面积比法计算设计断面洪水中面积指数的确定

1、面积比法计算设计断面洪水中面积指数的确定刘连梅，信增标，王保东，田燕琴( 水利部河北水利水电勘测设计研究院，天津300250)【摘 要】 ： 南水北调中线工程河北段460 多 km， 共与大小河沟200 多条相交，有不少河沟交叉断面设计洪水需要采用面积比法计算。为此，对海河流域部分河流实测降雨洪水资料作了分析，得出了不同时段洪量的面积指数范围，为南水北调中线工程设计提供了依据。【关键词】： 南水北调中线工程；设计洪水；面积比法；面积指数1 问题的提出在设计洪水计算时，当设计断面无实测资料，但其上游或下游建有水文站实测资料，且与设计断面控制流域面积相差不超过3%，区间无人为或天然的分洪、滞洪设施

2、时，可将水文站实测资料或设计洪水成果直接移用于设计断面；若区间面积超过3%，但小于20%，且全流域暴雨分布较均匀时，常用面积比法将水文站设计成果进行推算。该方法的关键是面积指数的选取。在海滦河流域以往一般根据经验取值，在只对计算洪峰流量时, 面积指数一般选用0.50.7 ;计算时段洪量时面积指数没有选定范围。南水北调中线工程河北省段460多km,共与大小河沟200多条相交，有不少河沟交叉断面设计洪水需要采用面积比法计算, 为此对海河流域部分河流实测降雨洪水资料作了分析，得出了不同时段洪量的面积指数范围，为中线工程设计提供了依据。2 河流、水文站及洪水资料的选取2.1 河流及水文站的选取原则一般

3、讲，一条河的上下游两站流域面积小于20%时，可作为分析对象。但海滦河流域实际上水文站网稀少，因此选取时将区间面积放宽到30%，个别站放宽到 35%。基本满足此条件的河流及水文站见表1 所列。2.2 洪水资料的选取洪水资料的选取应符合以下3 条原则： (1) 尽量选取较大的洪水资料；(2)选取流域内降雨分布比较均匀的场次洪水；(3)对上游修建大中型水库的河流，应选取建库前的资料。由于滦河和桑干河流域面积过大，包含了迎风山区、背风山区和高原区，难以出现全流域均匀降雨，未选用洪水资料。其他4 条河 8 个代表站流域面积从170km如6420km2而且既有山区站，又有丘陵和平原站，基本可以代表一般 的

4、设计流域情况。根据以上几条原则，共选取了 20场较大的洪水资料，分别对洪峰、24h、3d 及6d （或7d）洪量进行分析。表1选取河流及水文站一览表序号河流水文站端娥面积/回二区间面积区间占下游水文站面积的百分数11清漳河刘家庄，匡门口3600/ 5060126024. 92洽河微水，平山53B7, 6420103316.03 :沙河南雅窝，新乐3770/ 4070120024. 14瀑河堵湖深,河水库117" 2639335.05滦河潘家口，罗家屯33700 371003400926桑半河石匣里，朝阳寺226口口/ 233427423 23分析方法及成果3.1 分析方法按洪峰及洪量

5、面积比拟定计算公式，求算每场实测洪水洪峰洪量面积比指数 n值。Q? = £ 2i?i /可以得出面积指数计曾公式为：洪畦面积指数：洪量面积指数:式中F1、F2一分别为上下游水文站控制流域面积（km）;Q1 、Q2-分别为上下游水文站洪峰流量（nVs ）;W1 、W2-分别为上下游水文站时段洪量（m3）;n 一面积指数。各河实测洪水洪峰及洪量面积指数分析成果如表2所列。3.2 对成果的几点说明（1） 由于冶河微水站至下游平山站区间流域面积相差不足20%但因微水站般都是以下与以上地形地貌、河道特性有很大不同，即使同场同次暴雨, 区间洪峰形成较早，而微水站洪峰形成时间较长，河槽调蓄能力大，

6、且常有坦化, 因此常出现平山站洪峰小于微水站的现象。在统计的 8场洪水中有5场洪水为上大下小，另有2场洪水上下游基本接近，只有1场洪水平山站洪峰明显大于微水站。 可能由于同样原因，24h洪量也有不少次洪水是上大下小。鉴于这种情况，该河洪峰和24h洪量面积指数分析结果不予选用。表2面积指数分析成果表河流分析洪水场次面积指数曲娱申洪量3刘共量6班量涌5河60,560 630. 7Ba. &g(7d)冶河S0 B10 91沙河30.420 780.78瀑河30.040 86(2)沙河上游1958年修建了大型水库，所以在建库前只能选取3场洪水，其中2场洪水的洪峰也出现了上大下小的情况，因此沙河无可靠的洪峰面积指 数分析成果供选用。(3) 瀑河无实测洪峰资料，靠瀑河水库水位及泄量反推求得的洪峰流量精度 难以保证，因此未做洪峰面积指数分析；因瀑河流域面积较小，对 24h和3d 洪量进行了分析。4结论(1)洪峰面积指数：由于上下游洪峰变化受槽蓄、区间入流等影响十分敏感， 其指数一般资料不易满足，在没有大量分析成果之前，建议仍用规范或教科书推荐的经验数据。(2)洪量面积指数：从以上4条河20场洪水分析成果可以看出：24h6d洪 量的面积指数有较明显的规律性，即时段越长，指数越大。从径流的时间地域分布理论看，一场洪水的总量面积指数应近似于1。如将各河计算结果按洪水场次进行平