張 猛，金 鑫

(吉林省水文水資源局吉林分局，吉林 吉林 132013)

洪水調(diào)查確定設(shè)計(jì)洪水的實(shí)踐研究

張 猛，金 鑫

(吉林省水文水資源局吉林分局，吉林 吉林 132013)

通過(guò)對(duì)洪水的調(diào)查，介紹洪水設(shè)計(jì)的思路和方法，從而對(duì)吉林地區(qū)洪水水文材料進(jìn)行補(bǔ)充，為未來(lái)水利、電力、輸變電線路等工程的開(kāi)展提供數(shù)據(jù)參考。

洪水調(diào)查；洪水設(shè)計(jì)；頻率配線

吉林省山區(qū)較多，長(zhǎng)白山綿延其間，且河流較多，發(fā)生洪水的概率較大，但是目前吉林省相關(guān)的洪水設(shè)計(jì)資料卻比較匱乏，因此，需要加強(qiáng)對(duì)洪水的調(diào)查，調(diào)查歷來(lái)發(fā)生的洪水或暴雨信息，然后利用這些信息對(duì)洪水進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1 概述

1.1 洪水設(shè)計(jì)性質(zhì)

洪水設(shè)計(jì)的過(guò)程就是提供未來(lái)幾年(工作有效壽命期)可能發(fā)生百年一遇或者千年一遇洪水的概率。整個(gè)工作性質(zhì)是進(jìn)行洪水發(fā)生的“超超長(zhǎng)期預(yù)報(bào)”，成果是完全預(yù)測(cè)的，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要求資料可靠、原理清晰、易于操作，方法不需要過(guò)于深?yuàn)W、復(fù)雜，所得出的最終預(yù)測(cè)結(jié)論也不一定會(huì)在未來(lái)發(fā)生。

1.2 洪水設(shè)計(jì)的支撐

在進(jìn)行洪水設(shè)計(jì)時(shí)，必須要做好以下三項(xiàng)工作：第一，需要擁有健全的信息，數(shù)據(jù)要具有可靠性、代表性和一致性，在水文氣象法中還需要具備廣泛性。第二，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的分析計(jì)算。要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要來(lái)選擇方法。第三，需要對(duì)水文、氣象的規(guī)律有清晰的掌握。比如，在對(duì)吉林省洪水進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)吉林省自然地理特征、暴雨特征有足夠的了解，然后再進(jìn)行分析方法的選取，這樣參數(shù)的確定也比較合理。對(duì)當(dāng)?shù)刈匀粭l件的熟悉程度越高，設(shè)計(jì)的洪水可靠性也就越大。

1.3 洪水設(shè)計(jì)的重要性

對(duì)沿河流域進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃才能實(shí)現(xiàn)水資源科學(xué)的管理、開(kāi)發(fā)和利用，才能推動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，因此，對(duì)吉林省內(nèi)的洪水發(fā)生頻率進(jìn)行研究，分析不同層次的洪水發(fā)生概率，就能提前做出防洪措施，對(duì)洪水進(jìn)行有效處理。通過(guò)對(duì)控制站內(nèi)的年最高水位進(jìn)行分析，可對(duì)洪水水面線進(jìn)行推算，因此，需要對(duì)水位觀測(cè)站的資料進(jìn)行分析，分析水文站上下游的流量情況，然后根據(jù)洪水搬家指數(shù)法確定本站水位流量的變化曲線，通過(guò)該曲線查得在相應(yīng)年的最大流量，組成建站以來(lái)的最大流量系列，加上轉(zhuǎn)化而來(lái)的實(shí)測(cè)流量資料，就能確定某一頻率的流量，進(jìn)而根據(jù)該水量推斷某一河段洪水面的起算水位，這對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐和決定工程規(guī)模都是十分重要的。如果對(duì)水文計(jì)算不到位，那么工程設(shè)計(jì)就會(huì)不合理。如果工程規(guī)模較大，就會(huì)造成工程浪費(fèi)，而如果工程較小，水資源又不能得到合理利用，防洪設(shè)施如果標(biāo)準(zhǔn)過(guò)低，則會(huì)給工程本身和下游人民的生命財(cái)產(chǎn)產(chǎn)生威脅。

2 對(duì)洪水調(diào)查資料的處理

在對(duì)洪水資料進(jìn)行處理時(shí)，主要是從兩個(gè)方面進(jìn)行分析：一方面，從洪水資料的樣本性進(jìn)行分析。在對(duì)特大洪水進(jìn)行分析時(shí)，由于特大洪水發(fā)生的頻率較低，因此難以對(duì)其重現(xiàn)期和頻率進(jìn)行分析，但是在吉林省的發(fā)展過(guò)程中，也的確發(fā)生過(guò)一些特大洪水，因此在分析的時(shí)候，要將這些歷史文獻(xiàn)中關(guān)于洪水的描述引入進(jìn)來(lái)，確定大洪水發(fā)生的數(shù)量和年代，這實(shí)際上是增加樣本資料的系列長(zhǎng)度。另一方面，從洪水發(fā)生的頻率進(jìn)行分析。這種分析方法一般是對(duì)稀遇洪水進(jìn)行分析，分析頻率一般是在點(diǎn)據(jù)的位置上，是在頻率曲線的上部，然后對(duì)頻率曲線進(jìn)行大幅度的外延，才能得到具體洪水發(fā)生的概率。在對(duì)特大洪水進(jìn)行分析時(shí)，會(huì)增加點(diǎn)據(jù)中數(shù)量大、頻率小的數(shù)據(jù)，這對(duì)頻率曲線上端的控制能起到一定的作用，減小頻率曲線外延的可能性，計(jì)算結(jié)果也穩(wěn)定合理。在對(duì)洪水排位期進(jìn)行分析時(shí)，應(yīng)盡可能獲得多的數(shù)據(jù)，這樣就能確定經(jīng)驗(yàn)頻率的估算是否正確。為了正確計(jì)算各級(jí)別洪水的發(fā)生概率，需要準(zhǔn)確調(diào)查洪水發(fā)生的年代和數(shù)量，然后確定其在調(diào)查期間內(nèi)的排位和序號(hào)，如果一些洪水年代久遠(yuǎn)，就可以根據(jù)調(diào)查結(jié)果確定幾個(gè)不同的排位期，將已經(jīng)調(diào)查的洪水確定好排位順序。如果某次洪水屬于同一量級(jí)，但不能確定確切定量，一般要將其排在同等級(jí)的洪水中間。

3 通過(guò)洪水調(diào)查確定設(shè)計(jì)洪水的方法

3.1 調(diào)查洪水配線法

在洪水調(diào)查過(guò)程中一般需要獲得3～5個(gè)以上的大洪水資料，按年份分類(lèi)，獲得各個(gè)年份的經(jīng)驗(yàn)頻率，然后在幾率格紙上繪制出來(lái)，目估定線，用三點(diǎn)法按P=1%、5%、99%；P=5%、50%、95%；P=10%、50%、90%這三組數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行取點(diǎn)，這樣就能設(shè)計(jì)出洪水的頻率曲線。

3.2 洪水經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算公式

洪水經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算公式是由 Hzaen 于 1914年提出的，該公式具有簡(jiǎn)單、直觀、安全的特點(diǎn)，目前依然應(yīng)用于洪水設(shè)計(jì)過(guò)程，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要將無(wú)特大洪水的情況排除在外。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)將每一次的歷史洪水看作是獨(dú)立的樣本，將其與實(shí)測(cè)洪水繪制在同一個(gè)幾率格紙上，圖中重合的部分也就是幾率曲線。

3.3 水位(調(diào)查)-暴雨頻率相應(yīng)法

此方法在應(yīng)用時(shí)，先要假定預(yù)期洪水發(fā)生的頻率與當(dāng)次洪水發(fā)生的頻率一致，因此，需要調(diào)查近期洪水或近幾年的洪水，利用臨近水文站的暴雨頻率數(shù)據(jù)，然后尋找水位和該次暴雨頻率經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)的最佳配合比率，這樣就能夠求得工程需要的頻率洪水位。

3.4 水位(調(diào)查)-洪水頻率相應(yīng)法

在吉林省內(nèi)，一些線路工程離主河道比較遠(yuǎn)，從小直流的丘陵地帶走線，在這些地區(qū)基本上都沒(méi)有水文測(cè)站，這就給水文測(cè)試分析帶來(lái)了諸多困難，因此，可以采用調(diào)查水位-洪水頻率來(lái)設(shè)計(jì)水位。目前，吉林省對(duì)洪水水文系列的研究實(shí)踐并不多，因此，往往會(huì)存在著一些誤差，尤其是在對(duì)歷史洪水進(jìn)行分析時(shí)，誤差就更大，不能只根據(jù)單一的要素進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算，還需要經(jīng)過(guò)合理性分析，對(duì)時(shí)間、空間進(jìn)行綜合平衡以后，再確定洪水發(fā)生的概率。也就是說(shuō)，只將初始參數(shù)作為一種參考，然后采用經(jīng)驗(yàn)適線法對(duì)洪水發(fā)生的頻率進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4 吉林省洪水設(shè)計(jì)水平

近年來(lái)，洪水對(duì)吉林省的社會(huì)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成了嚴(yán)重影響，因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)洪水設(shè)計(jì)的研究，目前已取得了一些成果。

4.1 明確指導(dǎo)思想

吉林省在進(jìn)行洪水設(shè)計(jì)的時(shí)候，堅(jiān)持“多種方法，綜合分析，合理選定”的指導(dǎo)思想，使洪水設(shè)計(jì)過(guò)程的不確定因素大大降低。

4.2 洪水資料豐富

吉林省在進(jìn)行洪水設(shè)計(jì)時(shí)，是在大量洪水資料基礎(chǔ)上開(kāi)展的。資料多、覆蓋面廣、研究也比較深入，這就為采用頻率分析法、水文氣象法進(jìn)行洪水設(shè)計(jì)提供了有力參考。

4.3 實(shí)施頻率分析法

在利用頻率分析法對(duì)洪水進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮統(tǒng)計(jì)的結(jié)果，還要考慮各種物理因素，加強(qiáng)對(duì)歷年洪水的處理，完善經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算公式，實(shí)現(xiàn)對(duì)統(tǒng)計(jì)參數(shù)的估計(jì)，研究過(guò)程要具有獨(dú)特性，考慮中國(guó)實(shí)際國(guó)情，而頻率分析法是從洪水偶然性的一面進(jìn)行考慮分析的。

4.4 開(kāi)展水文氣象法

吉林省水文工作者在進(jìn)行洪水設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)用了中國(guó)水文分析計(jì)算，因此思路清晰、層次分明、重點(diǎn)突出、通俗易懂，在理論和方法上都進(jìn)行了一定的創(chuàng)新。水文氣象法主要是從自然規(guī)律必然性的一面進(jìn)行考慮分析的。

5 結(jié)語(yǔ)

洪水給實(shí)際的生產(chǎn)、生活都帶來(lái)了嚴(yán)重的損害，尤其是在吉林省這個(gè)洪水發(fā)生比較嚴(yán)重、工業(yè)設(shè)施也比較發(fā)達(dá)的地區(qū)，需要準(zhǔn)備足夠的實(shí)測(cè)水位數(shù)據(jù)、流量資料，為洪水設(shè)計(jì)的過(guò)程提供依據(jù)。目前，吉林省許多地區(qū)并沒(méi)有建設(shè)足夠的水文站對(duì)水文情況進(jìn)行分析，應(yīng)加緊水文站的建立，對(duì)洪水進(jìn)行有效設(shè)計(jì)，這樣就能盡量避免洪水對(duì)工程造成的影響。

[1] 黃成宗.洪水調(diào)查確定設(shè)計(jì)洪水的實(shí)踐研究[J].紅水河，2008，27(3)：127-128.

[2] 韓學(xué)軍.連江流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算與研究[D].武漢：武漢工程大學(xué)，2004.

Practical research of flood investigation on determining flood design

ZHANG Meng, JIN Xin

(Jilin Bureau of Hydrology and Water Resources, Jilin 132013, China)

This paper introduces the idea and method of flood design by flood investigation, so as to supplement flood hydrology materials in Jilin area, and provide data reference for the future development of water conservancy, electric power and power transmission lines.

Flood survey; Flood design; Frequency wiring

2016-09-17

張猛(1978-)，男 ，學(xué)士，工程師。

TV122.3

A

1674-8646(2016)24-0064-02