基于防洪規(guī)劃的水文分析研究

1、<p>　　基于防洪規(guī)劃的水文分析研究</p><p>　　【摘要】本文闡述了現(xiàn)代水文是防洪規(guī)劃的基礎(chǔ)，介紹了城市水文學(xué)研究的特性，并結(jié)合實(shí)例加以論證。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】防洪規(guī)劃 水文分析 研究 </p><p>　　中圖分類號(hào)： TV87 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　一、前

2、言 </b></p><p>　　洪水災(zāi)害日益嚴(yán)重, 威脅生命財(cái)產(chǎn)安全, 有礙社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。整體防洪體系規(guī)劃和建設(shè)是國(guó)家和地方政府的職責(zé), 是科學(xué)、技術(shù)人員的任務(wù)。防洪體系組成需要堅(jiān)實(shí)可靠的水文基礎(chǔ)。長(zhǎng)江流域防治洪水、減緩災(zāi)害的實(shí)踐表明: 水文科學(xué)技術(shù)是防洪的非工程措施,也是整體防洪體系的基石。體系的構(gòu)想、規(guī)劃, 工程的措施設(shè)計(jì)、運(yùn)行, 系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度和科學(xué)管理, 以及其他非工程措施的

3、制訂和實(shí)施, 都需要現(xiàn)代水文綜合應(yīng)用多學(xué)科新技術(shù), 緊密結(jié)合社會(huì)經(jīng)濟(jì)、政策法規(guī)、生態(tài)環(huán)境和能力建設(shè)。 </p><p>　　二、現(xiàn)代水文是防洪規(guī)劃的基礎(chǔ) </p><p>　　現(xiàn)代防洪體系一般由堤防、水庫(kù)、分蓄洪區(qū)等工程措施以及洪水預(yù)報(bào)警報(bào)、政策法規(guī)、洪水保險(xiǎn)等非工程措施組成。工程措施是人類防洪的重要手段, 其效果如何由防洪規(guī)劃所規(guī)定的任務(wù)和作用而定, 它直接受人類認(rèn)識(shí)洪水規(guī)律的影響。 &

4、lt;/p><p>　　近年來(lái), 隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展, 人類活動(dòng)以及其他各種影響因素的加劇, 各地洪災(zāi)的頻繁出現(xiàn), 使以往的防洪規(guī)劃不能滿足現(xiàn)在的防洪要求, 許多問(wèn)題有待進(jìn)一步研究, 特別是防洪規(guī)劃中的水文問(wèn)題。只有建立在最新水文資料基礎(chǔ)上的防洪規(guī)劃, 運(yùn)用現(xiàn)代水文理論, 才能更好地指導(dǎo)今后的防洪工程體系的建設(shè)。因此, 為流域防洪規(guī)劃的適時(shí)修訂, 提供配套的流域防洪計(jì)算方法和工具, 是廣大水文工作者所面臨的迫切任務(wù)。水文設(shè)

5、計(jì)是由現(xiàn)有資料對(duì)未來(lái)可能出現(xiàn)情勢(shì)的預(yù)估, 其成果質(zhì)量的精度對(duì)防洪規(guī)劃及防洪工程設(shè)計(jì)影響巨大。我國(guó)原有江河的防洪規(guī)劃因完成時(shí)代較早, 采用的資料系列長(zhǎng)度較短, 代表性似顯不足。眾所周知, 水文現(xiàn)象的隨機(jī)性、水文系列的短缺或代表性不夠、水文參數(shù)的不確定性, 會(huì)導(dǎo)致水文設(shè)計(jì)值的誤差和變化, 直接影響到防洪規(guī)劃的成果。傳統(tǒng)防洪規(guī)劃的水文設(shè)計(jì), 方法也較為單一。 </p><p>　　在各大江河防洪工程體系建設(shè)初期, 大多

6、數(shù)是按單項(xiàng)工程本身的防洪作用來(lái)確定工程規(guī)模的。特別是早期修建的大型防洪水庫(kù),主要是依據(jù)水庫(kù)所處的地理位置、承擔(dān)的任務(wù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件和洪水大小來(lái)確定它的規(guī)模和相應(yīng)的設(shè)計(jì)運(yùn)行特征水位。在當(dāng)時(shí)的條件下, 很難考慮流域或地區(qū)的防洪工程體系形成后的工程調(diào)度運(yùn)行規(guī)則和水庫(kù)的控制特征水位。近年來(lái), 隨著水文科學(xué)的迅速發(fā)展以及各類信息來(lái)源的增加, 使過(guò)去難以考慮的受人類活動(dòng)、氣象等因素影響的現(xiàn)狀條件下洪水分析預(yù)測(cè)成為可能, 將系統(tǒng)理論、隨機(jī)過(guò)程理論等現(xiàn)

7、代水文學(xué)的方法運(yùn)用到防洪規(guī)劃中來(lái), 為解決防洪工程體系中的規(guī)劃問(wèn)題提供了新的有效工具。 </p><p>　　三、城市水文學(xué)研究的特性 </p><p>　?。ㄒ唬?、綜合性。城市水文學(xué)涉及水文科學(xué)、水利工程科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、社會(huì)學(xué)和城市科學(xué)，是一門(mén)綜合性很強(qiáng)的交叉學(xué)科。因此進(jìn)行城市水文研究，解決城市水害，應(yīng)由多學(xué)科合作完成。 </p><p>　　（二）、動(dòng)態(tài)性。由于

8、城市地區(qū)的人類活動(dòng)十分頻繁，城市建設(shè)發(fā)展隨時(shí)而變，因此城市水文學(xué)在研究較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的準(zhǔn)平衡狀態(tài)時(shí)，還須著重考慮隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程。1851 年摩爾凡尼提出的計(jì)算洪峰流量的合理化公式可看作是城市水文學(xué)的開(kāi)始。1851―1967 年為城市水文學(xué)的早期發(fā)展階段，主要沿用一般的水文學(xué)方法來(lái)處理城市水文學(xué)問(wèn)題。以后城市水文學(xué)發(fā)展較快，逐步建立了一些具有城市水文特點(diǎn)的分析方法。 </p><p>　　（三）、安全性。在城市防

9、洪和排水工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，首先需要解決安全性和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系。以往都用超過(guò)某一量級(jí)的暴雨和洪水流量發(fā)生的頻率或重現(xiàn)期作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。近年來(lái)的研究認(rèn)為,設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不僅要考慮重現(xiàn)期,而且要考慮風(fēng)險(xiǎn)率和可靠度。 </p><p>　　四、現(xiàn)代水文預(yù)報(bào)是防洪工程建設(shè)和調(diào)度的依據(jù) </p><p>　　現(xiàn)代水文預(yù)報(bào)技術(shù)不僅考慮短期降水及洪水傳播,還過(guò)渡到既考慮衛(wèi)星云圖、遙感遙測(cè)等采集的氣象因素, 又考慮洪

10、水來(lái)源、河道沖淤變化等水文因素的影響, 使洪水預(yù)報(bào)的精度大為提高。更可以利用氣象上的降水定量預(yù)報(bào)、中期形勢(shì)數(shù)值預(yù)報(bào)、長(zhǎng)期預(yù)報(bào)等多途徑、多方法深入探討, 通過(guò)建立大尺度的水文氣象模型或具有水文機(jī)理的模型進(jìn)行長(zhǎng)期、中期預(yù)報(bào), 使洪水預(yù)見(jiàn)期加長(zhǎng)了, 為有關(guān)部門(mén)提前作好防汛準(zhǔn)備創(chuàng)造了條件。現(xiàn)代水文預(yù)報(bào)另一個(gè)最重要的特點(diǎn)是, 可以作實(shí)時(shí)預(yù)報(bào), 特別是隨著地理信息系統(tǒng)( GIS) 、人工智能系統(tǒng)、專家系統(tǒng)及現(xiàn)時(shí)校正技術(shù)的大量使用, 將明顯縮短洪水預(yù)

11、報(bào)的時(shí)間, 提高短期預(yù)報(bào)的精度, 時(shí)效性增長(zhǎng), 使防洪決策部門(mén)有充足的決策和調(diào)度時(shí)間, 把洪災(zāi)損失降至最小。五、實(shí)例分析 </p><p>　　紹興市區(qū)位于蕭紹平原中部,地理位置處于東徑120°35′,北緯29°59′. 紹興市城市防洪規(guī)劃范圍:北起104 國(guó)道北復(fù)線,東起平水東江,南至越南路、西至紹大線公路,總面積為44. 6k? .紹興市城市地面及道路高程在4. 8～7. 2 m ,一般為

12、5. 0 m左右.紹興市有紹興水文站,位于市區(qū)南門(mén),觀測(cè)項(xiàng)目有雨量、水位. 雨量資料從1929 年到1936 年和從1951 年到2003 年的連續(xù)資料系列;水位資料從1957 年到2003 年47a 資料系列,其中1960 年、1962 年系東湖站水位. 市區(qū)附近雨量站有漓渚、富盛、馬山、堯郭站,資料系列較長(zhǎng);水位站有婁宮、毓秀橋、柯橋、陶里等站,用為本次水文分析參證站. </p><p>　?。ㄒ唬?、設(shè)計(jì)暴雨

13、合理性分析 </p><p>　　蕭紹平原流域面積2 335 k?,設(shè)計(jì)雨量1 d 和3 d 都小于本次規(guī)劃,設(shè)計(jì)暴雨均值點(diǎn)、面關(guān)系分別為0. 81 和0. 84 ,符合設(shè)計(jì)暴雨點(diǎn)、面關(guān)系一般規(guī)律.曹娥江流域面積4 417 k? (曹娥鎮(zhèn)以上) ,位于紹興市區(qū)東南面,其中山丘面積占82 % ,平原占18 %. 設(shè)計(jì)1 d 和3 d 雨量略小于紹興市區(qū)設(shè)計(jì)雨量,參數(shù)基本一致.浦陽(yáng)江流域面積3 431 k?,位于紹興

14、市區(qū)西南面,流域設(shè)計(jì)面雨量一日和三日略小于紹興市區(qū)設(shè)計(jì)雨量,其統(tǒng)一參數(shù)與紹興市區(qū)基本一致. </p><p>　?。ǘ?、系列代表性分析 </p><p>　　紹興站53a 雨量資料系列分析,年最大一日、三日暴雨均值變幅已較穩(wěn)定. 從第37 年到第47 年最大一日暴雨均值穩(wěn)定在94. 3～96. 0 mm ,其均值相對(duì)差在1. 8 %以內(nèi);最大三日暴雨均值穩(wěn)定在133. 6～139. 8

15、mm ,其均值相對(duì)差在4. 4 %以內(nèi). 故設(shè)計(jì)采用53a 長(zhǎng)系列資料. </p><p><b>　?。ㄈ?、設(shè)計(jì)洪水 </b></p><p>　　1、產(chǎn)流計(jì)算。產(chǎn)流計(jì)算采用初損后損法,流域最大平均蓄水量為100mm ,前期流域平均蓄水量80 mm ,則初損20 mm. 后損每0. 5mm ,穩(wěn)滲每h 1. 5 mm ,凈雨按上述要求進(jìn)行計(jì)算. </p>

16、;<p>　　2、匯流計(jì)算。匯入市區(qū)的平水江、南池江、坡塘江、婁宮江、漓渚江的匯流計(jì)算,按河流集水面積大于50 k? ,采用瞬時(shí)單位線法;小于50 k?用推理公式計(jì)算. 以上兩種方法有關(guān)參數(shù),均應(yīng)用浙江省水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院的綜合成果. </p><p><b>　　3、水位頻率計(jì)算 </b></p><p>　　將實(shí)測(cè)47a 年最高水位,進(jìn)行點(diǎn)據(jù)分析與洪水調(diào)

17、查考證,經(jīng)頻率計(jì)算,其參數(shù)為: 平均水位4. 57 m , Cv = 0. 12 , Cs =5 Cv. 在現(xiàn)狀情況下,紹興南門(mén)站100a 一遇洪水位5. 40 m ,50a一遇洪水位5. 29 m ,20a 一遇洪水位5. 11 m ,10a 一遇洪水位4.97 m ,5 年一遇洪水位4. 81 m. 1962 年9 月洪水,紹興(東湖) 站最高水位為5. 30 m ,調(diào)查南門(mén)附近念畝頭水位5. 64 m ,當(dāng)時(shí)由于環(huán)城南河向北泄水受

18、橋涵等影響而不暢,致使紹興南門(mén)水位較高.實(shí)施城市防洪規(guī)劃、蕭紹平原治澇規(guī)劃工程以后,經(jīng)疏浚拓寬河道、橋涵等綜合整治,河網(wǎng)的排澇能力將大為改善,紹興南門(mén)洪水位將明顯降低. </p><p>　　綜上所述，通過(guò)水文分析，掌握相關(guān)水文信息，做到未雨綢繆，實(shí)現(xiàn)城市防洪規(guī)劃的宏觀調(diào)控。 </p><p><b>　　結(jié)論 </b></p><p>　　總

19、的看來(lái), 無(wú)論是對(duì)單個(gè)防洪工程建設(shè)還是整個(gè)防洪體系的運(yùn)行, 現(xiàn)代水文預(yù)報(bào)技術(shù)都使防洪調(diào)度建立在準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)基礎(chǔ)上,增加的洪水預(yù)見(jiàn)期, 更使得防洪調(diào)度游刃有余?？梢哉f(shuō)現(xiàn)代水文預(yù)報(bào)技術(shù)是防洪調(diào)度的依據(jù), 亦是防洪體系中不可缺少的一環(huán)。 </p><p><b>　　【參考文獻(xiàn)】、 </b></p><p>　　[1]張連河．西北某鐵路小流域水文分析與流量計(jì)算驗(yàn)證[J]_甘肅