下载文档原格式
浅析水利工程建设中的水文计算与方法发表时间：2017-09-18T11:39:05.987Z 来源：《防护工程》2017年第11期作者：吴修练[导读] 以目前广泛采用的非工程防洪措施为例，当水文部门预报洪水是不可抗拒的灾害性洪水时。
巴州水利水电勘测设计院摘要：水利工程建设的水文计算是通过对水利工程中的水文要素进行分析，揭示其变化规律，从而对长期的水文情势作出科学预估，科学有效的水文计算分析有助于水利工程建设。
基于此，本文阐述了水文预报的主要作用以及水利工程建设中的水文计算作用及其内容，对水利工程建设中的水文计算以及水利工程建设中水文的洪水计算方法进行了探讨分析。
关键词：水文预报；作用；水利工程建设；水文计算；内容；洪水计算方法1.水文预报的主要作用作为非工程措施的水文预报在抗灾减灾工作具有重要作用，主要表现为：1.1水文预报在防汛工作中的作用。
以目前广泛采用的非工程防洪措施为例，当水文部门预报洪水是不可抗拒的灾害性洪水时，防汛指挥部门要及时组织居民进行搬迁，转移财物，使灾害造成的损坏达到最小。
如果水文预报不能及时准确的反映当前的洪水信息，不仅耽误了抗洪救灾的最佳时机，更会给居民的生命财产安全造成很大的威胁。
此外，在工程防洪措施中，不论是建水库调洪还是建立河堤防洪等，都需要水文预报的支撑，如事先估计水库的承受能力、掌握洪峰的到来时间等，因此必须提高对水文预报的重视。
1.2水文预报在抗旱工作中的作用。
水文预报工作在抗旱工作中的作用主要体现在水文部门不仅需要从水文测站中收集原始的水情信息如降水量、水文和流量等，更需要根据抗旱的需要向相关部门和地区汇报测得的水情，这些水情信息经过汇总、分析，形成水情公报，部门负责人根据这些信息作出旱情预报并提出抗旱建议，从而为防旱抗旱工作提供参考。
2水利工程建设中的水文计算作用及其内容水利工程建设中的水文计算的作用及其主要内容表现为：（1）水文计算的主要作用。
水利工程建设目的在于通过各种施工调节、改变区域水量分布状况和地区水利条件，使之符合工业、农业及其他各部门的需要。
淮河水患的全流域考察报告作者：朱文轶来源：《三联生活周刊》总250期来源日期：2007-7-22本站发布时间：2007-7-22 15:12:22阅读量：293次过去500年，淮河发生过130多次特大水灾。
对相当于苏伊士运河11倍、巴拿马运河26倍，总长2800多公里的庞大的淮河水系，离开流域的任何一个局部，水灾问题都没有办法被看清上游，失效的水利工程5700多座水库，52年治淮历史的代价第一张蓄洪令，主动中的“被动”7月2日和3日，第一座蓄洪区被决定启用的两天。
这个影响此次淮河抗洪全盘形势的焦点时刻，淮委办公室副主任於祖卫一直都在现场。
他事后告诉记者，“空气太紧张了”，“在指挥部待命的地方政府官员、水利官员20多人都一眼不眨地盯着淮防总会商室墙上的王家坝闸上水位图，大屏幕上同时显示着北京国家防总、合肥安徽防指和蚌埠淮河防总的画面，淮委主任钱敏、淮河防总副总指挥赵树丛和国家防总负责人随时作电视会商。
”王家坝闸地处淮河干流上游与中游的交界处，是淮河第一座安全屏障蒙洼蓄洪区的大门，警戒水位在26.4米，保证水位29米。
这个槛几乎是在一夜间被洪水突破。
“水突然间就疯一样的涨，到7月2日中午12点，王家坝水位就冲破了29米。
最快时候，水还在以每小时7厘米的速度往上涨，几小时后，水位已经达到了高峰值29.42米，淮河干堤命悬一线。
”於祖卫说，但是否决定主动炸坝蓄洪，“要由淮委会提出意见，报国家防汛抗旱总指挥部决策，安徽省防指组织实施。
”经过不到半小时的讨论，第一张蓄洪令由此下达。
参与最后三方会商的一名淮委负责人向记者坦言：“虽然是为全局利益考虑的主动泄洪，但决策前后算不上从容，压力空前之大。
”他所言的“压力”最直接的来自淮河上游，因为“淮河上游6.1万平方公里的来水几乎没有遇到什么拦截，这让从天而降的洪水防不胜防”。
从淮委提供给记者的资料看，目前淮河流域的防洪标准为，淮河干流上游10年一遇，中游不足50年一遇，下游50～70年一遇。
河海大学函授毕业设计报告淮河流域临淮关水文站中长期洪水预报方案的研制毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日临淮关水文站中长期洪水预报方案的研制摘要：临淮关镇，属凤阳县标准建制镇，地处淮河中游，蚌埠市东部。
全镇面积33.5平方公里，镇区面积达13平方公里。
辖5个居委会，6个行政村。
淮北地区除涝水文计算及排涝标准一、水文计算方法我省淮北地区除涝水文计算，历来均以由设计暴雨通过产、汇流推算的方法为主。
由于观测资料的逐年增加，暴雨统计参数、降雨径流关系的变化，以及面上河沟开挖后汇流条件改变等原因，虽计算方法基本未变，但具体数据有几次变动。
1、初期水文计算办法。
1957年以前，淮北平原坡水区设计排水率计算，分小面积沟洫与河道两种。
凡流域面积在100km2以下的水流，作沟洫处理，其设计排水率按一天暴雨两天排出计算。
流域面积在100km2以上的水流，其设计洪水采用由暴雨推求径流的方法，洪峰流量过程采用斯奈德法单位线计算。
由于计算方法还不够成熟，这一时期的水文帐偏低，当时计算的五年一遇排模比现在三年一遇的排模还小。
2、“淮北坡水区设计洪水计算办法”。
1957年淮委设计院提出“淮北坡水区设计洪水计算办法”，根据综合单位线制定设计排模计算公式为：Q F=cRF-n，并建议当F＝100～500 km2时，c＝0.027，n＝0.3；当F＝500～10000 km2时，c＝0.012，n＝0.13。
后为了便于同其他方法比较，又将n值固定为0.25，允许有一些误差定线，得出各级面积的c值为：F＝100～1000 km2时，c＝0.0215；F＝1000～5000 km2时，c＝0.023；F＝5000～10000 km2时，c＝0.025。
3、“五省一市规划水文对口意见”。
1961年9月，水电部提出“五省一市规划水文对口意见”。
该办法具体内容不详，但计算结果与其以后的计算办法相比，明显偏小。
4、“沱河地区除涝规划排水模数计算报告”。
1963年10月，水利水电科学研究院及北京设计院共同编制了“沱河地区除涝规划排水模数计算报告”（以下简称“1963年二院成果”），对本地区由暴雨间接推算设计排水模的各个环节，进行了较全面的分析（资料用到1962年），并提出了各项数据的采用意见，该成果是其后计算办法的基础。
１引言目前江苏省内农区汇流计算方法主要有实测资料法和暴雨洪水图集法（以下简称图集法），图集法推荐了３种汇流计算方法，即推理公式法、瞬时单位线法和总入流槽蓄法；城市汇流计算方法主要有水文学方法（等流时线法、时段单位线法和瞬时单位线法）、水力学方法和推理公式法。
农区和城区现有两种相同的汇流计算方法，即瞬时单位线法和推理公式法。
由于推理公式法仅能计算出设计标准下的洪峰流量，无法得到相应的设计洪水过程线，无法将农区与城区的洪水过程同时序叠加，因此只能采用瞬时单位线法分别推求农区及城区的设计洪水过程线并同时序叠加，得到流域的设计洪水过程线。
２淮泗河流域水文计算方法2.1淮泗河流域概况２．１．１工程概况淮泗河已列入《江苏省中小河流专项规划（２０１３—式计算其他因素下的最小时间ｔ。
设Ｖ＝０．２ｃｍ３，Ｋ＝５．０×１０－１０～５．０×１０－１４ｃｍ／ｓ，４０ｃｍ２≤Ａ≤４００ｃｍ２，ΔＰ≤５００ｋＰａ，其中要求Ａ和ΔＰ最小情况下得１ｈ≤ｔ＜１２ｈ的最优化配置。
土工膜渗透系数试验条件优化配置结果见表３。
从表３中可知，在上述测试条件下的优化配置中，Ｋ＞５．０×１０－１０ｃｍ／ｓ时，对测试条件可不做要求，对于Ｋ＞５．０×１０－１４ｃｍ／ｓ时，试样过水面积和试验水压力应选最大值；对于Ｋ＜５．０×１０－１３ｃｍ／ｓ时，可根据已有仪器对照表３选择。
４结论防渗土工膜的渗透系数很小，测试往往需要很长时间，过长的试验时间又会带来渗透水量测试值的偏差，进而影响试验结果的准确，另外长时间水压力下试验还会对仪器造成损坏。
因此，如何控制渗透系数试验时间，便于操作和提高试验结果的准确性有着重要的意义。
为缩短测试时间，一方面可通过增大试样过水面积来缩短，但试样最大过水面积又受试验仪器限制不可能很大，另一方面可通过增大试验水压力来缩短，但试验最大水压力不能大于土工膜耐静水压。
本文通过土工膜渗透系数测定中对时间最优化配置，得到：测试土工膜渗透系数Ｋ＝５．０×１０－１０～５．０×１０－１２ｃｍ／ｓ时，现行规程要求的试样过水面积和水压力条件均满足对测试时间要求；土工膜渗透系数Ｋ≤５．０×１０－１３ｃｍ／ｓ时，选择试验过水面积２００ｃｍ２，水压力２００ｋＰａ较适宜；当土工膜渗透系数Ｋ≤５．０×１０－１４ｃｍ／ｓ时，试样过水面积和试验水压力应选最大值，在这种条件下试验，应注意做好仪器保护和防止体变管水量蒸发损失措施■表３土工膜不同渗透系数条件下最短测试时间优化配置10010040400.20.3100400.20.2402000.21004000.21005000.22002000.22003000.23002000.23003000.24001000.24002000.24005000.951.439.534.779.537.639.536.366.364.249.534.7719.075.0E -115.0E -125.0E -135.0E -14100400.40.195.0E -10渗透系数（c m/s ）时间（h ）条件渗透水量（c m 3）面积（c m 2）水压力（kPa ）【摘要】随着社会经济的发展，城市化进程的加快，城市面积不断扩大，改变了流域的下垫面条件，导致流域的产汇流条件发生显著变化，进而对流域洪水产生一定的影响。
由于城区与农区产汇流条件差异较大，城区洪水具有产汇流快、洪水过程线历时短、洪峰流量大等特点，对于流域范围内既有城区又有农区的河道，传统的水文分析与计算方法并不适用，目前尚无这类河道水文计算的通用方法。
本文以淮泗河水文分析方法为例，探讨适用这类河道的水文分析与计算方法。
【关键词】城市洪水水文分析瞬时单位线胡建林杨飞仲兵兵陈宗桥（淮安市水利勘测设计研究院有限公司淮安２２３００５）从淮泗河流域水文计算浅谈水文分析与计算的新思路科技论坛设计面雨量（mm ）面积（k m 2）24h三日140.3P =20%152.0P =20%193.1表２设计面雨量表时间t t /K S （t ）00010.220.02220.430.0730.650.13940.860.2135 1.080.2946 1.290.3697 1.510.4458 1.720.5139 1.940.57710 2.150.633S （t -1）00.0220.070.1390.2130.2940.3690.4450.5130.577u （t ）q （t ）时间t00140.022 2.6150.048 5.6160.0698.1170.0748.7180.0819.5190.0758.8200.0768.9210.0687.9220.0647.5230.056 6.524t /K 3.013.233.443.663.874.094.304.524.734.955.16S （t ）S （t -1）u （t ）q （t ）0.8020.7690.033 3.90.8330.8020.031 3.60.8570.8330.024 2.80.880.8570.023 2.70.8990.880.019 2.20.9150.8990.016 1.90.9280.9150.013 1.50.940.9280.012 1.40.9490.940.009 1.10.9580.9490.009 1.10.9650.9580.0070.811 2.370.6850.6330.052 6.125 5.380.9710.9650.0060.712 2.580.7290.6850.044 5.126 5.590.9760.9710.0050.6132.800.7690.7290.04 4.7表６城区瞬时单位线成果表1450.55均值（mm ）C v 3.5C v C sK p （P =20%） 1.34设计点雨量（mm ）P =20%）194.3三日项目表１设计点雨量表净雨（%）时段104510840940净雨量（mm ）12.412.449.649.6表３农区设计净雨时程分配表Δｔ＝６ｈ0时段（Δt =6h ）Q （m 3/s ）0时段（Δt =6h ）11Q （m 3/s ）135.1101291.8201351.1301425.9401512.45 6.716 5.7625.517 2.573318 1.2822.6190.4939.620010108.3表４农区设计洪水过程线成果表1时段（Δt =1h ）净雨量（mm ）0时段（Δt =1h ）13净雨量（mm ）8.720148.730158.740168.75 3.8178.76 3.8188.77 4.819 1.48 4.820 1.49 4.821 1.41010.622 1.4114023012 6.3240表５城区设计净雨量计算成果表２０１５）》中进行治理，河道治理标准为５年一遇排涝。
２．１．２流域概况淮泗河位于宿迁市泗阳县和淮安市淮阴区交界处，涉及泗阳众兴镇、八集乡、淮阴区吴集镇、西宋集等４个乡镇，汇水面积１５７．４ｋｍ２（淮沭河分洪情况，下同）。
淮泗河主要是排除泗阳县和淮阴区境内的中运河与六塘河之间涝水，其中包河圩口闸以南１７．１ｋｍ２的区间汇水通过包河排涝站排入中运河，因此汇入淮泗河下游的流域面积为１４０．３ｋｍ２。
2.2设计暴雨根据２００５年版《江苏省暴雨参数图集》（以下简称《图集》）计算设计暴雨。
统计各参数值见表１、２。
根据８４年图集最大三日设计暴雨雨型分配表，三日内最大２４ｈ设计点雨量占三日设计点雨量的８０％，为１５５．４ｍｍ。
2.3农区设计洪水２．３．１设计净雨及时程分配净雨量的计算采用“８４”暴雨图集提供的计算方法，用土壤前期影响雨量Ｐａ作为参数，建立Ｐ＋Ｐａ～Ｒ的相关关系。
净雨时程分配根据８４图集附表十雨型分配表，净雨分配见表３。
２．３．２瞬时单位线根据“８４”暴雨图集，查得平原区的综合成果为：ｍ２＝１／２，可得调节次数ｎ＝２，ｍ１＝２．２５Ｆ０．３８＝１２．８。
查８４图集，得农区的瞬时单位线。
２．３．３推求设计洪水根据设计净雨和时段单位线，进行推流计算，得出设计洪水过程线，计算结果见表４。
2.4城区设计洪水２．４．１设计净雨及时程分配城区设计暴雨历时取２４ｈ。
三日内最大２４ｈ雨型分配参照图集２４ｈ雨型及其在三日雨型中的位置综合确定。
最终２４ｈ设计净雨分配见表５。
２．４．２瞬时单位线瞬时单位线参数采用图集中平原区汇流参数。
ｍ２＝１／２，可得调节次数ｎ＝２；ｍ１＝２．２５Ｆ０．３８＝９．３，调节系数Ｋ＝ｍ１／ｎ＝４．６５。
根据参数ｎ和ｔ／Ｋ，查Ｓ曲线表，计算瞬时单位线ｕ（ｔ）见表６。
２．４．３推求设计洪水根据设计净雨和时段单位线，进行推流计算，得出设计洪水过程线，计算结果见表７。
2.5洪水过程叠加根据以上计算，已推求得到农区及城区的设计洪水过程线，因此对这两条洪水过程线叠加即得到淮泗河流域的设计洪水过程线。
科技论坛图１城区、农区及叠加后概化洪水过程线成果图倪大泓14.928徐大泓42.177.3挡洪闸（调度闸）42.198.259.1139.3153.8 1.381.171.10老淮泗河7.814.130.4 1.39节点名称节点流域面积（k m 2）设计流量（m 3/s ）综合排摸（m 3/s/k m 2）城区农区表８淮泗河节点设计流量成果表２．５．１平头流量计算淮泗河流域主要排除泗阳县和淮阴区境内的中运河与六塘河之间农田涝水和泗阳城区排水。
此次农区设计洪水按２４ｈ削峰，削峰系数α＝０．６３，城区不考虑削峰。
２．５．２洪水过程叠加根据表４和表７农区及城区设计洪水过程，按同时序原则进行叠加，得到淮泗河流域的设计洪水过程线，成果见图１。
２．５．３设计成果淮泗河流域５年一遇设计成果见表８。
３淮泗河流域水文计算方法的合理性分析主要从水文计算方法及参数选取方面对计算方法及成果进行合理性分析。
由于淮泗河流域范围内缺乏实测流量和暴雨资料，此次水文计算设计暴雨参数采用江苏省暴雨参数图集中的地区综合暴雨参数，采用瞬时单位线法推求设计洪水。
3.1暴雨历时由于城区和农区的产汇流条件差异较大，城区洪水具有暴雨历时短、产汇流快、洪峰流量大等特点，根据对泗阳县城区暴雨资料的分析，暴雨历时一般在２４ｈ左右，因此此次城区设计暴雨历时取２４ｈ，控制时段取１ｈ和６ｈ；农区设计暴雨历时取三日。
暴雨历时的选取体现了不同下垫面地区产汇流特点的差异。
3.2设计暴雨及时程分配农区及城区的设计暴雨历时分别为三日和２４ｈ，计算设计暴雨时，暴雨参数采用图集中最大三日暴雨的地区综合参数，并按图集附表十（平原地区最大三日设计暴雨雨型分配表）进行农区最大三日暴雨时程分配（时段Δｔ＝６ｈ），并在最大三日暴雨过程中选取最大２４ｈ暴雨过程作为城区的设计暴雨过程，并结合最大２４ｈ设计暴雨雨型分配表进行最大２４ｈ暴雨时程分配（时段Δｔ＝１ｈ）。
