中小流域設(shè)計洪水計算方法

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1、中小流域設(shè)計洪水計算方法摘要：小流域設(shè)計洪水計算，與大流域相比，有許多特點(diǎn)。本文對這一設(shè)計洪水的計算方法在實(shí)際中存在的問題進(jìn)行探討，認(rèn)為在現(xiàn)階段采用的方法在設(shè)計暴雨和洪水頻率轉(zhuǎn)換、設(shè)計暴雨點(diǎn)面轉(zhuǎn)換、設(shè)計暴雨特大值處理、產(chǎn)匯流外延使用等方面均存在著無法克服的困難。提出了采用實(shí)測暴雨系列推求洪水系列直接進(jìn)行洪水頻率計算的觀點(diǎn)。避免了計算方法上的一些缺陷，保證了設(shè)計洪水的計算精度。一、防洪的工程措施一切能夠減小洪水致災(zāi)率，延長洪水致災(zāi)重現(xiàn)期，或者減少洪水災(zāi)害損失，或者減輕洪水災(zāi)害損失負(fù)擔(dān)的手段稱為防洪措施。防洪措施有工程措施和

2、非工程措施之分。工程措施旨在減小洪水致災(zāi)率，延長洪水致災(zāi)重現(xiàn)期；非工程措施旨在減少洪水災(zāi)害損失，或減輕洪水災(zāi)害損失負(fù)擔(dān)。20世紀(jì)70年代之前，人們似乎只重視通過工程措施達(dá)到防洪目的，20世紀(jì)70年代美國學(xué)者提出了非工程措施的防洪理念，并越來越受到重視。防洪的工程措施包括能夠減小洪水致災(zāi)率，延長洪水致災(zāi)重現(xiàn)期的水利工程、城市排水治澇工程、水土保持工程、農(nóng)業(yè)水土工程等。根據(jù)在防洪中所起的作用，可將這些工程分成兩類：一類旨在通過提高河流斷面或河段安全泄量q安迗到減小洪水致災(zāi)率的工程。如圖1所示，如果將安全泄量從q安提高到q’安

3、，那么洪水致災(zāi)率就會從P{Qm彡q安}減小到P{Qm>q’安}。屬于這類的防洪工程有加高加固堤防、疏浚整治河道等。另一類是旨在通過改變年最大流量頻率曲線迗到減小洪水致災(zāi)率的工程2所示是不同防洪庫容V或分洪口門b時其下游河道斷面年最大流量頻率曲線簇，其上包線為無水庫或無分滯洪情況下的年最大流量頻率曲線，其下包線為水庫防洪庫容或分滯洪口門大到任何大小洪水均滴水不下泄的年最大流量頻率曲線。由圖2可以看出，盡管安全泄流量未提高，但由于水庫的調(diào)洪作用或分洪工程的分洪作用，改變了年最大流量頻率曲線，從而使洪水致災(zāi)率減小。屬于這類的防

4、洪工程有修建水庫、分滯洪工程和水土保持工程等。1提高安全泄量q’安的防洪效果2不同V或b時的年最大流量頻率曲線在防洪工程體系建設(shè)中，很少有單獨(dú)采用上述第一類工程措施或第二類工程措施的，一般都是根據(jù)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和防洪效果綜合考慮，采用不同類型的工程措施的合理或最佳配合。二、防洪計算的任務(wù)因?yàn)楝F(xiàn)代科學(xué)認(rèn)為洪水現(xiàn)象是一種服從統(tǒng)計規(guī)律的隨機(jī)現(xiàn)象，因此，防洪工程規(guī)模越大，或涉水工程允許的水荷載越大，雖然可以使洪水致災(zāi)率或工程風(fēng)險率減小越多，但工程投資也變得越大。這就表明，興建防洪工程和其他涉水工程只能使洪水致災(zāi)率和工程風(fēng)險率處于一個

5、投資與效益關(guān)系可接受的水平或其他合理的期望水平，而不可能迗到零致災(zāi)率和零風(fēng)險率的極限水平。防洪工程保護(hù)對象的合理期望洪水致災(zāi)率稱為防洪保護(hù)對象的防洪標(biāo)準(zhǔn)，簡稱防洪標(biāo)準(zhǔn)。涉水工程本身安全的合理期望風(fēng)險率稱為涉水工程的安全設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，簡稱設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。對于防洪工程，其設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不得低于其防洪標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)榉篮楣こ瘫旧戆踩貌坏奖Ｕ暇筒豢赡軐ζ浔Ｗo(hù)對象的防洪安全起到保障作用。對于旨在提高安全泄流量q安的第一類防洪工程，由圖1可見，防洪計算的任務(wù)是：尋求河流年最大流量的頻率曲線。據(jù)此，由擬定的防洪標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)就可推求出相應(yīng)的安全泄流量。這

6、類防洪工程的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)一般與防洪標(biāo)準(zhǔn)相同。對于旨在通過水庫調(diào)節(jié)或分滯洪作用改變年最大流量頻率曲線的第二類防洪工程，由圖2可見，防洪計算的任務(wù)是：根據(jù)選定的調(diào)洪方式，建立不同防洪庫容或分洪口門時的年最大流量頻率曲線簇，據(jù)此，由擬定的安全泄流量和防洪標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)就可推求所需的防洪庫容或分洪口門；或者根據(jù)選定的防洪庫容或分洪口門和防洪標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)就可推求相應(yīng)的安全泄流量；或者根據(jù)已確定的防洪庫容或分洪口門，以及安全泄流量核定其達(dá)到的防洪標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。這類防洪工程的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)一般高于防洪標(biāo)準(zhǔn)。比較圖1和圖2可以發(fā)現(xiàn)，第一類防洪

7、工程的防洪計算任務(wù)實(shí)際上已包括在第二類防洪工程的防洪計算任務(wù)中，因?yàn)閳D1所示的年最大流量頻率曲線就是圖2中無水庫或無分滯洪情況下的年最大流量頻率曲線。三、小流域設(shè)計洪水計算的主要特點(diǎn)小流域絕大多數(shù)都沒有水文站，實(shí)測水文資料缺乏，甚至也沒有降雨資料。因此小流域設(shè)計洪水計算一般為無資料情況下的計算。集水面積小的小流域，趨于單一的自然地理?xiàng)l件，計算方法擬定時，適當(dāng)?shù)暮喕窃试S的。小流域數(shù)量多、分布廣。因此，計算方法擬定時，在保證精度的前提下，可力求簡便。小型水利電力工程設(shè)計時，洪水調(diào)節(jié)能力較小，一般工程規(guī)模主要受洪峰流量控制，

8、因此，要求設(shè)計洪峰流量的精度要高于洪水過程線。四、設(shè)計洪水的計算方法由于設(shè)計流域內(nèi)無水文測站，設(shè)計洪水采用洪峰流量匯水面積相關(guān)法、綜合參數(shù)法、推理公式法和水文比擬法計算。（一）洪峰流量匯水面積相關(guān)法計算公式為：QN=CNFn式中：QN-重現(xiàn)期為的洪峰流量。CN、n-重現(xiàn)期為N的地理參數(shù)、指數(shù)。F-匯水面積（平方公里）