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水利水电工程设计的洪水计算方法分析发表时间：2017-11-21T13:30:48.190Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第17期作者：王泽正[导读] 在计算过程中，必须根据当地的实际情况，选择正确的方法和数据，从而保证计算结果的准确性，为水利水电工程提供依据。
山东同正勘察设计有限公司山东省东营市 257000摘要：在水利水电工程的建设实施当中，其中一项重要内容是水库设计的洪水计算分析，这是确定投资和施工导流建筑物规模的一个必不可少的数据.在水利工程的实际设计当中，通常是在枯水时段进行施工导流，对于施工期洪水计算分析，则需要对各年施工时段1h、6h、24h以及72h的最大雨量资料进行收集.然后以收集到的资料为基础进行洪水计算，然而对一些中小型水库来讲，不能够收集到齐全的雨量统计资料，收集到的资料往往只是一年内各月中降雨量最大日资料.一般最大24h降雨量是降雨量最大日的1.1-1.3倍，然后参照这两者之间的关系进行转换，进而将各年施工阶段的最大24h雨量求出，可是这种关系并不能得到最大1h、6h、72h的降雨量统计资料.不全的统计资料不能够顺利的进行洪水分析计算，在水利工程设计报告中，一般是要求有施工期洪水内容，还需根据调洪计算对导流标准下的最高洪水位进行确定，进而对导流建筑物的规模予以确定，从而要求施工期洪水要有洪水过程线以及洪峰流量成果.因此，对水利水电工程设计人员而言，不全的雨量资料会对施工期洪水计算带来较多的困难，成为水库设计过程中的一个难题，该怎样解决这个问题则已经成为水利工程设计人员的关注重点。
关键词：水利水电工程；洪水计算；工程设计；分析1 计算之前的准备1.1 资料搜集与复核在对水利水电工程设计的洪水进行计算之前，需要对整个工程的资料进行整理，找出计算所需要的河道特征、地区降水情况和地质现状、地区其他水利设施等资料，对这些资料进行整理与复核，对于一些特殊的情况往往还需要进行现场勘察，从而取得最准确的资料。
水库调洪计算的原理与方法水库调洪是一种技术，主要是指调整水库的洪水量，以满足作业要求，消除洪水灾害，保护人民生产生活及水库安全。
水库调洪分为调整水库水位、调节出口流量和水库池底淤积等，主要包括：水库蓄水量的调整、水库运行模式的选择、水库溢洪道的应用、调节建筑物的安排及水库排洪效果评价等。
1、水库调洪原理水库调洪的原理是将水位在一定条件下，得以调节水库调节范围内的洪水，从而满足调度要求。
也就是说，水库洪水量的变化可以通过调整水位来实现。
因此，水位是水库调度的主要操作变量，也是水库调度及调洪的重要依据。
2、水库调洪计算水库调洪计算是根据调度要求确定的调节范围，运用水位曲线的求和及其他理论计算，求得水位、储量和流量三者间的最佳分配，以满足调度要求的洪水量调节原理及方法，以确定具体的调洪计算方法。
调洪计算的常用方法有基于水位-洪水量曲线求和的调节法、基于储量曲线求和的调节法、组合求和法等多种。
（1）水位-洪水量曲线求和调节法水位-洪水量曲线求和调节法是指，根据水库水位-洪水量关系曲线，确定调节范围内的水位，以调节水库洪水量。
这种方法基本上是从水位起调洪，特别适用于急洪库。
(2)储量曲线求和调节法储量曲线求和调节法是指，根据水库的储量曲线，确定调节范围内的储量，以调节水库洪水量。
这种方法主要从水库储量起调洪，特别适用于慢洪库。
(3)组合求和调节法组合求和调节法是指，将储量曲线求和调节法和水位-洪水量曲线求和调节法的方法。
组合求和调节法将水位及储量作为两个独立的变量，分别求极值，实现最佳调节效果。
3、水库调洪的优缺点水库调洪的优点在于：（1）大大降低水库的洪水灾害，大大减少人民的损失；（2）水位得到有效的控制，以满足人民的要求；（3）水库洪水量可以通过调整水位来实现。
同样，水库调洪也有一定的缺点，例如：（1）很难预测水库洪水量变化；（2）调洪后的水位会有一定的波动；（3）若水位变化幅度过大，会影响鱼类的繁殖；（4）若水位变化幅度过大，会导致水质变差等。
如何为水库运用选择合格的汛限水位目前我国的水库数量有数万座，但大型水库仅占据300多座，其中长江三峡水库、四川都江堰工程举世闻名。
但因某些原因，造成了这些水库的兴利效益与水资源利用率很低。
本文根据我国水库目前存在的问题及改善措施做出研究，以期水库在后期蓄水能带来实际的经济效益。
标签：水库运用；合格；汛限水位1、我国基本水情的特殊性1.1河流水系复杂，南北分布不均我国地势的分布情况呈三级阶梯状，山丘高原众多，地形比较复杂。
江河众多，水系支流多，依据河流水系可分为长江、黄河、淮河、海河、松花江、辽河、珠江等七大江河干流及其支流。
我国河流水系南北分布不均衡，南方比北方的河网密度大，水量丰富。
北方地区的河流多为季节性河流，河流沙量较多，水量较少。
同时，河流的上游地区河道狭窄，冲刷现象严重；中游地区及下游地区河道相对平缓，河段淤积严重，有的甚至会形成地上河现象。
1.2水资源空间分布失调，人均占有量少由于我国人口众多，人口与水资源关系复杂。
我国的水资源占据世界第六位，总量达到2.84万亿立方米，人均水资源占有量只有世界平均水平的28%，约为2100立方米。
从水资源的空间分布来看，降水主要集中在汛期，变化较大，地表径流最大达到十倍以上。
我国北方地区的国土面积占全国的64%，耕地占60%，人口占46%，而水资源仅占全国的19%，成为我国水资源供需最匱乏的区域。
我国由于气候变化及人类活动的影响，水资源情势发生巨大变化，北方流域的支流总量减少13%.总体上看，我国水资源条件严重匮乏，特别是时空分布不均，增加了水资源的开发难度。
1.3人为破坏水资源现象严重，水生态环境脆弱我国因气候特殊、地貌条件及人为因素对水生态环境的破坏，成为世界上水土流失最为严重的国家之一，土壤侵蚀占全球的20%。
在居民的总体素质方面我国还处在偏下阶段，保护水资源方面没有较强的意识，不合理的生产建设活动，严重破坏了水生态环境。
此外，我国的部分国土面积为干旱半干旱地区，降雨少，蒸发量大，植被覆盖面积低，尤其是西北干旱地区，以塔里木河、黑河为主的河流受人类活动的干扰十分严重，恢复难度大。
第三章分期设计洪水3.1 分期设计洪水的定义与目的分期设计洪水是指指年内不同季节或时期，如丰水期、平水期、枯水期、或其他指定时期的设计洪水。
在水库调度运用、施工期防洪设计或其他需要时，要求计算分期的设计洪水。
河流洪水（流量）随季节、时间变化的过程是自然界中的一种复杂现象，在这种复杂现象的背后隐藏特定规律性。
它在一定原则下则显而易见，把满足这种原则的特定规律性洪水的年内时间段作为一个洪水分期。
众所周知，在一年的不同时期，洪水成因不同，产生的洪水量级也不同，因此，对汛期进行合理分期，进而制定水库汛限水位，使水库在不增加防洪风险的前提下增加水库的防洪与兴利效益，有利于水库的洪水资源化调度和水库兴利效益的发挥。
3.2 洪水分期的原则洪水分期的划分原则，既要考虑工程设计中不同季节对防洪安全和分期蓄水的要求。
又要使分期基本符合暴雨和洪水的季节性变化及成因特点。
（1）同一个分期内，洪水量级一般相近，洪峰外包值无太大差异。
（2）前后两个分期洪水量级应有明显差异。
（3）分期起终日期界定，应使所选的洪水样本不跨期，避免分割天然洪水过程。
（4）一般分期不宜短于一个月。
3.3统计方法--洪水分期研究我国水利部门进行汛期分期工作时，多采用定性概念并部分结合统计分析（如统计发生频次散布图等）的途径来进行，分期结果往往是一个比较粗略的区间。
传统洪水分期采用统计学方法，为了便于分析，从历年洪水资料中，将历年各次洪水以洪峰发生日期或某一历时最大洪量的中间日期为横坐标，以相应洪水的峰量数值为纵坐标，点绘洪水年内分布图，并描绘平顺的外包线。
从统计意义上来说，一年中一定时期内，洪水的发生有比较相似的机制，即一定量的样本点矩较集中分布在某一时间段。
然后，根据这种特性和洪水分期的原则进行洪水分期定量划分洪水分期的时间段。
采用西宁市水文站1953-1970年月平均流量资料，点绘洪水年内分布图，1953-1970年西宁市各旬平均流量散布图西宁市水文站多年平均年月降水日数表实测资料各月降水日数（天）年降水日数年份年数一二三四五六七八九十十一十二1952-1970 19 2 2 3 6 12 12 15 14 13 8 3 2 92西宁站多年的平均降水量为355.0毫米，降水量年内分配不均，连续最大5个月降水出现在5～9月，降水量占全年降水量的70%以上；1～2月、11～12月降水最小，仅占全年降水量的1.5%左右，年内降水量最多的月份一般出现在7、8月，月降水量各占全年的43.2%，1月、12月降水量最少仅占全年降水量的0.25%和0.24%。
对洪水资源的安全利用——水库汛限水位的确定与运用摘要为了实现洪水资源的安全利用，当前迫切需要在水资源总体规划以及大量水资源科研成果的基础上，系统阐明人类开发活动影响下流域洪水资源的主要过程和演化特征，揭示暴雨洪水发生的季节特性和分期规律，摸清洪水资源量的时空分布和可利用潜力，提出洪水资源安全利用的原则、前提条件、合理配置、利用模式以及工程技术选择，在典型水库分期汛限水位调控洪水资源的研究基础上，形成流域洪水资源安全利用体系，解决水库汛限水位调整和运用的先进适用的核心技术。
关键词水资源水库汛限水位调控运用一、洪水资源的利用１．洪水资源利用的前提条件（１）暴雨洪水季节特征和分期规律。
为了合理确定防洪限制水位和把握汛末蓄水时机，有必要对暴雨洪水发生的季节特性和分期规律进行深入研究。
研究内容主要包括：基于实测水文资料，结合洪水形成天气背景的成因分析和历史洪水的调查考证，对洪水成因、降水类型和降水过程特点以及流域产汇流条件在季节上的差异，年内不同时期洪峰、洪量值及统计特征的差异，年最大洪水（包括历史大洪水）在各季出现的频次以及不同季节洪水过程线的差异进行综合分析；在此基础上，考虑不同季节对防洪安全和分期蓄水的要求，来划定分期洪水的时段，合理地确定水库分期汛限水位。
（２）水库运行的回溯性分析及功能再评估。
通过对流域重要水库的综合利用目标、任务、功能、调度方案以及安全状况的普查、汇总和再评价，摸清水库运行现状和运行特性（包括水库蓄满率、防洪兴利库容结合率以及多年弃水情况等），分析防洪兴利库容相结合存在的矛盾和关键问题及其产生的原因和可能后果，系统总结水库运行实践的经验和教训，在此基础上提出水库兼顾防洪和兴利效益、挖掘蓄水潜力的原则和前提条件，以此作为洪水资源安全利用研究的现实依据和基本出发点。
２．洪水资源利用的潜力分析（１）洪水资源化分析理论及计算方法。
通过对海河流域洪水特性、水资源性质的深入剖析，结合典型水库及蓄滞洪区不同水资源调度及洪水调度准则下的调度的结果，对比分析洪水资源化调度的经济效益、环境影响及风险，研究分析洪水资源的内涵，提出洪水资源安全利用的计算理论和计算方法。
