劉云福

摘?要：洪水是我國存在的主要自然災(zāi)害之一，通過對(duì)各種水利工程的建設(shè)來實(shí)現(xiàn)對(duì)洪水的控制是防洪工程規(guī)劃中的重要內(nèi)容，而在防洪水利工程建設(shè)的過程中，設(shè)計(jì)洪水起著重要的依據(jù)作用，提高設(shè)計(jì)洪水計(jì)算的精確性確保水利工程安全的重要需求。本文對(duì)設(shè)計(jì)洪水的概念作出了闡述，同時(shí)以流量資料推求設(shè)計(jì)洪水為依據(jù)對(duì)流量誤差對(duì)推求設(shè)計(jì)洪水的影響作出研究，同時(shí)對(duì)當(dāng)前我國針對(duì)流量誤差影響設(shè)計(jì)洪水推求的研究現(xiàn)狀以及努力方向作出探討。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)洪水?流量資料?流量誤差?影響

中圖分類號(hào)：TV12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）10（a）-0141-01

1設(shè)計(jì)洪水的概念

設(shè)計(jì)洪水被廣泛的應(yīng)用于水文計(jì)算中，雖然設(shè)計(jì)洪水并沒有一個(gè)十分明確的定義，但是它的設(shè)定是為了防洪等水利工程服務(wù)的，是指水利工程或水工建筑物預(yù)計(jì)設(shè)防以及在防洪規(guī)劃等工作中的最大洪水。無論是在水庫大壩的設(shè)計(jì)還是溢洪道的設(shè)計(jì)中都要重視防洪問題的解決，所以保證這些水工建筑物在遭遇洪水的過程中能夠保證自身的安全是水工建筑物設(shè)計(jì)與建設(shè)中必須要考慮的重要問題，所以在這些水工建筑物的設(shè)計(jì)過程中要將一種洪水當(dāng)做水工建筑物的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，而這個(gè)被當(dāng)做標(biāo)準(zhǔn)的洪水則被稱為設(shè)計(jì)洪水。由此也可以看出設(shè)計(jì)洪水直接決定著水利工程的設(shè)計(jì)泄洪流量以及設(shè)計(jì)洪水位，在水工建筑物的設(shè)計(jì)與建造中處于至關(guān)重要的地位。設(shè)計(jì)洪水不僅包括分期設(shè)計(jì)洪水、設(shè)計(jì)洪水過程線，也包括不同時(shí)段的設(shè)計(jì)洪量以及設(shè)計(jì)洪峰等，這些內(nèi)容需要以水工建筑物的工程特點(diǎn)以及本身的設(shè)計(jì)要求為依據(jù)進(jìn)行部分內(nèi)容的計(jì)算或者全部內(nèi)容的計(jì)算，從而確保水工建筑物以及下游防洪的安全。

2流量誤差對(duì)推求設(shè)計(jì)洪水的影響

2.1 利用流量資料對(duì)設(shè)計(jì)洪水的推求

流量資料是對(duì)江河湖泊等水體和水資源水量變化的調(diào)查與記錄得出的，它不僅反映著特定水體中重要的水文特征，同時(shí)也是對(duì)水資源進(jìn)行開發(fā)利用的重要依據(jù)，如在各種水利工程的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行，特定流域或跨流域的水利工程規(guī)劃、水質(zhì)監(jiān)測以及防洪調(diào)度和水資源保護(hù)中都發(fā)揮著重要的參考作用。同時(shí)通過流量資料來進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水的推求也是我國在計(jì)算設(shè)計(jì)洪水方法中重要類型之一。通過流量資料推求設(shè)計(jì)洪水首先要以洪峰流量的頻率分析為依據(jù)得到與設(shè)計(jì)頻率相符的特征值，然后通過將某一條實(shí)測洪水過程線設(shè)定為洪量分布的典型，再將此洪水過程線按照相關(guān)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，并且設(shè)計(jì)頻率與所得的調(diào)洪庫容的頻率是相同的，從而實(shí)現(xiàn)將計(jì)算調(diào)洪庫容的頻率曲線向計(jì)算多個(gè)洪水特征值的頻率取向轉(zhuǎn)換。一般當(dāng)所運(yùn)用的流量資料記錄時(shí)間較短時(shí)，通過差不延長后可以通過頻率分析法進(jìn)行推求，而當(dāng)所運(yùn)用的流量資料記錄時(shí)間較長時(shí)則通過對(duì)歷史洪水的考證與調(diào)查后就可以直接使用頻率分析法來對(duì)設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行推求。在流量資料的監(jiān)測、記錄與整理中會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)性誤差、隨即誤差、粗大誤差、獨(dú)立誤差、費(fèi)獨(dú)立誤差等各種誤差，而推求設(shè)計(jì)洪水需要以流量資料為依據(jù)，所以推求所得的設(shè)計(jì)洪水會(huì)因?yàn)椴煌恼`差產(chǎn)生不同的影響。

2.2流量誤差對(duì)推求設(shè)計(jì)洪水的影響

在利用流量資料推求設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算中，會(huì)由于誤差出現(xiàn)與真實(shí)值相偏離的結(jié)果。在公式推導(dǎo)法中，如果將E表示含有誤差的流量值，而q表示真值，則EQ表示為實(shí)測資料Q的數(shù)學(xué)期望，而Eq則表示為真值q的數(shù)學(xué)期望，在含有誤差的情況下EQ=Eq；在隨機(jī)模擬法中如果將Cvq表示為系列qi的變差系數(shù)，則會(huì)出現(xiàn)實(shí)測的CvQ大于真值的Cvq。在用實(shí)測資料計(jì)算設(shè)計(jì)洪水的過程中，由于實(shí)測資料會(huì)與真值之間存在一定的偏差，這些偏差會(huì)使所得的設(shè)計(jì)洪水值大于實(shí)際真值，并且兩者之間的偏差會(huì)隨著流量資料中先對(duì)誤差的均方差變大。在一般情況中，科學(xué)測量得到的流量資料中的相對(duì)誤差的均方差小于10%甚至低于5%，所以由流量誤差所推求得到的設(shè)計(jì)洪水的偏大誤差也小于5%，由此可見在科學(xué)的收集流量資料的基礎(chǔ)上，流量資料的測驗(yàn)誤差只會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)洪水的推求產(chǎn)生較小的影響，但是在實(shí)際工作中仍舊應(yīng)當(dāng)最大限度的減少流量資料產(chǎn)生的誤差，從而通過提高流量資料的精度來得到相對(duì)準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)洪水來滿足不同部門、不同工程的需求。

3流量誤差對(duì)推求設(shè)計(jì)洪水影響的研究現(xiàn)狀及努力方向

當(dāng)前我國國內(nèi)針對(duì)流量資料推求設(shè)計(jì)洪水方面的流量誤差對(duì)設(shè)計(jì)洪水的影響研究并不廣泛，這與我國的水文科研部門與其他部門的工作存在脫節(jié)的現(xiàn)象是密不可分的，主要表現(xiàn)為水文監(jiān)測單位比較重視水文監(jiān)測過程以及水文監(jiān)測成果，而對(duì)監(jiān)測誤差對(duì)水文相關(guān)資料的使用單位所做的研究與分析較少進(jìn)行考慮，同時(shí)水利工程建設(shè)中的水文資料分析將極值的影響作為主要的考慮對(duì)象，而對(duì)所使用的水文資料中存在的誤差則存在重視不夠的現(xiàn)象。這就需要水文監(jiān)測單位強(qiáng)化服務(wù)意識(shí)，通過對(duì)水文資料的不斷完善并提高其精準(zhǔn)度來適應(yīng)各個(gè)單位對(duì)水文資料的需求，同時(shí)水利工程設(shè)計(jì)單位要重視對(duì)資料的審查，避免水文資料中存在的不必要誤差對(duì)設(shè)計(jì)洪水的推求產(chǎn)生影響，并盡量減小誤差來降低流量誤差對(duì)設(shè)計(jì)洪水推求的影響。在這個(gè)過程中要認(rèn)識(shí)到流量資料是推求設(shè)計(jì)洪水的基礎(chǔ)，通過對(duì)水文資料開展可靠性審查、一致性審查以及代表性審查的“三性審查”來確保水文資料相關(guān)數(shù)據(jù)的精確性，從而為設(shè)計(jì)洪水的推求以及相關(guān)水工建筑物的安全使用奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。另一方面，在進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水的推求中，相關(guān)部門往往重視特大洪水流量的流量誤差審查，而忽略了對(duì)中等、低等水流量中的誤差，特大洪水流量值在適線中的重要性是不可否認(rèn)的，但是同時(shí)流量測量產(chǎn)生的誤差尤其是中、低水流量中存在的測量誤差會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)洪水的推求也可能產(chǎn)生較大的影響，所以流量測量誤差尤其是中、低水流量的測量誤差對(duì)提高設(shè)計(jì)洪水值計(jì)算的精確性具有重要的意義，并且在制定測站測流方案時(shí)將已知的推求設(shè)計(jì)洪水值產(chǎn)生影響的流量測驗(yàn)誤差的極限值作為重要的考慮對(duì)象可以在確保測驗(yàn)精度的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)更為經(jīng)濟(jì)的測流方案的選擇。需要注意的是水體流量的變化是相當(dāng)復(fù)雜的，所以必須通過持續(xù)的、長期的流量測量并將所得的流量資料與其他水文要素建立起相關(guān)關(guān)系才能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)逐日流量的推求以掌握水體流量變化的規(guī)律，從而通過對(duì)河流流量變化規(guī)律的探求與探究提高設(shè)計(jì)洪水值計(jì)算的精確性。

參考文獻(xiàn)

[1]唐純喜.中小流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算理論研究及其軟件開發(fā)[D].杭州：浙江大學(xué)，2003.

[2]侯云青.入庫洪水隨機(jī)模擬及期望概率的研究[D].南京：河海大學(xué)，2004.

[3]熊立華，郭生練，劉攀.皮爾遜型Ⅲ設(shè)計(jì)洪水的可靠性研究[J].水電能源科學(xué)，2002（4）.

[4]王國安.對(duì)我國水庫設(shè)計(jì)洪水及標(biāo)準(zhǔn)問題研究的主要成果[J].人民黃河，1994（5）.

[5]郭生練.氣候變化對(duì)洪水頻率和洪峰流量的影響[J].水科學(xué)進(jìn)展，1995（3）.

[6]梁忠民，許大明.洪水頻率分析穩(wěn)健性方法研究[J].水科學(xué)進(jìn)展，1997（2）.