流量誤差對(duì)推求設(shè)計(jì)洪水的影響

劉云福

摘?要：洪水是我國(guó)存在的主要自然災(zāi)害之一，通過(guò)對(duì)各種水利工程的建設(shè)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)洪水的控制是防洪工程規(guī)劃中的重要內(nèi)容，而在防洪水利工程建設(shè)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)洪水起著重要的依據(jù)作用，提高設(shè)計(jì)洪水計(jì)算的精確性確保水利工程安全的重要需求。本文對(duì)設(shè)計(jì)洪水的概念作出了闡述，同時(shí)以流量資料推求設(shè)計(jì)洪水為依據(jù)對(duì)流量誤差對(duì)推求設(shè)計(jì)洪水的影響作出研究，同時(shí)對(duì)當(dāng)前我國(guó)針對(duì)流量誤差影響設(shè)計(jì)洪水推求的研究現(xiàn)狀以及努力方向作出探討。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)洪水?流量資料?流量誤差?影響

中圖分類(lèi)號(hào)：TV12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）10（a）-0141-01

1設(shè)計(jì)洪水的概念

設(shè)計(jì)洪水被廣泛的應(yīng)用于水文計(jì)算中，雖然設(shè)計(jì)洪水并沒(méi)有一個(gè)十分明確的定義，但是它的設(shè)定是為了防洪等水利工程服務(wù)的，是指水利工程或水工建筑物預(yù)計(jì)設(shè)防以及在防洪規(guī)劃等工作中的最大洪水。無(wú)論是在水庫(kù)大壩的設(shè)計(jì)還是溢洪道的設(shè)計(jì)中都要重視防洪問(wèn)題的解決，所以保證這些水工建筑物在遭遇洪水的過(guò)程中能夠保證自身的安全是水工建筑物設(shè)計(jì)與建設(shè)中必須要考慮的重要問(wèn)題，所以在這些水工建筑物的設(shè)計(jì)過(guò)程中要將一種洪水當(dāng)做水工建筑物的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，而這個(gè)被當(dāng)做標(biāo)準(zhǔn)的洪水則被稱(chēng)為設(shè)計(jì)洪水。由此也可以看出設(shè)計(jì)洪水直接決定著水利工程的設(shè)計(jì)泄洪流量以及設(shè)計(jì)洪水位，在水工建筑物的設(shè)計(jì)與建造中處于至關(guān)重要的地位。設(shè)計(jì)洪水不僅包括分期設(shè)計(jì)洪水、設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線(xiàn)，也包括不同時(shí)段的設(shè)計(jì)洪量以及設(shè)計(jì)洪峰等，這些內(nèi)容需要以水工建筑物的工程特點(diǎn)以及本身的設(shè)計(jì)要求為依據(jù)進(jìn)行部分內(nèi)容的計(jì)算或者全部?jī)?nèi)容的計(jì)算，從而確保水工建筑物以及下游防洪的安全。

2流量誤差對(duì)推求設(shè)計(jì)洪水的影響

2.1 利用流量資料對(duì)設(shè)計(jì)洪水的推求

流量資料是對(duì)江河湖泊等水體和水資源水量變化的調(diào)查與記錄得出的，它不僅反映著特定水體中重要的水文特征，同時(shí)也是對(duì)水資源進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用的重要依據(jù)，如在各種水利工程的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行，特定流域或跨流域的水利工程規(guī)劃、水質(zhì)監(jiān)測(cè)以及防洪調(diào)度和水資源保護(hù)中都發(fā)揮著重要的參考作用。同時(shí)通過(guò)流量資料來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水的推求也是我國(guó)在計(jì)算設(shè)計(jì)洪水方法中重要類(lèi)型之一。通過(guò)流量資料推求設(shè)計(jì)洪水首先要以洪峰流量的頻率分析為依據(jù)得到與設(shè)計(jì)頻率相符的特征值，然后通過(guò)將某一條實(shí)測(cè)洪水過(guò)程線(xiàn)設(shè)定為洪量分布的典型，再將此洪水過(guò)程線(xiàn)按照相關(guān)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，并且設(shè)計(jì)頻率與所得的調(diào)洪庫(kù)容的頻率是相同的，從而實(shí)現(xiàn)將計(jì)算調(diào)洪庫(kù)容的頻率曲線(xiàn)向計(jì)算多個(gè)洪水特征值的頻率取向轉(zhuǎn)換。一般當(dāng)所運(yùn)用的流量資料記錄時(shí)間較短時(shí)，通過(guò)差不延長(zhǎng)后可以通過(guò)頻率分析法進(jìn)行推求，而當(dāng)所運(yùn)用的流量資料記錄時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)則通過(guò)對(duì)歷史洪水的考證與調(diào)查后就可以直接使用頻率分析法來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行推求。在流量資料的監(jiān)測(cè)、記錄與整理中會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)性誤差、隨即誤差、粗大誤差、獨(dú)立誤差、費(fèi)獨(dú)立誤差等各種誤差，而推求設(shè)計(jì)洪水需要以流量資料為依據(jù)，所以推求所得的設(shè)計(jì)洪水會(huì)因?yàn)椴煌恼`差產(chǎn)生不同的影響。

2.2流量誤差對(duì)推求設(shè)計(jì)洪水的影響

在利用流量資料推求設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算中，會(huì)由于誤差出現(xiàn)與真實(shí)值相偏離的結(jié)果。在公式推導(dǎo)法中，如果將E表示含有誤差的流量值，而q表示真值，則EQ表示為實(shí)測(cè)資料Q的數(shù)學(xué)期望，而Eq則表示為真值q的數(shù)學(xué)期望，在含有誤差的情況下EQ=Eq；在隨機(jī)模擬法中如果將Cvq表示為系列qi的變差系數(shù)，則會(huì)出現(xiàn)實(shí)測(cè)的CvQ大于真值的Cvq。在用實(shí)測(cè)資料計(jì)算設(shè)計(jì)洪水的過(guò)程中，由于實(shí)測(cè)資料會(huì)與真值之間存在一定的偏差，這些偏差會(huì)使所得的設(shè)計(jì)洪水值大于實(shí)際真值，并且兩者之間的偏差會(huì)隨著流量資料中先對(duì)誤差的均方差變大。在一般情況中，科學(xué)測(cè)量得到的流量資料中的相對(duì)誤差的均方差小于10%甚至低于5%，所以由流量誤差所推求得到的設(shè)計(jì)洪水的偏大誤差也小于5%，由此可見(jiàn)在科學(xué)的收集流量資料的基礎(chǔ)上，流量資料的測(cè)驗(yàn)誤差只會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)洪水的推求產(chǎn)生較小的影響，但是在實(shí)際工作中仍舊應(yīng)當(dāng)最大限度的減少流量資料產(chǎn)生的誤差，從而通過(guò)提高流量資料的精度來(lái)得到相對(duì)準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)洪水來(lái)滿(mǎn)足不同部門(mén)、不同工程的需求。

3流量誤差對(duì)推求設(shè)計(jì)洪水影響的研究現(xiàn)狀及努力方向

當(dāng)前我國(guó)國(guó)內(nèi)針對(duì)流量資料推求設(shè)計(jì)洪水方面的流量誤差對(duì)設(shè)計(jì)洪水的影響研究并不廣泛，這與我國(guó)的水文科研部門(mén)與其他部門(mén)的工作存在脫節(jié)的現(xiàn)象是密不可分的，主要表現(xiàn)為水文監(jiān)測(cè)單位比較重視水文監(jiān)測(cè)過(guò)程以及水文監(jiān)測(cè)成果，而對(duì)監(jiān)測(cè)誤差對(duì)水文相關(guān)資料的使用單位所做的研究與分析較少進(jìn)行考慮，同時(shí)水利工程建設(shè)中的水文資料分析將極值的影響作為主要的考慮對(duì)象，而對(duì)所使用的水文資料中存在的誤差則存在重視不夠的現(xiàn)象。這就需要水文監(jiān)測(cè)單位強(qiáng)化服務(wù)意識(shí)，通過(guò)對(duì)水文資料的不斷完善并提高其精準(zhǔn)度來(lái)適應(yīng)各個(gè)單位對(duì)水文資料的需求，同時(shí)水利工程設(shè)計(jì)單位要重視對(duì)資料的審查，避免水文資料中存在的不必要誤差對(duì)設(shè)計(jì)洪水的推求產(chǎn)生影響，并盡量減小誤差來(lái)降低流量誤差對(duì)設(shè)計(jì)洪水推求的影響。在這個(gè)過(guò)程中要認(rèn)識(shí)到流量資料是推求設(shè)計(jì)洪水的基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)水文資料開(kāi)展可靠性審查、一致性審查以及代表性審查的“三性審查”來(lái)確保水文資料相關(guān)數(shù)據(jù)的精確性，從而為設(shè)計(jì)洪水的推求以及相關(guān)水工建筑物的安全使用奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。另一方面，在進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水的推求中，相關(guān)部門(mén)往往重視特大洪水流量的流量誤差審查，而忽略了對(duì)中等、低等水流量中的誤差，特大洪水流量值在適線(xiàn)中的重要性是不可否認(rèn)的，但是同時(shí)流量測(cè)量產(chǎn)生的誤差尤其是中、低水流量中存在的測(cè)量誤差會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)洪水的推求也可能產(chǎn)生較大的影響，所以流量測(cè)量誤差尤其是中、低水流量的測(cè)量誤差對(duì)提高設(shè)計(jì)洪水值計(jì)算的精確性具有重要的意義，并且在制定測(cè)站測(cè)流方案時(shí)將已知的推求設(shè)計(jì)洪水值產(chǎn)生影響的流量測(cè)驗(yàn)誤差的極限值作為重要的考慮對(duì)象可以在確保測(cè)驗(yàn)精度的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)更為經(jīng)濟(jì)的測(cè)流方案的選擇。需要注意的是水體流量的變化是相當(dāng)復(fù)雜的，所以必須通過(guò)持續(xù)的、長(zhǎng)期的流量測(cè)量并將所得的流量資料與其他水文要素建立起相關(guān)關(guān)系才能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)逐日流量的推求以掌握水體流量變化的規(guī)律，從而通過(guò)對(duì)河流流量變化規(guī)律的探求與探究提高設(shè)計(jì)洪水值計(jì)算的精確性。

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