简介
涉及防洪问题的水利水电工程设计所依据的各种设计标准的洪水(包括按校核标准计算的校核洪水)。它一般包括设计洪峰流量,设计洪水总量、设计洪水过程线以及设计洪水地区组成等项内容,视工程的规模和要求而确定。如小型水工建筑物,往往仅需提供设计洪峰流量。针对工程建设的不同要求,设计洪水有年最大设计洪水、分期设计洪水、施工设计洪水,入库设计洪水等不同的分析内容。
计算方法 现代设计洪水的计算方法,基本上有两种途径:
从流量资料计算设计洪水 当具有较长期的实测洪水流量资料(一般不少于20年)和历史洪水的调查考证资料时,可以用频率分析方法,统计年最大洪峰流量和不同时段年最大洪水总量进行频率计算。计算步骤是:①整理基本资料:搜集和审查设计流域及其邻近地区一切可以利用的洪水资料,调查和考证有关历史文献,以确定历史特大洪水的量级及其重现期,然后根据该流域的实测、插补和调查的全部洪水资料,进一步作洪水系列的一致性和代表性的分析,提出对基本资料的正确评价。如果在系列统计时间范围内,设计断面以上的工程情况已发生变化,且对实测洪水产生影响,应按统一的工程情况用适当的计算方法修正洪水系列。②频率计算分析:对于经过审查的洪水资料(洪峰流量或洪水总量),首先用矩法统计参数(包括均值、变差系数),再以经验频率点据,用适线法调整其统计参数。其稀遇频率部分, 由于稀遇洪水往往大于实测洪水的几倍甚至十几倍,必须慎重地作合理论证检查,除了在较大范围内充分进行历史洪水调查和洪水考证外,还要根据设计流域所处的地理条件和天气条件,从水文气象途径认真研究发生特大洪水的可能性,进一步论证统计参数的合理性。在中国,频率曲线通常采用皮尔逊Ⅲ型的线型。
从雨量资料计算设计洪水 分析的方法是: 以工程所在位置以上的流域面积上的雨量资料,分析工程的设计暴雨设计雨型以流域内或邻近流域的流量资料,分析流域的各种产流、汇流的计算参数,从而以设计暴雨计算工程的设计洪水。
小汇水面积的设计洪水计算,可按照小面积设计洪水条目介绍的方法进行,亦可直接查用中、小流域设计暴雨洪水图集。在中国缺乏水文资料的地区,可以调查洪水并加以分析,进行小面积的设计计算。对于工程失事后将造成较大灾害的工程,往往要用可能最大洪水进行校核,可能最大洪水可以直接使用历史上曾发生的最大洪水加成计算,但不易定量且不安全。现行方法是用成因分析方法,先估算出可能最大暴雨,再间接推求可能最大洪水。中国于1978年12月刊布了《中国可能最大24小时点雨量等值线图》。
规程规范及标准 工程设计洪水, 包括正常运用(即设计标准)和非常运用(即校核标准)等不同的内容(按校核标准计算的设计洪水又称校核洪水), 它是按照国家颁布的工程等级规范确定的。中国1964年编写了第一部《设计洪水计算规范》(讨论稿), 在1979年正式出版了《水利水电设计洪水计算规范》的试行本, 在1978年发表的《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》 (试行本)中, 规定了不同等级工程的设计洪水标准(重现期), 附表如下:
建 筑 物 级 别 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
永久性建筑物正常运用的洪水标准 | 2000~500 | 500~100 | 100~50 | 50~30 | 30~20 | |
永久性建筑物非常运用的洪水标准 (仅用于失事后不造成较大灾害工程) |
土坝、 堆石坝、 干砌石坝 | 10000 | 2000 | 1000 | 500 | 300 |
混凝土坝、 浆砌石坝和其他水工 建筑物 |
5000 | 1000 | 500 | 300 | 200 |
表注: 如失事后对下游将造成较大灾害的大、中型水库及特别重要的小型水库, 当采用土石坝时,应以可能最大洪水作为非常运用的洪水标准。
现行各种设计洪水计算方法, 因受到资料条件和科学技术水平的限制, 还达不到较高的精度。频率分析方法, 由于特大值在时间和空间上的随机分布, 其稀遇频率部分误差较大, 现在趋向于地理综合分析以提高稀遇洪水频率的稳定性; 对于可能最大洪水的估算方法, 由于各种控制暴雨因子的放大和移置, 尚有一定的任意性, 目前致力于特大洪水气象条件的成因研究, 并探讨特大暴雨移置的可能性及其规律; 近代电子计算技术为设计洪水的各种数学模型的研究, 提供了新的有利条件。
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