郑州市水利建筑勘测设计院 王永强 王晶晶

某工程位于河南省荥阳市汜水河，汜水河流经区域为山丘区，且山丘区缺少实测径流资料，洪水推算的暴雨参数采用2005年12月《河南省暴雨参数图集》（05 图集），径流汇流参数采用河南省水利勘测设计院1984年出版的《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》（84 图集）。河道流域面积、长度、比降参照以往资料，并结合1∶10 000 地形图进行复核。

一、设计面雨量计算

根据汜水河所在流域特征和工程要求，查05 图集等值线图得出各历时点雨量及变差系数，查84 图集，得出汜水河流域水文分区为Ⅴ区。根据84图集，设计点雨量Htp计算公式如下。

式（1）中，Ht为t时段点雨量均值；Kp为模比系数，按偏态系数Cs＝3.5Cv计算，可由皮尔逊Ⅲ型曲线查得。依据84 图集，根据设计流域所在的水文分区，查短历时暴雨时面深关系图，求得不同历时暴雨的点面折减系数α的值，乘以设计点雨量，即得设计面雨量，对于流域面积小于50 km2的区域，可用点雨量代替面雨量。

二、设计暴雨时空分配

小流域设计洪水多由一日暴雨形成。采用24 h 净雨计算设计洪水过程时，净雨时程分配比例根据84 图集中设计暴雨递减指数n2p，n3p确定，并由此进行逐时净雨过程计算，单位时段为1 h。暴雨递减指数n按照历时关系可分为三段：6～24 h为n3p，1～6 h 为n2p，1 h 以下为n1p。考虑暴雨点面关系及不同时段雨量变差系数Cv的影响，采用如下公式计算。

式（2），（3）和（4）中，n1p，n2p和n3p为三种时段设计暴雨递减指数，H10′p，H1p，H6p和H24p分别为同一设计频率年最大10 min，1 h，6 h 和24 h 点雨量，α为暴雨点面折减系数。

三、产流和汇流系数计算

依据84 图集，查得汜水河平均入渗率μ＝5～8 mm/h。该工程计算采用μ＝8 mm/h。通过84 图集中推理公式汇流参数地区综合θ-m关系图可得m值，θ计算公式如下。

式（5）中，L为干流长度，J为河道的平均比降，F为流域面积。

四、设计净雨与洪量计算

1.设计净雨计算。24 h 净雨量R可查84 图集附图25河南省山区丘陵地区降雨径流关系曲线图（P＋Pa）-R（P为24 h设计雨量，Pa为设计前期影响雨量）求得。

2.设计洪量计算。24 h 设计洪量W24计算公式如下。

式（6）中，R24为设计净雨量，F为流域面积。

五、设计洪水计算

1.设计洪峰流量。根据84 图集可知，推理公式适用于集水面积在200 km2以下的流域，因本次山丘区流域面积均小于200 km2，故设计洪峰流量采用推理公式计算，计算公式如下。

式（7），（8）和（9）中，Qm为设计频率洪峰流量，ψ为设计洪峰径流系数，τ为设计洪峰汇流时间，L为设计坝址断面至分水岭的干流长度，J为干流长度L的平均比降，S为设计最大1 h 雨强，n为暴雨递减指数（按相应的汇流历时取值，τ＜1 h，取n1；τ＜1～6 h，取n2；τ＜6～24 h，取n3），μ为设计暴雨的平均入渗率，m为设计流域汇流参数，由θ-m相关线查得。若θ小于5 或大于100 时，可采用θ等于5 或等于100 时的值。将相关参数代入式（7），（8），（9）即可求得设计洪峰流量。

2.洪水过程线。采用概化过程线叠加方法计算，具体如下。

（1）由次降雨径流关系查算出24 h 设计净雨量R24，用公式（6）计算24 h 设计洪量W24。

（2）以设计暴雨递减指数n2和n3为参数，查84 图集中24 h 净雨概化时程分配表，将净雨量R24按所列分配比例进行逐时净雨计算。

（3）由设计洪峰（主峰）的洪量Qm和汇流时间τ，计算τ时段的最大平均净雨强度，以Qm为顶高，2τ为底宽，绘制出概化等腰三角形。

（4）列表计算出主峰汇流时间τ前后各个τ时段的净雨量Rτ，当汇流时间τ不够整时段时，净雨量可按小时平均线性分配取值。以各个τ时段的平均净雨强度计算各次峰的洪量，按净雨过程对应于等腰三角形，叠加绘出设计暴雨24 h 洪水过程线，由洪水过程线量算得出的洪量应与由净雨计算的W24结果相等。

六、结论

暴雨参数法是各地区小流域暴雨洪水计算的常用方法，在实践中经过了许多小型水利水电工程的检验，该计算方法简洁，计算模型与流域实际情况较为接近，计算成果较为合理，可为相似小流域洪水计算提供参考。