基于水利水電工程設(shè)計的洪水計算方法分析

薛明

摘要：分析洪水計算方法是提高洪水計算步驟簡單化與計算結(jié)果準(zhǔn)確性的主要途徑，也是提高水利水電工程設(shè)計方案針對性與經(jīng)濟(jì)性的重要措施，更對提升水利水電工程整體性能與促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會的和諧發(fā)展等產(chǎn)生重要促進(jìn)作用。本文在簡單介紹洪水計算方法類型與要求的基礎(chǔ)上，為提高洪水計算方法的快捷性與正確性而提出一些新建議。

關(guān)鍵詞：水利水電工程;洪水計算方法

引言：

洪水計算分析是水利水電工程方案設(shè)計與具體施工環(huán)節(jié)中必不可少的組成部分，為工作人員計算水利水電工程建設(shè)成本與確定導(dǎo)流建筑物規(guī)模大小提供了重要參考數(shù)據(jù)。受波動性與差異性較強(qiáng)的不同地區(qū)水文氣候等因素的影響，洪水計算結(jié)果也具有較強(qiáng)的變動性，工作人員應(yīng)從做好洪水計算準(zhǔn)備工作、完善雨量資料、使用新洪水計算設(shè)備等途徑來縮小洪水計算結(jié)果上下浮動的頻率，為發(fā)揮洪水計算對提高水利水電工程設(shè)計的參考與支撐作用奠定了基礎(chǔ)。

一、做好洪水計算準(zhǔn)備工作

原有工作人員獲取洪水計算相關(guān)資料的方式比較單一化與低效化，以網(wǎng)絡(luò)查詢?yōu)橹?，很少進(jìn)行實地調(diào)查與核實，工作人員應(yīng)拓寬洪水計算相關(guān)資料的途徑，通過去當(dāng)?shù)貓D書館查詢史料、咨詢當(dāng)?shù)貧庀缶帧⒄埥坍?dāng)?shù)鼐用竦韧緩絹硖岣咚枰臄?shù)據(jù)資料，對所有的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行對比分析與核實，提高河道水量特征、降水量以及河床寬度等基本信息的確定性與準(zhǔn)確性。收集該河流曾經(jīng)發(fā)生洪水事件的基本信息，明確河流最近100年內(nèi)的水基準(zhǔn)面的最高點與最低點，對該河流水面流速系數(shù)以及水位流量等進(jìn)行實地核實，實現(xiàn)了洪水計算所需資料的完整性與真實性，避免了因資料錯誤或者不全而造成洪水計算結(jié)果的錯誤。另外，工作人員還應(yīng)根據(jù)資料補(bǔ)差延長的原則來篩選資料，既可以利用該河流其他區(qū)域監(jiān)測站的數(shù)據(jù)信息來補(bǔ)全該地區(qū)缺失的河流數(shù)據(jù)信息，也可以結(jié)合洪峰和洪量辯證關(guān)系來進(jìn)行互補(bǔ)或插補(bǔ)。例如，工作人員可以與當(dāng)?shù)貧庀缶诌M(jìn)行合作，了解近該區(qū)域1年內(nèi)不同月份降水量表格、10年內(nèi)年降水量表格以及洪水發(fā)生年份等，讓工作人員以此為基礎(chǔ)來畫出該河流本年度流水量的變化趨勢圖，總結(jié)出本河流流水總量變化規(guī)律，以此來推測出以后不同時間段河流水量，另外，工作人員也應(yīng)對每天河流流水量進(jìn)行統(tǒng)計，整理成專門的表格，并將其與氣象局提供的資料進(jìn)行對比，最終提高工作人員對河流基本信息以及當(dāng)?shù)靥鞖馇闆r的了解程度。

二、巧用同倍比法

同倍比法顧名思義就是通過對河流洪峰或洪量進(jìn)行同倍或者多倍放大的方式來獲取洪水縱橫坐標(biāo)值，從而推算出洪水運(yùn)動軌跡，這種方法適用于已有典型洪水過程曲線的河流。同倍比法又可以具體劃分倍比縮放典型洪水過程與洪水過程機(jī)型兩種主要方式，這兩種形式的主要理論依據(jù)也不同，其中，前者是利用洪峰流量與典型洪水過程曲線中洪峰流量的關(guān)系為基礎(chǔ)，后者則是根據(jù)某一段時間內(nèi)設(shè)計洪峰量與典型洪水過程曲線中所對應(yīng)洪峰量的關(guān)系為基礎(chǔ)。在水利水電工程施工過程中，誰也無法確信洪水到來時間，只能對洪水到來時間進(jìn)行推算與預(yù)估，但是因設(shè)計洪峰量等數(shù)據(jù)缺失，工作人員無法根據(jù)其與典型洪水曲線洪峰量的關(guān)系來推算施工期洪峰量，只能利用倍比縮放的方法來推算施工期洪水。中小型水利水電工程具有集雨面積較小的特點，根據(jù)洪峰流量倍比關(guān)系來分析和明確降雨量倍比關(guān)系，進(jìn)而利用相應(yīng)倍比關(guān)系來畫出施工期間洪水軌跡。例如，工作人員可以統(tǒng)計好河流流域、雨量、流量等氣象參數(shù)，按照典型洪水過程來進(jìn)行模擬計算，推算出水利水電工程施工時間段內(nèi)發(fā)生洪水的幾率以及河流流量的變化情況，從而幫助相關(guān)人員修改與完善水利水電工程施工方案[1]。

三、巧用入庫洪水計算法

入庫洪水計算法主要包括流量疊加法、流量反演法以及水量平衡法為主，其中，力量疊加法則是要求水利水電工程施工地點周圍有水文監(jiān)測站，可以為洪水計算工作提供更多真實準(zhǔn)確而又完整全面的數(shù)據(jù)信息，滿足工作人員計算粉干直流以及區(qū)間陸面入庫洪水量等等，將這些計算結(jié)果相加之后得到入庫洪水總數(shù)。流量反演法的使用范圍有限，適合于直流洪水在入庫區(qū)域洪水總量中所占比例較小的情況，這時，工作人員可以利用馬斯京干法等直接計算入庫洪水總量。水量平衡法則是針對已經(jīng)成型的水利水電工程，通過分析比較水利水電工程下游泄洪量以及水庫蓄水量等的波動來推算入庫洪水總量。此外，工作人員還應(yīng)加強(qiáng)對已經(jīng)洪水資料與工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)等的研究力度，從眾多洪水計算方法中選擇出過程最簡單、結(jié)果最可靠的洪水計算方法，例如，根據(jù)入庫洪水時間長短來選擇不同的洪水計算方法，如果入庫洪水所花費(fèi)時間較長時，頻率分析法則是最佳洪水計算方法，若入庫洪水所花費(fèi)時間比較短是，同倍法則是最佳選擇[2]。

四、巧用暴雨資料推算法

工作人員可以通過網(wǎng)絡(luò)查詢、書籍查找等途徑來了解本區(qū)域暴雨資料，根據(jù)當(dāng)?shù)夭煌瑫r間段降雨量的多少以及暴雨天氣出現(xiàn)的次數(shù)來推算洪水發(fā)生時間，也可以根據(jù)暴雨洪水形成過程來確定所使用的洪水計算方法。工作人員應(yīng)計算設(shè)計暴雨、設(shè)計凈水、設(shè)計洪水等不同數(shù)值，可以根據(jù)暴雨選樣、設(shè)計暴雨、設(shè)計凈雨以及設(shè)計洪水的先后順序來推求設(shè)計洪水。設(shè)計面雨量的計算可以用直接法、間接法。設(shè)計面暴雨量則可以通過統(tǒng)計選樣的方式獲得。如果水利水電工程所在區(qū)域出現(xiàn)暴雨天氣的幾率較小，那么工作人員可以根據(jù)設(shè)計點暴雨量與暴雨點面關(guān)系來進(jìn)行深層次分析，如果當(dāng)?shù)亟倌陙硪矝]有發(fā)生過特大暴雨天氣，那么可以根據(jù)設(shè)計點暴雨量來計算流域設(shè)計面平均暴雨量。例如，北方地區(qū)暴雨總天數(shù)就遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于南方暴雨總天數(shù)，西北地區(qū)的暴雨總天數(shù)更少，因此，大多數(shù)北方地區(qū)水利水電工程設(shè)計中，工作人員可以利用設(shè)計點暴雨量與暴雨點面的關(guān)系來推算暴雨量，而西北少雨地區(qū)則以點暴雨量為主要數(shù)據(jù)來計算河流洪峰量[3]。

總結(jié)：

洪水計算方法的選擇直接影響洪水計算結(jié)果，間接影響水利水電工程設(shè)計方案的制定、工程規(guī)模的大小以及建設(shè)費(fèi)用的高低等等，最終影響水利水電工程整體質(zhì)量與使用效果。創(chuàng)新洪水計算數(shù)據(jù)信息收集方法，選擇科學(xué)合理的洪水計算方法，為實現(xiàn)水利水電工程整體經(jīng)濟(jì)效益與社會效應(yīng)的提升奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]袁虎.對于水利水電工程勘測設(shè)計方法的分析[J].科技資訊，2017，15（24）.

[2]闞乃立.淺談沙河集水庫除險加固洪水計算方法[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2015，（24）：989-989，1151.

[3]郭華.洪積扇區(qū)域渠系工程設(shè)計洪水計算探究——以烏魯木齊河分洪工程為例[J].水利與建筑工程學(xué)報，2017，（1）.