6 设计洪水解析
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设计洪水的概念洪水的大小及其发生时间是随机的,所以,防洪也只能达到一定的限度,期望在不超过某特定洪水条件下的安全,而不能保证任何极值洪水条件下的安全。
防洪限度一般相对于洪水发生的频率或重现期而言,即防御指定频率的洪水,称为防洪标准。
由于洪水的概率意义,工程的防洪设计准确地讲是在降低洪水损失的风险。
不同频率的洪水大小不同。
防洪措施要与防洪标准相适应,因此,无论是工程措施还是非工程措施,其首要的问题就是要推求指定频率的洪水。
设计洪水的推求由于设计洪水必须具有频率的意义.推求设计洪水就是估计指定频率的洪水值,所以数理统计、频率分析法是推求设计洪水的重要方法。
根据水文信息资料的不同,设计洪水的推求途径可归纳如下。
(1)由流量资料推求当工程所在河段附近有K期水文站,具有较K时期(一般要求30年以上)的洪水流量观测资料,并有历史洪水调查和考证资料时,可对洪水资料进行统计、频率分析,求得符合一定标准的洪水特征值。
这是最主要的设计洪水推求方法。
对于桥涵、路基、堤防及调节性能小的水库等,设计洪水一般可只推求设计洪峰流量。
(2)由暴雨资料推求工程所在流域及邻近地区有较K期的实测暴雨资料(30年以上),并有实测大暴雨,以及对应暴雨的洪水观测资料,可进行产汇流分析计算,用频率分析法计算设计暴雨,再由产、汇流模型转化为同频率的设计洪水。
这是一种洪水成因与统计分析相结合的方法。
由于雨量测站多,测量方便,暴雨资料往往比洪水流量资料系列K,而且具有较好的地区一致性。
(3)由地区综合分析法推求如果工程所在流域暴雨及洪水资料十分短缺,可利用邻近地区的实测资料或调查资料进行地区综合分析,得山经验公式,或制成地区图表及手册,供无资料流域查算设计暴雨,再转换成设计洪水。
水文特性具有地区性差异,这一点必须给予重视,所以,地区综合分析法被广泛应用于小流域地区设计洪水的推求。
(4)可能最大暴雨及可能最大洪水法如果工程所在流域及邻近地区缺乏暴雨、洪水资料,但有水文气象观测资料时,可用水文气象法计算可能最大暴雨,再推求可能最大洪水。
设计洪水分析计算1、洪水标准依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL44-2006),确定该工程等级为五等,按20年一遇洪水标准设计,200年一遇洪水校核。
本水库上游流域面积为1.6平方千米,属于小于30平方千米范围,按《山东省小型水库洪水核算办法》(试行)进行洪水计算。
2、设计洪水推求成果1、基本资料流域面积F=1.6平方公里,干流长度L=2.1千米,干流平均比降j=0.02。
根据山东省小型水库洪水核算办法,查《山东省多年平均二十四小时暴雨等值线图》,该流域中心多年平均二十四小时暴雨H24=85毫米。
该水库水位、库容关系表如下:设计溢洪道底高程177.84米,相应库容23.29万立米。
2、最大入库流量Q m计算(1)、流域综合特征系数K按下式计算K=L/j1/3F2/5(2)、设计暴雨量计算查《山东省最大二十四小时暴雨变差系数C v等值线图》,该流域中心C v=0.6,采用C s=3.5C v应用皮尔逊3型曲线K p值表得,20年一遇K p=2.20,200年一遇K p=3.62,则20年一遇最大24小时降雨量H24=2.2*85=187毫米,200年一遇最大24小时降雨量H24=3.62*85=307.7毫米。
(3)单位面积最大洪峰流量计算经实地勘测,该工程地点以上流域属丘陵区,查泰沂山北丘陵区q m- H24-K关系曲线,得20年一遇单位面积最大洪峰流量及200年一遇单位面积最大洪峰流量q m。
(4)洪水总量及洪水过程线推求已算得20年一遇最大24小时降雨量H24=187毫米及200年一遇最大24小时降雨量H24=307.7毫米,取其75%为P 。
设计前期影响雨量P a取40毫米,计算P+P a,查P+P a与设计净雨h R关系曲线,得20年一遇及 00年一遇h R。
洪水总量按下式计算W=0.1*F*h R,由此可计算得20年一遇及200年一遇洪水总量W。
将洪水过程概化为三角形,洪水历时按下式计算T=W/1800Q m。
水利工程不同施工阶段设计洪水探析1 概述在进行水利工程设计施工阶段,一般需要对实际施工时期内的设计洪水进行详细推求计算,并以此作为施工阶段围堰、泄洪等临时工程以及各项进度计划的主要研究依据。
所以分期设计洪水以及施工设计洪水的成果直接影响着施工安全以及工程造价。
一般情况下,所谓的设计洪水是针对某个建筑建成完工后,对整个服务期所进行的实际考虑,所以,在進行施工的实际过程中,一般不会发生任何变化。
而所谓的分期设计洪水及施工设计洪水则不同,它贯穿在整个施工设计过程中的每一个方面,必须根据实际要求的不同而进行变化,有的只需要洪峰的实际流量,而有的还需要对洪量以及过程进行一定程度的控制。
2 分期设计洪水一般方法与原则分析2.1 分期的原则对于划分洪水分期的主要原则,既要满足对不同季节洪水防范以及分期蓄水的相关要求,同时也要满足暴雨及洪水本身的季节性变化等特点,为使分析便捷,一般情况下根据目标流域的基本资料,并且将每一年每次洪水最大值发生的具体日期以及最大洪水量日期的中间值作为横坐标,将相应的峰量值作为纵坐标,再以此为基准点绘洪水各项数据的年内分布图,同时必须结合当地气象报告中的暴雨、降雨特征以及环流形势的实际趋势,进行对照分析,对相应的分期界限进行划定。
在分期后,同一分期时间段的暴雨洪水特征应该基本相同,而对于不同分期的洪水而言,其在量级或者是频率上可能有些微差。
而对于施工设计洪水而言,其具体的时段划分主要的决定因素在于工程设计的实际要求,但是,同时也要顾及相应的水文季节性。
为了选择合适的施工时间,对施工进度进行准确安排,一般情况下需要对洪水期、平水期的设计洪水进行区分,在特殊性较大时,还需要将时间划分的更短。
但是,如果时间划分的过短,会导致相邻的设计洪水之间的成因差距性不大,而处于统一使其洪水会因为年际变差而变得更大,而相应的频率抽样过程中也会加大误差的存在所以,一般情况下,分期时间段应该保持在>30d。