设计洪水频率

设计洪水频率（精选五篇）

设计洪水频率 篇1

1.1 设计洪水频率

桥涵设计中的设计洪水频率是指在设计时采用的某一洪水重现的概率[1],它的实质是一种累计频率。与之对应的是洪水重现期,它表示在很长的一段时间内,该洪水频率对应的洪水平均多少年发生一次。即若选定的洪水频率为1%,表示超过这样的洪水每年出现的可能性为1%。由此可知,设计洪水频率是与时间相关的一个概念,而JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范中与时间相关的一个核心概念是设计基准期,所以也简要陈述一下设计基准期的概念。

1.2 设计基准期

设计基准期为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数[2],是概率分析上采用的概念,我国公路桥涵设计的基准期主要是通过可变荷载统计分布确定的。其实质是抗力函数与作用函数简化的一个时间参数。《公桥规》中规定:公路桥涵设计基准期为100年。这里涉及到的是一个分析的范畴[3],而在桥梁设计规范中,对于和设计更相关的、业主更关心的设计使用年限概念却少提及,现结合其他结构说明一下。

1.3 设计使用年限

公路水泥混凝土路面的设计年限是指路面达到预定损坏标准所能使用的时间[4]。对于桥梁设计,我们也可认为桥梁在正常条件下不需大修所能运营的时间。美国对桥梁的设计使用年限为不少于75年～100年[5],该文还提出了公路混凝土桥涵结构设计使用年限的规定建议,对于一般大中小桥均为100年。

2 对比

设计洪水频率与设计基准期的对比。按设计基准期的定义,材料与荷载的考虑都是在一百年之内以较大概率来保证的,而对于设计洪水频率,假定以一般大中桥1%的设计洪水设计频率(即每年不到该洪水位的概率为99%)来设计,根据其满足二项分布[6]可知,在建桥一百年都不触及该频率对应洪水位的概率P=0.99100=36.6%,而这是一个较小的保证概率。由此可见,二者在一定程度上是不对应的。

设计洪水频率与设计使用年限的对比。根据设计使用年限的定义与一般规定,还是以一般大中桥为例子,在使用年限内洪水将以较大概率1-0.99100=63.4%触及该频率对应洪水位,在这种情况下结构能不能真正达到经验的设计使用年限将有较大的困难。所以,在桥梁设计规范中更明确地规定设计使用年限,并通过一定的设计参数与设计措施保证在设计使用年限内能够降低洪水的影响是必要的。当然,提高设计洪水频率也是一个措施,比如美国规范就比我国高,但即使提高1/500,也只能保证50年使用过程中有90%的保证概率,所以单独以提高设计洪水频率的方式来提高保证率作用不明显。

桥梁设计洪水频率与区域防洪标准的对比。《公桥规》中对于设计洪水频率大小的规定仅与桥梁跨径及重要性有关,而不涉及到区域的防洪标准,将防洪标准较低的区域与较高的地区等同对待,将使防洪标准较低的区域很难达到《公桥规》规定的设计洪水频率值,且极易在防洪标准较低的地区形成桥与路连接不顺,甚至单桥凸起的情况。所以,设计洪水频率可区别对待,根据实际情况适当调整其大小,而这种调整又与桥梁结构自身需以较大概率在较长使用期内保证桥梁不触及设计水位的目标相抵触,如何在这种情况下仍能保证桥梁的安全,除了对桥梁本身加强外,对其他临时性的防洪设施的强化也很重要。文献[7]中提到的多次设防的方法,即将洪水分为偶遇洪水与罕遇洪水的方法更多的是从效益分析层面来确定洪水频率的,但这个效益应是以桥梁不造成安全事故为前提,所以即使从效益角度出发设计洪水频率的标准降低了,桥梁本身的强度与防罕见洪水的措施也是不可少的。

桥梁设计洪水频率与抗震设计标准的对比。桥梁设计洪水频率的概念属于防洪设计的一个范畴,而桥梁设计规范中涉及防洪设计的地方少之又少,这与抗震设计有专门的公路工程抗震设计规范形成对比,防止洪水特别是罕见洪水对桥涵造成的伤害也应重视。另外,抗震设计的标准不论在国内还是国外都相对较高,例如,现行的美国公路桥梁设计规范(AASHTO)地震设计在使用状态下,是按50年使用期内10%的失效率进行设计的。即在50年内,有90%的把握不会发生超过该设防等级的地震,相当于重现期为475年。

3 结语

本文明晰了在桥梁设计过程中与设计洪水频率相关的几个概念,进而进行了四组对比,得出桥梁规范中对设计洪水频率的规定与对其他一些相关概念的规定在一定程度上的不统一。从设计洪水频率出发得到的保证率的角度来说,我国的防洪标准是偏低的。所以,可适当提高设计洪水频率的标准。但如上文所述即使提高了设计洪水频率的标准,对罕见洪水的防止也是有限的,那么在条件允许的情况下,我们可以以防止偶遇洪水的破坏为主,而对罕见洪水采用特殊的措施进行应对,这样即使设计洪水频率降低了,其实质仍保证了较高的安全性。而对于偶遇洪水与罕遇洪水的划分,以及防止罕遇洪水对桥涵破坏的措施限于篇幅不再详述。

桥梁设计过程中设计洪水频率的取值还需充分考虑区域防洪标准并结合效益分析确定。建议桥规中能有业主与设计人员关心的设计使用年限的规定。在不断完善防洪设计相关规范与理论研究的同时,可对照抗震设计等相关规范,将抗震设计的一些方法运用到防洪设计,将防洪设计的一些方法运用到抗震设计。

摘要：从与时间相关的三个基本概念出发,通过设计洪水频率与设计基准期、设计洪水频率与设计使用年限、设计洪水频率与区域防洪标准、设计洪水频率与抗震设计标准四组对比,得到关于公路桥涵设计中设计洪水频率的几点思考。

关键词：桥涵设计,设计洪水频率,保证概率

参考文献

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[2]GB 50068-2001,建筑结构可靠度设计统一标准[S].

[3]袁贤讯,陈国英.结构设计基准期与设计工作寿命的关系[J].中国建设信息,2001(21):48-51.

[4]JTG D40-2002,公路水泥混凝土路面设计规范[S].

[5]张洪波,鲍卫刚.公路桥涵结构的设计基准期与设计使用年限[J].公路,2005(8):35-37.

[6]周国利.概率论与数理统计[M].南京:南京大学出版社,2007.

洪水调节课程设计 篇2

1、洪水调节目的：定量地找出入库洪水、下泄洪水、拦蓄洪水的库容、水库水位的变化、泄洪建筑物型式和尺寸间的关系，为确定水库的有关参数和泄洪建筑物型式选择、尺寸确定提供依据；

2、掌握列表试算法和半图解法的基本原理、方法、步骤及各自的特点； 3、了解工程设计所需洪水调节计算要解决的课题； 4、培养学生分析问题、解决问题的能力。 二、基本资料

太白水库是一座以灌溉为主的小(一)型水库，位于枝江市董市镇、安福寺镇、仙女镇三镇交界处，大坝拦截沮漳河白马冲水系，水库原设计总库容412万m3，其中兴利库容341万m3，死库容15万m3。挡水建筑物为均质土坝，水库溢洪道为无闸控制的开敞式宽顶堰，堰顶高程167.Xm（注：X=学号最后1位/10，即167.0m-167.9m），下游无防汛要求。溢流堰宽度55.Ym（注：Y=学号倒数第2位/10，即55.0m-55.5m）。

本工程采用溢洪道泄洪，为无闸门控制，当水位达到溢流堰顶高程，下泄流量q随水库水位z的升高而增大，流态为自由流态。 三、设计任务及步骤

分别对设计洪水标准、校核洪水标准，按上述拟定的泄洪建筑物的类型、尺寸以及水库运用方式，分别采用列表试算法和半图解法推求水库下泄流量过程，以及相应的`库容、水位变化过程。具体步骤如下：

1、根据工程规模和建筑物的等级，确定相应的洪水标准； 2、采用列表试算法进行调洪演算：

（1）根据已知水库水位容积关系曲线V~Z和泄洪建筑物方案，用水力学公式求出下泄流量与库容关系曲线q~Z，并将V~Z，q~Z绘制在图上；

（2）决定开始计算时刻和此时q1、V1的，然后列表试算，试算过程中，对每一时段的q2、V2进行试算；

（3）将计算结果绘成曲线：Q~t、q~t绘制在一张图上，Z~t曲线绘制在下

方。

3、用半图解法进行调洪计算：

（1）绘制三条曲线：V/△t-q/2=f1(z)、V/△t+q/2=f2(z)、q= f3(z) （2）进行图解计算，将结果列成表格。 4、比较分析试算法和半图解法调洪计算的成果。 四、时间安排和要求

1、设计时间为1周； 2、成果要求：

（1）设计说明书编写要求条理清楚、附图绘制标准。

（2）列表试算法要求采用手工计算，熟悉过程后可编程计算，如采用编程计算需提供程序清单及相应说明。

（3）设计成果用课程设计专用稿纸手写并请独立完成，如有雷同则二者皆取消成绩，另提交成果时抽查质询。 五、参考书：

1、《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-） 2、《水利水能规划》 附录：

流量误差对推求设计洪水的影响 篇3

关键词：设计洪水?流量资料?流量误差?影响

中图分类号：TV12 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）10（a）-0141-01

1　设计洪水的概念

设计洪水被广泛的应用于水文计算中，虽然设计洪水并没有一个十分明确的定义，但是它的设定是为了防洪等水利工程服务的，是指水利工程或水工建筑物预计设防以及在防洪规划等工作中的最大洪水。无论是在水库大坝的设计还是溢洪道的设计中都要重视防洪问题的解决，所以保证这些水工建筑物在遭遇洪水的过程中能够保证自身的安全是水工建筑物设计与建设中必须要考虑的重要问题，所以在这些水工建筑物的设计过程中要将一种洪水当做水工建筑物的设计标准，而这个被当做标准的洪水则被称为设计洪水。由此也可以看出设计洪水直接决定着水利工程的设计泄洪流量以及设计洪水位，在水工建筑物的设计与建造中处于至关重要的地位。设计洪水不仅包括分期设计洪水、设计洪水过程线，也包括不同时段的设计洪量以及设计洪峰等，这些内容需要以水工建筑物的工程特点以及本身的设计要求为依据进行部分内容的计算或者全部内容的计算，从而确保水工建筑物以及下游防洪的安全。

2　流量误差对推求设计洪水的影响

2.1 利用流量资料对设计洪水的推求

流量资料是对江河湖泊等水体和水资源水量变化的调查与记录得出的，它不仅反映着特定水体中重要的水文特征，同时也是对水资源进行开发利用的重要依据，如在各种水利工程的设计、施工、运行，特定流域或跨流域的水利工程规划、水质监测以及防洪调度和水资源保护中都发挥着重要的参考作用。同时通过流量资料来进行设计洪水的推求也是我国在计算设计洪水方法中重要类型之一。通过流量资料推求设计洪水首先要以洪峰流量的频率分析为依据得到与设计频率相符的特征值，然后通过将某一条实测洪水过程线设定为洪量分布的典型，再将此洪水过程线按照相关设计要求进行调洪计算，并且设计频率与所得的调洪库容的频率是相同的，从而实现将计算调洪库容的频率曲线向计算多个洪水特征值的频率取向转换。一般当所运用的流量资料记录时间较短时，通过差不延长后可以通过频率分析法进行推求，而当所运用的流量资料记录时间较长时则通过对历史洪水的考证与调查后就可以直接使用频率分析法来对设计洪水进行推求。在流量资料的监测、记录与整理中会出现系统性误差、随即误差、粗大误差、独立误差、费独立误差等各种误差，而推求设计洪水需要以流量资料为依据，所以推求所得的设计洪水会因为不同的误差产生不同的影响。

2.2　流量误差对推求设计洪水的影响

在利用流量资料推求设计洪水的计算中，会由于误差出现与真实值相偏离的结果。在公式推导法中，如果将E表示含有误差的流量值，而q表示真值，则EQ表示为实测资料Q的数学期望，而Eq则表示为真值q的数学期望，在含有误差的情况下EQ=Eq；在随机模拟法中如果将Cvq表示为系列qi的变差系数，则会出现实测的CvQ大于真值的Cvq。在用实测资料计算设计洪水的过程中，由于实测资料会与真值之间存在一定的偏差，这些偏差会使所得的设计洪水值大于实际真值，并且两者之间的偏差会随着流量资料中先对误差的均方差变大。在一般情况中，科学测量得到的流量资料中的相对误差的均方差小于10%甚至低于5%，所以由流量误差所推求得到的设计洪水的偏大误差也小于5%，由此可见在科学的收集流量资料的基础上，流量资料的测验误差只会对设计洪水的推求产生较小的影响，但是在实际工作中仍旧应当最大限度的减少流量资料产生的误差，从而通过提高流量资料的精度来得到相对准确的设计洪水来满足不同部门、不同工程的需求。

3　流量误差对推求设计洪水影响的研究现状及努力方向

当前我国国内针对流量资料推求设计洪水方面的流量误差对设计洪水的影响研究并不广泛，这与我国的水文科研部门与其他部门的工作存在脱节的现象是密不可分的，主要表现为水文监测单位比较重视水文监测过程以及水文监测成果，而对监测误差对水文相关资料的使用单位所做的研究与分析较少进行考虑，同时水利工程建设中的水文资料分析将极值的影响作为主要的考虑对象，而对所使用的水文资料中存在的误差则存在重视不够的现象。这就需要水文监测单位强化服务意识，通过对水文资料的不断完善并提高其精准度来适应各个单位对水文资料的需求，同时水利工程设计单位要重视对资料的审查，避免水文资料中存在的不必要误差对设计洪水的推求产生影响，并尽量减小误差来降低流量误差对设计洪水推求的影响。在这个过程中要认识到流量资料是推求设计洪水的基础，通过对水文资料开展可靠性审查、一致性审查以及代表性审查的“三性审查”来确保水文资料相关数据的精确性，从而为设计洪水的推求以及相关水工建筑物的安全使用奠定坚实的理论基础。另一方面，在进行设计洪水的推求中，相关部门往往重视特大洪水流量的流量误差审查，而忽略了对中等、低等水流量中的误差，特大洪水流量值在适线中的重要性是不可否认的，但是同时流量测量产生的误差尤其是中、低水流量中存在的测量误差会对设计洪水的推求也可能产生较大的影响，所以流量测量误差尤其是中、低水流量的测量误差对提高设计洪水值计算的精确性具有重要的意义，并且在制定测站测流方案时将已知的推求设计洪水值产生影响的流量测验误差的极限值作为重要的考虑对象可以在确保测验精度的基础上实现对更为经济的测流方案的选择。需要注意的是水体流量的变化是相当复杂的，所以必须通过持续的、长期的流量测量并将所得的流量资料与其他水文要素建立起相关关系才能够实现对逐日流量的推求以掌握水体流量变化的规律，从而通过对河流流量变化规律的探求与探究提高设计洪水值计算的精确性。

参考文献

[1]　唐纯喜.中小流域设计洪水计算理论研究及其软件开发[D].杭州：浙江大学，2003.

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[3]　熊立华，郭生练，刘攀.皮尔逊型Ⅲ设计洪水的可靠性研究[J].水电能源科学，2002（4）.

[4]　王国安.对我国水库设计洪水及标准问题研究的主要成果[J].人民黄河，1994（5）.

[5]　郭生练.气候变化对洪水频率和洪峰流量的影响[J].水科学进展，1995（3）.

设计洪水频率 篇4

但是,目前我国河流实测流量资料序列普遍不长,如果仅仅是根据现有单个水文站点的短期流量资料序列推求相应的设计洪水,所得结果精度往往不高,很难满足要求[4]。在实际的操作中,考虑利用研究流域的区域综合信息,能够很好的提高设计洪水的估计精度。区域综合分析方法中比较常用的有多元回归方法、概率权重矩区域综合法、线性矩区域综合法以及指标洪水法等[5]。本文通过采用指标洪水法,对淮河流域进行了区域洪水频率分析研究,用以提高淮河流域设计洪水的估算精度[6]。

1 指标洪水法

1.1 站点一致性检验

数据一致性检验的目的是检查是否存在和该组特征相差较大和不一致的站点,即离群点。Hosking和Wallis提出以线性矩的3个统计参数(L-Cv,L-Cs和L-Ck)作为特征向量,用以计算站点的不一致性测度的方法[7]。

如果区域有N个站点,t2i、t3i、t4i分别对应为第i个站点样本序列的变差系数L-Cv、偏态系数L-Cs和峰度系数L-Ck。令ui=(t2i,t3i,t4i)T为第i个站点的线性矩系数矩阵,则Ui可以对应成三维空间中的一个点,那么N个站点就会在三维空间上构成一个点簇,如果其中出现一个点与点簇中心相距较远,那么就认为这个点不满足一致性检验[5]。

记点簇中心为,则每一个站点的一致性检验公式为:

如果Di大于某个值,就认为第i个站点与区域中其余站点不一致,应该从研究区域中剔除。Hosking和Wallis给出了不同N值情况下Di的临界值[7],如表1。

1.2 水文相似分区识别

水文相似分区识别方法很多,比较常用的方法有地理位置相近划分法、主观划分法、客观划分法以及聚类分析方法[5]。本文采用常用的聚类分析法进行水文相似分区识别,其基本原理如下。

在使用聚类分析方法进行水文相似性分区时,首先要确定聚类因子,即能够表示各个站点特征的数据向量,然后根据聚类因子的相似度进行站点分区,这里采用从硬聚类目标函数的优化中导出的模糊c均值类型算法[6]。该算法的类内加权误差平方和目标函数为:

其中,聚类的目标函数为取J2(U,P)的最小值:

式中:J2(U,P)表示各类中样本与其典型样本Pi的加权误差平方和;μik为隶属函数;c为聚类类别数;dik表示第i类中的样本Xk与典型样本Pi之间的失真度;(dik)2一般表达式定义为:

其中,X={X1,X2,…,Xn}为观测样本Xk的特征向量,A为s×s阶的对称正定矩阵,当A取单位矩阵I时,式(5)对应于欧几里德距离公式。

则使得J2(U,P)为最小值的μik值为:

使得J2(U,P)为最小值时的Pi值为:

给定数据集X={X1,X2,…,Xn}及聚类类别数c,多次迭代式(6)和式(7),得到最佳模糊分类矩阵和聚类中心。

1.3 分区均匀性检验

常见的水文分区均匀性检验有S值检验方法和H值检验方法[4],本文采用H值检验方法进行水文分区均匀性检验,其数学定义如下。

给定区域有N个站点,第i个站点对应的样本序列长度为ni,其样本线性矩统计参数L-Cv、L-Cs和L-Ck分别记为t2i、t3i和t4i。记水文分区的线性矩统计参数分别为t2R、t3R和t4R,则定义:

整个水文分区样本线性矩系数对应的离散程度为:

给定区域频率曲线线型,重复Nsim次随机模拟一个具有N个站点的水文分区,站点的模拟序列长度和实测长度一致[2],计算每一次模拟分区下样本线性矩的V值。根据Nsim次模拟的V值计算其均值μV和均方差σV,则水文分区的非均匀性测度分别定义为:

如果H<1(满足H2,H3,H4中2个或3个小于1,下同),则认为分区是均匀的;如果1≤H≤2,则分区可能均匀,可能非均匀;如果H≥2,则认为分区非均匀[7]。

1.4 推求区域洪水频率

在推求区域洪水频率之前,需确定使用某一线型作为相似分区的统一分布。根据我国《水利水电工程设计洪水规范》[8]中规定采用P-Ⅲ型频率曲线作为计算设计洪水标准线型,并采用广泛使用的L-矩参数估计方法对分布曲线参数进行估计。

如果第i个站点指标洪水μi选取为洪水频率曲线的期望值E[Qi],那么指标洪水的估计值则是样本的均值。首先生成新序列:

分别估算出每个站点的q系列的分布参数,估计值记为,那么区域频率曲线的参数估计值为分区内所有站点参数估计值的加权平均[5],定义如下:

将的估计值代入q(P)得到区域频率曲线:

则对分区内的第i个站点,概率P所对应的设计洪峰流量估算值为:

2 淮河流域洪水频率分析

2.1 水文相似性分区

本文收集了淮河流域中淮河、洪河、大运河等水系27个水文站点多年历史径流资料,提取出各个站点的年最大径流序列。采用模糊聚类分析方法,选用水文站点最大径流系列的变差系数t2和偏度系数t3作为水文相似性聚类分析的聚类因子。最终,把淮河流域27个站点分为4个水文相似性区域,水文分区结果如表2所示。

2.2 分区结果检验

重复模拟Nsim=1 000次,采用H值检验方法,得到4个分区的H值,结果如表3。由表3可知:4个水文分区均满足H值检验条件,说明4个分区均可进行区域频率分析。

计算站点的不一致性系数,结果如表4。由表4可以看出,27个站点的不一致测度值Di均小于所规定的临界值,所选27个站点均通过了一致性检验。

2.3 推求区域洪水频率

对各个水文分区采用P-Ⅲ型曲线函数作为统一分布函数进行计算,最终得到研究区域的区域洪水频率曲线。针对各站点百年一遇洪水,分别采用规范方法和区域综合法得到的设计洪水结果表5所示。分别将各个站点的经验点距和理论点距点绘于同一图中。如图1-图4所示,分别给出了分区Ⅰ中长台关站、分区Ⅱ中蚌埠(吴家渡)站、分区Ⅲ中滨海闸(闸上)站、分区Ⅳ中葛沟站4个站点区域洪水频率分析结果。

3 结语

本文采用淮河流域27个水文站点的洪峰流量资料,采用模糊聚类分区方法将淮河流域划分为4个水文相似区域。通过与规范方法计算得到的设计洪水进行比较,可以得到如下结论。

(1)对于实测历史资料较长站点,如潢川、蚌埠(吴家渡)、运河(铁)、临沂、新安等,采用规范方法与区域频率分析方法计算得到的单站设计洪水值接近,说明区域频率分析方法具有很好的代表性;然而对于实测历史资料较短的站点,如六垛南闸(闸上)、射阳河闸(闸上)等,采用规范方法与区域频率分析方法计算得到的单站设计洪水值差别较大,分析原因在于实测历史资料序列较短,使用规范方法计算设计洪水值时具有很大的不确定性,而使用区域综合方法计算得到的设计洪水值具有更好的代表性。

(2)区域洪水频率分析法能够利用研究区域内所有站点的综合信息,在洪水频率分析中可以有效提高区域内站点的设计洪水计算精度。

摘要：基于指标洪水法,收集了淮河流域中淮河、洪河、大运河等水系27个水文测站的多年最大洪峰序列,使用“水文相似性”聚类分析方法把淮河流域划分为4个水文分区,通过了分区合理性检验。采用P?Ⅲ型分布作为水文相似性分区的统一分布线型,并利用线性矩法估算出了区域洪水频率曲线的分布参数,最终得到淮河流域内27个水文站点的洪水频率曲线和设计洪水。

关键词：指标洪水法,区域洪水,频率分析,水文相似性

参考文献

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[3]赵瑾,钱名开,徐慧,等.2003年汛期淮河流域暴雨洪水分析[C]∥中国水利学会、水利部淮河水利委员会.青年治淮论坛论文集.中国水利学会,水利部淮河水利委员会,2005.

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[8]SL44-93,水利水电工程设计洪水计算规范[S].

[9]Robson A,Reed D.Flood Estimation Handbook[M].Vol.3:Statistical procedure for flood frequency estimation.Institute of Hydrology,Wallingford,UK,1999.

洪水调查确定设计洪水的实践研究 篇5

1 概述

1.1 洪水设计性质

洪水设计的过程就是提供未来几年 (工作有效寿命期) 可能发生百年一遇或者千年一遇洪水的概率。整个工作性质是进行洪水发生的“超超长期预报”, 成果是完全预测的, 在设计过程中, 要求资料可靠、原理清晰、易于操作, 方法不需要过于深奥、复杂, 所得出的最终预测结论也不一定会在未来发生。

1.2 洪水设计的支撑

在进行洪水设计时, 必须要做好以下三项工作:第一, 需要拥有健全的信息, 数据要具有可靠性、代表性和一致性, 在水文气象法中还需要具备广泛性。第二, 需要对数据进行合理的分析计算。要根据实际应用的需要来选择方法。第三, 需要对水文、气象的规律有清晰的掌握。比如, 在对吉林省洪水进行设计时, 需要对吉林省自然地理特征、暴雨特征有足够的了解, 然后再进行分析方法的选取, 这样参数的确定也比较合理。对当地自然条件的熟悉程度越高, 设计的洪水可靠性也就越大。

1.3 洪水设计的重要性

对沿河流域进行科学合理的规划才能实现水资源科学的管理、开发和利用, 才能推动当地经济的发展, 因此, 对吉林省内的洪水发生频率进行研究, 分析不同层次的洪水发生概率, 就能提前做出防洪措施, 对洪水进行有效处理。通过对控制站内的年最高水位进行分析, 可对洪水水面线进行推算, 因此, 需要对水位观测站的资料进行分析, 分析水文站上下游的流量情况, 然后根据洪水搬家指数法确定本站水位流量的变化曲线, 通过该曲线查得在相应年的最大流量, 组成建站以来的最大流量系列, 加上转化而来的实测流量资料, 就能确定某一频率的流量, 进而根据该水量推断某一河段洪水面的起算水位, 这对生产实践和决定工程规模都是十分重要的。如果对水文计算不到位, 那么工程设计就会不合理。如果工程规模较大, 就会造成工程浪费, 而如果工程较小, 水资源又不能得到合理利用, 防洪设施如果标准过低, 则会给工程本身和下游人民的生命财产产生威胁。

2 对洪水调查资料的处理

在对洪水资料进行处理时, 主要是从两个方面进行分析:一方面, 从洪水资料的样本性进行分析。在对特大洪水进行分析时, 由于特大洪水发生的频率较低, 因此难以对其重现期和频率进行分析, 但是在吉林省的发展过程中, 也的确发生过一些特大洪水, 因此在分析的时候, 要将这些历史文献中关于洪水的描述引入进来, 确定大洪水发生的数量和年代, 这实际上是增加样本资料的系列长度。另一方面, 从洪水发生的频率进行分析。这种分析方法一般是对稀遇洪水进行分析, 分析频率一般是在点据的位置上, 是在频率曲线的上部, 然后对频率曲线进行大幅度的外延, 才能得到具体洪水发生的概率。在对特大洪水进行分析时, 会增加点据中数量大、频率小的数据, 这对频率曲线上端的控制能起到一定的作用, 减小频率曲线外延的可能性, 计算结果也稳定合理。在对洪水排位期进行分析时, 应尽可能获得多的数据, 这样就能确定经验频率的估算是否正确。为了正确计算各级别洪水的发生概率, 需要准确调查洪水发生的年代和数量, 然后确定其在调查期间内的排位和序号, 如果一些洪水年代久远, 就可以根据调查结果确定几个不同的排位期, 将已经调查的洪水确定好排位顺序。如果某次洪水属于同一量级, 但不能确定确切定量, 一般要将其排在同等级的洪水中间。

3 通过洪水调查确定设计洪水的方法

3.1 调查洪水配线法

在洪水调查过程中一般需要获得3~5个以上的大洪水资料, 按年份分类, 获得各个年份的经验频率, 然后在几率格纸上绘制出来, 目估定线, 用三点法按P=1%、5%、99%;P=5%、50%、95%;P=10%、50%、90%这三组数据来进行取点, 这样就能设计出洪水的频率曲线。

3.2 洪水经验频率计算公式

洪水经验频率计算公式是由Hzaen于1914年提出的, 该公式具有简单、直观、安全的特点, 目前依然应用于洪水设计过程, 但是在设计过程中, 要将无特大洪水的情况排除在外。在设计过程中, 应将每一次的历史洪水看作是独立的样本, 将其与实测洪水绘制在同一个几率格纸上, 图中重合的部分也就是几率曲线。

3.3 水位 (调查) -暴雨频率相应法

此方法在应用时, 先要假定预期洪水发生的频率与当次洪水发生的频率一致, 因此, 需要调查近期洪水或近几年的洪水, 利用临近水文站的暴雨频率数据, 然后寻找水位和该次暴雨频率经验点的最佳配合比率, 这样就能够求得工程需要的频率洪水位。

3.4 水位 (调查) -洪水频率相应法

在吉林省内, 一些线路工程离主河道比较远, 从小直流的丘陵地带走线, 在这些地区基本上都没有水文测站, 这就给水文测试分析带来了诸多困难, 因此, 可以采用调查水位-洪水频率来设计水位。目前, 吉林省对洪水水文系列的研究实践并不多, 因此, 往往会存在着一些误差, 尤其是在对历史洪水进行分析时, 误差就更大, 不能只根据单一的要素进行数学计算, 还需要经过合理性分析, 对时间、空间进行综合平衡以后, 再确定洪水发生的概率。也就是说, 只将初始参数作为一种参考, 然后采用经验适线法对洪水发生的频率进行设计。

4 吉林省洪水设计水平

近年来, 洪水对吉林省的社会发展、经济发展造成了严重影响, 因此, 应加强对洪水设计的研究, 目前已取得了一些成果。

4.1 明确指导思想

吉林省在进行洪水设计的时候, 坚持“多种方法, 综合分析, 合理选定”的指导思想, 使洪水设计过程的不确定因素大大降低。

4.2 洪水资料丰富

吉林省在进行洪水设计时, 是在大量洪水资料基础上开展的。资料多、覆盖面广、研究也比较深入, 这就为采用频率分析法、水文气象法进行洪水设计提供了有力参考。

4.3 实施频率分析法

在利用频率分析法对洪水进行设计时, 不仅要考虑统计的结果, 还要考虑各种物理因素, 加强对历年洪水的处理, 完善经验频率计算公式, 实现对统计参数的估计, 研究过程要具有独特性, 考虑中国实际国情, 而频率分析法是从洪水偶然性的一面进行考虑分析的。

4.4 开展水文气象法

吉林省水文工作者在进行洪水设计时, 应用了中国水文分析计算, 因此思路清晰、层次分明、重点突出、通俗易懂, 在理论和方法上都进行了一定的创新。水文气象法主要是从自然规律必然性的一面进行考虑分析的。

5 结语

洪水给实际的生产、生活都带来了严重的损害, 尤其是在吉林省这个洪水发生比较严重、工业设施也比较发达的地区, 需要准备足够的实测水位数据、流量资料, 为洪水设计的过程提供依据。目前, 吉林省许多地区并没有建设足够的水文站对水文情况进行分析, 应加紧水文站的建立, 对洪水进行有效设计, 这样就能尽量避免洪水对工程造成的影响。

参考文献

[1]黄成宗.洪水调查确定设计洪水的实践研究[J].红水河, 2008, 27 (3) :127-128.