水保教材水文分析与洪水计算解析.doc

第四章 水文分析与水利计算 概述 水文水利计算是淤地坝工程设计最重要的工作过程之一，计算成果的准确与否直接关系到工程规模、工程投资及工程的正常运行，通过水文水利计算就可以确定淤地坝工程诸如坝高、溢洪道尺寸等工程规模。 水文水利计算的任务和内容 淤地坝工程水文水利计算的任务就是根据已有的水文资料，预估未来工程运行期间可能发生的洪水特征值。洪水的特征值是指洪水的洪峰、洪量、洪水过程线及输沙量等。根据国家有关规范及淤地坝工程特点，淤地坝工程水文水利计算的主要内容包括： （1）设计、校核标准洪水的洪峰、洪量及过程线； （2）工程断面多年平均输沙量计算。 设计标准洪水是指按工程规模，国家规范规定的以一定频率出现的洪水，在该洪水条件下，淤地坝工程应能正常运行；校核标准洪水是比设计洪水还要大的一定频率的洪水，在该洪水来临的时候，淤地坝工程主体如大坝、溢洪道等不应破坏，但附属建筑物如工作桥等可以破坏。设计标准洪水与校核标准洪水的频率取多大，视工程规模、重要程度等按国家相关规范确定，淤地坝一般大多属于Ⅳ或Ⅴ等工程，主要建筑物的大坝、溢洪道等工程级别为4或5级。 水文水利计算时应注意的事项 水文水利计算要以实测资料、历史洪水调查资料为基础，以统计、相关、频率分析等为主要手段，推求洪水、泥沙的特征值为主要目标。在资料的收集、分析、计算时应注意以下问题： （1）基本资料的收集、整理、采用要慎重，对资料来源、可靠性、代表性、一致性等要重点审查，特别是调查历史洪水不能盲目采用，要看其可信度。 （2）对于一些流域虽有部分洪水、泥沙资料，但资料系列较短，代表性差，应通过相关展延等手段延长资料系列，增强资料的代表性。 （3）对洪水、泥沙特征值计算，一般宜采用多种方法计算，经分析、论证后，根据具体情况选用。 （4）当流域特征、下垫面条件等影响计算的一些重要因素无法准确确定时，计算参数的选择宜选对工程运行偏于安全（对工程不利）的参数。 水文调查 淤地坝工程多修建在小的河沟、河槽内，一般在附近没有水文站，甚至没有雨量站，因此，水文水利计算所需的资料就要通过水文调查等手段取得。淤地坝工程设计前，水文水利计算收集的资料主要包括两类：一是拟建工程控制断面以上流域的地形特征参数，如流域面积、流域长度、流域平均宽度、河道纵坡、植被条件、流域地貌、地质等；二是通过各种途径收集暴雨、洪水、泥沙等资料。 流域主要特征 （1）流域面积（也称集水面积） 是指河流某断面以上的集水面积。即凡降落在该集水面积上的降雨形成的地表径流，一定通过该断面流出。当不指明断面时，流域面积就是该河流总的流域面积。流域的周边称为分水线，每个流域的分水线通常由流域四周的山脊线（分水岭）和工程控制断面围成。在不致引起混淆时，有时对河流流域面积和工程控制流域面积不加区分，通称流域面积（或集水面积）。 （2）流域长度和平均宽度 流域的长度就是流域的轴长，即以流域出口断面为中心，作一系列的同心圆，交于流域分水线并将交点相联作割线，一直做到流域最远分水线并与最远分水线相切，各割线中点连线（最远点连到切点）的长度就是流域长度。流域面积与流域长度的比值称流域的平均宽度。 （3）流域纵坡 是指流域最远点分水岭到流域出口断面的平均坡度。不可与河流的纵坡混淆，河流纵坡是指河道纵坡，即从河源到流域出口的河道平均坡度。 以上流域特征参数是水文水利计算的关键参数，必须保证有足够的精度。这些特征参数通常采用实地测量地形图的方法，在地形图上勾画出分水线，然后用求积仪或数方格的办法量出流域面积。流域长度用上述方法在图中量出，流域平均宽度按定义算出。当没有实测地形图时，可根据1/10000比例的地形图在图中量测，极个别流域没有1/10000地形图时可以采用1/50000地形图量测，但后者量测的精度比较低。在图中量测流域特征参数时，要特别注意地形图的比例，以免比例换算错误导致成果错误。随着GPS全球定位系统技术的普及和应用，利用全球定位仪进行流域特征值测量，速度快、效果好、效率高。 资料的收集 资料的收集除了上述流域特征参数的收集外，另一重点是水文数据、参数的收集。水文资料的收集途径主要有：附近水文站、雨量站的实测系列资料；通过实地调查得到的洪水、泥沙资料；通过省级或各地、市水文手册、暴雨洪水计算图集等查用相关数值与参数；邻近流域水文站、雨量站的资料收集；邻近或相似流域洪水、泥沙资料或计算成果的收集。 收集资料的项目主要有：不同时段暴雨、洪水的洪峰、洪量、蒸发强度、输沙量或流域泥沙侵蚀模数、已建工程淤积量调查等。 历史洪水调查 （原稿35页4.2.3～38页表4－2－4内容） 表的编号为（4－1），公式编号为（4－1）、（4－2），例题编号为例4－1） 设计洪水洪峰流量计算 流域上洪水的形成过程概括起来包括两个阶段，第一阶段称为产流阶段