【摘 要】設計用洪水流量對保證工程安全經濟關系極大，對于小流域的橋涵水文計算，因很少有對應的水文站，通常采用暴雨推理法、徑流形成法、直接類比法等方法。文章根據各類計算方法的適用特點，并結合四川省小流域特征，詳細闡述了推理公式法的基本原理和計算方法。最后通過對四川南方城市規劃新建沿山截洪溝為例進行了方案說明。

　　【關鍵詞】小流域; 洪水流量; 推理公式法; 截洪溝

　　1 橋涵水文計算

　　在現代公路建設中，橋涵作為跨越河渠、宣泄洪水、溝通兩側灌溉水路及保證道路運行安全的泄水建筑物，其重要性不言而喻[1]。而橋涵水文又是公路、市政工程項目中橋梁、道路設計的重要因素之一，也是衡量是否符合相應的行業標準的最基本標準。

　　然而，橋涵水文與本行業其他專業有所不同，無論是前期的橋涵水文調查還是后期的水文分析計算本身并沒有科學精密的指標要求，而是根據不同類型采用不同的途徑和計算方法，亦或是通過將不同的方法得到的計算結果進行比較、論證后確定最終設計流量，使其更接近實際，更趨于合理。

　　針對小流域的橋涵水文計算，在有可靠的歷史洪水位調查資料時，可采用形態調查法，但因大多數情況下小流域一般很少有相對應的水文站，更無法收集到觀測流量，因此通常采用暴雨推理法、徑流形成法、直接類比法。

　　2 什么是小流域

　　流域是指地表水及地下水的分水線所包圍的集水區或匯水區，因地下水分水線不易確定，因此通常情況下指地面徑流分水線所包圍的集水區。

　　小流域通常是指二、三級支流以下以分水嶺和下游河道出口斷面為界的相對獨立和封閉的自然匯水區域。水利上通常指面積在30～50 km2，特殊情況不宜小于3 km2或大于100 km2，或河道基本上是在一個縣屬范圍內的流域。

　　3 小流域的特點

　　水文計算的目的均是為了確定橋涵的設計流量，從而通過設計流量確定橋涵的類型、孔徑等相關規模指標。另一方面，如前所述，從水文角度看小流域本身具有流域匯流以坡面匯流為主、水文資料缺乏以及集水面積小等特性。這使得小流域在設計洪水計算時，與大中流域相比，有許多特點，主要表現在以下幾點。

　　(1)絕大多數小流域都沒有所屬的水文流量監測站，無可靠的歷史洪水位調查資料，也缺乏實測徑流資料，因此小流域設計洪水計算一般在無資料情況下進行。

　　(2)小流域面積小，自然地理條件趨于單一，擬定計算方法時，允許作適當的簡化，即允許作出一些概化的假定。例如假定短歷時的設計暴雨時空分布均勻。

　　(3)小流域分布廣、數量多。因此，所擬定的計算方法，在保持一定精度的前提下，將力求簡便，一般借助水文手冊即可完成。

　　(4)小型工程一般對洪水的調節能力較小，工程規模主要受洪峰流量控制，因此對設計洪峰流量的要求高于對洪水過程線的要求。

　　因此水文學上常常作為一個專門的問題進行研究。

　　4 小流域的洪水流量計算方法

　　小流域洪水流量分析與計算采用的方法較多，山區、丘陵區橋涵可采用暴雨推理法、徑流形成法或地區性經驗公式計算設計流量;平原地區橋涵在有可靠的歷史洪水位調查資料的前提下，可采用形態調查法利用歷史洪水位推算設計流量，也可采用地區性經驗公式計算設計流量[2]。最終采用何種方法，還應根據當地資料情況與地區特點綜合比較確定，若條件可以，應采用多種方法經核對比較后，選用最合理的方法來分析計算成果。

　　目前，四川省小流域計算主要采用兩種方法：推理公式法和綜合瞬時單位線法。其中，推理公式法已使用多年。在《四川省中小流域暴雨洪水計算手冊》[3]使用說明中指出：設計用洪水流量對保證工程安全經濟關系極大。在使用《手冊》時，應根據設計流域的面積大小、自然地理特點并盡量搜集了解已有的觀測資料加以分析研究，以便合理地選用本《手冊》綜合提供的基本數據、各種參數和計算方法。

　　5 推理公式法

　　5.1 設計用暴雨量的計算

　　暴雨是形成洪水的直接因素。在無實測流量資料情況下，暴雨是推算設計洪水最基本的依據。

　　大量資料的統計成果表明，暴雨強度和歷時的關系可用指數方程來表達，它反映一定頻率情況下所取歷時的平均降雨強度與t的關系，稱為短歷時暴雨量公式。暴雨量公式最常見的形式為：

　　式中：Ht，p代表歷時為t，設計頻率為p的暴雨量，Sp為雨力或雨率，相當于t=1 h的暴雨強度(以mm/h計)，與設計頻率p有關，可分別由1/6 h、1 h、6 h或24 h雨量推求，n為暴雨參數，

　　各省根據本地區的水文氣象特性編制出本地區的水文手冊。以四川省1984年印發的《四川省中小流域暴雨洪水計算手冊》為例，手冊中分別提供了年1/6 h(即10 min)、1 h、6 h、24 h的平均暴雨量，根據設計流域的中心點位置查出對應的歷時暴雨均值，同時，根據變差系數Cv對應的等值線圖(四川省Cs/Cv值均采用3.5)，進而通過皮爾遜Ⅲ型曲線模比系數對應的Kp值求得該統計歷時設計頻率的雨量。

　　5.2 基本原理

　　由于流域上各點所形成的凈雨距離出口斷面的遠近不同，加上坡面與河槽的調蓄作用，各凈雨點匯集到流域出口斷面的速度和時間都不一樣。

　　如圖1所示，將流域上凈雨匯流歷時相等的點，連成一組等值線，則形成了等流時線分布圖。圖中單元匯流歷時為Δτ。每條等流時線上的水質點將在同一時間內到達出口斷面。于是第一條等流時線上的凈雨，經一個Δτ時間到達出口斷面;第二條等流時線上的凈雨，則經2Δτ時間到達出口斷面，依此類推。兩條等流時線間所包圍的面積稱為共時徑流面積，用f1、f2、f3……表示。顯然共時徑流面積的總和為流域面積F。

　　τ為流域匯流歷時，即凈雨從流域最遠點A到出口斷面B所經歷的時間;L為最大流程長度，即凈雨從流域最遠點A到出口斷面B所經歷的流程長度;vt為匯流速度，即凈雨在單位時間所通過的距離。

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