小流域水文流量計算方法分析

蔡振華 葉永清

1.浙江省松陽縣水利局 浙江 麗水 323400；2.浙江天禹信息科技有限公司 浙江 杭州 310000

引言

對于水利工程設(shè)計而言,水文流量分析屬于基礎(chǔ)性工作,將會直接影響整個工程規(guī)模,與工程投資力度密切相關(guān)。因此,針對水利工程建設(shè),要求相關(guān)企業(yè)應(yīng)加強區(qū)域水文流量分析,通過查閱并合理利用相關(guān)資料,充分認識到區(qū)域間的差異,選擇正確的計算方法,確保計算準確率。

1 工程案例

某水利工程主要組成包括大壩、壩后電站等。壩頂長度、最大壩高分別為135m、447m,集雨面積98.90km2,洪水標準屬于50年一遇,有小型水庫位于大壩46km處,處于山區(qū)地帶,壩高、壩頂長分別為225m、136m,洪水標準屬于30年一遇。

2 水文流量計算

2.1 計算方法 參考推算原理,可區(qū)分推算設(shè)計流量,主要分為有、無流量觀測資料。其中,無觀測資料情況較為常見,在推算設(shè)計流量方法中,包括調(diào)查歷史洪水位、暴雨成因原理推算等。例如,暴雨推理法、徑流形成法。

在計算過程中,應(yīng)充分考慮集雨面積,根據(jù)上游水庫設(shè)計標準,結(jié)合下泄流量設(shè)計值,獲取設(shè)計洪水。以上游水庫防洪標準作為參考,如果設(shè)計洪水存在超出情況,應(yīng)判斷是否會出現(xiàn)上游水庫洪水潰壩現(xiàn)象,并將其考慮在水文流量計算中[1]。

具體而言,在上游水庫中,以潰壩水流作為重點,要做好相應(yīng)的計算工作。在水利工程中,該類水壩多以均質(zhì)土壩為主,如果出現(xiàn)潰壩情況,將會產(chǎn)生較強沖擊力,在短時間內(nèi),決口處就會出現(xiàn)斷面,并且穩(wěn)定性較高。因此,在上游水庫中,應(yīng)落實瞬時潰壩處理,確保壩穩(wěn)定性。在該項工作中,觀察水流流態(tài),主要呈現(xiàn)不連續(xù)波運動狀態(tài),因此,要明確潰壩水流計算相關(guān)公式,對最大流量進行準確計算,并進一步完成壩址流量過程線的推導(dǎo),使計算可靠性得以提升。無論是在潰壩洪水方面,還是在流量過程線方面,針對傳播時間而言,均具有特殊性,與最大流量時間等相關(guān)因素均具有一定的聯(lián)系。

2.2 計算要點 圍繞水文流量計算,經(jīng)研究可發(fā)現(xiàn),該項工作具有特殊性,與數(shù)學(xué)計算相比,水文計算同樣存在在方法、運算方面的誤差,并且自身還存在原始誤差,在三種誤差共同作用下,進一步形成了總誤差。因此,要求工程應(yīng)切實提升對水文計算中誤差出現(xiàn)的關(guān)注度,做好總誤差控制,以工程實際情況出發(fā),合理預(yù)估各類誤差情況,使水文計算能夠具有更高的精確度。

由于地處偏遠山區(qū),小流域通常不具有完善的實測資料,因此,在水文計算中,應(yīng)借助相關(guān)暴雨資料,推導(dǎo)出相應(yīng)的設(shè)計洪水。在這一過程中,具體分為三個部分。首先,經(jīng)頻率分析法,在制定頻率下,獲取不同時間設(shè)計雨量,并了解相關(guān)暴雨過程,這也被稱為推進設(shè)計暴雨。其次,將設(shè)計暴雨中存在的損失進行扣除,得到相應(yīng)的設(shè)計凈雨,最后,針對設(shè)計凈雨,可借助多種方式,完成相應(yīng)的匯流計算,進而確定整個設(shè)計洪水過程,主要使用方法為單位線法。

使用暴雨資料,完成相關(guān)推導(dǎo)工作,應(yīng)做好以下方面控制。如果所處地區(qū)為山區(qū),在計算匯流洪峰中,可使用原農(nóng)科院公式,通過合理利用相關(guān)公式,提高計算水平。同時,在使用直線內(nèi)插法時,要合理分析頻率內(nèi)插法,并做好管控工作,以KP值作為參考,完成內(nèi)插求解,確保暴雨資料推導(dǎo)的有效性。

3 收集審查水文資料

小流域主要指小型溝、谷,匯水面積多在100km以下。在應(yīng)用不同推算原理的情況下,可對推算設(shè)計流量進行分類。其一為應(yīng)用流量觀測資料,對推算設(shè)計流量進行確定,但是因為小流域河流面積有限,通常不配備水文站,難以實現(xiàn)對資料的有效收集,因此,該方法常見度較低。其二為在無觀測資料的情況下,完成推算設(shè)計流量,借助有效調(diào)查,獲取相關(guān)洪峰流量因素,并應(yīng)用計算工作,實現(xiàn)對設(shè)計流量的有效推算,在小流域河流中,該方法較為多見。小流域組成為微流域,圍繞自然流域,落實邊界劃分,通過構(gòu)建流域拓撲關(guān)系,能夠集中實現(xiàn)自然集水單元劃分。如果小流域處于多縣級行政區(qū)內(nèi),以此作為界限,小流域?qū)玫竭M一步分割,形成小流域亞單元。在這一過程中,應(yīng)切實落實有效治理工作,合理調(diào)整水土資源開發(fā)與利用,做好水土保持工作?？蓪⑸铩⑥r(nóng)業(yè)技術(shù)有機應(yīng)用到工程中,切實提升工程綜合效益。

水文基本資料與最終水文計算結(jié)果、工程經(jīng)濟效益指標具有一定的關(guān)聯(lián)性。因此,針對基本資料收集工作,需要相關(guān)部門提高重視度,做好資料準確性把控,合理落實各項處理工作。在這一過程中,應(yīng)明確區(qū)域基本水文、氣象資料,并收集氣溫、氣壓等資料,并將對資料的測驗、整編、復(fù)核過程體現(xiàn)在設(shè)計中,并標注相應(yīng)的計算方法,做好資料準確度分析。

建立在有效水文資料審查基礎(chǔ)上,落實水文計算工作。如果發(fā)現(xiàn)水文資料存在問題,應(yīng)及時進行改正,并予以插補延長。正常而言,插補延長主要應(yīng)用在水文氣象相似區(qū)域資料中,檢驗論證方法包括集水面積比檢驗論證、徑流相關(guān)檢驗論證等。使用插補延長,應(yīng)以設(shè)計標準作為參考,合理分析參證站參數(shù)相關(guān)性,經(jīng)有效實測后,完成插補延長,并進一步測量年徑流量系列情況,對比行業(yè)規(guī)范,檢查流域面積比是否存在超出行業(yè)規(guī)定情況,觀察同一氣候區(qū)兩個流域存在情況[2]。

結(jié)論

綜上所述,通過深入研究水文流量計算方法,并將其合理應(yīng)用在工程建設(shè)中,可獲取到更加準確的壩庫容情況,在保障區(qū)域抗旱、水量要求的同時,提升壩效益。企業(yè)應(yīng)以區(qū)域發(fā)展視角出發(fā),充分考慮區(qū)域水文條件,選擇相應(yīng)的計算形式,加強計算人員培訓(xùn),有效提升流量計算準確性。