2.2 洪水

2.2.1 基本资料评述

流域的暴雨受台风外围的影响，因高原上空水汽含量有限，其暴雨的量级居于全国较低水平。流域暴雨以单日雨型为主，雨量大部分集中于6h之内。洪水由暴雨产生，洪水过程为陡涨陡落的尖瘦洪水过程，历时在24h之内。

水库水文观测工作十分薄弱，水文资料十分缺乏，难以满足还原洪水的要求，也不能直接由流量资料推求洪水。所以使用《云南省暴雨洪水查算实用手册》和昭通水文特性研究的“水文地理法”、水文比拟法进行洪水计算。

（1）由云南省水利厅编制的《云南省暴雨洪水查算实用手册》（1992年12月），以云水规字（1992）第92号文通知使用。“本手册可作为面积在1000km²以下小河流规划、小型水利水电工程初步设计和中型可行性研究在无实测流量资料情况下设计洪水计算与审查的依据。”其资料截至1979年，使用时应进行暴雨资料延长。

（2）由云南省水文水资源局昭通分局编制的《昭通水文特性研究》（1997年12月），“依据几十年来大量的水文观测和调查基础资料，经过几年来的分析计算和深入研究，……。为（昭通市）无水文资料地区的中小型水利水电工程和交通能源设施的规划、设计、施工、运行管理以及城市供水和防洪工程的设计提供科学依据。”资料截止年限为1990年，需要对水文资料进行延长。

2.2.2 手册法计算设计洪水

（1）设计暴雨分析计算。

1）暴雨资料的延长。《云南省暴雨洪水查算实用手册》（以下简称《手册》）的资料截至1979年，采用昭通地区等值线资料，延长至1990年后的暴雨参数为：H₁=35.0mm，H₆=55.0mm，H₂₄=73.5mm；C_v1=0.40，C_v6=0.36，C_v24=0.36；C_s=3.5C_v。

由于水库距大山包气象站直线距离仅6km，且同处气候一致区，因此，采用大山包气象站资料进行水库的暴雨分析。根据大山包气象站1959～1979年21年日暴雨资料，与鲁甸县气象站的同步日暴雨建立相关关系，点据带状分布宽度较大，采用点群中心定线，以延长大山包站的日暴雨系列。经插补延长至2005年资料，共获得49年暴雨系列，按P-Ⅲ型曲线适线，统计参数为P_均=55.2mm，C_v=0.42，C_s/C_v=3.5。

采用与大山包站与昭通气象站建立相关关系，推求的大山包站日暴雨统计参数为P_均=59.0mm，C_v=0.44，C_s/C_v=3.5。

2）暴雨等值线值的修正。由《昭通地区多年平均最大一日暴雨量等值线图》，查得大山包站的多年平均最大一日暴雨量60.0mm，比实测值58.4mm多1.6mm，比查补延长成果分别多4.8mm、1.0mm。由此可见，等值线的暴雨均值与实测值和查补延长值十分接近，从对工程不利的角度出发，可直接采用暴雨等值线成果。设计暴雨成果见表2.2-1。

（2）产、汇流计算。

1）产流计算。燕麦地水库的暴雨分区属于云南省14个分区的第13区，产流分区第1区，产流参数为：W_m=100mm，W_t=85mm，f_c=2.2mm/s，ΔR=1.0mm，E=3mm/d。根据暴雨公式，计算暴雨过程和时段降水量，由点雨量按时段折减系数换算为面暴雨量和时段面降水过程，采用昭通地区水文特性研究中南区的暴雨雨型，扣初损15.0mm，扣（后损）稳渗2.2mm/h，当降水量小于2.2mm/h，按降水量扣除；最后再扣除雨期蒸发和降水径流不平衡的1.0mm后推求净雨过程，见表2.2-2。

2）汇流计算。燕麦地水库的汇流分区为第1区，汇流参数为：C_m=0.33，C_n=0.70；最大基流量0.85m³/（s·100km²）。流域特征值为：F=15.6km²，J=0.052，L=5.15km，B=0.58；因最大3h平均雨强大于10mm，故采用10mm为主雨强。推求单位线的参数为m₁=1.45，n=1.1，K=1.33。由单位线和净雨推求地表径流过程，再加入基流、潜流为总流量过程，设计洪水过程线见表2.2-3。

设计洪水成果为Q_0.2%=205m³/s、Q_0.33%=193m³/s、Q_0.5%=183m³/s、Q_2%=148m³/s、Q_3.3%=134m³/s、W_0.2%=241万m³、W_0.33%=227万m³、W_0.5%=223万m³、W_2%=191万m³、W_3.3%=175万m³。

2.2.3 昭通水文地理法

根据《昭通地区水文特性研究》推荐的图表和经验公式分别计算流域的洪峰流量用下面公式计算：

Q_0m=CP_d0Aⁿ

式中 Q_0m——多年平均洪峰流量，m³/s；

P_d0——面暴雨均值，P_d0=ηP_d；

η——点面折减系数；

P_d——点24h暴雨均值；

C——地理参数；

A——面积，km²；

n——指数，为0.75。

根据《昭通地区水文特性研究》中推荐的图表和公式，水库流域面积15.6km²，最大一日暴雨均值65.0mm，点面折减系数0.975，地理参数0.06，由特性推荐的公式计算的洪峰流量均值为29.7m³/s，离势系数C_v=0.90。按C_s=4C_v查取相应K_p值，以此计算的设计洪峰流量为Q_0.2%=209m³/s、Q_0.33%=188m³/s、Q_0.5%=172m³/s、Q_2%=116m³/s、Q_3.3%=96.8m³/s。

根据流域特性，按《昭通地区水文特性研究》中的W=0.775Q^1.16_m，计算多年平均最大24h洪量，计算结果为W_均=39.6万m³。按0.68倍的洪峰离势系数推求为最大24h洪量的离势系数，以C_s=3.5C_v查取相应K_p值，以此计算的设计最大24h洪量为W_0.2%=172万m³、W_0.33%=159万m³、W_0.5%=149万m³、W_1%=130万m³、W_2%=113万m³、W_3.3%=99.0万m³。水文地理法洪水计算成果见表2.2-4。

2.2.4 水文比拟法

按参证站小海子站41年资料和历史调查洪水组成不连续系列，按经验频率公式计算频率：

P=a/（N+1）+［1-a/（N+1）］［（m-L）/（n-L+1）］

式中 a——调查历史洪水3个；

N——调查历史洪水排位期；

m——洪水序号；

n——实测洪水个数；

L——实测系列中提出的大洪水，为0。

用矩法公式计算统计参数经P-Ⅲ型曲线适线求得最大洪水的峰和量统计参数为：

洪峰：Q_m，0=90.0m³/s、Cv_q=0.60、Cs_q=4Cv_q；

洪量：W_24h，0=133.4万m³、Cv_w=0.50、Cs_w=3.5Cv_w。

按日暴雨（P_d）、面积（A）、河道比降（S）、流域形状系数（B）比指数改正为流域的洪峰，即：

Q_m，0′=Q_m，0S′^1/4P_d′^1.15A′^0.75B′^1/3/（S^1/4P_d^1.15A^0.75B^1/3）

按面积比的0.95次方计算得流域的多年平均24h洪量。在同一气候区洪峰离势系数C_v有随面积减小而增大的规律，水库面积比参证站的小，但差别较小，因此洪峰与洪量的离势系数（C_v）均移用参证站的C_v值，即Cv_q=0.60，Cv_w=0.50。偏态系数C_s值洪峰的倍比为4倍，洪量为3.5倍。水文比拟法洪水计算成果见表2.2-5。

2.2.5 合理性检查及成果采用

上述三种方法的计算结果显示，设计洪峰流量的计算结果差别较小，而24h洪量差别较大，以手册法成果最大，水文地理法居中，水文比拟法最小，各方法比较见表2.2-6。

水库附近站点的洪峰流量及洪峰模系数见表2.2-7，其中：50年一遇洪峰模系数鱼洞水文站为9.55、跳石水文站为8.39、小海子水文站为16.9；100年一遇洪峰模系数鱼洞水文站为11.4、跳石水文站为9.98、小海子水文站为19.7。

采用成果的洪峰模系数与流域附近的站点比较，高于山区、丘陵区的大流域站（鱼洞、跳石站），而与流域面积相对较小的小海子站接近，同时又小于我市高降水且产汇流条件较好的北部区水文站，说明流域洪峰模系数在面上的分布是合理的。

水文地理法是依据当地实测水文数据由水文工作者辛勤研究的地区性方法，但由于当地南部区资料系列较长的小流域水文站点较少（仅小海子水文站），水文条件复杂，其成果可作比较。水文比拟法虽经流域基本参数的修正，但由于下垫面条件的差异及集水面积的悬殊，影响成果质量的因素较多，具有不确定性，其成果供参考。

因此，采用《云南省暴雨洪水查算实用手册》的洪水成果，是合理的。

2.2.6 后汛期洪水

水库附近无小流域水文观测资料，后汛期设计洪水参照渔洞水库全年洪水与后汛期洪水的比例分析确定，燕麦地水库后汛洪水计算见表2.2-8。