算，過水面積沿程遞增，按規(guī)范要求，值可按計(jì)算

2.3 洪峰流量計(jì)算

由上述各值代入比降—面積法恒定非均勻流流量計(jì)算公式，得出洪峰流量Q=256m3/s，洪峰模數(shù)M=6.88m3/(s· km2)。

3.結(jié)語(yǔ)

調(diào)查證實(shí)這場(chǎng)暴雨洪水為1939年以來最大，據(jù)相關(guān)資料計(jì)算，1939年7月26日洪水洪峰模數(shù)M=1.96m3/（s· km2）。由此可見潮河上游“6·23”暴雨形成的洪峰流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過1939年的洪峰流量。

此次暴雨洪水調(diào)查所用的斷面、洪痕等資料在洪水退后第一時(shí)間內(nèi)施測(cè)完成，洪痕較完整，代表性較好，其上下游河段較順直，河床比較穩(wěn)定，在這種條件下利用比降—面積可比較準(zhǔn)確的反映洪峰流量的真實(shí)值，因此，在暴雨洪水調(diào)查中，應(yīng)考慮到洪痕完整性，河床穩(wěn)定性等條件，以充分發(fā)揮比降—面積法安全、簡(jiǎn)便、迅速的優(yōu)勢(shì)?！?/p>

2016-06-12

朱俊峰，男，漢族，承德水文水資源勘測(cè)局，工程師。

高文志，男，漢族，石家莊水文水資源勘測(cè)局，工程師。