确定防洪堤设计水位的方法探讨

研究与探讨

确定防洪堤设计水位的方法探讨

王 玉 张 星 韦卓信

(广西水利电力勘测设计研究院 南宁 530023)

文摘 应采用各种洪水年型都包得住的水位作为防洪设计水位才是安全的,否则就会出现水位达到了历年最高,可流量还远未达到;或流量达到了设计频率而相应水位达不到设计值;筑堤洪水归槽,水位壅高,防洪水位还要加上壅高值。因此,河道上的防洪水位确定是很复杂的。由年最大水深计算频率求设计水位和由年最大流量频率值求设计水位,但都要采用外包线上限值;为此,提出4种计算筑堤后洪水归槽水位壅高的方法。

关键词 防洪水位 洪水归槽 壅高水位 防洪堤 设计水位

分类号 P333

引言

防洪堤的高程是由设计水位确定的。设计水位

由年最高水位频率确定,也可以由年最大流量相应

水位确定。水位由于受基面的影响,计算出来的C v

值很小,很难选择合适的线型把水位延长到稀遇洪

水上去,年最大流量频率还要通过水位流量关系转

化为水位,水位流量关系曲线不是单一曲线而是一

束曲线簇。各年实测的H~Q曲线,并非重叠在一

起。由流量查水位显然不是一个值,而是相差几米的

几个值。修防洪堤后,占用了原河道的滞洪区,洪水

归槽后堤内水位壅高,壅高水位怎样计算?本文根据

多种方法,多种途径,综合分析,合理选用 的16字

方针,提出几种计算方法供设计参考。

1 设计洪水位计算

1 1 由年最大水深计算设计洪水位

因采用水位计算频率受基面高程影响,计算出

来的C v值很小,很难配线外延,使确定设计洪水位

任意性较大。为消除基面影响,而采用年最大水深计

算频率,计算出来的C v值较大,易于适线,确定设计

水位较为合理。年最大水深是采用历年观测的最低

水位为零点,计算各年最大水深;

h i=H i-H0;

h= h i

n

;

C v=

h2i

h2

-n

n

0.5

C s=K C v(由适线求K值)。

式中:H i 各年实测最高水位;

H0 历年实测最低水位(零点);

n 年数;

C v 变差系数。

例:南宁(二)站年最大水深频率计算,南宁从

1949年到1990年有42年水位系列,历年实测的最

低水位为66 7m,计算年最大水深均值为4 784m,

C v=0.49经适线,采用C s=C

v

,C v=0.54,其频

率曲线为图1。

图1 南宁(二)站年最大水深频率曲线图

从图1可以看出,采用C s=C v,C v=0.54,均

值4 784m适线良好,故最后采用,成果见表1。

1

表1 南宁(二)站年最大水深频率表

项目系列年数均值C

v C s/C v

P/%

0.10.5125

年最大水深/m424 7840 541 0014 812 711 810 89 38年最高水位/m4266 7+h i81.579.479.477.576.1

1 2 由年最大流量计算设计水位

由历年最大流量计算频率,而后由设计流量查水位流量关系曲线,得出设计水位,因为各年实测的H~Q曲线,并非重叠在一起,而是形成一束曲线簇,设计时应采用能包括各种年型洪水都能包得住的那条H~Q曲线,即外包线。现以南宁(二)站为例,把南宁(二)站各年实例的H~Q曲线绘在一起,形成一束曲线簇(见图2),南宁最大流量频率见表2。

从南宁(二)站历年实测H~Q曲线中,选出有代表性的1951年,1955年,1958年,1971年各年平均H~Q曲线计算相应设计流量的各年水位为表3

。

图2 南宁(二)站H~Q(从66年中选出代表4条)

表2 南宁(二)站最大流量频率表

m3/s

项目年数均值C v C s/C v

P/%

0.51251 0

洪峰流量4294300 3542210020300184001590013900

表3 南宁(二)站设计流量与相应各年型水位表

项 目

P/%

0 5125

洪峰流量/m3.s-122100203001840015900查1951年H~Q曲线得水位/m79 578 677 576 1查1955年H~Q曲线得水位/m80 579 678 677 1查1958年H~Q曲线得水位/m79 879 078 076 7查1971年H~Q曲线得水位/m81 480 579 477 9最高最低水位差值/m1 901 901 901 80 注:各年型H~Q曲线均由A D法延长到设计值。

由表3可以看出,南宁50年一遇洪峰流量为18400m3/s,不同年型的设计水位分别是77 5m,

78 6m,78 0m,79 4m,最高水位是1971年型

79 4m,最低水位是1951年型77 5m,两者相差1 90m。如果我们按1951年型洪水选择设计水位修建防洪堤,当发生1971年型洪水时,后果就不堪设想。因此,应采用各种年型洪水都包得住的水位,作为设计值才是安全的。否则就会出现柳州 96 7 大水一样,水位超过历史上最高1902年水位0 96 m,可是流量却与1902年33000m3/s相同,1998年长江大水,水位超过历史最高洪水水位,可是流量还远未达到,造成抗洪抢险被动。

2 建防洪堤引起的壅高水位计算

防洪堤的设计水位是由天然河道的设计水位和水位壅高两者来决定的:前面建议天然河道水位应采用不全年型洪水的H~Q曲线外包线确定,剩下的问题就是如何计算建筑防洪堤缩窄河道引起水位壅高。

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