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（涇源縣河道和水庫(kù)事務(wù)管理中心，寧夏 涇源 756400）

0 引言

在水利工程修建的時(shí)候，水位設(shè)計(jì)是一項(xiàng)十分重要的工作，但是傳統(tǒng)的水位推算考慮問題比較片面，在實(shí)際設(shè)計(jì)中只考慮到了極值水平的正常變化，往往忽略了環(huán)境因素的影響，例如：臺(tái)風(fēng)等天氣。由于水位分析不到位，常常使得水利工程存在很大的安全隱患，再加上近年來臺(tái)風(fēng)等氣象災(zāi)害頻發(fā)，導(dǎo)致人們?cè)絹碓街匾曀辉O(shè)計(jì)工作，為發(fā)揮水利工程的實(shí)際效用提供保障。

1 防洪水位設(shè)計(jì)的影響因素

在進(jìn)行水利工程修建時(shí)，支流入?yún)R口處是工程的重點(diǎn)內(nèi)容，需要引起高度關(guān)注。因?yàn)槲挥诖藚^(qū)域的水利工程，建設(shè)難度較大，在設(shè)計(jì)時(shí)要同時(shí)考慮干、支流洪水的因素，在支流入?yún)R口處是洪水匯集的區(qū)域，往往水量較大，產(chǎn)生的沖擊力也較強(qiáng)，對(duì)工程的建設(shè)質(zhì)量要求較為嚴(yán)格，尤其是水位設(shè)計(jì)要精準(zhǔn)合理，才能保障防洪的實(shí)際效果。這里要值得強(qiáng)調(diào)的是，防洪水位與很多因素存在關(guān)系，不僅和洪水的相關(guān)組合特性存在直接關(guān)系，還和防洪工程的耦合屬性有關(guān)[1]。由此就可以得出，如果只是單一使用洪水重現(xiàn)期分析的方法，或者是針對(duì)洪水組合特性進(jìn)行應(yīng)對(duì)，再或者借助經(jīng)驗(yàn)洪水組合的手段都是無法客觀反映防洪水位的，因?yàn)橥ㄟ^單一手法進(jìn)行的調(diào)洪計(jì)算，會(huì)和現(xiàn)實(shí)情況存在一定的距離，需要綜合考慮多方面的影響因素，從而得出最為精確的防洪設(shè)計(jì)水位。本文將參照防洪標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)質(zhì)，采用模擬推算的方法對(duì)位于入?yún)R口處的防洪工程進(jìn)行相關(guān)的水位計(jì)算，以便為今后相關(guān)研究工作提供有效參考。

2 防洪設(shè)計(jì)水位的研究方法

Copula模型是一種比較理想的計(jì)算模型，將其應(yīng)用到防洪設(shè)計(jì)水位分析中，其得出的計(jì)算結(jié)果可以更加精確。從前文中我們已經(jīng)知道，防洪水位設(shè)計(jì)需要考慮的因素有很多，其中最關(guān)鍵的一點(diǎn)就是洪水組合特性，位于交匯口處的水利工程，因?yàn)闀?huì)受到干、支流的共同作用，將干、支流的邊緣分布情況通過型曲線完成擬合，其具體的表達(dá)式如下：

另外，將共同影響的洪水（干、支流洪水）采用二變量分布的方法進(jìn)行科學(xué)處理，具體方法如下，假設(shè)我們把干流洪水設(shè)定為X，同時(shí)將支流洪水設(shè)定為Y，其中X和Y都屬于隨機(jī)變量，那么函數(shù) F（x）和函數(shù)F（Y）就分別代表著與Y和X相對(duì)應(yīng)的邊緣分布函數(shù)[2]。在此基礎(chǔ)上參照Sklar定理，我們就可以將聯(lián)合分布函數(shù)F（x，y），通過以下的方式來表示：。

3 防洪設(shè)計(jì)水位的研究結(jié)果

在現(xiàn)階段，利用Copula模擬方法，通過相關(guān)組合函數(shù)計(jì)算，可以推斷出洪水的最大峰值，從而科學(xué)制定防洪水位，將其應(yīng)用到洪水交匯處的水利工程修建中，可以進(jìn)一步確保水利工程的建設(shè)質(zhì)量，發(fā)揮預(yù)想的防洪效果。Copula模擬方法是一種較為科學(xué)和系統(tǒng)的研究方法，可以針對(duì)水位變化的影響因素，進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算，得出最佳的防洪水位設(shè)計(jì)方案。在實(shí)際的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，在充分了解工程概況的基礎(chǔ)之上，要結(jié)合當(dāng)?shù)氐乃奶卣?，將洪水組合特性（干流和直流的組合）充分考慮進(jìn)去，除此之外，還要明確防洪工程的耦合關(guān)系，將洪水組合特性和工程耦合關(guān)系作為主要的因素，通過科學(xué)計(jì)算得出最佳的防洪設(shè)計(jì)水位。什么是防洪水位設(shè)計(jì)的最佳方案，就是設(shè)計(jì)結(jié)果是唯一的，并且可以在極大程度滿足當(dāng)?shù)胤篮榈膶?shí)際需要，符合相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，通過防洪水位設(shè)計(jì)可以有效避免災(zāi)害的發(fā)生，承受住臺(tái)風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流天氣的考驗(yàn)，可以有效渡過洪水期。另外，采用這種較為先進(jìn)的模擬推算方法，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)利用洪水重現(xiàn)期進(jìn)行水位設(shè)計(jì)的不足，不確定性從根本上得到了改善，水位設(shè)計(jì)的可靠性大幅度提升。主要是因?yàn)樵诟?、支流交匯處，由于會(huì)受到洪水的共同作用，如果采用較為傳統(tǒng)的水位設(shè)計(jì)方法，會(huì)導(dǎo)致水位相差比較明顯，得不到實(shí)際的防洪效果，離防洪標(biāo)準(zhǔn)相差甚遠(yuǎn)，誤差范圍會(huì)比較大。因此，經(jīng)驗(yàn)洪水組合不能有效反映工程特性，基于這樣的情況，采用Copula模擬方法更為合理，其研究成果可以作為重要的參考依據(jù)，為防洪設(shè)計(jì)提供新的思路和可靠保障，確保防洪工程的實(shí)際建設(shè)效果，發(fā)揮建設(shè)資金的最大價(jià)值。

4 結(jié)論

綜上所述，水利工程修建是一項(xiàng)系統(tǒng)的工程，涉及到的內(nèi)容較多，就目前的情況來看，防洪水位設(shè)計(jì)依然是工程建設(shè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，如果設(shè)計(jì)不合理，那么水利工程就發(fā)揮不出實(shí)際的效果，極有可能造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。面對(duì)這樣的情況，在實(shí)際的防洪水位設(shè)計(jì)工作中，要結(jié)合工程的實(shí)際情況，掌握水位變化情況，通過科學(xué)有效的計(jì)算，確保水位設(shè)計(jì)的可靠性，從而發(fā)揮水利工程的最大價(jià)值。