两种设计洪水位计算方法的对比分析

李 爽，李 强，汤仁波

(1.绥化市水务局，黑龙江 绥化152000;2.绥化市水利水电勘测设计研究院，黑龙江 绥化152000)

设计洪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。由于水位受基面的影响，计算出来的Cv值很小，很难将水位延长到稀遇洪水上去，因此采用最大水深计算分析洪水位频率效果较好;而年最大流量频率计算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［1］。由流量查水位显然不是一个值，而是相差多达几米的几个值。

1 设计洪水位计算

1.1 由年最大水深计算设计洪水位

为消除基面影响，而采用年最大水深计算频率，计算出来的Cv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:

式中:Hi为各年实测最高水位;H0为历年实测最低水位(零点);n 为年数;Cv为变差系数。

兰西站年最大水深频率计算，兰西从1949 年—2005 年有57 a 水位系列，历年实测的最低水位为121.15 m，计算年最大水深均值为5.89 m，其频率曲线为图1。

图1 兰西站年最大水深频率曲线图

从图1 可以看出，采用Cs=Cv，Cv=0.20，均值5.89 m适线良好，故最后采用，成果见表1。

对于资料系列较长的站，特别是考虑历史洪水参与计算的年份，由于堤防条件的变化，还要考虑水位一致性的问题。即统一换算到当前河段控制条件下。本次选用西站的堤防资料较完整，标准也很高，水位系列资料具有很好的一致性。因此没考虑水位修正问题。

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，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。把兰西站各年实例的H ～Q 曲线绘在一起，形成一束曲线簇，见图2，兰西站最大流量频率计算结果见表2。

表1 兰西站站年最大水深频率计算成果表

表2 兰西站最大流量频率计算成果表

从兰西站历年实测H ～Q 曲线中，选出有代表性的1961 年、1962 年、1985 年、2003 年各年平均H～Q 曲线计算相应设计流量的各年水位见表3。

图2 兰西站H ～Q(从53a 实测资料中选出高水线4 条)

表3 兰西站设计流量与相应各年型水位表

从兰西站水位流量关系曲线看，综合线高水部分基本相互吻合，中高水有些差别，50、20、10 a一遇设计洪水位个年最大水位差分别相差0.07、0.16 和0.21 m。从年份上看，1961、1962 年比较相近，1985、2003 比较一致，其中1962、1985 年两个大水年份的量级也较近似。分析其原因，主要是水利工程影响、河滩地种植导致行洪断面缩小，水位壅高所致。所以，1985、2003 年的水位流量关系还是有一定的代表性，也比较客观地反映了水文要素的内在变化规律。与综合关系线差别也不大，分别相差0.04、0.07、0.04 m。

2 两种计算方法的成果对比

2 种方法计算的设计洪水位结果见表4。

表4 最大流量、最高水位设计洪水位对比表

从表4 可以看出，流量法推算的水位偏高，特别是中高水，受水位流量关系影响较大。

3 结 语

1)采用水位计算频率，因受基面高程影响，计算出来的Cv值很小，很难适线外延到设计频率，任意性大，造成差错较大，采用年最大水深计算频率较好。年最大水深消除了基面高程的影响，计算出来的Cv值较大，易于适线外延，提高成果精度。

2)用设计流量，查水位流量关系得水位时，应查外包线的水位作为设计，才能包括不同年型洪水的水位，不能查所谓综合H ～Q 曲线得水位，因为综合H ～Q 曲线是包不住各年型洪水水位的，是不安全的。

3)跑滩、筑堤、断面束狭造成的水位变化，应采用多种方法互相印证，才不会太大误差，使得计算的水位修正值符合实际。

4)用流量系列推求设计洪水有一定的局限性，由于天然河道的多变性，流体力学的复杂性，无法确定出较为精确的水位设计值;而用最大水深计算的设计水位，只要细致调查、研究堤防建设实施情况，并根据不同情况对水位值进行修正，从而保持水位的一致性，而且计算的设计值也更合理。

［1］吴海燕.对推求设计洪水位新方法的探讨［J］.中国水运，2012，12(11):172－173.