淺析水利水電工程實施中的水文分析與計算研究進展論文

　　0引言

我國是一個水旱災害頻繁、水資源短缺、水環境問題比較嚴重的國家，水利水電工程、水環境治理等是國家的基礎產業，關係着社會經濟持續發展和安全穩定的大局.合理確定防洪減災、水資源開發利用保護等工程佈局與規模，正確評價工程作用，科學管理運行，充分發揮其效益都離不開水文分析和規劃.水文分析是研究各種水體在水循環運動中，相互轉化、相互交換及其不斷變化的規律性.水文分析計算工作的任務是通過對水文要素的分析研究，揭示它們的變化規律，從而對長期的水文情勢作出科學的預估對水文的分析和計算有助於建設一些大型水電站和水庫，對水文進行測報，掌握水文特性，制定科學的調度運用方案.目前，國內外對水文規劃的研究日益加強，取得的成果很多.因此對水文分析和計算方法進行綜述，試圖為水利水電工程中的水文工作提供依據和借鑑.

　　1水文分析在水利工程方面的應用

水文分析在水利工程如防洪治理、修建橋樑、水庫和水電站工程的實施等中都有重要的作用，在這些工程的實施前必須先摸清水的變化規律，進行合理的設計，才能確保工程正確地實施.

1.1水文分析在防洪治理中的應用

近年來，抗洪一直是人們所要面對的問題之一洪水常常會給人民的生命財產造成重大損失，也使農田減產或絕產.因此，許多研究者對各個地區的水文進行分析，來預防洪水的泛濫.如哈尼克孜.買買提對阿圖什市城區的水文進行分析研究，發現影響阿圖什市城區的洪源的因素都與暴雨所引起的洪水有直接關係，要防止洪水的泛濫，需要在該地區修建水庫，這有利於人口、環境的協調發展，有利於水資源和水能資源的可持續利用，對當地經濟的可持續發展起到了一定的推動作用;王利等對百色水利樞紐進行水文分析，發現南寧洪水是由左、右江同時漲水組成的，左江單獨漲大水，形成不了南寧的災害洪水，而百色壩址以上來水佔了南寧洪水的相當比重，修建百色水庫是能夠對南寧防洪起到較大作用的;樑明春等對長潭水庫進行水文分析，發現在7月至10月台汛期間，實行洪水優化調度可以防止洪水的蔓延;鄭章忠等對簡州市簡江區境內小流域進行水文分析，發現在小流域治理規劃中，確定設計頻率的洪峯流量尤為重要，通過對洪峯流量的分析，使洪水順利通過，對防洪有重要意義.賈永斌對嵐漪河流域的暴雨洪水特徵進行分析，為掌握該地區汛期的時間，提前防洪做好準備提供數據支持.楊勇對桐梓河流域進行分析，發現由於它位於大婁山北面與四川盆地交界的迎風坡面上，易受冷鋒低槽和兩高切變天氣系統的影響而形成大暴雨，暴雨中心從東北向西南遞減，提出要根據地域的不同實施不同的防洪措施戴雲輝等對二道溝水電站的水文進行分析，發現多種措施相互配合，對防洪抗險有一定的積極作用。

1.2水文分析在修建橋樑中的應用

一個好的橋樑設計，首先要滿足構造物的安全性和適用性，其次是經濟合理和技術可能性，而橋樑設計是否合理，突出表現在能否安全通暢地排泄洪峯流量上.這就需要對河流水文進行充分而細緻的調查研究工作，同時擬定出較為符合實際的橋樑孔徑、橋高與橋樑總長.水文計算的工作精度集中體現了橋樑的安全性、適用性與經濟合理性，因而在橋樑設計中對水文工作應給予充分的重視.

吳蕾以唐河樞紐跨河大橋工程中B,D匝道橋部分為例進行防洪水水文分析，認為橋樑設計防洪標準高於所在河段防護區防洪標準，這樣設計橋樑既可以保證行洪安全，又可以保障橋的穩固，不會被洪水所損壞.李秋生等對滯洪區內河流橋涵水文分析，考慮到水利規劃可能會提高防洪標準，河堤外擴，橋孔佈設時應適當向外布孔，在橋兩側應佈設一定數量的涵洞、通道等構造物，以免橋頭形成積水，不能暢瀉.呂寧軍對吳忠黃河公路橋的'防洪影響進行了綜合評價，發現該橋的設計達到達到公路等級一級標準.李森森等對建橋河段的水文進行分析，提出在水流對河岸沖刷劇烈、副流強度大的地方應根據具體情況設置調製構造物，如導流堤、丁壩、順水壩等，以改善橋位及其上下游河段的水流條件，使橋孔通暢排水輸沙、減少對河牀及堤防的沖刷、穩定橋位河段.巢芳英等對永靖黃河水文進行分析研究，認為當發生劉家峽水庫敞泄發生極端洪水事件時，設計橋下弦高程高於計算橋下弦高程，説明橋樑建設對河道行洪有一定的影響。

1.3水文分析在水庫和水電站工程實施中的應用

水電站是將水能轉換為電能的綜合工程設施，其作用是將水能轉換為電能.水電工程設施包括擋水、泄水建築物形成的水庫和水電站引水系統、發電廠房、機電設備等.水庫的高水位水經引水系統流入廠房推動水輪發電機組發出電能，再經升壓變壓器、開關站和輸電線路輸入電網.在水電站工程的實施過程中，水文分析是必不可少的.

張紅記首次較為系統的分析了象泉河流域水文泥沙資料情況，可為阿青水電站設計提供技術依據.胡清靜等對多兒水電站進行水文分析，發現由插補延長法得到的年徑流系列具有較好的代表性和一致性，多兒水電站壩址斷面年徑流及枯水期徑流的計算成果是合理的聶勝菊等對濟南市春暄變電站的水文分析發現該輸變電工程站址處不受楊家河和土河100年一遇洪水的威肋，站址所在區域在大雨時無積水現象，當地內澇洪水對站址無影響，但建議地基加高0. 5-1.0 m.王曉春對李林水庫進行設計洪水複核分析，與小崗水庫的設計洪水成果進行對比，推算出李林水庫的設計洪水成果，認為李林水庫的設計洪水成果是合理的.伊永玲對撫松縣蒲春河水水庫除險加固工程的水文分析，發現羅氏法與水科所法成果比較接近，但在該地區水科所法各項指標與實際情況更為接近樓偉中等在京杭運河杭州段水文因素變化的基礎上，計算推導設計最低通航水位和施工水位，可供建設各方參照.魏炳乾等對重慶市巫溪縣彎灘河流域及其流域上擬建的五座電站的壩址處進行了徑流分析和計算，並對鹽渠水文站洪水分析，得出了各梯級電站的設計洪峯流量及洪水過程線，為彎灘河流域梯級開發提供了水文依據圈.強曉英等發現水文分析是水利工程設計的關鍵環節，如處理不當，不僅加大工程規模，而且還將影響工程效益的正常發揮，縮短工程使用壽命.張建新遵循水文應急監測站網布設原則，進行了站點斷面現場查勘、論證，制定出唐家山堰塞湖的水文應急監測方案，並獲取了大量第一手實時雨、水情資料，為成功處置堰塞湖奠定了基礎.吳敦銀等闡述了病險水庫除險加固設計中水文分析與經濟評價的重要性，針對目前加固設計中存在的問題，提出一些做好水庫除險加固設計的水文分析和經濟評價的方法和經驗.

　　2水文分析計算

水文分析計算是對所研究的水文變量或過程，作出儘可能正確的概率描述，從而對未來的水文情勢作出概率性預估，以便在此基礎上作出最優的規劃設計和決策.包括採用一定的數學模型及根據資料估計模型中所含的參數.由於對稀遇事件(如1000年一遇或10000年一遇的洪水)數量估計的困難，有時亦採用一些非概率的設計計算方法，如可能最大暴雨和可能最大洪水的估算.在對不同水文進行分析時，學者們採用的方法不同.如晏雲鵬對瀑布溝工程水文分析計算主要依據站的選定和基本資料的插補延長，以及徑流、洪水的分析計算方法.劉能勝等，呂雲海等對工程水文分析時採用了適線法，適線法應用範圍寬廣，計算理論嚴謹，只要弄清這一方法，水文分析計算迎刃而解.湯友如對油溪小水電站徑流洪水分析計算，採用臨近流域有實測資料站的降雨徑流相關關係以及直接移用同流域上、下游站的徑流模數分析計算無實測資料的小水電站徑流，是行之有效的方法，無資料地區設計洪水分析計算應採用多種方法，湖南經驗單位線和推理公式是最為常用的兩種方法囚.沙玉書對魚洞壩水庫水文分析，採用雨洪法計算，利用靜庫容法進行洪水調節，得出水庫各設計標準的設計水位、下泄流量、相應庫容.謝君等用，“比降法”對三角洲聯圍水文分析計算“比降法”本着閘湧共同工作原則，既考慮閘站的引排水能力，也考慮河涌的排水能力及河涌的蓄量，概念清晰，計算合理，藉助計算機輔助手段，進行多種水位，多種工程規模組合計算，可以較全面地反映圍內河涌配套工程、水閘、排站的工況，為工程實施提供依據.鄭忠等，瑪爾達尼.米吉提等將ARCGIS技術運用於工程水文分析計算中，不但可以減少大量繁瑣的計算工作，而且可以大大提高計算速度和準確度.張國堂結合珠江三角洲氣候水文條件，對佛山市一環南線公路主幹線進行了一系列勘測，對南順第二聯圍內路基防洪水文計算和路線經過堤圍內低窪地區排水河道的水文計算，為確定該公路的控高和公路配套附屬設施的高程設計提供了科學依據.王振堂等總結了在小型水電站年徑流水文分析計算中的常見的幾個問題，提出處理方法，以滿足小型水電站年徑流水文分析計算工作的要求.熊明等通過對我國在工程水文分析計算的回顧，總結了近年來我國在洪水頻率分析、洪水不確定性研究、人類活動及氣候變化對徑流的影響等方面的最新進展，提出了今後水文計算的研究方向.陳洋波提出了採用USG-SHYDRO1K數字地形高程模型計算流域數字地形的方法，並運用Avenue腳本語言開發了計算流域數字地形參數的ArcView擴展軟件。

　　3結束語

儘管我國在水文不確定性研究方面邁出了可喜的步伐，然而隨着水文水資源系統不斷擴大，各因素相互作用的影響多樣化，不確定性成分增多並且顯示主導地位，現有的不確定性分析方法還不能滿足工程需要，如平原水網區、感潮河段、衝淤變化河道、水庫回水影響區河道等，由於水位流量關係變化複雜，水位和流量一般並非同頻率.影響水位的因素，除了與流量和比降有關外，還與河段斷面的形態、河道上下游工程運用方式、回水頂託、衝淤變化、河道疏浚等影響有關，致使水位資料缺乏一致性和代表性.因此，尋找水位資料的概率分佈函數比較困難，這就需要不斷研究這些問題，從而開展流域防洪問題研究.在現行水文分析計算中，一般都假定水文變量具有隨機性，然而隨着人類活動影響的加劇，致使前後的水文變量不能認為來自同一個總體.因此，有必要對水文系列進行還原，使之屬於同一個總體;或者確定不同類型和不同程度人類活動影響的水文系列.