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      湖北承天水利勘察設計院有限公司 
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      常用的水文特征值

      發布時間:2013-02-01

       

      (一)汛期時間的劃分

      從全國來講,汛期時間是不同的,主要由各地區根據具體氣候、降水情況決定,南方入汛時間較早,結束時間較晚;北方入汛時間較晚,但結束時間較早。每年5月~9月,江淮流域降雨明顯比其它月份多,故我省習慣上把5月~9月稱為汛期。汛期又分為初汛期、中汛期和末汛期。中汛期又稱大汛期或主汛期。

      (二)頻率與重現期

      (1)頻率的概念。頻率是指某一數值隨機變量出現的次數與全部系列隨機變量總數的比值,用符號P表示,以百分比(%)作單位。

      頻率是隨機變量出現的機會,例如P=1%,表示平均每100年會出現一次;P=5%,表示平均每l00年會出現5次,或平均每20年會出現一次。

      (2)重現期的概念。隨機變量出現頻率的另一種表達方式是重現期,即通常所講“多少年一遇”。

      重現期用T表示,水文分析所用的單位是“年”。

      (3)重現期與頻率的關系。重現期與頻串的關系可用下式表示。

      ①當所分析的對象是最大洪峰流量或最大24h降水量等,它們出現的頻率小于50%時,則重現期為:T=1/P(年)

      ②當所分析的對象是較小的枯水流量,其頻率一般大于50%、則重現期為:

      T=1/(1-P)(年)

      應當注意的是,所謂重現期為百年一遇,是指在很長的時間內,平均每逢一百年會出現一次,而不是說剛好在一百年出現一次,事實上在一百年內可能遇到好幾次,也可能一次也遇不到。

      (三)常用的特征值

      1.河道水位特征值

      (1)起漲水位。一次洪水過程中,漲水前最低的水位。

      (2)洪峰水位。一次洪水過程中出現的最高水位值。同樣按日、月、年進行統計,可以分別得到日、月、年最高水位。

      (3)警戒水位。當水位繼續上漲達到某一水位,防洪堤可能出現險情,此時防汛護堤人員應加強巡視,嚴加防守,隨時準備投入搶險,這一水位即定為警戒水位。

      警戒水位主要是根據地區的重要性、洪水特性、堤防標準及工程現狀而確定。

      (4)保證水位。按照防洪堤防設計標準,應保證在此水位時堤防不潰決。有時也把歷史最高水位定為保證水位。

      2.水庫的特征水位與庫容

      水庫工程為完成不同任務不同時期和各種水文情況下,需控制達到或允許消落的各種庫水位稱為水庫特征水位。相應于水庫特征水位以下或兩特征水位之間的水庫容積稱為水庫特征庫容?!端姽こ趟麆幽茉O計規范》中,規定水庫待征水飽主要有:正常蓄水位、死水位、防洪限制水位、防洪高水位、設計洪水位、校核洪水位等;主要特征庫容有:興利庫容(調節庫容)、死庫容、重疊庫容、防洪庫容、調洪庫容、總庫容等。

      (1)正常蓄水位與興利庫容。水庫在正常運用情況下,為滿足興利要求在開始供水時應蓄到的水位,稱正常蓄水位,又稱正常高水位、興利水位,或設計蓄水位。它決定水庫的規模、效益和調節方式,也在很大程度上決定水工建筑物的尺寸、型式和水庫的淹沒損失,是水庫最重要的一項特征水位。當采用無閘門控制的泄洪建筑物時,它與泄洪堰頂高程相同;當采用有閘門控制的泄洪建筑物時,它是閘門關閉時允許長期維持的最高蓄水位,也是擋水建筑物穩定計算的主要依據。正常蓄水位至死水位之間的水庫容積稱為興利庫容,即以調節庫容。用以調節徑流,提供水庫的供水量。

      (2)死水位與死庫容。水庫在正常運用情況下,允許消落到的最低水位,稱死水位,又稱設計低水位。死水位以下的庫容稱為死庫容,也叫墊底庫容。死庫容的水量除遇到特殊的情況外(如特大干旱年),它不直接用于調節徑流。

      (3)防洪限制水位與重疊庫容。水庫在汛期允許興利蓄水的上限水位,也是水庫在汛期防洪運用時的起調水位,稱防洪限制水位。防洪限制水位的擬定,關系到防洪和興利的結合問題,要兼顧兩方面的需要。如汛期內不同時段的洪水特征有明顯差別時,可考慮分期采用不同的防洪限制水位。正常蓄水位至防洪限制水位之間的水庫容積稱為重疊庫容,也叫共用庫容。此庫容在汛期騰空,作為防洪庫容或調洪庫容的一部分。

      (4)防洪高水位與防洪庫容。水庫遇到下游防護對象的設計標準洪水時,在壩前達到的最高水位,稱防洪高水位。只有當水庫承擅下游防洪任務時,才需確定這一水位。此水位可采用相匝下游防洪標準的各種典型洪水,按擬定的防洪調度方式,自防洪限制水位開始進行水庫調洪計算求得。防洪高水位至防洪限制水位之間的水庫容積稱為防洪庫容。它用以控制洪水,滿足水庫下游防護對象的防洪要求。

      (5)設計洪水位。水庫遇到大壩的設計洪水時,在壩前達到的最高水位,稱設計洪水位。它是水庫在正常運用情況下允許達到的最高洪水位。也是擋水建筑物穩定計算的主要依據,可采用相應大壩設計標準的各種典型洪水,按擬定的調度方式,自防洪限制水位開始進行調洪計算求得。

      (6)校核洪水位與調洪庫容。水庫遇到大壩的校核洪水時,在壩前達到的最高水位,稱校核洪水位。它是水庫在非常運用情況下,允許臨時達到的最高洪水位,是確定大壩頂高及進行大壩安全校核的主要依據。此水伎可采用相應大壩校核標準的各種典型洪水,按擬定的調洪方式,自防洪限制水位開始進行調洪計算求得。校核洪水位至防洪限制水位之間的水庫容積稱為調洪庫容。它用以攔蓄洪水,在滿足水庫下游防洪要求的前提下保證大壩安全。(7)總庫容。校核洪水位以下的水庫容積稱為總庫容。它是一項表示水庫工程規模的代表性指標,可作為劃分水庫等級、確定工程安全標準的重要依據。

      以上所述備項庫容,均為壩前水位水平線以下或兩特征水位水平線之間的水庫容積,常稱為靜態庫容,即是習慣上講的庫容。在水庫運用中.特別是洪水期的調洪過程中,庫區水面線呈拋物線形狀,這時實際水面線以下、庫尾和壩址之間的水庫容積,稱為動態庫容。實際水面線與壩前水位水平線之間的容積稱為楔形庫容或動庫容。以上各項水庫特征水位和特征庫容的相互關系如圖4-1所示。

      3.流量特征值

      (1)洪峰流量。一次洪水過程中,流量的最大值。

      (2)歷史最大流量。歷史最大洪水發生過程中的最大流量,又稱歷史洪水洪峰流量。

      (3)安全泄量(允許泄量)。某河道或涵閘能安全通過的最大渲泄流量。河道安全泄量指在保證水位時的相應流量,亦代表現有堤防的防洪能力。河道安全泄量是規劃設計堤防工程和水庫擔負下游防洪任務的重要數據,也是擬定防洪措施的主要依據。

      4.設計洪水

      (1)設計洪水是指符合一定設計標準的洪水。它包括設計洪峰流量、一定時段的設計洪水總量和設計洪水過程線三個要素。

      (2)防洪設計標準是指防洪保護對象和防洪工程本身的防洪安全標準。防洪設計標準是衡量水利工程防洪效果的指標,通常采用洪水的重現期作為洪水的設計標準。

      5.洪水特性

      洪水特性的表示方法,通常用洪峰流量、洪水總量和洪水總歷時來表示。

      (1)一次洪水總量。它是某一控制斷面以上流域內一次降雨產生的徑流量,可以用一次降雨產生的徑流深乘以產流的流域面積求得。也可以由一次洪水流量過程線與橫坐標所包圍的面積求得。

      (2)洪水總歷時。是指一次洪水過程所經歷的時間可以由一次洪水流量過程線的底寬求得。

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