流量誤差對推求設計洪水的影響

劉云福

摘?要：洪水是我國存在的主要自然災害之一，通過對各種水利工程的建設來實現對洪水的控制是防洪工程規劃中的重要內容，而在防洪水利工程建設的過程中，設計洪水起著重要的依據作用，提高設計洪水計算的精確性確保水利工程安全的重要需求。本文對設計洪水的概念作出了闡述，同時以流量資料推求設計洪水為依據對流量誤差對推求設計洪水的影響作出研究，同時對當前我國針對流量誤差影響設計洪水推求的研究現狀以及努力方向作出探討。

關鍵詞：設計洪水?流量資料?流量誤差?影響

中圖分類號：TV12 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）10（a）-0141-01

1設計洪水的概念

設計洪水被廣泛的應用于水文計算中，雖然設計洪水并沒有一個十分明確的定義，但是它的設定是為了防洪等水利工程服務的，是指水利工程或水工建筑物預計設防以及在防洪規劃等工作中的最大洪水。無論是在水庫大壩的設計還是溢洪道的設計中都要重視防洪問題的解決，所以保證這些水工建筑物在遭遇洪水的過程中能夠保證自身的安全是水工建筑物設計與建設中必須要考慮的重要問題，所以在這些水工建筑物的設計過程中要將一種洪水當做水工建筑物的設計標準，而這個被當做標準的洪水則被稱為設計洪水。由此也可以看出設計洪水直接決定著水利工程的設計泄洪流量以及設計洪水位，在水工建筑物的設計與建造中處于至關重要的地位。設計洪水不僅包括分期設計洪水、設計洪水過程線，也包括不同時段的設計洪量以及設計洪峰等，這些內容需要以水工建筑物的工程特點以及本身的設計要求為依據進行部分內容的計算或者全部內容的計算，從而確保水工建筑物以及下游防洪的安全。

2流量誤差對推求設計洪水的影響

2.1 利用流量資料對設計洪水的推求

流量資料是對江河湖泊等水體和水資源水量變化的調查與記錄得出的，它不僅反映著特定水體中重要的水文特征，同時也是對水資源進行開發利用的重要依據，如在各種水利工程的設計、施工、運行，特定流域或跨流域的水利工程規劃、水質監測以及防洪調度和水資源保護中都發揮著重要的參考作用。同時通過流量資料來進行設計洪水的推求也是我國在計算設計洪水方法中重要類型之一。通過流量資料推求設計洪水首先要以洪峰流量的頻率分析為依據得到與設計頻率相符的特征值，然后通過將某一條實測洪水過程線設定為洪量分布的典型，再將此洪水過程線按照相關設計要求進行調洪計算，并且設計頻率與所得的調洪庫容的頻率是相同的，從而實現將計算調洪庫容的頻率曲線向計算多個洪水特征值的頻率取向轉換。一般當所運用的流量資料記錄時間較短時，通過差不延長后可以通過頻率分析法進行推求，而當所運用的流量資料記錄時間較長時則通過對歷史洪水的考證與調查后就可以直接使用頻率分析法來對設計洪水進行推求。在流量資料的監測、記錄與整理中會出現系統性誤差、隨即誤差、粗大誤差、獨立誤差、費獨立誤差等各種誤差，而推求設計洪水需要以流量資料為依據，所以推求所得的設計洪水會因為不同的誤差產生不同的影響。

2.2流量誤差對推求設計洪水的影響

在利用流量資料推求設計洪水的計算中，會由于誤差出現與真實值相偏離的結果。在公式推導法中，如果將E表示含有誤差的流量值，而q表示真值，則EQ表示為實測資料Q的數學期望，而Eq則表示為真值q的數學期望，在含有誤差的情況下EQ=Eq；在隨機模擬法中如果將Cvq表示為系列qi的變差系數，則會出現實測的CvQ大于真值的Cvq。在用實測資料計算設計洪水的過程中，由于實測資料會與真值之間存在一定的偏差，這些偏差會使所得的設計洪水值大于實際真值，并且兩者之間的偏差會隨著流量資料中先對誤差的均方差變大。在一般情況中，科學測量得到的流量資料中的相對誤差的均方差小于10%甚至低于5%，所以由流量誤差所推求得到的設計洪水的偏大誤差也小于5%，由此可見在科學的收集流量資料的基礎上，流量資料的測驗誤差只會對設計洪水的推求產生較小的影響，但是在實際工作中仍舊應當最大限度的減少流量資料產生的誤差，從而通過提高流量資料的精度來得到相對準確的設計洪水來滿足不同部門、不同工程的需求。

3流量誤差對推求設計洪水影響的研究現狀及努力方向

當前我國國內針對流量資料推求設計洪水方面的流量誤差對設計洪水的影響研究并不廣泛，這與我國的水文科研部門與其他部門的工作存在脫節的現象是密不可分的，主要表現為水文監測單位比較重視水文監測過程以及水文監測成果，而對監測誤差對水文相關資料的使用單位所做的研究與分析較少進行考慮，同時水利工程建設中的水文資料分析將極值的影響作為主要的考慮對象，而對所使用的水文資料中存在的誤差則存在重視不夠的現象。這就需要水文監測單位強化服務意識，通過對水文資料的不斷完善并提高其精準度來適應各個單位對水文資料的需求，同時水利工程設計單位要重視對資料的審查，避免水文資料中存在的不必要誤差對設計洪水的推求產生影響，并盡量減小誤差來降低流量誤差對設計洪水推求的影響。在這個過程中要認識到流量資料是推求設計洪水的基礎，通過對水文資料開展可靠性審查、一致性審查以及代表性審查的“三性審查”來確保水文資料相關數據的精確性，從而為設計洪水的推求以及相關水工建筑物的安全使用奠定堅實的理論基礎。另一方面，在進行設計洪水的推求中，相關部門往往重視特大洪水流量的流量誤差審查，而忽略了對中等、低等水流量中的誤差，特大洪水流量值在適線中的重要性是不可否認的，但是同時流量測量產生的誤差尤其是中、低水流量中存在的測量誤差會對設計洪水的推求也可能產生較大的影響，所以流量測量誤差尤其是中、低水流量的測量誤差對提高設計洪水值計算的精確性具有重要的意義，并且在制定測站測流方案時將已知的推求設計洪水值產生影響的流量測驗誤差的極限值作為重要的考慮對象可以在確保測驗精度的基礎上實現對更為經濟的測流方案的選擇。需要注意的是水體流量的變化是相當復雜的，所以必須通過持續的、長期的流量測量并將所得的流量資料與其他水文要素建立起相關關系才能夠實現對逐日流量的推求以掌握水體流量變化的規律，從而通過對河流流量變化規律的探求與探究提高設計洪水值計算的精確性。

參考文獻

[1]唐純喜.中小流域設計洪水計算理論研究及其軟件開發[D].杭州：浙江大學，2003.

[2]侯云青.入庫洪水隨機模擬及期望概率的研究[D].南京：河海大學，2004.

[3]熊立華，郭生練，劉攀.皮爾遜型Ⅲ設計洪水的可靠性研究[J].水電能源科學，2002（4）.

[4]王國安.對我國水庫設計洪水及標準問題研究的主要成果[J].人民黃河，1994（5）.

[5]郭生練.氣候變化對洪水頻率和洪峰流量的影響[J].水科學進展，1995（3）.

[6]梁忠民，許大明.洪水頻率分析穩健性方法研究[J].水科學進展，1997（2）.