关于水文调查与计算的几点意见

关于水文调查与计算的几点意见

关于水文调查与计算的几点意见

胡文伟

水文工作是个细致而繁琐的工作，涉及的面很广。要搞好既要有理论知识基础，还应靠自己从实际工作中摸索和长期积累经验，水文重在分析。

本文不在理论上过多阐述，因教科书及专业技术书籍等都已详尽论述如：《公路工程水文勘察规程》、《桥位设计》，在此不做赘述。

水文勘察工作一般存在外业调查不够深入，搜集资料不齐全，进入水文计算时缺这少那等现象。针对这些不足，以个人之见提供下列意见作参考。

当接受一个工程设计任务时，首先应在省会搜集水文资料。如路线所经之处的1/5万、1/

万地形图（用于勾绘汇水面积），向水利部门了解水利规划及水文资料。一般说平原区经历几十年的除涝、防洪治理，每条河流都有分河段的河床断面尺寸、汇水面积、比降、流量、水位、糙率等资料，水利部门长期从事这门工作，资料齐全可供利用。

一、设计频率流量的计算

1.1理论频率曲线（即皮尔逊Ⅲ型曲线）。此法是利用桥位上游或下游已有水文站历年实测系列流量计算求得。该计算方法符合我国国情，早已被水利、交通、铁路等部门广泛应用，其计算值最为准确。

笔者认为：用此法要注意三种情况。

1.1.1 桥位与水文站汇水面积之比、正负小于10%者可直接搬用流量。

1.1.2 桥位与水文站汇水面积之比，大于10%而小于20%者，则用流域面积相关法：公式为Q1=( ) Q2

将逐年实测流量改正后，再用皮尔逊Ⅲ型曲线法计算。其中n值建议由桥位所属水文分区参照分区表查取。

1.1.3 桥位与水文站汇水面积之比大于20%者，则应将水文站与桥位之间产生的区间流量，与水文站的流量叠加。叠加后的流量为桥位频率设计流量。

1.2 利用水利部门提供低频率流量延长法求设计频率流量

平原区一般河流水利部门只能提供五年、十年，极个别河流有二十年的频率流量，笔者多年来以此流量延长推算五十年、百年的设计流量。其方法是利用桥位所属地区的Cs、Cv值试求平均流量，再以延长计算设计流量。例如：水利部门提供某河流量已知Q20%=52 m /s、Q10%=74 m /s、Q5%=97 m /s桥位所在水文分区（42区淮河平原）查得Cs=2，根据Cs=2Cv（皮尔逊Ⅲ型曲线的摸比系数Kp值）试用Cv值求上述三个频率流量的平均流量，其计算误差在5%以内，超出则另选Cv值，增大或减小直至闭合为止。现假定Cv=1. 02，查得Kp值如下：K20%=1.62、K10%=2.32、K5%=3.04、K2%=3.98、K1%=4.70 、K0.33%=5.83，已知：QP= *KP 反求=

= =32.1 m /s = =31.9 m /s = =31.9 m /s

上述三式平均流量32m /s，其误差均小于1%即可。以此推算五十年、百年或三百年一遇频率流量。

Q2%=32*3.98=127m3/s Q1%=32*4.7=150m3/s Q0.33%=32*5.83=187 m3/s

1.3 全国水文分区经验公式：

本公式在山区无水文资料的情况下，应用较为广泛，一般的说计算值较好。河南于1975年8月（以下简称75.8）暴雨以驻马店地区为中心，连续几天普降罕见特大暴雨，洪水泛滥成灾，生命财产造成重大损失。制定本公式时未将这场暴雨迳流统计其内，等值线未受影响，因此符合历史实际。但是该式全国汇编到《桥规》、《桥位设计》中的C、K值均为平均值，遗憾的是未将两个重要系数的上限、下限值同时刊登。如果桥位汇水区重心落在分区的上限

或下限，那么其计算值相应的偏小或偏大，不知情者不会将此系数作适当的调整计算。现将河南省内的C、K值上、下限值附下，以供参考和使用。

水文分区公式中C、K值上下限

省分区号全国号区名C值上限C值下限K值上限K值下限

Ⅰ44 淮河山丘区66.3 35.7 188 101

Ⅱ42 淮河平原区0.608 0.328 9.95 5.35

Ⅲ45 长江流域区11.5 6.2 74 40

Ⅳ43 黄河流域区3.06 1.64 9.50 5.10

1.4 交通部公路科学研究所推理公式和交通部公路研究所经验公式：

两式中的Sp为设计频率雨力值。省交院参与上述公式的编制工作，将我省（75.8）暴雨雨力编汇入内，影响成果的真实性。当时笔者等多人建议不应将这场暴雨汇编，未采纳此意见。后来试用中普遍反映偏大，基本都不采用，知情者仅将两式计算值作为水文分析时的旁证资料。

1.5 平原区河流有防洪堤设计流量的确定：

我省平原区河流现状堤防标准大多数为十年，个别接近或基本达到二十年一遇的防洪标准。如淮河、沙河、沁河、伊洛河等。远景规划极少数河流期望争取达到二十年或近似于五十年一遇的标准。即算达到上述标准与交通部门桥梁设计洪水频率百年、五十年一遇标准有不相应的矛盾；按标准建桥桥梁高与路基降低减少占地及土方用量的矛盾；审批单位坚持技术标准与事实求是降低标准的矛盾。平原区建桥实事求是选用洪水频率和设计流量，笔者一般采用下列设计原则：

1.5.1 按技术标准桥梁应为百年一遇标准设计，则降低一级按五十年一遇设计。但是，以该频率流量QP与河道防洪堤远景规划最大安全泄洪流量Qm作比较。

若Qm小于Qp则桥梁的设计流量按五十年一遇。一般的说该标准流量的水位超出堤防溢出河床，而出河床后分流流量待主槽洪水退落，受堤防阻挡回不到河床排出。所以堤外应布设桥孔或另设桥涵排泄分流流量。

1.5.2 三、四级公路规范规定桥梁设计洪水频率为五十年一遇时，五十年一遇流量Qp大于河道防洪堤远景规划最大安全泄洪流量Qm，则应与平堤通过的流量QF作比较。

若流量QP大于平堤通过的流量QF，则按QF设计。

为解决平原区桥梁设计洪水频率与河道防洪堤标准差距悬殊不现实的矛盾，又不使建桥后桥梁与路基过分抬高呈马鞍形的矛盾，笔者从六十年代起在平原区坚持上述原则设计。开始厅计划处审批坚持按技术标准多次发生争执，后来次数多他们也觉得难办。坚持标准确实不符合平原区实情，事由争执到不争执最后默认。1993年“桥位设计修正”再版发出征求意见函，省交院批转笔者回复，其中含有上述建议已基本采纳。

1.6历史特征年洪水调查频率流量计算：

本计算是指历史上有文字记载的流量和地物、地形标记水位者，或在桥位现场访问调查原居民的长者，亲见历年发生的洪水水位。以几代人的经历推算经验频率流量。前述几种方法计算的频率流量和本式推算的频率流量进行比较，前者较准确，后者（本例）推算的频率往往偏小（这里的“偏小”指频率而言。如该洪水频率本应为1.5%，若访问年代不准确，则推算的频率可能为2%或3%），只能作为水文分析时参考。

1.7 迳流形成法计算频率设计流量

本公式适用于汇水面积在30Km2以内，当山、丘区搜集不到流量资料的情况下应用较多，可靠程度较好。其迳流厚度h为历年暴雨统计值，“75.8”暴雨未列入其内，计算设计流量较为准确。

什么叫径流形成法呢？简单的说当暴雨降落汇水区域内，经植物吸收、地质土壤渗透、地表