河流支流入汇口处水利工程防洪设计分析

河流支流入汇口处水利工程防洪设计分析

房建强

临沂市水利工程处，山东 临沂， 276200

摘要：经济的发展让水利工程成为了人们关注的焦点，河流支流入汇口的防火设计作为水利工程中的重中之重，设计期间要从水位、环境等多个角度出发来保证设计质量。本文通过对水利防洪设计进行研究，并结合实际对河流支流入汇口防洪提出个人看法，希望为关注河流支流入汇口水利防洪设计的人群提供参考。

关键词：河流支流入汇口；水利工程；防洪

引言：修建水利工程中的水位设计非常重要，只有综合考虑极值水平与环境因素所带来的影响，才能够让防洪设计发挥出应有的效果，否则便会留下非常大的安全隐患。因此，有必要对河流支流入汇口水利防洪进行研究，以此来提高水利工程设计质量。

一、防洪水位设计分析

洪水是一种具有较高危险性的自然灾害，若无法通过防洪设计将洪水阻隔在城市之外，便有可能造成严重的经济损失。在修建工程时，支流入汇口作为重点项目应该获得更多关注，由于支流入汇口的设计难度相对较高，在设计阶段必须考虑各种能够影响设计效果的因素。例如在设计期间需要注意干、支流洪水影响，支流入汇口作为汇集洪水区域，其整体水量相对较大，所以洪水会导致冲击力大幅提高，若无法保证水位设计合理性，就会导致防洪效果受到影响。对于防洪设计工作而言，单纯从洪水组合特性角度出发，结合防洪经验进行设计很难客观反映出防洪水位，只有综合多方面影响进行防洪判断才可以保证水位设计满足防洪效果^[1]。

在我国，很多沿江城市都在支流入汇口处修建了防洪排涝闸与防洪堤坝等设施，在干、支流交汇处修建的防洪设施不仅会受到支流洪水的冲击，还会在干流洪水中受到顶托所带来的影响。一般而言，干、支流洪水可以看做多变量洪水问题，因此可以通过多变量水文理论在作为防洪设计基础。防洪设计期间能够采用的洪水组合有很多，其中设计同频组合相对较为常见。对于干、支流交汇处而言，无论选择哪种组合方式都需很难考虑到干、支流洪水与行洪之间的影响，只有根据工程实际情况来合理分析设计方式，才能够让水利工程的防洪效果达到最佳。

二、支流入汇口水利防洪设计研究

（一）工程概况

某航运枢纽工程位于GP市的X河段，该河段以通航为主，枢纽工程是集航运、发电、交通等功能为一体的综合性航运水利工程。该河段的溢流阀长度为296m，总溢流面宽度为238m，在非洪水时期，溢流堤坝的水闸将会关闭，此时枢纽坝上水位将会提高来保证航运与发电质量。在洪水时期，溢洪堤坝水闸开启之后，洪水将会通过水闸来完成下泄。因为航运枢纽将会受到洪水的冲击，在设计期间可以采用重现期100年的洪峰流量以及0.2倍的洪峰值来进行洪水组合设计，调洪计算得出的洪水位参数为43.48m。坝址需要同时承受两江干流所带来的影响，因此设计期间必须考虑多种影响因素。

（二）设计结果分析

1.干、支流洪水边缘分布特性

在水利项目中，干、支流洪水边缘分布均为P-Ⅲ型分布，要利用线性距离来完成参数预估，通过针对各项参数开展建模可以分析出各个站的洪水分布模型的位置、尺寸参数情况。

2.Copula函数参数与拟合优度

通过参数分析与计算能够得出Kendall秩相关系数为0.1585，航运枢纽的K干、支流洪水的相关性相对偏弱。综合Copula函数参数与Kendall秩相关系数进行计算分析，便可以初步掌握干、支流洪水联合分布拟合优度。通过对优度评价开展分析能够发现Clayton Copula属于联合分布特征最优模型。

3.防洪水位分析

在防洪设计过程中，蒙特卡罗模拟能够随次数增加而提高模拟精确度，通过对干、支流洪峰组合键进行模拟，可以有效提升精确性。F-C-M法（在干、支流洪水联合分布模型基础上，套用蒙特卡洛模拟法对支流入汇口受洪水作用的防洪水位计算的方法）能够计算出不同防洪条件下的防洪水位。从计算结果角度出发，航运枢纽水闸的100年、50年、10年、5年水位所对应的数据分别为43.54、42.71、41.61、38.22，水位数据能够满足防洪标准，防洪标准越高，防洪设计水位越高^[2]。

相同防洪标准所对应的设计水位虽然只有一个，但是干、支流洪水组合却能够有无数个，各种洪水组合对于防洪水闸存在相同威胁性，所以通过对任何一种组合进行分析都能够得出适合的防洪设计水位。通常情况下，防洪标准与等值线之间具有非常紧密的联系防洪标准的提高意味着等值线更加趋近于直线。通过对航运枢纽的洪水影响进行分析，可以发现干流影响普遍强于支流影响。

在对水闸防洪水位进行分析计算时，应该注意考虑干、支流洪水组合特性与水闸行洪耦合联系，只有这样才能够保证防洪水位的设计效果满足防洪标准。通过对重现期进行分析，可以发现能满足特定重现水平年的重现期洪水组合数量有无数个，这些洪水组合通常会验证纵、横坐标以对称的方式来进行分布，这意味着干、支流洪水在面对防洪水位时的作用基本相同，采用重现期来开展防洪设计无法客观反映出干、支流组合特性与水闸行洪耦合度。通过对百年一遇的荷藕浓水重现期进行研究，从各种不同组合的防洪设计水位出发，可以发现百年一遇的防洪水位处于不同重现期的计算参数，在不同洪水特征组合的影响下存在非常明显的差别，这也会导致设计结果出现不确定性。

通过F-C-M法所计算出的百年防洪水位43.54m能够保证设计水位满足防洪标准，这种分析模式相较于的利用洪水重现期会更加具有合理性。在与经验组合确定的设计水位进行对比时，可以发现经验组合所确定的最终水位值要略低于F-C-M法所得出的水位高度，两者之间的水位差距为0.18m，因此经验组合获得的最终结果无法保证水位安全性。而且需要注意的是，采用经验组合进行防洪参数确定无法反应出干、支流的真正洪水特性以及洪水与水闸行洪耦合关系，所以最终获得的防洪参数很难满足防洪要求。若在使用经验组合进行防洪设计时注意对支流洪水、行洪特征等参数进行综合考虑，就能够在一定程度上提高防洪设计效果，但是以定性分析为核心的设计模式虽然可以提高设计合理性，但是却无法保证定量层面满足防洪要求，而且定性经验组合的局限性过大，只有在面对当前航运枢纽水闸中可以得到应有，因此无法得到全面普及^[3]。

在我国，常见的根据防洪设计方式需要根据洪水重现期来明确洪水组合，或者结合经验来判断设计组合，常见的设计方式无法充分考虑到干、支流洪水特点以及水闸行洪特性，所以最终获得的防洪水位参数往往具有明显的不确定性，很难真正满足防洪要求。F-C-M法在计算防洪水位时考虑的角度更加全面，可以保证最终得出的防洪水位满足支流入汇口的水利工程要求。通过在防洪设计过程中采用F-C-M法进行分析，所得出的防洪水位参数能够有效偏离误差范围，提高计算精确度。

结论：总而言之，水利工程防洪设计的重要性毋庸置疑，通过采用合理的设计方式对支流入汇口防洪进行设计，可以有效提高设计精确性，保证防洪质量。相信随着更多人了解到水利工程防洪设计的重要性，支流入汇口防洪设计效果一定会变得更好。

参考文献：

[1]熊涛.丰城市城西防洪工程防洪堤除险加固设计综述[J].黑龙江水利科技,2021,49(08):159-160+221.

[2]郭慧乐.水利工程规划中的防洪治涝设计探讨[J].珠江水运,2020(19):47-48.

[3]甘富万,黄宇明,张华国,.河流支流入汇口处水利工程防洪设计水位研究:以珠江流域西江桂平航运枢纽为例[J].湖泊科学,2020,32(01):198-206.