小流域水文流量计算方法分析

蔡振华 叶永清

1.浙江省松阳县水利局 浙江 丽水 323400；2.浙江天禹信息科技有限公司 浙江 杭州 310000

引言

对于水利工程设计而言,水文流量分析属于基础性工作,将会直接影响整个工程规模,与工程投资力度密切相关。因此,针对水利工程建设,要求相关企业应加强区域水文流量分析,通过查阅并合理利用相关资料,充分认识到区域间的差异,选择正确的计算方法,确保计算准确率。

1 工程案例

某水利工程主要组成包括大坝、坝后电站等。坝顶长度、最大坝高分别为135m、447m,集雨面积98.90km2,洪水标准属于50年一遇,有小型水库位于大坝46km处,处于山区地带,坝高、坝顶长分别为225m、136m,洪水标准属于30年一遇。

2 水文流量计算

2.1 计算方法 参考推算原理,可区分推算设计流量,主要分为有、无流量观测资料。其中,无观测资料情况较为常见,在推算设计流量方法中,包括调查历史洪水位、暴雨成因原理推算等。例如,暴雨推理法、径流形成法。

在计算过程中,应充分考虑集雨面积,根据上游水库设计标准,结合下泄流量设计值,获取设计洪水。以上游水库防洪标准作为参考,如果设计洪水存在超出情况,应判断是否会出现上游水库洪水溃坝现象,并将其考虑在水文流量计算中[1]。

具体而言,在上游水库中,以溃坝水流作为重点,要做好相应的计算工作。在水利工程中,该类水坝多以均质土坝为主,如果出现溃坝情况,将会产生较强冲击力,在短时间内,决口处就会出现断面,并且稳定性较高。因此,在上游水库中,应落实瞬时溃坝处理,确保坝稳定性。在该项工作中,观察水流流态,主要呈现不连续波运动状态,因此,要明确溃坝水流计算相关公式,对最大流量进行准确计算,并进一步完成坝址流量过程线的推导,使计算可靠性得以提升。无论是在溃坝洪水方面,还是在流量过程线方面,针对传播时间而言,均具有特殊性,与最大流量时间等相关因素均具有一定的联系。

2.2 计算要点 围绕水文流量计算,经研究可发现,该项工作具有特殊性,与数学计算相比,水文计算同样存在在方法、运算方面的误差,并且自身还存在原始误差,在三种误差共同作用下,进一步形成了总误差。因此,要求工程应切实提升对水文计算中误差出现的关注度,做好总误差控制,以工程实际情况出发,合理预估各类误差情况,使水文计算能够具有更高的精确度。

由于地处偏远山区,小流域通常不具有完善的实测资料,因此,在水文计算中,应借助相关暴雨资料,推导出相应的设计洪水。在这一过程中,具体分为三个部分。首先,经频率分析法,在制定频率下,获取不同时间设计雨量,并了解相关暴雨过程,这也被称为推进设计暴雨。其次,将设计暴雨中存在的损失进行扣除,得到相应的设计净雨,最后,针对设计净雨,可借助多种方式,完成相应的汇流计算,进而确定整个设计洪水过程,主要使用方法为单位线法。

使用暴雨资料,完成相关推导工作,应做好以下方面控制。如果所处地区为山区,在计算汇流洪峰中,可使用原农科院公式,通过合理利用相关公式,提高计算水平。同时,在使用直线内插法时,要合理分析频率内插法,并做好管控工作,以KP值作为参考,完成内插求解,确保暴雨资料推导的有效性。

3 收集审查水文资料

小流域主要指小型沟、谷,汇水面积多在100km以下。在应用不同推算原理的情况下,可对推算设计流量进行分类。其一为应用流量观测资料,对推算设计流量进行确定,但是因为小流域河流面积有限,通常不配备水文站,难以实现对资料的有效收集,因此,该方法常见度较低。其二为在无观测资料的情况下,完成推算设计流量,借助有效调查,获取相关洪峰流量因素,并应用计算工作,实现对设计流量的有效推算,在小流域河流中,该方法较为多见。小流域组成为微流域,围绕自然流域,落实边界划分,通过构建流域拓扑关系,能够集中实现自然集水单元划分。如果小流域处于多县级行政区内,以此作为界限,小流域将会得到进一步分割,形成小流域亚单元。在这一过程中,应切实落实有效治理工作,合理调整水土资源开发与利用,做好水土保持工作。可将生物、农业技术有机应用到工程中,切实提升工程综合效益。

水文基本资料与最终水文计算结果、工程经济效益指标具有一定的关联性。因此,针对基本资料收集工作,需要相关部门提高重视度,做好资料准确性把控,合理落实各项处理工作。在这一过程中,应明确区域基本水文、气象资料,并收集气温、气压等资料,并将对资料的测验、整编、复核过程体现在设计中,并标注相应的计算方法,做好资料准确度分析。

建立在有效水文资料审查基础上,落实水文计算工作。如果发现水文资料存在问题,应及时进行改正,并予以插补延长。正常而言,插补延长主要应用在水文气象相似区域资料中,检验论证方法包括集水面积比检验论证、径流相关检验论证等。使用插补延长,应以设计标准作为参考,合理分析参证站参数相关性,经有效实测后,完成插补延长,并进一步测量年径流量系列情况,对比行业规范,检查流域面积比是否存在超出行业规定情况,观察同一气候区两个流域存在情况[2]。

结论

综上所述,通过深入研究水文流量计算方法,并将其合理应用在工程建设中,可获取到更加准确的坝库容情况,在保障区域抗旱、水量要求的同时,提升坝效益。企业应以区域发展视角出发,充分考虑区域水文条件,选择相应的计算形式,加强计算人员培训,有效提升流量计算准确性。