康耀+　萬小剛　王存良　張福林

[摘要]小流域設(shè)計洪水在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要的意義。文章通過同流域的洪水系列資料計算洪水各統(tǒng)計參數(shù)，對本地區(qū)經(jīng)驗公式中的各系數(shù)進行了復(fù)核。

[關(guān)鍵詞]小流域；設(shè)計洪水；統(tǒng)計參數(shù)；經(jīng)驗公式

海灣水庫是一座以防洪為主，兼顧灌溉、養(yǎng)殖的小（一）水庫，位于皇甫川支流納林川支溝小楊凱溝上，行政區(qū)劃隸屬于準格爾旗沙圪堵鎮(zhèn)長勝店村（原納林鄉(xiāng)任三窯村）。小楊凱溝（又名忽雞圖溝）是納林川的支溝，發(fā)源于廟梁山脊處，河道全長8.41km，河道平均比降8.479‰，壩址位于溝口上游1.47km處，壩址以上流域面積10.65km2。

根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，在小流域上修建水利工程時，必須進行設(shè)計洪水的計算。因此，小流域設(shè)計洪水在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要意義。小流域設(shè)計洪水的計算方法很多，可以由流量資料推求設(shè)計洪水，也可以由暴雨資料推求設(shè)計洪水，但在小楊凱溝流域中沒有水文觀測站，缺乏實測的流量資料或暴雨洪水系列資料，因此擬采用經(jīng)驗公式法計算設(shè)計洪水。

經(jīng)驗公式是在缺乏和調(diào)查洪水資料時常用的一種簡易方法。在一定的流域內(nèi)，水文、氣象和地理條件具有一定的共性，影響洪峰流量的因素和水文參數(shù)也往往存在一定的變化規(guī)律。我區(qū)1977年發(fā)布的《內(nèi)蒙古水文手冊》按地區(qū)特點劃分若干分區(qū)，分別編制地區(qū)的洪水經(jīng)驗公式，自使用以來，為我區(qū)各部門的工程建設(shè)發(fā)揮了巨大作用。但考慮到該手冊發(fā)布時間較早，水文系列也較短，且未能考慮到近年來各種人類活動對生態(tài)環(huán)境尤其是下墊面的影響，故在本次計算時擬通過現(xiàn)有的資料對經(jīng)驗公式中的各參數(shù)進行復(fù)核。

一、自然地理特征

納林川發(fā)源于準格爾旗原布爾陶亥蘇木的壩梁村，由北向東南流經(jīng)原納林鄉(xiāng)、沙圪堵鎮(zhèn)至榆樹塔轉(zhuǎn)向東南至陜西省府谷縣郝家圪旦與十里長川匯合，匯合后下游稱皇甫川，流入黃河。納林川主河道長91.2km，流域面積2142 km2，河道平均比降3.21‰。納林川上游為沙質(zhì)丘陵區(qū)，中、下游為土質(zhì)丘陵溝壑區(qū)。上游土壤植被稀疏，有流動、半流動的沙丘。

二、理論依據(jù)及計算途徑

1、公式模型的建立

2、洪水頻率分析

根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計理論，選定頻率曲線分布線型，用統(tǒng)計參數(shù)估計法由洪水樣本推求洪水總體分布的方法，一種是由洪水系列的統(tǒng)計特征推求洪水總體的統(tǒng)計參數(shù)，如矩法、概率權(quán)重矩法和線性矩法；一種是適線法，將系列中的每項洪水由大到小依次排列，采用經(jīng)驗頻率公式求得每項洪水樣本的繪點位置（超過頻率），得到洪水的經(jīng)驗點據(jù)分布，選定總體（頻率分布曲線線型），并按一定的適線準則，選擇經(jīng)驗分布于總體分布擬合良好的統(tǒng)計參數(shù)，從而推求洪水設(shè)計值。本次計算選用適線法。

2.1 經(jīng)驗頻率公式

由于洪水系列中未包含歷史洪水資料，故采用連續(xù)系列洪水經(jīng)驗頻率公式（數(shù)學(xué)期望公式）。

2.2 洪水頻率曲線線型

根據(jù)我國許多長期洪水系列分析結(jié)果和多年來設(shè)計工作的實際經(jīng)驗，認為P-Ⅲ型適用于全國大多數(shù)河流的水文特征，因此水利水電部門規(guī)定頻率曲線線型采用P-Ⅲ型。

2.3 洪水統(tǒng)計參數(shù)的確定

在對系列資料一致性、合理性、代表性審查的基礎(chǔ)上，利用適線（見圖1），確定納林川流域洪峰系列統(tǒng)計參數(shù)如下：

三、洪峰流量地區(qū)經(jīng)驗公式

按照式（1）的模式，求得納林川流域多年平均洪峰流量的地區(qū)經(jīng)驗公式：

四、成果應(yīng)用及對比

1、與現(xiàn)有經(jīng)驗公式計算結(jié)果對比

《內(nèi)蒙古水文手冊》中，C值為14.1，Cv為1.4（查等值線圖為1.1，當(dāng)流域面積小于100km2時加0.1～0.3，流域面積越小加的越大），Cs/Cv為3。此外，某科研院所在本水庫臨近流域進行水文計算時曾通過將沙圪堵站與窟野河的阿鎮(zhèn)站、新廟站、王道恒塔站、神木站的洪峰均值及其它參數(shù)進行地區(qū)綜合法確定出本地區(qū)綜合公式如下：

經(jīng)驗系數(shù)與本次計算結(jié)果接近，但統(tǒng)計參數(shù)略有不同?，F(xiàn)將各方法計算結(jié)果列表如下：

2、結(jié)果分析

通過以上結(jié)果比較，發(fā)現(xiàn)水文手冊法計算的洪峰流量均值比本次計算結(jié)果小很多，分析原因認為是水文手冊發(fā)布于1977年，采用的水文系列只有11年左右，而通過56年的洪水系列來看，本流域1977年以后發(fā)生的洪峰大于均值的洪水有11次，尤其是最大洪水發(fā)生在1989年，將洪水的均值拉高。地區(qū)綜合法的均值與本次計算結(jié)果相近，但變差系數(shù)Cv遠大于本次計算結(jié)果，變差系數(shù)的大小反應(yīng)了洪水在多年中的變化情況，故分析其原因是由于使用地區(qū)綜合法時采用的多為窟野河流域水文測站的數(shù)據(jù)，窟野河流域洪峰變化相對較大，而納林川流域洪峰變化相對穩(wěn)定導(dǎo)致的結(jié)果。

五、結(jié)論

計算洪峰流量的地區(qū)經(jīng)驗公式是根據(jù)一個地區(qū)各河流的實測洪水和調(diào)查洪水資料，找出洪峰流量與各影響因素之間的相互關(guān)系，建立起來的關(guān)系方程式。而影響洪峰流量的因素是多方面的，包括地質(zhì)地貌特征（植被、土壤、水文地質(zhì)等）、幾何形態(tài)特征（集水面積、河長、比降、河槽斷面形態(tài)等）以及降雨特性。因此，方程式都是根據(jù)當(dāng)?shù)貙崪y經(jīng)驗數(shù)據(jù)制定的，地區(qū)性很強。

參考文獻：

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