洪水计算问题及解决策略

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水利工程在河流上施工，当截流以后，河水将通过明渠或隧洞等导流设备向下游渲泄，而对于导流设施应通过多大流量，才能达到即经济又安全的目的，这又是一个设计洪水标准的问题。因此，施工阶段设计洪水计算之前，首先就应拟定施工设计洪水标准。施工设计洪水标准与其它设计洪水标准一样，仍然是建立在数理统计的基础上，根据工程具体情况，如河流水文特性、导流方式、施工工期的长短、工程规模及重要性等条件选定某种频率的洪水作为设计标准。对于施工设计洪水标准的选定应慎重分析考虑，如果导流失事后果严重，不仅损坏工程本身，还可能危及下游交通、城镇安全，则设计标准应提高；反之，当地质和水文条件较好，能够保证在预定施工期问不致发生事故时，则可降低设计标准。另外对于施工期所修筑导流用的围堰、渠道、隧洞等临时性建筑物，在一般情况下，施工结束时，这些临时工程应予以拆除，但也有一些情况例外，如埋设在坝体底下的涵洞，施工时作为导流之用，坝体完工后仍作为泄流底孔之用，此时应提高施工洪水标准。此外施工期间还应考虑可能遭遇超标准洪水时的情况。应该说明的是，施工设计洪水标准不是一成不变的，它是随工程进展和需要而不断变化的。施工设计洪水标准的选择应遵循在保证水利水电工程建筑物在洪水来临之前能够抢建至安全高程的前提下，所选用的施工流量尽量小，导流工程规模尽量降至最低为原则的。对于施工阶段的设计洪水的计算，其方法与水利枢纽设计洪水的计算方法基本相同，区别主要是设计洪水计算时段与标准不同。因此，在计算前应尽可能收集当地及邻近地区的气象、水文资料，分析研究河流洪水的季节变化规模，对缺乏水文资料的施工河段地区，应重视调查和访问，也可采用地区综合成果或小面积设计洪水计算方法来计算。施工阶段设计洪水计算内容同样包括设计洪峰、洪量和设计洪水过程线，而对于某些小型工程主要是设计洪峰流量的计算。本文将施工设计洪水计算中常遇到的有关具体问题叙述如下。

1用流量资料推求施工设计洪水

这是一种很自然的途经。当施工河流所在流域有较长系列的实测流量资料时，可通过洪水调查增加一些施工洪水信息，并对施工洪水进行适当的处理，这样可以得到稳定合理的成果。对于用流量资料推求施工设计洪水过程中主要应注意以下3个问题：施工设计洪水分期、分期洪水的取样方法和分期洪水频率曲线比较。现分述如下：

1．1施工设计洪水分期

就是指设计洪水计算时在那个时期选择洪水样本。中小型水利工程施工导流设计，需要计算施工期洪峰流量，施工导流期大多数选择在枯水期的数个月内进行。因此，施工期洪峰流量主要取决于分期洪水的计算。这里分3种情况：

1．1．1全年的设计洪水水利工程施工过程中选择施工时段尤为重要，为了降低工程造价，一般尽量选择在枯水季节完成水下施工任务，因为枯水季节流量小，导流工程比较容易控制。对于中小型水利工程施工多利用枯水期完成，但也有的中小型水利工程施工期在1a以上的，一个枯水季节无法完成，此时施工围堰工程必须考虑能抗御主汛期的洪水。因此，围堰设计必须以全年最大流量作为样本进行施工设计洪水计算。

1．1．2分季的设计洪水分季的长短应根据河流水文特性和施工要求来决定。一般按枯水期、中水期和洪水期的不同来分季。对于施工时段的选择，常用的方法是先由施工单位提出几个施工时段的起迄时间，分别进行频率计算，将求得的各个时段的洪峰频率计算成果进行分析比较，选择其中较为合理的时段。

1．1．3分月的设计洪水实际工作中，为了安排施工进度需要，还应给出分月施工设计洪水。例如3月份的设计洪水可用以估算3月份工地所在河段上可能出现的最高水位(或最低水位)，对施工场地布置有一定的指导作用。又如围堰修筑的进度，需用分月设计洪水作安排，一般的要求是本月底围堰达到的高程，要求能防御下月份的设计洪水。

1．2分期洪水的选样方法

1．2．1固定时段取样法即分期洪水计算在各年的固定时段内取样。如3月份施工设计洪水计算，可在每年3月份固定时段内选择最大流量，组成系列，进行频率计算。

1．2．2提前错后取样法即在规定的时段内可以提前或推后若干天挑最大流量进行频率计算，该法认为硬性按固定分期取样破坏了水文规律。由于气候因素的随机性，在时段前后若干时间内的水文现象都可能发生在本时段内，所以应扩大时段的取样时间，扩大的时间应视气候变化规律与水文特性而定，如两端各扩大5、10、15d等。但这种扩大时段取样的结果必然使统计均值加大，变差系数CV值减小。因此，分期洪水计算时，最好采用固定时段取样法。而固定时段取样的计算结果可以提前错后应用。

1．3分期洪水频率曲线的分析比较

根据施工期的要求，确定分期洪水的时段后，便可从实测资料中选取每年相同时期内的最大流量，计算绘制频率曲线，推求分期设计洪水成果。分期洪水的频率曲线应进行合理性检查，以便发现较大的误差及时改正。由于分期洪水的变差系数CV值比全期洪水大，因而利用一定分布特性的线型进行频率曲线外延时，在外延部份有时出现相交现象，以致在交点以外的分期洪水大于全期洪水，这显然不是合理的。产生这种相交现象的主要原因是由于目前采用的频率曲线线型尚难完全符合水文现象规律所致。按相包取样原则来讲，分期洪水不应大于全期洪水，极限情况只能趋于相等。因此，同一设计频率的分期洪水不应超过全年设计洪水。

2用暴量资料推求施工设计洪水

当设计流域缺乏流量资料时，或者流域情况发生较大变化，破坏了流量系列的一致性，不能利用流量资料推求施工设计洪水，一般采用由雨量资料推求施工设计洪水。由暴雨资料推求施工设计洪水是基于暴雨和洪水同频率的基本假定。即认为某一频率的施工洪水是由相同频率的暴雨所形成。资料分析表明这对较大流域常与实际情况不符，主要是由于暴雨时、空分布和移动路线影响，暴雨与施工洪水频率对应关系较差，所以此种方法对于lO00km以下的中、小流域比较合适。而对于中小型水利工程缺乏流量资料，可在施工地点或选择系列较长又能满足分析要求的实测雨量资料，分析施工设计洪水。成果选用应遵循统计参数及设计值与施工期相适应的原则。其详细的计算方法参阅《工程水文学》，这里不详细叙述。