水文分析论文：内蒙古铁路水文分析探究

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本文作者：许志强贺艳丽工作单位：中交铁道勘察设计院有限公司

主要河流水系特征及水文

内陆水系河流短，比降缓，河道下切不明显，年径流变化率不大，年径流小。河流流入高原内的洼地或消失在沙漠中，形成许多湖泊(淖尔)，其水源主要是降水，径流年际及年内变化主要受降雨影响。内陆河地区地表径流深在3mm左右，多年平均地表径流量为1631.364万m3，多年平均地表径流模数为1345.8m3/a•km2。线路跨越的主要黄河水系河流有:乌松图勒河、蓿亥河(又名苏海河)、木伦河(又名莫愣河)、石哈河、海流图河;主要内陆水系河流有:昌吉高勒、阿尔沙图沟、古尔班乌兰好来等。

小流域河流水文计算分析

水文分析方法的选择本线经过的均为季节性河流，且因人烟稀少，洪水调查存在相当的困难，故采用以下3种方法确定流量:①有观测资料的大中河流搜集水利部门历年流量观测系列资料和历史水位调查分析成果，采用当地水文计算公式及经验证的径流公式相互论证，结合现场具体情况确定其流量、水位。②没有观测资料，但能调查到洪水位的，则采用形态断面法及经验证的径流公式相互论证，推求流量、水位。③无法调查到洪水位的河沟，则用经验公式计算流量、水位。设计流量的计算分析利用狼山地区经验公式和内蒙古地方暴雨径流计算公式以及铁三院暴雨径流计算公式计算的流量，与用形态法推算出的流量进行比较分析，来确定小流域地面的暴雨径流计算办法和采用的有关参数是否合适。(1)形态法用调查所得到的历史水位并确定频率，根据河流的断面和坡度计算出在这一水位时的流量，利用本地区的偏差系数(CS)、变异系数(CV)两者之间的关系和两次不同重现期流量，推求设计流量换算系数X(T1/T2)值，进而推求100年流量。(2)狼山地区经验公式本次的勘测范围较广，有一大段是在狼山地区，采用狼山地区经验公式来计算。狼山公式珚Qm=2.05×F0.67(F＜100km2)式中:珚Qm为多年平均洪峰流量/(m3/s);F为流域面积/km2。(3)地区公式法本次的勘测范围较广，全部都是在内蒙古境内，采用内蒙古地区公式来计算。内蒙古地区暴雨径流计算公式珚Qm=C×珚H24×J1/3×f1/30×F0.7(内蒙古地区)Qmp=Kp×珚Qm式中:珚Qm为多年平均洪峰流量/(m3/s);Qmp为不同频率的设计洪峰流量/(m3/s);Kp为不同频率的模比系数;C为参数从《内蒙古自治区—水文手册》查得;f为流域形状系数;珚H24为24h雨量的平均值/mm;F为流域面积/km2;J为流域坡度，从分水岭算起，用加权法计算;L为流域长度，从分水岭算起/km。(4)铁三院公式本次勘测范围内的地形东部主要为阴山山脉，西部为乌拉特高平原地形，选用如下公式当ap=Sp/tn时:内蒙古高原地区铁路水文分析研究:许志强贺艳丽37LP04×η1+r01－m0n式中，C2参数可按下式计算C2=16.7β0Sp1+r01－m0nA4(1+r0)×n1－m0n式中，β0、r0、m0、A4均为参数，可从《水文手册》表5－21查取;Sp频率为P的雨力/(mm/min)。P0参数可按下式计算P0=N0×n×(1+r0)1－m0n式中N0为参数，可从《水文手册》表5－21查取。n为暴雨衰减系数(本次验证采用蓝旗n=0.725);L4为流域长度，从分水岭算起/km;I4流域坡度，从分水岭算起，用加权法计算;F为流域面积/km2;η为暴雨点面折减系数。流量验证及分析本次勘测历时2个月，通过大量的调查和实地勘测工作，选出了17处较为典型的小面积流域作为验证的工点，经过计算和分析，得出结果如表1、图2所示。小流域暴雨径流计算和流域内的气候、地貌、地形、地质等有着很大的关系。通过以上的验证工作及数据处理可以看出，由于线路较长，任何一个公式都不能在全线范围内一直接近形态法，所以分段采用不同的公式。综合各种因素，把全线分为三段，起点到DK70+000用内蒙古地方公式;DK70+000到DK250+000用狼山公式;DK250+000到终点用三院法，这样划分比较适合本次勘测范围内小流域流量计算的实际情况。

内蒙古地区铁路、公路设计，小流域区域内水文资料稀缺的现象普遍存在，如何有效、准确的计算对工程具有重大意义。结合塔本陶勒盖矿区铁路运煤专用线的调查和踏勘，总结了内蒙古高原的河流水文特征，根据现场具体情况和收集的水文资料，选择了合理的水文分析方法，并对计算结果进行详细的分析和论证，获得了可靠的设计洪水流量和水位，并在工程实践中得到了验证［7］，对内蒙古地区其他铁路、公路工程具有重要的参考价值。