中小型水库施工期洪水计算方法探讨

2010-04-26杨军

陕西水利 2010年4期

杨军

（广东省清远市水利水电勘测设计院有限公司广东清远 511518）

洪水参考数据主要是从施工期流量、暴雨资料的统计几个处理过程中得到的，这将对施工导流建筑物的规模和投资产生十分重要的影响。因此，在中小型水库设计和施工过程中，必须进行相关的洪水计算处理。本文就施工期洪水计算方法做出了相关的研究，具体分析如下。

1 用流量资料推求施工设计洪水

1.1 施工设计洪水分期

在计算中小型水库洪水过程中，应该对施工期洪峰流量做好计算工作，而施工期的洪峰流量与分期洪水的计算有着十分密切的关系。

1.1.1 全年的设计洪水

对于水利施工而言，把握施工时期的选择是十分重要地。一般都需要将施工期限控制在枯水季节，因为枯水季节的流量小，工程施工容易掌握。但在现实中，也经常出现施工期超出1年的情况，仅仅一个枯水季节难以达到施工目的。因此，需要针对实际情况采用抗御主汛期洪水的措施，此时，围堰的设计就要根据每年的最大流量来进行相关的施工设计洪水计算。

1.1.2 分季的设计洪水

分季的长短需要结合实际的河流水的具体情况及施工条件做出合理地安排。通常情况下需要根据枯水期、中水期、洪水期等时段进行分季处理。最普遍的方式是根据施工单位制定的相关策略来计算施工时间，参照频率的计算方式来完成，最终把得到的不同时段的洪峰频率计算结果集中起来进行对比分析，得出准确的施工时期。当施工期过长时可以采用流量小的阶段进行施工，这能够帮助施工实现良好的设计效果。

1.1.3 分月的设计洪水

在具体安排时，必须要保证工程施工进度达到要求，并且能够提供符合实际的分月施工设计洪水。如：根据4月份的设计洪水能够对4月份工地的最高水位进行预测判断，这能够引导施工场地的有效分布。在预测围堰修筑的进度时，可以采取分月设计洪水的方式，通常都是根据本月底围堰所需要的情况，对下个月的洪水做出相关处理措施。

1.2 分期洪水的选样方法

1.2.1 固定时段取样法

主要是针对分期洪水计算而言，这一过程需要对每个时期的固定时段进行取样。如计算5月份的施工设计洪水，则从5月份固定时段里进行最大流量的选择,构成系列后对频率做针对性的计算。

1.2.2 提前错后取样法

主要是在一定时间内实现最大流量与频率的预先计算，这种方式能避免硬性按固定分期的取样过程对水文规律造成的破坏。考虑到气候因素具有随机性，因而多数情况下的水文现象都可能具有不确定型，这就需要积极加大时段的取样时间,并且根据气候条件与水文规律做好相关的调整。然而，这类形式的取样过程可能造成统计均值变大，变差系数CV值降低。因此，需要在计算分期洪水过程中根据实际情况采取固定时段的取样法，以保证最终的计算结果具体较高的准确性。

1.3 分期洪水频率曲线的分析比较

针对分期洪水的频率曲线进行有效的观察处理，及时发现问题并对误差做好调整。因为分期洪水与全期洪水相比，最大的区别在于变差系数的CV值要大些，这就需要采取合适的线型对频率曲线进行处理。因为当前普遍运用了频率曲线线型，往往导致当外延部份发生相交时交点以外同一设计频率的的分期洪水比全期洪水大的不科学现象，因此，当遇到各时段洪水频率曲线发生交叉问题需要采取必要的控制措施，主要是进行分层管理控制，以保证年内各月的设计洪水计算值被控制在有效范围内，使得季的设计洪水比同频率设计洪水低。

表1 某水库各历时年暴雨参数

表2 施工期最大暴雨频率计算结果

表3 十年一遇最大降雨量成果

2 用暴量资料推求施工设计洪水

当设计流域缺乏足够的资料信息，或是流域情况出现很大的转变时，将对流量系列的完整性造成巨大的冲击，若仍然采用流量资料来进行施工洪水的设计，必将导致设计的不合理。通常情况下，可以利用暴雨资料推测计算施工期设计洪水。

对于中小型水库而言，其施工时段的最大雨量数据统计还是比较容易实现的，这需要参照最大日雨量与最大24h雨量之间的关系进行，最终得到每年施工时段的最大24h雨量。对于研究后得到的数据需要根据实际情况进行处理选择，尤其是要弄清现实的最大24h暴雨参数值，并结合全年的最大 1h、6h、72h的暴雨均值进行对比修正以得出施工期最大1h、6h、72h的暴雨参数值。在计算过程中还需要注意保证计施工期暴雨变差系数与全年暴雨变差系数保持一致，具体的计算公式如下。

各历时雨量：

以上公式中的 n1、n2、m1是定值，象征着相关频率下的暴雨递减系数。因而，以上公式计算可以得出H1p、H6p和H72p与H24p等数据之间的相关联系。再结合推理公式计算得到的 H24p即可求得 H1p、H6p和 H72p的值。

3 算例

参照我国水利工程施工的相关标准，此次研究的某水库为中小型水库，坝低、库容量小，在设计过程中以防洪供水为主要任务。结合水库流域内的暴雨状况、集雨面积数据进行分析，此水库在域内最大24h降雨发生时，能够对相应的洪水进行有效的处理，故将设计雨期确定在24h。结合标准进行查询后得到H24=121mm，Cv=0.58，Cs=3.6Cv。

参照各年降雨量实施排频计算后得到的数据如表2所示。

根据以上理论中提到的标准方式，可确定出施工期的降雨如表3所示。

由表3数据可以得出，选择推理公式计算后得到P=10%这一施工期设计洪峰流量跟工程设计的实际情况极为接近，说明采用的计算方式准确有效。