第七章由流量資料推求洪水.doc

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1、第七章由流量資料推求設(shè)計洪水第一節(jié)概述設(shè)計洪水是指水利水電工程規(guī)劃、設(shè)計中所指定的各種設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的洪水。合理分析計算設(shè)計洪水，是水利水電工程規(guī)劃設(shè)計中首先要解決的問題。在河流上筑壩建庫能在防洪方面發(fā)揮很大的作用，但是，水庫本身卻直接承受著洪水的威脅，一旦洪水漫溢壩頂，將會造成嚴(yán)重災(zāi)害。為了處理好防洪問題，在設(shè)計水工建筑物時，必須選擇一個相應(yīng)的洪水作為依據(jù)，若此洪水定得過大，則會使工程造價增多而不經(jīng)濟，但工程卻比較安全；若此洪水定得過小，雖然工程造價降低，但遭受破壞的風(fēng)險增大。如何選擇對設(shè)計的水工建筑物較為合適的洪水作為依據(jù)，涉及一個標(biāo)準(zhǔn)問題，稱為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。確定設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是一個非常復(fù)雜的問題，國際

2、上尚無統(tǒng)一的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。我國1978年頒發(fā)了SDJl2—78《水利．水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(山區(qū)、丘陵區(qū)部分)(試行)》，通過十余年工程實踐經(jīng)驗，結(jié)合我國國情，水利部又會同有關(guān)部門于1994年共同制訂了GB50201—94《防洪標(biāo)準(zhǔn)》作為強制性國家標(biāo)準(zhǔn)，自1995年1月1日起施行。GB50201—94根據(jù)工程規(guī)模、效益和在國民經(jīng)濟中的重要性，將水利水電樞紐工程分為五等，其等別見表9—l。水利水電樞紐工程的水工建筑物，根據(jù)所屬樞紐工程的等別，作用和重要性分為五級，其級別見表9-2。設(shè)計時根據(jù)建筑物級別選定不同頻率作為防洪標(biāo)準(zhǔn)。這樣，把洪水作為隨機現(xiàn)象，以概率形式估算未來的設(shè)計值，同時以不

3、同頻率來處理安全和經(jīng)濟的關(guān)系。水利水電工程建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)分為正常運用和非常運用兩種。按正常運用洪水標(biāo)準(zhǔn)算出的洪水稱為設(shè)計洪水，用它來決定水利水電樞紐工程的設(shè)計洪水位、設(shè)計泄洪流量等，宣泄正常運用洪水時，瀉洪設(shè)施應(yīng)保證安全和正常運行。GB50201-94規(guī)定的設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)見表9-3。當(dāng)河流發(fā)生比設(shè)計洪水更大的洪水時，選定一個非常運用洪水標(biāo)準(zhǔn)進行計算，算出的洪水稱為非常運用洪水或校核洪水。GB50201-94規(guī)定的校核洪水標(biāo)準(zhǔn)見表9-3。水利水電樞紐工程的泄洪設(shè)施，在有條件時，可分為正常和非常設(shè)施兩部分，宣泄非常運用洪水時，泄洪設(shè)施應(yīng)保證滿足泄量的要求，可允許消能設(shè)施和次要建筑物部分破壞，但不應(yīng)

4、影響樞紐工程主要建筑物的安全或發(fā)生河流改道等重大災(zāi)害性后果。有關(guān)永久性水工建筑物的壩、閘頂部安全超高和抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)在水工專業(yè)規(guī)范中有規(guī)定，這里不另述?！ぴO(shè)計洪水包括設(shè)計洪峰流量、不同時段設(shè)計洪量及設(shè)計洪水過程線三個要素。推求設(shè)計洪水的方法有兩種類型，即由流量資料推求設(shè)計洪水和由暴雨資料推求設(shè)計洪水。當(dāng)必須采用可能最大洪水作為非常運用洪水標(biāo)準(zhǔn)時，則由水文氣象資料推求可能最大暴雨，然后計算可能最大洪水。第二節(jié)設(shè)計洪峰流量及設(shè)計洪量的推求由流量資料推求設(shè)計洪峰及不同時段的設(shè)計洪量，可以使用數(shù)理統(tǒng)計方法，計算符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)值，一般稱為洪水頻率計算。一、資料審查在應(yīng)用資料之前，首先要對原始水文資

5、料進行審查，洪水資料必須可靠，具有必要的精度，而且，具備頻率分析所必須的某些統(tǒng)計特性，例如洪水系列中各項洪水相互獨立，且服從同一分布等。除在第三章談到審查資料的可靠性之外，還要審查資料的一致性和代表性。為使洪水資料具有一致性，要在調(diào)查觀測期中，洪水形成條件相同，當(dāng)使用的洪水資料受人類活動如修建水工建筑物、整治河道等的影響有明顯變化時，應(yīng)進行還原計算，使洪水資料換算到天然狀態(tài)的基礎(chǔ)上。洪水資料的代表性，反映在樣本系列能否代表總體的統(tǒng)計特性，而洪水的總體又難獲得。一般認(rèn)為，資料年限較長，并能包括大、中、小等各種洪水年份，則代表性較好。此可見，通過古洪水研究，歷史洪水調(diào)查，考證歷史文獻和系列插補延

6、長等增加洪水列的信息量方法，是提高洪水系列代表性的基本途徑。根據(jù)我國現(xiàn)有水文觀測資料情況，SL44—93規(guī)定壩址或其上下游具有較長期的實測水資料(一般需要30年以上)，并有歷史洪水調(diào)查和考證資料時，可用頻率分析法計算計洪水。二、樣本選取河流上一年內(nèi)要發(fā)生多次洪水，每次洪水具有不同歷時的流量變化過程，如何從歷洪水系列資料中選取表征洪水特征值的樣本，是洪水頻率計算的首要問題。根據(jù)SL44—93規(guī)定，應(yīng)采用年最大值原則選取洪水系列，即從資料中逐年選取一個大流量和固定時段的最大洪水總量，組成洪峰流量和洪量系列。固定時段一般采用l、3、5、7、15、30天。大流域、調(diào)洪能力大的工程，設(shè)計時段可以取得長

7、一些；小流域、調(diào)洪能力小的工程，可以取得短一些。在設(shè)計時段以內(nèi)，還必須確定一些控制時段，即洪水過程對工程調(diào)洪后果起控制作用的時段，這些控制時段洪量應(yīng)具有相同的設(shè)計頻率。同一年內(nèi)所選取的控制時段洪量，可發(fā)生在同一次洪水中，也可不發(fā)生在同一次洪水中，關(guān)鍵是選取其最大值。例如，圖9—l中最大1天洪量與3天、5天洪量不屬于同一次洪水。三、特大洪水的處理特大洪水是指實測系列和調(diào)查到的歷史洪水中，比一般洪水大得多的稀遇洪