水利工程對洪水影響分析

【摘 要】根據(jù)相關(guān)資料調(diào)查顯示：水利工程對洪水具有重要作用，在利用流域水文模型的同時，必須定量分析暴雨變化以及地面條件對洪水造成的不利影響，再進(jìn)行整頓。洪水作為河流泥沙的主要來源，洪水設(shè)計成果直接影響相關(guān)流域治理規(guī)模，是防洪規(guī)劃的基礎(chǔ)性依據(jù)；隨著水利修建規(guī)模擴(kuò)大，我國水土治理面積得到了很好的完善；為了進(jìn)一步推進(jìn)水利工程作用，有效控制洪水造成的不利影響，在水利工程規(guī)劃中，必須根據(jù)實際情況，從各方面加強(qiáng)洪水影響控制。

【關(guān)鍵詞】水利工程；流域；洪水影響；

一、水利工程流域規(guī)律變化

在人類歷史發(fā)展中，人類活動主要是人類從事土地利用、水利工程改造、氣候環(huán)境變化的經(jīng)濟(jì)活動或者生產(chǎn)。在傳統(tǒng)下墊面變化對流域水利工程影響中，通常采用流域?qū)Ρ仍囼灥姆绞竭M(jìn)行；在單項以及綜合對比試驗措施中，很難正確判定水利工程在暴雨時空分布上對洪水造成的影響；因此，在傳統(tǒng)水文分析中，必須明確相關(guān)流域規(guī)律變化根據(jù)實測資料，從水庫工程對洪水造成的影響，來進(jìn)行水利工程對洪水的影響分析。根據(jù)流域水文特點、模型，正確分析暴雨時空變化、下墊面條件對洪水設(shè)計造成的影響，在工程研究中，根據(jù)代表站的控制性作用，進(jìn)行洪水設(shè)計。

（1）水利工程對流域規(guī)律造成的影響。在實際工作中，流域水庫、水土保持工程對河道自然條件、流域下墊面具有重要影響，從而影響洪水產(chǎn)匯流。在水利水庫工程中，根據(jù)工程規(guī)模，攔蓄洪水；根據(jù)水庫滯洪作用，當(dāng)水庫蓄滿后，進(jìn)一步削減洪峰流量。由于水庫灌溉，必須增加設(shè)計流域土壤濕度，增加產(chǎn)流；當(dāng)大暴雨降臨時，由于不能攔蓄洪水，在底水一起泄放時，不僅增加了泄水量，甚至還可能造成壩垮現(xiàn)象。水利工程對洪水的影響，除了水庫本身蓄洪能力、工程規(guī)模、泄流能力外，和水庫所處位置、前期底水以及流域性暴雨時空分布也有很大關(guān)系。

（2）特殊流域治理前后會流規(guī)律變化以及實測洪水影響。在同一量級降雨環(huán)境中，確定流域產(chǎn)洪區(qū)，搭建降雨徑流體系，洪水系統(tǒng)性明顯偏小，則表明水利工程影響較大，相反則較小，廣泛應(yīng)用于中小型水保工程以及水庫對洪水影響；通過雨量資料、水保工程情況，了解徑流降雨關(guān)系。在水庫工程洪量計算中，通過平衡水量原理，根據(jù)入出庫流量相減，得到相應(yīng)的時段洪量。在洪峰流量影響計算中，根據(jù)壩址天然洪水過程以及出庫洪水過程，得到洪水影響量。

二、水利設(shè)計環(huán)境對洪水的影響分析

水利工程受下墊面環(huán)境復(fù)雜性以及人類活動多樣性、時空降水分布不均現(xiàn)象影響，對流域附近變化規(guī)律、洪水形成造成了極大困難。在不同類型暴雨環(huán)境中，洪水設(shè)計受居民活動造成的影響難以估算。在流域水文模型分析中，水利工程對不同類型暴雨環(huán)境下產(chǎn)生的洪水設(shè)計影響，能有效解決傳統(tǒng)方法不能解決的技術(shù)難點。流域水文模型，在水利工程洪水影響分析中，根據(jù)本流域水文模型，充分運用實測資料，進(jìn)行模型參數(shù)確定；在暴雨條件設(shè)計推求中，根據(jù)不同類型的暴雨條件，進(jìn)行對應(yīng)的時空分配，最后根據(jù)模型特點，在不考慮水利工程防洪影響的同時，結(jié)合水庫防洪作用，從而計算出代表站洪水設(shè)計。在水庫作用中，通常根據(jù)水庫汛期相關(guān)方式，在精確防洪計算的同時，讓洪水河道演算到水利工程代表站。

三、水利工程對洪水的影響研究

本文以第二松花江豐滿水庫五道溝以上作為研究流域，在分類的基礎(chǔ)上運用新安江模型進(jìn)行洪水模擬，分析水利工程的洪水影響規(guī)律，為流域防洪調(diào)度決策提供一定依據(jù)。

（1）水利工程對一般洪水影響分析。根據(jù)《水文情報預(yù)報規(guī)范》SL250-2000（以下簡稱《規(guī)范》）中5.1.5規(guī)定，根據(jù)水文要素重現(xiàn)期將洪水劃分為4類：一般洪水、較大洪水、大洪水和特大洪水。一般洪水的發(fā)生比較頻繁，其主要特征為量小、峰低，一般不會成災(zāi)。。通過對流域下墊面及水利工程資料的分析，按水利工程規(guī)模將模擬時段分為天然期與人類活動影響期。對天然期場次洪水應(yīng)用遺傳算法進(jìn)行參數(shù)率定，得到天然期新安江模型基本參數(shù)，使用天然期參數(shù)進(jìn)行洪水模擬計算即為原始模擬。在天然期參數(shù)的基礎(chǔ)上加入水利工程影響進(jìn)行計算即為考慮影響模擬。原始模擬徑流和考慮影響模擬徑流，以及水利工程影響量、影響程度及其變化趨勢。。對于一般性洪水，絕對影響程度與變化時間的線性擬合相關(guān)系數(shù)為0.6，尚不到中度相關(guān)性，說明水利工程對洪水的絕對影響程度隨時間的變化不太明顯，但水利工程對一般類型洪水的影響隨水利工程的逐年增多整體上呈穩(wěn)步增加趨勢，水利工程對這類洪水的影響基數(shù)較大（20%以上），變化趨勢也較快，且其在洪水過程中主要發(fā)揮攔蓄作用，使得洪水量值與峰值均減小。

（2）水利工程對較大洪水影響分析。據(jù)《規(guī)范》，較大洪水為重現(xiàn)期在10～20年之間的洪水，發(fā)生的頻率較一般洪水要小，但還不至于太大，一般不會造成較大的災(zāi)害或者僅有局部成災(zāi)發(fā)生，通過模型模擬及考慮水利工程的影響計算。對于較大型洪水，絕對影響程度與變化時間的線性擬合相關(guān)系數(shù)只有0.45。20世紀(jì)80年代前的洪水基本在趨勢線上下浮動，但80年代之后有了較為明顯的突變現(xiàn)象，盡管仍是在趨勢線上下擺動，但擺動幅度忽大忽小，點距分布極其沒有規(guī)律?？傮w上，水利工程對較大類型洪水的影響程度基數(shù)比一般類型洪水約小10%，但隨水利工程的逐年增多基本也呈上升趨勢，而且這種趨勢要比對一般洪水影響程度的趨勢增加得更快，且其對洪水的影響使洪水減小。

（3）水利工程對大洪水及以上洪水影響分析。據(jù)《規(guī)范》，重現(xiàn)期在20～50年間為大洪水，大于50年為特大洪水。大洪水的發(fā)生本身就比較稀遇，特大洪水的發(fā)生更為罕見，這類洪水基本上是峰高、量大型洪水，對流域內(nèi)及其下游產(chǎn)生較大破壞，因此可以將這兩類洪水稱為具有破壞性的大洪水來考慮。其場次洪水模擬結(jié)果以及考慮水利工程的徑流預(yù)報結(jié)果及其影響變化趨勢。對于大型、特大型洪水，水利工程對洪水的絕對影響程度與變化時間的線性擬合相關(guān)系數(shù)為0.4，相關(guān)系數(shù)非常低，場次洪水的點距分布較為散亂，很難找到合適的相關(guān)關(guān)系。但是從年代最大值、年代最小值的角度來看，隨水利工程的不斷增加，人類可能的其他活動因素日趨復(fù)雜，使得影響程度整體上呈增加趨勢，但個別場次洪水可能存在與整體趨勢不一致的突變現(xiàn)象。在以上三種基本分類分析中，既存在著一定的差異性，又有著一定的共同點，首先幾類洪水受人類活動影響的絕對量隨時間變化的趨勢線相關(guān)系數(shù)差異較大，且普遍較低，但其影響程度基本均呈增加趨勢；在每一個變化趨勢圖中，樣本點越多其相關(guān)性越大，在較大與大型洪水中，由于點值樣本有限，點的分布較散，點值之間差異性比趨同性特征更加明顯，所以相關(guān)系數(shù)也較低。

通過以上計算分析，可知水利工程對洪水的影響主要為負(fù)影響（使之減?。?，但在不同類型的洪水中影響程度不同，洪水越小影響越大。水利工程對一般洪水的平均影響程度將近50%，對較大洪水的平均影響程度為22%，而在大洪水及以上洪水中水利工程的平均影響程度僅為10%。

四、結(jié)語

綜上所述，我們得知水利工程對中、小洪水的影響比大洪水的影響要大很多。一方面因為大洪水本身量較大，即使較小的影響比例也能帶來較大的影響量，而小洪水本身量小，就算有再大影響比例也不會有太大的影響量；另一方面是非工程措施發(fā)揮的作用也越來越重要。在水庫實際控制運行中，基于經(jīng)濟(jì)利益的考慮，工程管理人員要盡可能的多蓄水，以達(dá)到其發(fā)電或灌溉等的經(jīng)濟(jì)效益。

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