中小型水庫施工期洪水計算方法探討

楊 軍

（廣東省清遠市水利水電勘測設(shè)計院有限公司 廣東 清遠 511518）

洪水參考數(shù)據(jù)主要是從施工期流量、暴雨資料的統(tǒng)計幾個處理過程中得到的，這將對施工導(dǎo)流建筑物的規(guī)模和投資產(chǎn)生十分重要的影響。因此，在中小型水庫設(shè)計和施工過程中，必須進行相關(guān)的洪水計算處理。本文就施工期洪水計算方法做出了相關(guān)的研究，具體分析如下。

1 用流量資料推求施工設(shè)計洪水

1.1 施工設(shè)計洪水分期

在計算中小型水庫洪水過程中，應(yīng)該對施工期洪峰流量做好計算工作，而施工期的洪峰流量與分期洪水的計算有著十分密切的關(guān)系。

1.1.1 全年的設(shè)計洪水

對于水利施工而言，把握施工時期的選擇是十分重要地。一般都需要將施工期限控制在枯水季節(jié)，因為枯水季節(jié)的流量小，工程施工容易掌握。但在現(xiàn)實中，也經(jīng)常出現(xiàn)施工期超出1年的情況，僅僅一個枯水季節(jié)難以達到施工目的。因此，需要針對實際情況采用抗御主汛期洪水的措施，此時，圍堰的設(shè)計就要根據(jù)每年的最大流量來進行相關(guān)的施工設(shè)計洪水計算。

1.1.2 分季的設(shè)計洪水

分季的長短需要結(jié)合實際的河流水的具體情況及施工條件做出合理地安排。通常情況下需要根據(jù)枯水期、中水期、洪水期等時段進行分季處理。最普遍的方式是根據(jù)施工單位制定的相關(guān)策略來計算施工時間，參照頻率的計算方式來完成，最終把得到的不同時段的洪峰頻率計算結(jié)果集中起來進行對比分析，得出準(zhǔn)確的施工時期。當(dāng)施工期過長時可以采用流量小的階段進行施工，這能夠幫助施工實現(xiàn)良好的設(shè)計效果。

1.1.3 分月的設(shè)計洪水

在具體安排時，必須要保證工程施工進度達到要求，并且能夠提供符合實際的分月施工設(shè)計洪水。如：根據(jù)4月份的設(shè)計洪水能夠?qū)?月份工地的最高水位進行預(yù)測判斷，這能夠引導(dǎo)施工場地的有效分布。在預(yù)測圍堰修筑的進度時，可以采取分月設(shè)計洪水的方式，通常都是根據(jù)本月底圍堰所需要的情況，對下個月的洪水做出相關(guān)處理措施。

1.2 分期洪水的選樣方法

1.2.1 固定時段取樣法

主要是針對分期洪水計算而言，這一過程需要對每個時期的固定時段進行取樣。如計算5月份的施工設(shè)計洪水，則從5月份固定時段里進行最大流量的選擇,構(gòu)成系列后對頻率做針對性的計算。

1.2.2 提前錯后取樣法

主要是在一定時間內(nèi)實現(xiàn)最大流量與頻率的預(yù)先計算，這種方式能避免硬性按固定分期的取樣過程對水文規(guī)律造成的破壞。考慮到氣候因素具有隨機性，因而多數(shù)情況下的水文現(xiàn)象都可能具有不確定型，這就需要積極加大時段的取樣時間,并且根據(jù)氣候條件與水文規(guī)律做好相關(guān)的調(diào)整。然而，這類形式的取樣過程可能造成統(tǒng)計均值變大，變差系數(shù)CV值降低。因此，需要在計算分期洪水過程中根據(jù)實際情況采取固定時段的取樣法，以保證最終的計算結(jié)果具體較高的準(zhǔn)確性。

1.3 分期洪水頻率曲線的分析比較

針對分期洪水的頻率曲線進行有效的觀察處理，及時發(fā)現(xiàn)問題并對誤差做好調(diào)整。因為分期洪水與全期洪水相比，最大的區(qū)別在于變差系數(shù)的CV值要大些，這就需要采取合適的線型對頻率曲線進行處理。因為當(dāng)前普遍運用了頻率曲線線型，往往導(dǎo)致當(dāng)外延部份發(fā)生相交時交點以外同一設(shè)計頻率的的分期洪水比全期洪水大的不科學(xué)現(xiàn)象，因此，當(dāng)遇到各時段洪水頻率曲線發(fā)生交叉問題需要采取必要的控制措施，主要是進行分層管理控制，以保證年內(nèi)各月的設(shè)計洪水計算值被控制在有效范圍內(nèi)，使得季的設(shè)計洪水比同頻率設(shè)計洪水低。

表1 某水庫各歷時年暴雨參數(shù)

表2 施工期最大暴雨頻率計算結(jié)果

表3 十年一遇最大降雨量成果

2 用暴量資料推求施工設(shè)計洪水

當(dāng)設(shè)計流域缺乏足夠的資料信息，或是流域情況出現(xiàn)很大的轉(zhuǎn)變時，將對流量系列的完整性造成巨大的沖擊，若仍然采用流量資料來進行施工洪水的設(shè)計，必將導(dǎo)致設(shè)計的不合理。通常情況下，可以利用暴雨資料推測計算施工期設(shè)計洪水。

對于中小型水庫而言，其施工時段的最大雨量數(shù)據(jù)統(tǒng)計還是比較容易實現(xiàn)的，這需要參照最大日雨量與最大24h雨量之間的關(guān)系進行，最終得到每年施工時段的最大24h雨量。對于研究后得到的數(shù)據(jù)需要根據(jù)實際情況進行處理選擇，尤其是要弄清現(xiàn)實的最大24h暴雨參數(shù)值，并結(jié)合全年的最大 1h、6h、72h的暴雨均值進行對比修正以得出施工期最大1h、6h、72h的暴雨參數(shù)值。在計算過程中還需要注意保證計施工期暴雨變差系數(shù)與全年暴雨變差系數(shù)保持一致，具體的計算公式如下。

各歷時雨量：

以上公式中的 n1、n2、m1是定值，象征著相關(guān)頻率下的暴雨遞減系數(shù)。因而，以上公式計算可以得出H1p、H6p和H72p與H24p等數(shù)據(jù)之間的相關(guān)聯(lián)系。再結(jié)合推理公式計算得到的 H24p即可求得 H1p、H6p和 H72p的值。

3 算例

參照我國水利工程施工的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，此次研究的某水庫為中小型水庫，壩低、庫容量小，在設(shè)計過程中以防洪供水為主要任務(wù)。結(jié)合水庫流域內(nèi)的暴雨狀況、集雨面積數(shù)據(jù)進行分析，此水庫在域內(nèi)最大24h降雨發(fā)生時，能夠?qū)ο鄳?yīng)的洪水進行有效的處理，故將設(shè)計雨期確定在24h。結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)進行查詢后得到H24=121mm，Cv=0.58，Cs=3.6Cv。

參照各年降雨量實施排頻計算后得到的數(shù)據(jù)如表2所示。

根據(jù)以上理論中提到的標(biāo)準(zhǔn)方式，可確定出施工期的降雨如表3所示。

由表3數(shù)據(jù)可以得出，選擇推理公式計算后得到P=10%這一施工期設(shè)計洪峰流量跟工程設(shè)計的實際情況極為接近，說明采用的計算方式準(zhǔn)確有效。

4 結(jié)語

施工期洪水計算對于施工方式的確定能夠起到指導(dǎo)作用。文中總結(jié)了在施工期洪水計算過程中需要收集的資料，施工洪峰流量計算的有效公式，并考慮了低降雨強度時的匯流狀況，具有一定參考價值。陜西水利

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