水利工程泄洪运行后的设计洪水位复核

为分析洪水期水闸运行后的防洪情势特征,文章以南四湖韩庄闸为例,基于2001—2021年汛期逐日水位流量与闸门开度,分析计算了闸上水位与附近站点的水位、流量关系规律,并运用两种方法试算确定了工程设计洪水位和校核洪水位。结果表明:闸上水位与韩庄(微)、微山两水位站之间的相关关系总体较好,但在水闸大流量泄洪影响下,韩庄闸水位-流量关系紊乱无规律,增加了防洪管理与调度的难度;现状条件下水闸设计洪水位较原设计值平均低9.5cm,校核洪水位较原设计值平均低12.5cm。

基于DEM的陕西省中小流域设计洪水软件开发

为规范和高效简捷地计算暴雨推求设计洪水,避免烦琐的查表和手工计算,针对陕西省中小流域设计洪水软件的空白,研发了基于DEM(Digital Elevation Model)的暴雨推求设计洪水的软件。该软件利用不同历时的点暴雨均值和变差系数等值线图生成DEM数据源,点选可自动获取工程所在位置的所有参数。采用推导的数值解法对产流过程和汇流过程进行程序开发,实现了陕西省无资料地区中小流域设计洪水计算的可视化高效计算和快捷规范的输出,显著提高了计算精度和工作效率。该软件算法和开发方法可推广应用于全国其他省市中小流域无资料地区设计洪水的计算。

岩溶山区小流域水库工程设计洪水计算——以WL水库工程为例

为科学合理确定岩溶山区小流域水库工程设计洪水,以WL水库为研究对象,考虑坝址以上伏流区、明流区分布,按全面积法、分块叠加法分别计算设计洪水,经综合比较确定坝址推荐设计洪水过程。结果表明,分块叠加法计算的设计洪水成果与坝址下游历史洪水调查成果较接近,能反映伏流区对坝址洪水调节的实际情况,并与区域已有洪水成果协调,为该工程坝址推荐设计洪水成果。本研究成果对开展区域岩溶山区水库设计洪水计算工作有一定的借鉴意义。

万泉河流域设计洪水分析

编制河流治理开发方案,需要合理可靠的设计洪水成果。以万泉河设计洪水计算为例,分析了历史洪水重现期,进行了水文站洪水系列一致性处理,建立了干流水文站之间的洪峰、洪量相关关系,插补延长了洪水系列,确定了水文站设计洪水成果。根据流域具有调蓄作用水库的兴建时间,计算不同分区的区间设计洪水。分析流域洪水遭遇情况,采用典型年法和同频率法分析设计洪水地区组成,采用分区时段洪量控制选取相对不利的典型年实测洪水过程为典型,推求防洪控制断面设计洪水过程线。

白鹤滩水库分期设计洪水与运行水位动态控制

水库运行调度依据年最大设计洪水确定的汛限水位,没有考虑洪水年内的季节性变化规律。采用原设计汛限水位运行导致汛期弃水、汛后水库蓄满率低。本文把白鹤滩水库汛期分为前汛期、主汛期和后汛期,分别计算分期设计洪水,经调洪演算推求分期运行水位,利用预报预泄法确定汛期运行水位上限,分析白鹤滩水库汛期运行水位动态控制的风险及效益,为白鹤滩水库调度决策提供技术参考。

融合ARIMA模型和MCMC方法的非一致性设计洪水计算

常规非一致性频率分析方法在选择协变量、建立统计参数与协变量的函数关系方面均存在主观性,且仅获得设计洪水估计值,不能同时进行不确定性分析。为改进上述不足,建立了ARIMA-MCMC模型,在贝叶斯MCMC方法抽样过程中考虑统计参数拟合期内的时变性,进而对未来气候变化条件下的非一致性设计洪水频率分布模型参数进行抽样,基于参数后验分布进行设计洪水计算,并推求相应的置信区间。选取雅砻江流域小得石水文站作为分析对象,采用ARIMA-MCMC模型定量评估未来气候变化条件下小得石站设计洪水的变化情况。结果表明:基于ARIMA-MCMC方法的参数抽样收敛效果较好,3种情景下的模型统计量D均小于显著水平5%的临界值;除SSP2-4.5情景下P=0.1%和P=0.05%的设计值外,其他情况的设计最大日流量较历史期均明显增加,其中SSP1-2.6、SSP5-8.5情景下的增幅分别为7.1%~10.5%、13.9%~27.2%。本文建立的ARIMA-MCMC方法能够有效进行非一致性设计洪水频率分析。

白鹤滩水库运行期非一致性设计洪水估算

水库建设运行改变了下游河流的水文情势,导致水文资料系列无法满足洪水频率分析的一致性假定要求。本文基于GAMLSS模型构,建以水库系数作为协变量的时变P-III型分布模型,分别采用极大似然法和Q-Q图适线法,估计时变P-III型分布模型参数,推求白鹤滩水库运行期设计洪水。结果表明:Q-Q图适线法的拟合效果要优于极大似然法,与原设计值相比白鹤滩水库运行期1000年一遇设计洪峰,3 d、7 d、15 d和30 d洪量,分别削减了26.2%、25.1%、23.8%、22.7%和24.4%。

考虑历史洪水资料的三峡水库运行期非一致性设计洪水估算

水利水电工程规划设计采用单站的天然年最大洪水系列资料和P-Ⅲ型适线法推求设计洪水,确定水库特征水位。然而上游水库的建成运行,破坏了下游洪水资料系列的一致性假定。本文通过构建非一致性洪水频率分析时变矩模型,计算了长江上游重点水库群的水库系数;并根据连续型随机变量分布函数单调递增的特性,提出了基于Q-Q图的时变P-Ⅲ型适线法;推求出考虑历史洪水资料的三峡水库运行期非一致性设计洪水,并与极大似然法的估算成果进行比较。结果表明:①水库系数作为时变P-Ⅲ型分布的协变量,可以反映洪水系列的非一致性变化规律;②时变P-Ⅲ型适线法侧重考虑历史洪水点据的拟合,拟合效果优于极大似然法;③相较原设计成果,三峡水库运行期1000年一遇设计洪峰Q m、洪量W 3d和W 7d削减18%左右,洪量W 15d和W 30d削减14%左右,长江上游水库群的调蓄作用直接影响三峡水库运行期的防洪库容和特征水位。

基于山坡蓄量动力学模型的中小流域设计洪水计算

1984年的《暴雨径流查算图表》对我国无实测暴雨洪水资料地区的水利水电工程、道路、桥梁等工程洪水计算起到了关键性作用。现有中小流域设计洪水常用计算方法,如推理公式法、单位线法,其参数物理含义不明确,参数确定往往依赖经验且具有较大的主观性,极大地限制了无暴雨洪水计算手册地区水利水电工程设计。针对上述情况,引入山坡蓄量动力学模型,利用流域关键带结构特征及实测暴雨洪水资料确定模型参数,并将该模型计算洪水成果与洪水频率分析法、推理公式法、单位线法计算成果进行对比,计算结果合理。结果表明,该模型物理机制明确、参数更具有物理意义,可通过少量的野外勘测、室内实验或工程类比来确定参数;将其与流域洪水调查、野外勘测及室内试验等工作相结合,能得到合理的设计洪水计算成果,可推广应用于生产实践。

黄土区无水文资料小流域设计洪水计算方法

兰州地区大部分季节性沟道没有相应水文资料,无法获取准确的洪峰流量,给沟道治理和管理带来很多不便。因此,建立适用于黄土区无水文资料小流域设计洪峰流量计算方法对流域防灾减灾工作具有重要意义。以甘肃兰州地区无水文资料山洪沟道为研究对象,结合甘肃省科学院地质自然灾害防治研究所调查评价数据,通过Kendall协同系数检验和灰色关联分析,分别对沟道流域特征参数的一致性和特征参数与设计洪水计算相关性进行检验分析,选取沟道面积与主沟道长两个特征参数建立适用于兰州市山洪沟道设计洪峰流量计算经验公式。结合兰州市洪水经验公式法和“铁一院”法对比分析,3种计算方法两两对比均值误差分别为:新经验公式法-兰州洪水经验公式相对误差均值约14.4%、新经验公式法-“铁一院”法相对误差均值约17.8%、兰州洪水经验公式法-“铁一院”法相对误差均值约20.3%,新经验公式计算结果介于兰州洪水经验公式与“铁一院”法之间,具有一定准确性及合理性,能够更加高效、便捷地进行设计洪峰流量推求。同时新经验公式推求设计洪峰流量仅涉及两个特征参数且可准确量化。

梯级水库运行期设计洪水及水位联合优化调控变革与启示

我国水资源时空分布不均,年际、年内变差大,洪涝和干旱并存,流域防洪与兴利需求并重。随着大规模水库群建成投运,流域下垫面条件及产汇流机制明显变异,水库及引调水工程运行等人类活动对设计洪水影响显著,梯级水库群运行管理中如何分析和应用设计洪水成为亟待解决的新问题,水库群联合优化调控、水资源高效利用的现实要求十分迫切,已列入中国科学技术协会2023年十大产业技术问题。经过多年探索实践,我国在梯级水库运行期设计洪水及水位联合优化调控方面已取得一定研究进展和成果,但仍存在对暴雨洪水季节性变化规律认识不足、梯级水库群系统中各水库运行相互影响考虑不足、现代水文气象实时预报信息运用不足等问题,亟须系统开展运行期设计洪水及水位联合优化调控体系研究,实现风险可控条件下水资源高效利用,保障防洪安全、供水安全、能源安全、生态安全,推进新阶段经济社会高质量发展。

海河“23·7”流域性特大洪水北京市永定河洪水调查分析及对设计洪水的建议

受2305号台风“杜苏芮”影响,海河流域发生“23·7”流域性特大洪水,造成严重人员伤亡和财产损失。通过对北京市境内永定河全面开展降雨分析和洪水调查计算,并与设计雨量、历史洪水、实测洪水和设计洪水进行对比分析,确定永定河不同历时雨量、流量、洪量及重现期标准,结合本次暴雨洪水特点重点分析了永定河三家店至卢沟桥段洪水规律的变化情况。针对永定河防洪工程设计洪水工作中存在问题和“23·7”特大洪水实际,提出防洪工程设计洪水工作思路和建议,以期为防洪工程规划设计提供参考。

高关水库设计洪水复核计算和对比研究

高关水库1972年运行以来蓄满率低,防洪与兴利之间的矛盾突出。本文将高关水库的年最大洪水系列延长至2023年和考虑历史洪水调查资料,开展设计洪水复核计算,并与采用暴雨途径推求的成果进行对比分析。结果显示:由流量途径推求的设计洪水结果比由暴雨途径计算的结果明显偏小,百年一遇设计洪峰、12 h洪量和1 d洪量分别偏小15.92%、27.93%和23.58%,两千年一遇校核洪峰、12 h洪量和1 d洪量分别偏小12.21%、17.52%和13.56%;从安全和管理两方面综合考虑,建议年最大洪峰流量设计值采用暴雨途径计算的结果,而年最大洪量设计值采用流量途径计算的结果;采用同频率放大法推求设计洪水过程线,重新确定水库汛限水位,可提高水库的综合利用效益。The fill storage ratio of the Gaoguan Reservoir is very low since operation in 1972, and the contradiction between flood control and comprehensive utilization is prominent. In this study, extending the annual maximum (AM) flood data series to 2023 and considering the historical flood information, the design floods were rechecked and compared with those estimated by design storm. The result shows that the 100-year design flood (2000-year check flood) peak discharge, 12 h and 1 d flood volume estimated by the flow discharge series are 15.92% (12.21%), 27.93% (17.52%), and 23.58% (13.56%) smaller than those calculated by the rain storm data, respectively;Comprehensively considering the safety and management factors, it is suggested that the design discharge peak and flood volume are selected based on AM rain storm and flood data series, respectively. The same frequency amplify method was used to derive design flood hydrograph, so as to determine the reservoir’s flood limited water level which will improve the comprehensive utilization benefit of the reservoir.

滇西无资料地区设计洪水经验公式推求探讨

设计洪水是水利水电工程规划和建设的重要参数,文章基于云南省西部保山市境内水文站实测长系列资料,建立参数相关关系构建地区综合经验公式,分析探讨经验公式面积指数和流量参数取值范围,对设计洪水成果进行精度检验。结果表明:滇西无资料地区运用地区综合经验公式推求设计洪水方法可行,成果精度可靠,分析结论可为无资料地区设计洪水推求提供一定参考。

推理公式法在冲洪积扇小流域设计洪水计算中的应用

为了解决工程实际问题和验证推理公式法的适用性,文章以北疆博州某水源工程为例,采用推理公式法,依据设计暴雨间接推求设计洪水,并结合现场洪水调查分析成果加以验证,最终将设计洪水成果应用于本工程设计,为无实测水文资料地区采用推理公式法进行小流域设计洪水的推求提供充足依据和有力支持。

长石岭水库工程设计洪水推求及施工导流研究

长石岭水库工程以供水任务为主,兼顾防洪、灌溉等综合利用。针对长石岭水库库区特殊的水文气象条件和工程布置特点,结合P-Ⅲ型曲线理论公式和浙江省推理公式法推求设计洪水洪峰流量,为施工导流方案和围堰技术设计提供理论数据支撑。结合水利水电施工导流设计原则,采用“一次断流围堰,隧道导流”的施工方式,具体介绍长石岭水库施工导流方案、导流建筑物设计施工、围堰截流与基坑排水、封堵蓄水与围堰拆除等工程措施,结果可供类似水库工程建设提供参考。

毛溪沟水库暴雨洪水特性及设计洪水计算分析

针对贵州省松桃县乌罗镇山区雨源型河流水文特性,在充分考虑毛溪沟水库坝址以上流域特征及流域内无水文气象测站现状,以邻近乌罗镇雨量站和松桃气象站实测连续降水序列数据为依据,采用“雨洪法”对流域暴雨洪水特性进行论证分析,并推求获得坝址及施工分期设计洪水。所得设计洪水与地区暴雨洪水的分布规律基本一致,与历史调查洪水相近,成果合理。

廉江河综合治理工程设计洪水地区组成分析

廉江河综合治理工程采用“上蓄、中疏、下拓”的防洪体系,利用上游新村水闸进行调蓄,使公园水闸-新村水闸段满足安全泄量要求。考虑新村水闸调蓄作用影响,通过“区间同频、新村相应”和“区间相应、新村同频”两种不利洪水组合进行下游控制断面的洪水计算分析,选取对工程更为不利的较大者作为控制断面设计洪峰流量。计算方法可为无资料地区洪水地区组合分析提供参考。

基于GAMLSS的非一致性设计洪水研究——以云南省盘龙河龙潭寨水文站为例

气候变化和人类活动等因素使洪水序列的一致性遭到破坏,因此推求非一致性条件下的设计洪水具有重要的理论和实践价值。以云南省盘龙河龙潭寨水文站为例,采用实测、模拟和预测的降水和洪水数据,基于GAMLSS模型和等可靠度方法计算一致性以及以时间、降水为协变量的非一致性的设计洪水。结果表明:(1)以降水为协变量的非一致性概率模型好于以时间为协变量的非一致性和一致性的概率模型,其不仅能够模拟洪水序列的趋势,还能够反映洪水的波动变化。(2)龙潭寨水文站的一致性的设计洪水为269~423 m^(3)/s,总体大于非一致性的设计洪水(182~432 m^(3)/s)。(3)以降水为协变量的设计洪水更为合理。研究结果可为洪水灾害防治和水利工程设计等提供参考依据。

昕水河设计洪水的流域模型法与推理公式法的比较分析

昕水河流域位于水文分区的西区,该研究流域昕水河上有大宁水文站,由于水文站位于昕水河入河口且流域面积大、距离选取断面位置较远,该研究利用暴雨计算设计洪水,分别采用流域模型法和推理公式法计算设计洪量。为保证工程安全开展、产汇流地类占比差距较大等因素,最终选取方法中的较大值作为最后成果。