比降—面积法在潮河上游“6·23”暴雨洪水调查中的应用

□朱俊峰 高文志

比降—面积法在潮河上游“6·23”暴雨洪水调查中的应用

□朱俊峰 高文志

比降—面积法是用水力学公式计算河段瞬时流量的方法，当无水文站地区遇到突发暴雨洪水时，为补充相关流域的资料需要进行暴雨洪水调查，可用比降—面积法推测洪峰流量。此文利用该方法对潮河“6·23”暴雨洪水的洪峰流量进行了推算，为弥补水文观测资料不足提供了有益补充。

比降；面积；流量

本次洪水调查所在的云雾沟川位于大阁水文站上游支流，流域面积42.9km2，从源头到河口的直线距离8km，纵坡降9‰。为了弥补基本水文站网定位观测的不足，暴雨洪水调查成为此次收集水文资料的主要途径。此次调查断面位于潮河上游支流云雾沟川，控制面积37.2km2，该位置顺直河段较长，断面比较规整，河床较稳定。

1.潮河上游“6·23”暴雨洪水情况

2011年6月23日，潮河上游部分地区突降大到暴雨。降水集中在12～15时之间，大阁镇、土城镇、黄旗镇、南关乡发生严重洪涝、冰雹灾害，暴雨中心黄旗镇老窝铺村灾情最为严重，冰雹直径达3cm，冰雹厚度达30cm，冰雹直径达2cm，冰雹厚度达12cm，黄旗雨量站60分钟降水45mm。强降水引发山洪灾害，大阁水文站15时12分水位开始上涨，16时54分实测最大洪峰流量447m3/s。各观测点日降水量如下：黄旗站56.3mm，老虎沟门站51.2mm，土城子站31.2mm，大阁站30.2mm，南关站30.4mm，五道营站28.7mm，窟窿山站18.8mm，面平均雨量为75mm，且降水集中在3小时以内，暴雨达百年一遇标准。

2.洪峰流量计算

2.1 比降—面积法推流

据调查实际情况和勘测资料，调查断面所在位置洪痕明显，顺直河段较长，断面比较规整，因此确定采用比降—面积法恒定非均匀流流量公式计算洪峰流量。采用公式公式中为河段平均输水率；A上、A下为比降上、下断面过水面积（m2）；g为重力加速度（m/s2）；L为比降上、下断面间距（m）；Sc为恒定流态下的水面比降；ξ为断面沿程收缩或扩散系数，根据河道断面收缩情况，可确定ξ；α为动能校正系数。

2.2 参数确定

2.2.1 过水断面面积计算

按比降—面积法测流规范要求，在调查位置布设3个横断面和2个纵断面。横断面的间距为50m，以确定过水断面面积；纵断面控制两岸洪痕。据左、右岸洪水水面线，确定左岸上、中、下断面洪痕的假定高程分别为20.31m、20.06m、19.80m；右岸上、中、下断面洪痕的假定高程分别为20.29m、20.05m、19.85m。过水断面为单式断面，据断面图计算各断面洪水位以下的断面面积，经计算：A上=84.3m2；A中=86.5m2；A下=89.0m2。可以确定此断面属于逐渐扩散，取ξ=0.3。

2.2.2 水面比降计算

经调查，断面上游300m处有弯道，断面的主流在右岸，测量断面存在横比降，致使左、右岸洪水位不一致，左、右岸水面比降也不一致。根据选定的左右岸上、中、下3个断面的洪痕高程点绘制洪痕高程点，计算得出平均值Sc=0.0048作为水面比降计算值。

2.2.3 河床糙率选用

经过调查，断面附近河段较顺直，河槽基本稳定，为单式断面，河床质为沙砾石，可根据宽深比、平均水深值，参考《水文测验手册》中华北东北地区河流洪水糙率系数表，采用糙率系数1/n=40。

2.2.4 α值的确定

该值与断面上流速分布均匀与否有关，根据规范要求，对于山区河流，当底坡较大，且断面不规则，流速分布极不均匀，可用动能校正系数公式α=(1+ ε)3/1+3ε、ε=Vm/V-1近似计算。本次洪水大阁水文站实测洪峰流量447m3/s，上游调查断面没有实测流速资料，ε值采用大阁水文站1957～1998年间8场较大洪水的流速资料确定，ε=0.53，ε= 1.38。

调查河段布设有比降上、中、下3个断面，根据断面面积的计算，过水面积沿程递增，按规范要求，值可按计算

2.3 洪峰流量计算

由上述各值代入比降—面积法恒定非均匀流流量计算公式，得出洪峰流量Q=256m3/s，洪峰模数M=6.88m3/(s· km2)。

3.结语

调查证实这场暴雨洪水为1939年以来最大，据相关资料计算，1939年7月26日洪水洪峰模数M=1.96m3/（s· km2）。由此可见潮河上游“6·23”暴雨形成的洪峰流量远远超过1939年的洪峰流量。

此次暴雨洪水调查所用的断面、洪痕等资料在洪水退后第一时间内施测完成，洪痕较完整，代表性较好，其上下游河段较顺直，河床比较稳定，在这种条件下利用比降—面积可比较准确的反映洪峰流量的真实值，因此，在暴雨洪水调查中，应考虑到洪痕完整性，河床稳定性等条件，以充分发挥比降—面积法安全、简便、迅速的优势。□

2016-06-12

朱俊峰，男，汉族，承德水文水资源勘测局，工程师。

高文志，男，汉族，石家庄水文水资源勘测局，工程师。