水利工程水文设计成果技术审查中需注意的问题

水利工程水文设计成果技术审查中需注意的问题李伦【摘要】根据现行相关规程规范，结合作者多年相关工作经验，提出从不同角度评判水利工程水文设计成果的合理性以及需注意的问题。%Therationalityandtheproblemsthatneedattentioninhydrologicaldesignofhydraulicengineeringcanbeevaluatedfromadifferentperspective.Ontheonehand,itbasesonrelevantproceduresandspecificationscurrentlyineffect.Ontheotherhand,itcombineswithrelevantworkexperienceoftheauthor.【期刊名称】《广东水利水电》【年(卷)，期】2014(000)009【总页数】4页(P12-15)【关键词】水利工程;水文设计成果;技术审查【作者】李伦【作者单位】广东省水利水电技术中心，广东广州510635【正文语种】中文【中图分类】TV12水文设计成果是水利工程规划、设计的重要组成部分，也是工程施工和建后管理的基本依据。由于水文设计成果受水文事件的随机性、影响因素的复杂性、资料条件的局限性、计算方法的多样性以及计算人员的主观因素等影响，对于同一水文特征值的分析计算成果,往往会有较大的差异。如何在满足现行规程规范的基础上，根据工程自身的特点，有针对性地对水文设计成果进行合理性分析和评价,保证设计成果的可靠性和合理性，以提高技术审查质量和效率,是技术审查的关键。目前我省已将一批民生水利工程项目前期工作的审批权限下放到了市县级相关部门审批，当中包括项目的技术审查工作,但多数市县级还没有专职技术审查部门和人员。笔者从事水利水电工程技术审查工作多年，积累了一些经验，现就在技术审查中需要注意的一些主要问题提出来，供从事相关技术审查工作人员参考。水文设计成果审查主要内容包括:基础资料的采用、计算方法的应用、设计成果的合理性等方面。1.1基础资料水文分析计算所依据的基础资料，包括气象（降水、气温、风况、湿度等）、水文（水位、流量、含沙量等）、地形（水系图、地形图等）、人类活动（水利工程、水土保持措施等）以及水质等方面。基础资料是水文分析计算的基础，应给予足够的重视。现行水文计算规范规定，在水利水电工程规划设计中，首先要对水文基础资料进行必要的审查和复核。1.2计算方法由于影响水文现象的因素复杂多变，各种计算方法均有其局限性和不足。因此，对计算方法的审查，首先要弄清其基本思路、理论依据、假定条件、适用范围和优缺点，同时要清楚影响计算成果精度的主要因素。1.3设计成果设计成果是否合理和符合工程实际情况，关系到水利工程的安全与否，对设计成果的合理性进行分析评价，是技术审查中的重点。根据水利工程的性质和任务要求，对设计成果的审查侧重点也有所不同。应采用多种途径和方法去分析评价设计成果的合理性，重点从基础资料、方法应用、成因规律、成果比较等方面进行审查，并评价是否达到相关规范规程要求确定的主要参数和成果的要求。2.1基础资料审查在审查基础资料时，除了检查工程所在流域的自然地理概况、河道特征和水土保持概况是否符合工程所在流域的水文情势和实际情况，以及工程所在流域的水文气象测站分布、观测项目及资料系列等情况外，重点要审查水文资料的可靠性、一致性、代表性。2.1.1可靠性审查水文分析计算所采用的基础资料数据必须具有足够的可靠性。在审查时主要注意水准基面的变动，以及水位、流量观测情况、水位流量关系曲线的确定等是否合理。例如对于水位流量关系曲线，应注意到同一断面的水位流量关系在冲淤变化或回水影响不大时,其曲线趋势基本一致，水情相似的年份其变动的程度相似,当发现有异常情况时，应查明原因，特别是对高水延长部分。因此在审查时，可通过历年水位流量关系的比较，以及上下游、干支流的水量平衡和水位、流量过程线的对照、降雨径流关系的分析等进行检查。2.1.2一致性审查水文分析计算所依据的基础资料，都必须具有一致性，否则就找不出正确的结果。水文分析计算中，常见的资料不一致的原因有两种：一是气象成因不同；二是人类活动影响，使流域水文要素的成因条件发生了变化。审查时，检查是否通过还原法等方法使资料具有一致性。2.1.3代表性审查只有具有代表性的资料，经分析计算得出的水文设计成果，才符合工程实际情况。对实测资料而言，资料系列越长丰平枯水段齐全,其代表性越高。根据现行规范要求，实测水文资料系列一般不少于30年。当资料系列不满足规范要求时，可通过插补延长、增加历史资料考证、坚持观测等手段延长资料系列。例如，在进行乐昌峡水利枢纽工程设计时，虽然乐昌站离枢纽坝址较近,但乐昌站为水位站，实测水位资料较长，而实测流量资料只有1951年7月~1954年12月的3年多资料较完整，且实测流量都是在低水位点子，实测最大流量为1600m3/s,洪峰流量不到2年一遇，代表性较差。坪石和犁市两个水文站分别位于枢纽坝址的上、下旅根据坪石、犁市两水文站历年实测资料整编成果，这两站资料系列较长也比较完整，经分析比较后，选用坪石站、犁市站作为乐昌峡水利枢纽设计洪水、年径流计算分析的基本依据。对水文频率计算而言，除须具有可靠性、一致性和代表性外，还要满足随机性和独立性要求。2.2方法应用的审查目前水文计算所采用的方法多数是沿用理论公式和经验公式，方法很多，但各有其局限性。在审查时，可根据工程的性质和特点评价和判断所采用的方法是否合适，是否符合工程所在流域的实际情况，选用参数时考虑因素是否全面，如人类活动的影响等。例如在分析实测武江2006年7月洪水特大洪水时，坪石、犁市2站实测系列排前的还有是2002年8月和1985年8月洪水，均是台风形成的洪水，这说明武江洪水系列特大值、大值都以台风雨为主，这种洪水就是雨区发生在乐昌峡库区，形成库区局部大洪水的特点。在对“06.7”洪水重现期进行考证时，主要采用了根据史志调查和与历史洪水比较2种方法进行分析。2006年7月武江洪水，虽然由于筑堤围填河滩的影响，水位有所壅高,但壅高幅度也不会超过其在考证的812年中（1195年以来）。根据武江流域历史文献和调查洪水资料分析和考证坪石（二）、乐昌（二）、犁市（二）站“06.7”洪峰流量的重现期，可按1195年以来第1~2位确定，重现期为812年~406年长时段洪量的重现期按1853年以来第1位确定，重现期为154年。在审查时认为其确定的“06.7”洪水重现期是合适的。2.3设计成果的审查2.3.1对设计成果直接审查水文设计成果包括成果值、成果图和成果表。对设计成果中的一些较为直观的现象和规律，可凭一些常识和经验，判断其是否合理。1） 成果值。目前水文计算手段十分先进，基本上可利用已有应用程序在电脑上操作完成，但由于计算人员可能出现的粗心大意彳主往存在前后采用的数据不一致、输入基础数据时出现差错等问题。因此，应先检查输入数据是否正确，然后再检查成果是否合理。例如在审查某出海口水闸蓄排调节计算采用典型潮位过程时，前面计算成果中外江5年一遇最高潮位为2.98m,而在后面进行水闸蓄排计算时,5年一遇最高潮位为3.15m,前后采用同一频率的设计潮位值不一致,导致根据蓄排计算结果而确定的水闸规模可能偏大。2） 成果图。水文成果图种类较多，主要包括过程线图、相关图、频率曲线图及水位流量关系曲线图等。审查时主要检查其曲线趋势是否合理,与变化规律是否相符，线型是否符合规范的规定等。例如，在对洪水频率曲线进行检查时，将洪峰流量和各时段洪量的频率曲线点绘在同一几率格纸上，各频率曲线应近于平行、互相协调。如—般时段越短，坡度应略大，否则，就应检查资料系列及计算过程有无错误和处理不当之处，并对结果作必要的调整。3） 成果表。许多设计成果都是采用表格形式表达，表格设计的好坏，可反映出水文设计报告质量的高低。好的表格，能恰当展示设计成果,让人一目了然。因此，在审查时可注意表格是否简明扼要，项目排列是否有序，计算单位的标注是否合理等。比如由于设计人员疏忽大意,提供的表格没有单位，或单位写错，如将“万m3”写为“m3”、将“万亩”写为“亩”，造成不必要的误解。2.3.2从成因规律进行审查水文气象本身具有一定的成因规律，根据其规律去检查、评价设计成果的合理性，是一条最基本、最重要的途径。在审查时可按平衡原理、连续原理、相关原理和同期性等进行检查。根据水量平衡原理，对于一定区域的任一固定时段,其蓄水变量应为来水与去水之差,利用这一原理可用于检查降雨径流计算、河道洪水演算、水库调洪演算、径流调节计算以及水量平衡计算等成果的合理性。按照水流动力平衡原理，对于一定的河段，在缓变的情况下，上断面能量应等于下断面能量与上下断面能量损失之和，这可用来检查回水计算成果的合理性。同一断面的水位、流量和含沙量等,在天然情况下，是时间的连续函数，不应有脱节的现象。在天然河道里,水面线一般都是渐变的曲线，只有在断面突变、跨河桥梁和水陂等建筑物影响的情况下，水面线才会产生骤变。我省产生的径流和洪水只要由降雨形成，在一定的流域，如果产汇流条件相同或相似,相似的暴雨过程会产生相似的洪水过程。在相对稳定的河流断面，其流量和水位是对应的，不会产生流量大而水位低的现象，如发现异常情况，可能有问题。同一个水文站的洪峰、洪量频率计算成果，应与该站用实测资料点绘的峰、量关系中相同频率的数值相同或相近。2.3.3从成果合理性审查影响水文特征值的因素，主要是气候因素和下垫面因素，具有地区性。对设计成果进行合理性检查时，可通过从工程上下游和相邻地区已有设计成果进行比较，或者通过同一测站主要水文要素的主要特征值进行长短历时的对比分析，也可把水文气象条件相似流域的水文特征值移用于设计流域来进行比较。当流域内上、下游地区降雨和产流、汇流条件相似时，对径流和洪水而言，由于流域面积增加、区间来量的加入，其均值沿程增大。由表1的坪石站和犁市站设计洪水成果可见，表1中洪峰和洪量均值沿程递增，经分析各站时段洪量均值、设计值、Cv值与历时的关系，并在同一坐标的频率纸上点绘各时段洪量频率曲线，没有交叉现象而且保持合理的差值。对适线调整后的统计参数，根据本站洪峰、不同时段洪量统计参数的设计值的变化规律，历次计算成果以及上下游、邻近各站的成果进行了合理性检查，认为设计洪水成果合理。当降雨和产汇流条件不同时，则应结合设计流域的具体情况加以分析判断。如若暴雨中心位于上游,则洪峰均值呈现从上游向下游递减的情况，主要是由于河槽调蓄作用大于区间加水的结果。2.3.4对成果采用多种方法比较不同的计算方法各有优缺点，计算得出的结果可能有差异，用多种方法计算的成果进行比较，可以起到相互参照和相互验证的作用，再经过综合分析，判断设计成果是否合理。例如对于设计洪水的推求，可通过数理统计（即频率分析法）和水文气象两种途径进行比较,或同时通过流量和暴雨计算成果进行比较，验证设计成果的合理性。也可通过采用多种方案进行计算（如采用不同典型年、系列等），用比较计算结果，分析采用的设计成果是否合理。对属于水力学范围的某些计算成果,可通过数学模型和物理模型试验的办法来验证设计成果的合理性。在进行乐昌峡水利枢纽设计洪水计算时，设计洪水的地区组成分别采用了同频率法和典型年法放大洪水过程线。在综合分析各防洪控制断面实测洪水成果的基础上，选取了不同类型的共8场洪水进行分析计算。对8场洪水进行放大分析时，放大方法采用韶关断面的洪峰流量放大倍比放大坝址和区间典型洪水过程线，根据调洪原则进行调洪演算得出调洪成果，并对韶关前2场大洪水1994年6月、2006年7月进行实际年防洪效果分析。通过多种方法计算结果显示,乐昌峡水库对2006年7月洪水（乐昌峡坝址800年一遇洪水）超频大洪水没有削峰作用,有滞时作用。1994年洪水，对乐昌和韶关防洪作用明显。水利工程水文设计成果的技术审查，除了依据相关规程规范要求审查外，对工程的性质、任务和背景等有关情况了解清