牤牛河设计洪水计算书
1 概述
牤牛河发源于东营燕子沟，在大屯乡大屯村汇入兴洲河，流域面积344.76km2，河流长度33.5km。窟窿山水库坝址在滦平县城南7.5km处的安匠屯乡铧子炉村，水库以上控制面积142.2km2，占全河流域面积的41.2%，窟窿山水库大坝以上主河道长22km，河道平均坡降20.3‰。因坡陡流急、汛期洪水迅猛而得名“牤牛河”。牤牛河由南至北纵贯滦平县城，是滦平县城区主要行洪河道。
线路于大屯乡营房村南侧约400m处跨越牤牛河，位于牤牛河入汇兴洲河河口上游约700m，根据《河北省滦平县牤牛河县城下游段河道综合治理工程设计变更报告》，河北省滦平县牤牛河县城下游段河道综合治理工程终止点为国道112公路桥，该桥所处位置位于线路跨越牤牛河断面下游约500m,该段河道治理在原有河堤基础上修建防洪堤和平整河道，迎水面采用浆砌石仰斜式挡土墙，迎水坡边坡1：0.25，背水坡边坡1：0.15，顶宽1.1m，高5m，底宽1.85m；外边坡1：2。防洪堤内填筑砂砾石，采用浆砌石护岸。该段河道治理后，防洪标准为10年一遇。 2 设计洪峰流量 2.1设计暴雨
根据《承德地区水文实用图集》，由“河北省承德地区年最大24小时降雨量多年平均值等值线图”和“河北省承德地区年最大3日降雨量多年平均值等值线图”，断面以上流域年最大24小时降雨量多年平均值位于70mm与80mm等值线之间，年最大3日降雨量多年平均值位于80mm与85mm等值线之间，由此可见该流域的暴雨集中在1日，采用1日设计暴雨进行洪水计算符合该地区暴雨洪水特点。根据年最大24小时降雨量多年平均值等值线查得牤牛河流域最大24小时降雨量平均值为：
H1=75（mm）
由“河北省承德地区年最大24小时降雨量变差系数（Cv）等值线图”查得：
Cv1=0.40，
24小时Cv值的折算系数为1.11。 Cv1 = Cv1×1.11=0.44； Cs1/Cv1 = 3.5；
由“P-Ⅲ型曲线Kp值表(Cv=3.5)”查得最大24小时降雨量Kp值： P = 1﹪，Kp = 2.48； P = 2﹪，Kp = 2.21； P = 3.33﹪，Kp = 2.02； P = 20﹪, Kp = 1.301；
牤牛河流域各频率24小时设计暴雨量为： P = 1﹪，H1% = 80×2.48 = 198.4（mm）； P = 2﹪，H3.33% = 80×2.21 = 176.8（mm）； P = 3.33﹪，H3.33% = 80×2.02 = 161.6（mm）； P = 20﹪，H20% = 80×1.301 = 104.1（mm）；
牤牛河流域位于燕山迎风区，计算区间流域面积202km2，查“各区不同历时点面折减系数表”，最大24小时点面折减系数为0.92：
点面折算后，流域设计面暴雨量H为：
频率 P = 1﹪ P = 2﹪ P = 3.33﹪ P = 20﹪ 2.2河道长度/流域面积
根据《河北省滦平县牤牛河县城下游段河道综合治理工程设计变更报告》，自窟窿山水库至国道112公路桥区间流域面积为202km2。
流域24小时设计面暴雨量H 198.4×0.92=182.5mm 176.8×0.92=162.7mm 161.6×0.92＝148.7mm 104.1×0.92=95.8mm
根据1:50000地形图量算，主河道长度为14.306km，按等高线量算流域主河道比降，区间流域图见图2.2-1，比降量算表见2.2-1。
图2.2-1 窟窿山水库至线路跨越断面区间流域图 表2.2-1 窟窿山水库至牤牛河区间流域主河道比降量算表
序号 1 2 3 4 5 6 7 间距（m） 811.7 1110.4 1351.2 882.3 1587.8 993.4 1507.8 高程（m） 440 450 460 470 480 490 500
8 9 10 11 12 13 14 总长度 比降 2279.5 1295.6 351.4 1387.7 637.4 109.7 14306 510 530 540 550 600 650 690 9.599‰ 2.3区间设计洪峰流量
分别采用《承德水文图集》中的合理化公式法和水利部科研院法计算线路跨越水文断面100年一遇、50年一遇、30年一遇和5年一遇的设计洪峰流量。 2.3.1 合理公式法
根据《承德水文手册》，计算洪峰流量的合理公式如下：
Q1%=0.278(i-μ)F （1） i= Sp /τn （2） v=0.278L/τ （3）
上式中：Q1%——百年一遇设计洪峰流量（m3/s）；
0.278——单位换标系数； i——暴雨强度（mm/h）；
μ——产流历时内平均入渗率（mm/h）； F——流域面积（km2）； Sp——雨力（mm/h）； τ——汇流时间（h）； n——暴雨递减指数； L——河流长度（km）；
v——汇流速度（m/s）
全流域的河道坡度为：J = 9.599‰。
牤牛河流域属兴洲河的一级支流，由“河北省承德地区汇流参数分区图”可知，该流域属于Ⅲ区，查询“洪峰流量推理公式分区参数表”得：
H=1.412，B=0.52，x=0.0036，y=1.88；
查“河北省承德地区短历时暴雨递减指数等值线图”100年一遇暴雨衰减指数n1=0.65×1.03=0.67，n2=0.75，n3=0.65×1.06＝0.69；
τ=H（L/J0.5）B = 1.412×（14.306/9.5990.5）0.52 = 3.13（h）； 100年一遇设计洪水计算如下：
Sp=H24P/241-n=182.5/241-0.69= 68.1（mm/h）； i= Sp /τn=68.1/3.130.69=31.0（mm/h）； μ=xSpy=0.0036×68.11.88=10.1（mm/h）；
Q1%=0.278(i-μ)F=0.278×（31.0-10.1）×202=1174（m3/s）； 查《承德水文图集》“设计洪峰流量换算系数表”，潮河流域设计洪峰流量换算系数及各频率洪峰流量见表2.3-1（30年一遇通过Cv、Cs/Cv查P-Ⅲ型曲线Kp值表，采用比值计算）。
表2.3-1牤牛河设计洪水计算成果表 频率 1% 2% 3.3% 20% Cv 0.84 0.84 0.84 0.84 Cs/Cv 2.5 2.5 2.5 2.5 换算系数 1.0 0.86 0.74 0.37 洪峰流量 （m3/s） 1174 1010 869 434 2.3.2 水科院
采用EHP软件中的水科院法计算区间设计洪水，由于流域内主要