基于水利水電工程設計的洪水計算方法分析

薛明

摘要：分析洪水計算方法是提高洪水計算步驟簡單化與計算結果準確性的主要途徑，也是提高水利水電工程設計方案針對性與經濟性的重要措施，更對提升水利水電工程整體性能與促進經濟社會的和諧發展等產生重要促進作用。本文在簡單介紹洪水計算方法類型與要求的基礎上，為提高洪水計算方法的快捷性與正確性而提出一些新建議。

關鍵詞：水利水電工程;洪水計算方法

引言：

洪水計算分析是水利水電工程方案設計與具體施工環節中必不可少的組成部分，為工作人員計算水利水電工程建設成本與確定導流建筑物規模大小提供了重要參考數據。受波動性與差異性較強的不同地區水文氣候等因素的影響，洪水計算結果也具有較強的變動性，工作人員應從做好洪水計算準備工作、完善雨量資料、使用新洪水計算設備等途徑來縮小洪水計算結果上下浮動的頻率，為發揮洪水計算對提高水利水電工程設計的參考與支撐作用奠定了基礎。

一、做好洪水計算準備工作

原有工作人員獲取洪水計算相關資料的方式比較單一化與低效化，以網絡查詢為主，很少進行實地調查與核實，工作人員應拓寬洪水計算相關資料的途徑，通過去當地圖書館查詢史料、咨詢當地氣象局、請教當地居民等途徑來提高所需要的數據資料，對所有的數據信息進行對比分析與核實，提高河道水量特征、降水量以及河床寬度等基本信息的確定性與準確性。收集該河流曾經發生洪水事件的基本信息，明確河流最近100年內的水基準面的最高點與最低點，對該河流水面流速系數以及水位流量等進行實地核實，實現了洪水計算所需資料的完整性與真實性，避免了因資料錯誤或者不全而造成洪水計算結果的錯誤。另外，工作人員還應根據資料補差延長的原則來篩選資料，既可以利用該河流其他區域監測站的數據信息來補全該地區缺失的河流數據信息，也可以結合洪峰和洪量辯證關系來進行互補或插補。例如，工作人員可以與當地氣象局進行合作，了解近該區域1年內不同月份降水量表格、10年內年降水量表格以及洪水發生年份等，讓工作人員以此為基礎來畫出該河流本年度流水量的變化趨勢圖，總結出本河流流水總量變化規律，以此來推測出以后不同時間段河流水量，另外，工作人員也應對每天河流流水量進行統計，整理成專門的表格，并將其與氣象局提供的資料進行對比，最終提高工作人員對河流基本信息以及當地天氣情況的了解程度。

二、巧用同倍比法

同倍比法顧名思義就是通過對河流洪峰或洪量進行同倍或者多倍放大的方式來獲取洪水縱橫坐標值，從而推算出洪水運動軌跡，這種方法適用于已有典型洪水過程曲線的河流。同倍比法又可以具體劃分倍比縮放典型洪水過程與洪水過程機型兩種主要方式，這兩種形式的主要理論依據也不同，其中，前者是利用洪峰流量與典型洪水過程曲線中洪峰流量的關系為基礎，后者則是根據某一段時間內設計洪峰量與典型洪水過程曲線中所對應洪峰量的關系為基礎。在水利水電工程施工過程中，誰也無法確信洪水到來時間，只能對洪水到來時間進行推算與預估，但是因設計洪峰量等數據缺失，工作人員無法根據其與典型洪水曲線洪峰量的關系來推算施工期洪峰量，只能利用倍比縮放的方法來推算施工期洪水。中小型水利水電工程具有集雨面積較小的特點，根據洪峰流量倍比關系來分析和明確降雨量倍比關系，進而利用相應倍比關系來畫出施工期間洪水軌跡。例如，工作人員可以統計好河流流域、雨量、流量等氣象參數，按照典型洪水過程來進行模擬計算，推算出水利水電工程施工時間段內發生洪水的幾率以及河流流量的變化情況，從而幫助相關人員修改與完善水利水電工程施工方案[1]。

三、巧用入庫洪水計算法

入庫洪水計算法主要包括流量疊加法、流量反演法以及水量平衡法為主，其中，力量疊加法則是要求水利水電工程施工地點周圍有水文監測站，可以為洪水計算工作提供更多真實準確而又完整全面的數據信息，滿足工作人員計算粉干直流以及區間陸面入庫洪水量等等，將這些計算結果相加之后得到入庫洪水總數。流量反演法的使用范圍有限，適合于直流洪水在入庫區域洪水總量中所占比例較小的情況，這時，工作人員可以利用馬斯京干法等直接計算入庫洪水總量。水量平衡法則是針對已經成型的水利水電工程，通過分析比較水利水電工程下游泄洪量以及水庫蓄水量等的波動來推算入庫洪水總量。此外，工作人員還應加強對已經洪水資料與工程建設標準等的研究力度，從眾多洪水計算方法中選擇出過程最簡單、結果最可靠的洪水計算方法，例如，根據入庫洪水時間長短來選擇不同的洪水計算方法，如果入庫洪水所花費時間較長時，頻率分析法則是最佳洪水計算方法，若入庫洪水所花費時間比較短是，同倍法則是最佳選擇[2]。

四、巧用暴雨資料推算法

工作人員可以通過網絡查詢、書籍查找等途徑來了解本區域暴雨資料，根據當地不同時間段降雨量的多少以及暴雨天氣出現的次數來推算洪水發生時間，也可以根據暴雨洪水形成過程來確定所使用的洪水計算方法。工作人員應計算設計暴雨、設計凈水、設計洪水等不同數值，可以根據暴雨選樣、設計暴雨、設計凈雨以及設計洪水的先后順序來推求設計洪水。設計面雨量的計算可以用直接法、間接法。設計面暴雨量則可以通過統計選樣的方式獲得。如果水利水電工程所在區域出現暴雨天氣的幾率較小，那么工作人員可以根據設計點暴雨量與暴雨點面關系來進行深層次分析，如果當地近百年來也沒有發生過特大暴雨天氣，那么可以根據設計點暴雨量來計算流域設計面平均暴雨量。例如，北方地區暴雨總天數就遠遠低于南方暴雨總天數，西北地區的暴雨總天數更少，因此，大多數北方地區水利水電工程設計中，工作人員可以利用設計點暴雨量與暴雨點面的關系來推算暴雨量，而西北少雨地區則以點暴雨量為主要數據來計算河流洪峰量[3]。

總結：

洪水計算方法的選擇直接影響洪水計算結果，間接影響水利水電工程設計方案的制定、工程規模的大小以及建設費用的高低等等，最終影響水利水電工程整體質量與使用效果。創新洪水計算數據信息收集方法，選擇科學合理的洪水計算方法，為實現水利水電工程整體經濟效益與社會效應的提升奠定了基礎。

參考文獻

[1]袁虎.對于水利水電工程勘測設計方法的分析[J].科技資訊，2017，15（24）.

[2]闞乃立.淺談沙河集水庫除險加固洪水計算方法[J].建筑工程技術與設計，2015，（24）：989-989，1151.

[3]郭華.洪積扇區域渠系工程設計洪水計算探究——以烏魯木齊河分洪工程為例[J].水利與建筑工程學報，2017，（1）.