贵州省洪水复核方法探讨.doc

贵州省设计洪水计算及复核方法探讨近年来，随着我省病险库大坝安全复核的要求，洪水复核作为水库安全复核的重要一环，就显得尤为重要。洪水复核简而言之就是对原设计洪水成果的复核，由于我省许多水库原设计资料缺失严重，因此，实际工作中也就变成了对现水库的洪水成果的分析计算。我根据在实际工作中的情况，总结了我省不同情况下洪水复核的方法，供相关单位在实际工作中参考。关键词：贵州省、洪水、分析计算、复核、方法1、洪水复核的基本资料要求洪水复核的基本资料主要有流域的汇水面积、河长、流域比降、暴雨资料等。其中汇水面积、河长和流域比降是最基本的资料。对于面积小于100km2的流域建议采用万分之一地形图进行量绘，大于100km2的流域建议采用五万分之一地形图量绘。量绘面积应注意是否存在暗流区（暗流河、落水洞、海子及“麻窝”），对于这些区域在量算时应独立量算；量算河长时应根据流域的形状及河流组成情况，取流域中最长的一条河道作为主河道长度，量算时从分水岭量算起；量算过程中应注意河道的比降变化，对等高线距明显发生变化的点要读取高程和前后间距；量算流域河道平均比降时如果流域由两条以上的支流组成，面积相差在20%以内时，应分别量算各支流的河长，按照面积加权求取流域比降。流域河道平均比降计算公式如下：式中：Ji为流域第i条河流河道平均比降Z1。n为各高程控制点高程，m Z0为量算河道出口断面处高程，m L为河道总长度，m l为各高程控制点间距离，m式中：J为流域河道平均比降 Fi为第i条主要支流汇水面积，km22、设计暴雨分析设计暴雨的分析主要针对流域面积小于1000 km2以下，且流域内或周边缺少可以参证的水文站的流域。设计暴雨的时段主要有60分钟、1小时和24小时3 个时段。对于流域面积小于10 km2的流域亦采用1小时或60分钟的暴雨计算时段，其余均采用24小时计算时段。设计暴雨的计算最好利用周边气象站、水文站或雨量站的资料进行分析，并结合贵州省暴雨洪水计算实用手册和贵州省短历时暴雨统计参数等值线图集进行综合确定。使用的暴雨资料系列原则上不少于30年，并应对使用的主要站点资料作“三性”分析。缺乏资料时，可以直接查用相关图集分析确定。3、设计洪峰流量的确定设计流域的洪峰流量计算主要有水文比拟法、雨洪法和地区综合法；如果水库的水位观测和泄流观测资料较完整时，也可以利用水库的历史水位观测等资料分析确定。按照水利水电工程设计洪水计算规范（SL44-2006），若分析流域内有水文站或邻近流域有水文站时，可以选用水文比拟法。水文站的资料应作三性分析（系列不足时可以进行插补延长）。若所在流域缺乏可以推求洪峰的实测资料系列时，可以采用雨洪法和地区综合法。根据我省实际情况，雨洪法主要适用于集水面积小于1000km2的流域，地区综合法则适用于所有缺乏水文资料的流域，也可以作为其他方法合理性检查的依据。地区综合法应采用与设计流域暴雨洪水区基本一致的流域作为分析参证依据流域。4、洪水复核中采用公式及适用条件洪水复核采用的公式主要依据采用的方法而定。4.1 水文比拟法对于有水文实测资料的站点，则主要采用频率分析的方法进行设计洪水的复核，采用的公式主要依据水利水电工程设计洪水计算规范（SL44-2006）；4.2 雨洪法采用雨洪法计算洪峰流量时，主要采用贵州省暴雨洪水计算实用手册及其修订本，主要公式如下：当 300F=1000km2时 公式4.2-1当 25F30时 公式4.2-2当 25F50km2时，且=30时 公式4.2-3当 10F25km2时 公式4.2-4当 1km2F10km2时 公式4.2-5（1） 公式4.2-5（2）上式中， F：流域集水面积(km2)：汇流几何特征值，L为主河道河长（km）r：地区汇流参数的非几何特征系数f：流域形状系数，等于F/L2J：主河道坡降()C，C1，C3：洪峰径流系数：设计流域中心24小时点雨量均值（mm）Kp：模比系数查图或通过频率计算得到的相应频率P的倍比系数4.3 地区综合法所谓地区综合法，即是在分析流域洪水时，由于缺乏必要的水文资料，无法使用水文比拟法；或者超出了雨洪法分析的范围时（如集水面积大于1000 km2)，可以采用地区综合法进行流域的设计洪水分析，同时该方法计算成果也可以作为其它方法的合理性检查依据。地区综合法主要的计算公式见公式4.3-1。 公式4.3-1式中：Qmp为设计频率P的洪峰流量，m3/s；Cp为设计频率P的洪峰模比系数；F为计算断面的集水面积，n为指数，一般取2/3左右。表4.3-1是在分析了我省不同区域的水文站实测洪峰资料的基础上总结的成果，具体使用中可根据流域所在的区域结合公式和表4.3-1的成果进行相关参数的取值，进而分析计算出流域的设计洪峰。表中的分区参见附图1。表4.3-1 贵州省分区洪峰流量经验公式分区综合站数参数经验公式参数备注P=0.2%P=0.5%P=1%P=2%P=5%P=10%P=20%I13Cp36.129.522.418.013.710.87.14长坝F=5460km2桐梓F=449 km2n0.670.680.700.710.720.730.75II19Cp29.525.520.818.213.510.87.55玉屏F=5024 km2长河坝F=484 km2n0.650.650.660.660.670.670.68III14Cp41.232.827.021.315.612.18.00石灰厂F=6530 km2文峰塔F=446 km2n0.650.660.670.680.690.700.71IV6Cp18.814.811.29.067.105.563.57牛吃水F=2520 km2向阳F=850 km2n0.650.660.680.690.690.690.71V13Cp29.724.018.614.29.486.794.38徐家渡F=6431 km2七眼桥F=28 km2n0.610.620.640.660.690.710.73VI7Cp23.819.216.214.311.09.136.70八茂F=8651 km2习水F=908 km2n0.620.630.640.640.650.650.66Cp29.8524.319.415.811.79.066.22CCp32.126.221.017.212.79.766.754.4 水库资料推求法利用水库资料推求入库洪水，复核洪水的方法是利用现有水库的水位观测资料，利用水量平衡的原理推求出建库以来的最大洪峰流量及入库洪水过程。水量平衡公式如下： 公式4.4-1式中：t2、t2计算起始时间，一般整小时 :时段初库容 :时段末库容 Q入：时段平均入库流量 Q出：时段平均出库流量利用水库资料推求洪水，除要求水库有较完整的水位观测记录外，还要求对出库流量有较为完整的观测记录（包括发电流量等），一般主要应用于水库上下游均有水位观测记录的站点。5、洪水复核中洪水过程的确定洪水复核中，需要对设计洪水过程进行推求。设计洪水的推求可以采用四种主要方法。5.1 水文站实测洪水推求 一般从水文站的实测洪水中选取峰高量的洪水过程，如果所在断面存在复式洪水的，选取时要选取存在复式洪水过程的洪水资料。根据选取的复式洪水过程，用实测最大洪峰对洪水过程进行无量化，即用洪水过程除上最大洪峰值及峰现时间。无量化时应注意洪水过程的协调性。在确定不同频率设计洪水过程时即可使用该无量化的洪水过程。使用时应注意峰现时间要根据不同频率洪水作一定的调整，即峰现时间是变化的（可以作一个设计洪峰与峰现时间的关系来分析）。5.2 暴雨洪水计算手册标准洪水过程推求 暴雨洪水计算手册中是利用我省综合分析的标准设计洪水过程来推求设计洪水的，这种方法在我省使用最为广泛，具体的推求过程因篇幅有限，在此不复述，请查阅贵州省暴雨洪水计算手册相关内容。5.3 水库资料推求水库资料推求的公式同4.4，推求出来的洪水过程是梯形的，需要进行修正，修正时以洪量、洪峰和峰现时间保持不变为原则，推求出的洪水过程再经无量化处理即可作为不同频率设计洪水过程推求的依据。5.4 简易洪水过程推求法 在部分小河流的设计洪水过程推求时可以采用简易洪水过程推求法。即采用三角法或五点法等。所谓三角法，即起涨点、洪峰及退水结束点组成的三角形。这些方法简单，适用于洪水过程单一，起涨与退水过程稳定的河流，对小河流比较适用。6、洪水调节计算方法水库洪水调节计算方法主要有两种，一是常规的洪水调节计算方法，即采用水量平衡公式进行洪水调节计算。另一种方法是采用简易的方法，如高切林公式进行洪水的调节计算。6.1 水量平衡法 洪水调节计算的水量平衡公式参见4.4-1。调节计算时对出库水量的计算应包括泄洪洞、溢洪道等。有闸门控制的水库调度需要根据批准的水库调度运用计划或汛期调度应用计划等进行分析确定。起调水位根据水库的汛限水位确定，无汛限水位的要以正常溢流水位为起调水位。6.2 高切林公式高切林公式调节计算主要适用于集水面积小于10km2以下的水库，该方法简单，计算出来的成果与常规方法比较误差不大。高切林公式如下： 公式6