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基于流量资料养息牧河设计洪水分析摘要:文章以养息牧河小荒地水文站1939年-2005年的流量资料为依据,采用矩法进行配线,推求养息牧河的设计洪水。在设计频率为10%、5%、2%、1%时,其对应的洪水流量分别为482m3/s,662m3/s,909m3/s,1100m3/s。项目工程的设计标准为10年一遇,校核标准为20年一遇,即设计标准所对应的流量为482m3/s,校核标准所对应的流量为662m3/s。 关键词:水文;设计洪水;养息牧河 中图分类号:TV52文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2010)-05-0119-2 水文是水利工程建设的基础,其分析计算结果是各类工程建设不可缺少的依据。对于某一个水利工程项目我们最先要到现场勘查历史洪痕并且收集相关的水文、气象和流域特性等资料,调查历史洪水和枯水资料,然后运用频率分析等方法计算出所需要的成果。水文计算的根本任务是在认识和掌握水文客观规律的基础上,通过水文水利计算分析,合理的确定工程的规模,为水利工程规划、设计、施工与管理提供经济合理、安全可靠的数据。 一、养息牧河基本概况 养息牧河亦作杨柽木河,源出热河绥东县北,其干流在二遭河子乡王包铺以下仍经养息牧门入新民县,过彰武台门西在新民县东北平坨子进辽河。养息牧河流域分布在柳河以东与大四家子乡、苇子沟乡一带低山丘陵间的平原洼地,总流域面积1861平方公里,全长129公里,比降0.0007-0.0015,平均含沙量5.1kg/m3。该水利工程位于辽宁省新民县,养息牧河在新民段洪水产流面积375.61km2,河长35km,比降0.85‰,年均径流量0.87亿m3。新民市多年平均径流深为81.3mm,多年平均径流量为2.695×108m3。养息牧河沿河岸土质比较肥沃,地势平坦,是新民境内重要的农牧业生产基地,但是沿养息牧河的堤防工程因年久失修,现有一半以上不足5年一遇的标准,一半以上不足10年一遇的标准,低于现有的规范标准,因此需要对养息牧河的堤防重新进行设计和改造,根据规范的要求,设计标准采用10年一遇,校核标准采用20年一遇。 二、养息牧河设计洪水推求 (一)设计洪水推求的基本方法 设计洪水时指水利水电工程设计所依据的设计标准的洪水。设计标准取决于建筑物的等级,并分为正常运用(设计标准)和非常运用(校核标准)两种情况。按正常运用的洪水标准算出的洪水称为设计洪水,用它来决定水利工程的设计洪水位、设计流量等。当河流发生比设计洪水更大的洪水时,就要选定一个校核标准,即在这个非常运用情况下能够保证水利工程不被破坏,推求设计洪水的方法有两种,一种是由流量资料推求设计洪水,另一种是由暴雨资料推求设计洪水。后者又分为由实测暴雨资料推求一定频率的设计暴雨然后计算设计洪水和由水文气象资料推求可能最大暴雨,然后计算可能最大洪水。 (二)用流量资料推求设计洪水 养息牧河上建有小荒地水文站,目前从小荒地水文站收集到1939年至2005年共60年的洪峰流量资料,(无1944年、1945年、1946年、1947年、1948年、1949年、1987年的洪峰流量资料),其中洪峰流量排名前三位的是:1969年洪峰流量1290m3/s,1975年洪峰流量962m3/s,1991年洪峰流量720m3/s,经调查考证,1969年的洪水是历史特大洪水,在此之前无历史特大洪水,采用矩法进行配线,分别推求出10年、20年、50年、100年一遇的洪峰流量,具体过程如下。 1.求经验频率。 (1) 式中:Pm―实测系列第m项的经验频率; m―实测系列由大到小排列的序号; n―实测系列的年数。 2.求理论频率。 样本系列各项的经验频率确定之后,概率格纸上经验频率点据的位置即可确定下来。接下来是为这些点据适配一条理论频率曲线,以便计算设计洪水值用。我国从60年代以后统一采用皮尔逊Ⅲ型曲线作频率计算。皮尔逊Ⅲ型曲线有3个参数:均值、变差系数和偏态系数。均值表示系列的平均情况,它可以说明这一系列总水平的高低。变差系数能够很好的说明一个或多个系列的离散程度,偏态系数不仅能反应系列的离散程度,而且能反映系列在均值两边的对称程度。在水文统计中主要采用偏态系数作为衡量系列不对称程度的参数。经实践证明该曲线在我国大部分地区与经验频率点据配合较好。 (1)计算年径流量的均值 (2) 式中:―年径流量均值; ―第i年年径流量。 (2)计算变差系数 Cv=(3) 式中:Cv―变差系数; Ki―第i年的流量模数; n―年数。 (3)计算偏态系数 (4) 公式(4)右端的分子分母同除以 ,得 (5)