試論水庫設(shè)計(jì)中洪水技術(shù)的處理方法

□（丹東市水利勘測設(shè)計(jì)研究院）

試論水庫設(shè)計(jì)中洪水技術(shù)的處理方法

□耿 華（丹東市水利勘測設(shè)計(jì)研究院）

文章首先對洪水技術(shù)處理方法的應(yīng)用意義進(jìn)行研究，給出洪水地區(qū)單庫防洪系統(tǒng)以及梯級水庫防洪系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述模型，結(jié)合某流域某梯級水庫系統(tǒng)實(shí)例，對洪水技術(shù)的處理方法應(yīng)用問題進(jìn)行分析與研究，并結(jié)合某流域下游梯級水庫實(shí)例，對洪水技術(shù)的處理與算法進(jìn)行研究，希望能夠引起同行的關(guān)注與重視。

水庫設(shè)計(jì)；洪水技術(shù)；處理方法

0 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也在不斷完善與進(jìn)步，大眾對于防洪抗災(zāi)的意識也有所強(qiáng)化。因此，防洪措施的合理運(yùn)用以及對水庫設(shè)計(jì)方案的不斷優(yōu)化在降低洪水多發(fā)區(qū)域損害方面具有重要意義。

1 洪水技術(shù)處理方法的應(yīng)用意義

目前水庫設(shè)計(jì)中針對洪水技術(shù)處理方法的應(yīng)用以風(fēng)險(xiǎn)概念為主，設(shè)計(jì)洪水技術(shù)處理方法時(shí)必須充分考慮所處地區(qū)在水文特征方面的特點(diǎn)，選擇合理的風(fēng)險(xiǎn)管控手段進(jìn)行管理。由于洪水災(zāi)害的發(fā)生具有不確定性的特點(diǎn)，因此在風(fēng)險(xiǎn)管理中還必須重視對罕遇洪水事件的處理問題。除此以外，水庫設(shè)計(jì)人員在對水庫所在流域洪水災(zāi)害發(fā)生問題進(jìn)行設(shè)計(jì)預(yù)防時(shí)一般以現(xiàn)存資料為設(shè)計(jì)依據(jù)，同時(shí)考慮相應(yīng)流域的水文特征以及水庫工程的施工特點(diǎn)，給出具體的安全評估標(biāo)準(zhǔn)，并作為水庫洪水處理方式的選擇依據(jù)。水庫工程施工中必須以水庫控制參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)框架，以確保水庫洪水處理方法能夠真正反映水庫工程所處流域內(nèi)防洪抗災(zāi)的實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)對洪水處理方法的動態(tài)科學(xué)管理。

2 洪水地區(qū)數(shù)學(xué)描述

結(jié)合流域內(nèi)水庫分布情況，水庫防洪主要有兩種形式：第一是單庫防洪，第二是梯級水庫防洪。我國目前各大流域應(yīng)用較為廣泛的是上、下兩個(gè)水庫所構(gòu)成的梯級水庫。圖1、圖2分別為單庫防洪系統(tǒng)及梯級水庫防洪系統(tǒng)的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖。

結(jié)合圖2，定義上游水庫為A，天然來水量為X，區(qū)間為B，天然來水量為Y，下游斷面為C，天然來水量為Z，則結(jié)合二元分布可得下游斷面天然來水量Z的分布函數(shù)，如下式：

圖1 單庫防洪系統(tǒng)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 梯級水庫防洪系統(tǒng)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖

3 洪水技術(shù)處理方法實(shí)例

以某流域某梯級水庫為例，在洪水技術(shù)處理方法設(shè)計(jì)中，應(yīng)綜合對該流域歷史時(shí)期上游水庫壩址流量、區(qū)間流量等基礎(chǔ)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析，應(yīng)用地區(qū)組成法進(jìn)行計(jì)算。

具體操作中，選擇斷面不同頻率下的年最大3 d洪水量設(shè)計(jì)值進(jìn)行分析（本案例中在0.10%頻率下最大洪水量設(shè)計(jì)值為24 300 m3/s；在0.50%頻率下最大洪水量設(shè)計(jì)值為20 500 m3/s；在1.00%頻率下最大洪水量設(shè)計(jì)值為18 800 m3/s；在2.00%頻率下最大洪水量設(shè)計(jì)值為17 100 m3/s；在5.00%頻率下最大洪水量設(shè)計(jì)值為14 700 m3/s），每種設(shè)計(jì)值分別對應(yīng)兩類洪水地區(qū)組成條件，按照不同類型的組成方式分配斷面3d洪水量給該流域區(qū)間，以洪量為控制并按照典型洪水過程線對各自洪水過程線進(jìn)行縮放處理，輸入上游水庫調(diào)洪進(jìn)行斷面演算處理，進(jìn)而得到該流域最大洪峰流量水平。經(jīng)過上述處理后所得結(jié)果與傳統(tǒng)典型年法處理結(jié)果對比如表1所示。

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