楊 軍
(廣東省清遠市水利水電勘測設計院有限公司 廣東 清遠 511518)
洪水參考數(shù)據主要是從施工期流量、暴雨資料的統(tǒng)計幾個處理過程中得到的,這將對施工導流建筑物的規(guī)模和投資產生十分重要的影響。因此,在中小型水庫設計和施工過程中,必須進行相關的洪水計算處理。本文就施工期洪水計算方法做出了相關的研究,具體分析如下。
在計算中小型水庫洪水過程中,應該對施工期洪峰流量做好計算工作,而施工期的洪峰流量與分期洪水的計算有著十分密切的關系。
1.1.1 全年的設計洪水
對于水利施工而言,把握施工時期的選擇是十分重要地。一般都需要將施工期限控制在枯水季節(jié),因為枯水季節(jié)的流量小,工程施工容易掌握。但在現(xiàn)實中,也經常出現(xiàn)施工期超出1年的情況,僅僅一個枯水季節(jié)難以達到施工目的。因此,需要針對實際情況采用抗御主汛期洪水的措施,此時,圍堰的設計就要根據每年的最大流量來進行相關的施工設計洪水計算。
1.1.2 分季的設計洪水
分季的長短需要結合實際的河流水的具體情況及施工條件做出合理地安排。通常情況下需要根據枯水期、中水期、洪水期等時段進行分季處理。最普遍的方式是根據施工單位制定的相關策略來計算施工時間,參照頻率的計算方式來完成,最終把得到的不同時段的洪峰頻率計算結果集中起來進行對比分析,得出準確的施工時期。當施工期過長時可以采用流量小的階段進行施工,這能夠幫助施工實現(xiàn)良好的設計效果。
1.1.3 分月的設計洪水
在具體安排時,必須要保證工程施工進度達到要求,并且能夠提供符合實際的分月施工設計洪水。如:根據4月份的設計洪水能夠對4月份工地的最高水位進行預測判斷,這能夠引導施工場地的有效分布。在預測圍堰修筑的進度時,可以采取分月設計洪水的方式,通常都是根據本月底圍堰所需要的情況,對下個月的洪水做出相關處理措施。
1.2.1 固定時段取樣法
主要是針對分期洪水計算而言,這一過程需要對每個時期的固定時段進行取樣。如計算5月份的施工設計洪水,則從5月份固定時段里進行最大流量的選擇,構成系列后對頻率做針對性的計算。
1.2.2 提前錯后取樣法
主要是在一定時間內實現(xiàn)最大流量與頻率的預先計算,這種方式能避免硬性按固定分期的取樣過程對水文規(guī)律造成的破壞??紤]到氣候因素具有隨機性,因而多數(shù)情況下的水文現(xiàn)象都可能具有不確定型,這就需要積極加大時段的取樣時間,并且根據氣候條件與水文規(guī)律做好相關的調整。然而,這類形式的取樣過程可能造成統(tǒng)計均值變大,變差系數(shù)CV值降低。因此,需要在計算分期洪水過程中根據實際情況采取固定時段的取樣法,以保證最終的計算結果具體較高的準確性。
1.3 分期洪水頻率曲線的分析比較
針對分期洪水的頻率曲線進行有效的觀察處理,及時發(fā)現(xiàn)問題并對誤差做好調整。因為分期洪水與全期洪水相比,最大的區(qū)別在于變差系數(shù)的CV值要大些,這就需要采取合適的線型對頻率曲線進行處理。因為當前普遍運用了頻率曲線線型,往往導致當外延部份發(fā)生相交時交點以外同一設計頻率的的分期洪水比全期洪水大的不科學現(xiàn)象,因此,當遇到各時段洪水頻率曲線發(fā)生交叉問題需要采取必要的控制措施,主要是進行分層管理控制,以保證年內各月的設計洪水計算值被控制在有效范圍內,使得季的設計洪水比同頻率設計洪水低。
表1 某水庫各歷時年暴雨參數(shù)
表2 施工期最大暴雨頻率計算結果
表3 十年一遇最大降雨量成果
當設計流域缺乏足夠的資料信息,或是流域情況出現(xiàn)很大的轉變時,將對流量系列的完整性造成巨大的沖擊,若仍然采用流量資料來進行施工洪水的設計,必將導致設計的不合理。通常情況下,可以利用暴雨資料推測計算施工期設計洪水。
對于中小型水庫而言,其施工時段的最大雨量數(shù)據統(tǒng)計還是比較容易實現(xiàn)的,這需要參照最大日雨量與最大24h雨量之間的關系進行,最終得到每年施工時段的最大24h雨量。對于研究后得到的數(shù)據需要根據實際情況進行處理選擇,尤其是要弄清現(xiàn)實的最大24h暴雨參數(shù)值,并結合全年的最大 1h、6h、72h的暴雨均值進行對比修正以得出施工期最大1h、6h、72h的暴雨參數(shù)值。在計算過程中還需要注意保證計施工期暴雨變差系數(shù)與全年暴雨變差系數(shù)保持一致,具體的計算公式如下。
各歷時雨量:
以上公式中的 n1、n2、m1是定值,象征著相關頻率下的暴雨遞減系數(shù)。因而,以上公式計算可以得出H1p、H6p和H72p與H24p等數(shù)據之間的相關聯(lián)系。再結合推理公式計算得到的 H24p即可求得 H1p、H6p和 H72p的值。
參照我國水利工程施工的相關標準,此次研究的某水庫為中小型水庫,壩低、庫容量小,在設計過程中以防洪供水為主要任務。結合水庫流域內的暴雨狀況、集雨面積數(shù)據進行分析,此水庫在域內最大24h降雨發(fā)生時,能夠對相應的洪水進行有效的處理,故將設計雨期確定在24h。結合標準進行查詢后得到H24=121mm,Cv=0.58,Cs=3.6Cv。
參照各年降雨量實施排頻計算后得到的數(shù)據如表2所示。
根據以上理論中提到的標準方式,可確定出施工期的降雨如表3所示。
由表3數(shù)據可以得出,選擇推理公式計算后得到P=10%這一施工期設計洪峰流量跟工程設計的實際情況極為接近,說明采用的計算方式準確有效。
施工期洪水計算對于施工方式的確定能夠起到指導作用。文中總結了在施工期洪水計算過程中需要收集的資料,施工洪峰流量計算的有效公式,并考慮了低降雨強度時的匯流狀況,具有一定參考價值。陜西水利
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