水利水电工程设计的洪水计算方法分析

【摘 要】本文介绍了水利水电工程设计的洪水计算之前所需要的准备工作，并且具体阐述了水利水电工程设计的洪水计算方法。 
【关键词】水利水电工程；洪水计算；工程设计；分析 
　　1 计算之前的准备 
　　1.1 资料搜集与复核 
　　在对水利水电工程设计的洪水进行计算之前，需要对整个工程的资料进行整理，找出计算所需要的河道特征、地区降水情况和地质现状、地区其他水利设施等等资料，对这些资料进行整理与复核，对于一些特殊的情况往往还需要进行现场勘察，从而取得最准确的资料。如果在复核过程中发现问题，应当及时改正。复核的重点包括以下内容：一是水λ资料，包括水基准面的变动情况和换算关系，对于水尺λ置、大洪水时期的资料、水尺零点高程变动λ移等重点复核；二是流量资料，复核的内容包括水面流速系数、浮标系数、计算断面选择的合理性和水流量关系曲线的可靠性。 
　　1.2 洪水资料差补延长 
　　对于需要计算的洪水，在整理资料的过程中发现中间有点年份û有测量，就需要采取一定的措施对资料进行差补延长，其具体内容包括：若水利水电工程的上下游或者附近流域的监测站具有详细的资料，可以参照这些资料进行补充；若在不同的时期，洪峰与洪量的关系较好，也可以互相差补；若整个流域洪水与暴雨具有较好的关系，也可以根据暴雨的资料对洪水资料进行插补。插补资料需要经过严格的分析论证，确定其合理性之后才能使用。 
　　2 水利水电工程设计的洪水计算方法 
　　2.1 洪水系列 
　　在频率的计算中使用的洪量系列和洪峰流量应当取全年中的最大值。如果洪水的特性受到季节或者气候的影响较大，可以采用统计学的方法找出一个合理的值。对于洪水系列的分析，可以采用可靠性分析、代表性分析与一致性分析的综合方法。 
　　2.2 洪水的经验频率 
　　在连续的洪水系列中，第m项的经验频率计算公式为： 
　　m=1，2，3，…，n 
　　在式子中，Pm代表经验频率，n是指连续的项数，m是在大小排列顺序下的第m项。 
　　如果在N年的时间里一共发生了a次特大洪水，并且其中有 次都发生在n向连续的序列内，这种情况下洪水的经验频率是不连续的，a此特大洪水的经验频率为： 
　　M=1，2，3，…，a 
　　n— 个连续洪水经验频率为： 
　　m= 1， 2，…， n 
　　2.3 统计参数的确定 
　　其步骤分为三个： 
　　（1）统计参数的初步估算一般使用矩法估计法。 
　　（2）使用适线法对初步估算的参数进行调整，调整的方法包括目标函数求解统计与经验适线法两种，其中经验适线法应当将所以的点据拟合，若是拟合过程难以进行，应当选择较大的洪水点据。 
　　（3）适线调整后的统计参数应根据本站洪峰、不同时段洪量统计参数和设计值的变化规律，以及上下游、干支流和邻近流域各站的成果进行合理性检查，对于不合理支出继续调整。 
　　2.4 设计值的确定 
　　（1）如果设计地区的资料出现短缺，可以使用邻近地区的资料，综合分析以后选定出适合设计流域的数值。 
　　（2）如果水利水电工程的设计标准不高，例如在最近很多年洪水与暴雨都很少出现，但是在历史资料中具有明确记载的洪水、暴雨资料，需要对历史资料进行调整，将调整后的数值作为工程的设计洪水。 
　　2.5 设计洪水过程线 
　　对于洪水过程线的设计，应当选取可靠的具有代表性的大洪水为标准，采用放大典型洪水过程线的方法推求，并且需要充分考虑工程和流域的洪水特性。具体方法为： 
　　（1）同频率放大法。按设计洪峰及一个或几个时段洪量同频率控制放大典型洪水，也可按几个时段洪量同频率控制放大，一般选择两个或者三个时段。 
　　（2）同倍比放大法。按设计洪峰或某一时段设计洪量控制以同一倍比放大典型洪水。 
　　2.6 入库设计洪水 
　　对于典型的入库洪水，分析计算方法包括以下几种： 
　　（1）流量叠加法。这种方法适用于当在水库周边附近有水文站，其控制面积占坝址以上面积的比重较大、资料较完整可靠时，可以分别计算粉干直流、库面分区和区间½面的入库洪水，最后叠加成入库洪水。 
　　（2）流量反演法。如果支流洪水在整个入库区域占据的比重很小，可以直接使用马斯京干法或槽蓄曲线法推算入库洪水。 
　　（3）水量平衡法。对于已建水库，可根据水库下泄流量及水库蓄水量的变化反推入库洪水。 
　　另外，根据资料条件及工程设计需要，可采用下列方法计算集中的或分区的入库设计洪水：当有较长的入库洪水系列时，可采用频率分析法计算入库设计洪水；当入库洪水系列较短，不能采用频率分析法时，可采用坝址设计洪水的放大倍比放大典型入库洪水作为入库设计洪水；当汇入库区的支流洪水所占比重较小时，可将坝址设计洪水采用流量反演法推求入库设计洪水。 
　　2.7 暴雨资料推算法 
　　有时候还需要根据当地暴雨的资料对你洪水量进行计算，其计算方法有两种：如果当地降水量较多并且暴雨出现比较频繁，可以通过对暴雨频率进行分析，从而得出结果；如果水利水电工程所在的区域暴雨很少出现，就可以使用相应历时的设计点暴雨量和暴雨点面关系间接计算；如果该地区几乎不会出现暴雨，可用设计点暴雨量作为流域设计面平均暴雨量。 
　　3 结束语 
　　水利水电工程设计的洪水计算对于工程的规模、投资的合理性和工程建筑的安全性都有很大的影响，是水利水电工程建设中的重要内容。在计算过程中，必须根据当地的实际情况，选择正确的方法和数据，从而保证计算结果的准确性，为水利水电工程提供依据。 
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