黄河流域水文计算

1 洪水计算 1.1 流域特征值量算 流域特征值量算与流域产流、汇流等的确定是设计洪水计算得基础，流域特征值包括流域面积、河长、河道纵比降等。 1、流域特征值量算 根据1:10000地形图，勾绘流域分水线，并量算流域面积、河长及河道纵比降，量算结果见表1。 表1 流域特征值量算成果表 断面名称 流域面积（km2) 距离河口（km) 流域平均宽度（m) 一级泵站 405084.8 1559.87 205.5         2.设计洪水计算 吴堡水文站1935年6月国民政府黄河水利委员会设立，抗战爆发，于1937年10月停测，新中国成立后1951年9月下迁3.3km恢复观测至今，测站位置为陕西省吴堡县柏树坪树村，东径111°43′北纬37°27′，流域面积433514km2，距河口距离1544km，属于黄河中游水文水资源局管辖。为一类精度流量、泥沙站、国家基本水文站、黄河重要控制站、国家重点水情报汛站。主要的观测任务有：水位、流量、泥沙、输沙率、颗分、降水、冰凌、水温、气温、比降、水文调查、水质监测、水情报汛、洪水预报等。本站的洪水主要来源于黄河干流和支流窟野河、孤山川、皇甫川，洪水时主流稳定，呈涨冲落淤型。本站调查最大洪水Q=32000m3/s，设站以来最大洪水Q=240000m3/s，实测最大含沙量888kg/m3(1970.8.2)。断面布设浮标测流断面间距320m，比降断面间距300m，基线长度为160m。 从吴堡水文站收集1952~2008年的洪峰流量资料中计算统计参数成果见下表2，设计流量见表3： 表2 统计参数 均值(m3/s） Cv Cs/Cv 7370 0.8 3       表3 吴堡站设计洪峰流量成果表 频率p（%） 0.01 0.1 0.2 0.33 0.5 1 2 3.33 5 10 设计洪峰流量(m3/s） 60900 45200 40500 37100 34400 29800 25200 22500 19200 14800                       经实地考察，吴堡水文站控制流域面积433514km2，吴堡水文站距离该一级泵站约15.87km，积水面积405084.8km2。考虑距离较近，控制流域面积较相近，下垫面条件相近，于是选用了陕西吴堡水文站作为参证站，借助吴堡水文站实测资料希望寻找到满意的设计洪峰流量。 该工程所在断面的洪峰流量采用山西省水利厅2011年3月新编制的《山西省水文计算手册》水文比拟法来估算。计算公式如下： 其中：   ， —— 设计流域的设计洪峰流量，m3/s； ——参证流域的设计洪峰流量，m3/s； ——面积比拟系数； ——雨力比拟系数； ， ——分别为参证流域和设计流域的定点设计雨力的面平均值，mm/h； N1、 为经验参数，N1=0.92， =0.050。 由参证站实测资料，根据以上计算可以得出不同频率条件下设计洪峰流量，见表4。 表4  不同设计频率洪峰流量表 频率p（%） 0.01 0.1 0.2 0.33 0.5 1 2 3.33 5 10 设计洪峰流量(m3/s） 58732 43591 39058 35779 33175 28739 24303 21699 18516 14273                       不同频率下设计洪峰流量图： 1.2.特征水位 采用曼宁公式法： 式中：ω—过水断面面积； J—河道纵坡比降，取天然河道水面比降； R—水力半径； C—谢才系数，C= 。 计算并点绘各设计断面水位及流量关系曲线图，详见各断面水位流量关系曲线图。根据各断面设计或校核洪峰流量查相应水位流量关系，求得相应设计或校核洪水位。 实地观察和结合吴堡水文站资料分析，糙率n取0.023，水面比降j取值为1.23‰。断面面积折算成矩形面积计算，水面宽度根据1：10000的地形比例图取b为196~215m，这里取均值为205.5m。参数见表5 表5   断面参数 断面参数 糙率n 水面比降j 水面宽度b（m） 取值 0.023 1.23‰ 205.5         利用以上数值，带入曼宁公式计算，计算结果见表6. 表6 不同设计频率下设计洪水水位计算结果表 频率p 0.01 0.1 0.2 0.33 0.5 1 2 3.33 5 10 设计洪峰流量(m3/s） 58732 43591 39058 35779 33175 28739 24303 21699 18516 14273 河道水深h（m) 25.23 20.8 19.38 18.33 17.46 15.94 14.34 13.35 12.08 10.27                       一级泵站所在断面根据1：10000的地形比例图查的，断面水位为655.0m。 根据《防洪》（GB50201-94），泵站厂房的设计洪水标准为30年，校核洪水标准为100年。经分析后确定该泵站厂房30年一遇设计洪水位为668.35m ，100年一遇校核洪水位为670.94m。