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防洪标准与常用水文特征值
发布日期:  2007-09-06  访问量:     


一、防洪标准及工程分等标准   


要制定某一河段、水库或地区的防御洪水方案,首先要确定以防御多大的洪水为目标,即确定防洪标准。 众所周知,洪水的量级愈大愈是稀遇,所以人们常以洪水的重现期来表示洪水量级的大小。一个地点不同重现期洪水的数值是水文部门以一定数量的实测洪水资料为基础,通过频率分析法求得的。


防洪标准的确定,一般要根据防洪保护对象在遭受洪灾时造成的经济损失和社会影响划分若干等级。


1.水库分等标准


根据“水利水电枢纽工程等级划分及设计标准”,水利水电枢纽工程的分等、水工建筑物的分级以及设计洪水标准如表4-6、4-7、4-8所示。


表4-6 水利水电枢纽工程的分等指标































工程等别


水 库


防 洪


治 涝


灌 溉


供 水


水电站


工程


规模


总库容


(1083


城镇及工矿企业的重要性


保护


农田(万亩)


治涝面积


(万亩)


灌溉


面积


(万亩)


城镇及


工矿企


业的重


要性


装机


容量


(104kw)


ⅠⅡ


ⅢⅣⅤ


大(1)型


大(2)型


中 型


小(1)型


小(2)型


≥10


10~1.0


1.0~0.1


0.10~0.01


0.01~0.001


特别重要


重要


中等


一般


≥500


500~100


100~30


30~5


≤5


≥200


200~600


60~15


15~3


≤3


≥150


150~50


50~5


5~0.5


≤0.5


特别重要


重要


中等


一般


≥120


120~30


30~5


5~1


≤1


注: ①总库容系指校核水位以下的水库静库容


②灌溉面积系指设计灌溉面积。 


表4-7 水工建筑物级别的划分
















工程等别


永久性建筑物级别


临时性建筑物级别


主要建筑物


次要建筑物







1


2


3


4


5


3


3


4


5


5


4


4


5


5


注: ① 永久性建筑物。系指枢纽工程运行期间使用的建筑物,根据其重要性分为:主要建筑物,系指失事后将造成下游灾害或严重影响工程效益的建筑物,例如坝、泄洪建筑物、输水建筑物及电站厂房等;次要建筑物,系指失事后不致造成下游灾害或对工程效益影响不大并易于修复的建筑物,例如失事后不影响主要建筑物和设备运行的挡土墙、导流墙、工作桥及护岸等; 


② 临时性建筑物。系指枢纽工程施工期间所使用的建筑物,例如导流建筑物等。


表4-8 永久性水工建筑物正常运用的洪水标准


















建筑物级别


1


2


3


4


5


洪水重现期(年)


500


100


50


30


20


 


2.堤防工程分等标准


《堤防工程技术规范》中规定堤防工程的级别,根据防护区内各类防护对象的重要性和规模划分分等标准及防洪标准如表4-9、4-10所示。 


表4-9 堤防工程的分等标准



























































防护


对象


项 目


堤防工程的级别










重要程度


特别重要城市


重要城市


中等城市


一般城镇



非农业


人口


(万人)


≥150


150~50


50~20


≤20


--


乡村


防护区


耕地面积


(万亩)


≥500


500~300


300~100


100~30


≤30


防护区


人口


(万人)


≥250


250~150


150~50


50~20


≤20


工矿




主要厂区(车间)


特大型


大型


中型


中型


小型


辅助厂区(车间)生活区


-



特大型


大型


中、小型


 表4-10 堤防工程的防洪标准


















堤防工程的级别







防洪标准[重型期(年)]


≥100


100~50


50~30


30~20


20~10


3.水闸分等标准


根据《水闸技术管理规程》,按校核过闸流量(无校核过闸流量则以设计过闸流量为准)划分为:


大型水闸:1000m3/s及以上。


中型水闸:100m3/s及以上,不足1000m3/s。 小型水闸:10m3/s及以上,不足100m3/s。


4.机电排灌站分等标准


根据《泵站技术规范》规定:


大型电力排灌站:总装机容量达10000kW或受益面积达30万亩。


中型电力排灌站:总装机容量在1000kW以上、10000kW以下或受益面积在1万亩~30万亩。


小型电力排灌站:总装机容量在100kW以下,或受益面积在1万亩以下。


大型泵站:水泵叶轮直径在1540mm、单机容量在800kW及以上的轴流泵;或水泵进口管径为800mm、单机容量在500kW及以上的离心泵。


中型泵站:水泵叶轮直径在1000mm、单机容量在500kW及以上的轴流泵;或水泵进口管径为500mm、单机容量在280kW及以上的离心泵。


5城市的等级和防洪标准


根据“防洪标准”,城市的等级和防洪标准如表4-11所示。


表4-11 城市的等级和防洪标准


 














等级


重要性


非农业人口(万人)


防洪标准[重现期(年)]






特别重要城市


重要城市


中等城市


一般城镇


≥150


150~50


50~20


≤20


≥200


200~100


100~50


50~20


6.乡村的等级和防洪标准


根据“防洪标准”,乡村防护区的等级和防洪标准如表4-12所示。


表4-12 乡村防护区的等级和防洪标准














等级


防护区人口(万人)


防护区耕地面积(万亩)


防洪标准[重现期(年)]






≥150


150~50


50~20


≤20


≥300


300~100


100~30


≤30


100~50


50~30


30~20


20~10


7.工矿企业的等级和防洪标准


根据“防洪标准”,工矿企业的等级和防洪标准如表4-13所示。 


表4-13 工矿企业的等级和防洪标准 












等 级


工矿企业规模


防洪标准[重现期(年)]






特大型


大 型


中 型


小 型


200~100


100~50


50~20


20~10


注: ①各类工矿企业的规模,按国家现行规定划分。


② 如辅助厂区(或车间)和生活区单独进行防护的,其防洪标准可适当降低。 


二、常用的水文特征值 


(一)汛期时间的划分 


从全国来讲,汛期时间是不同的,主要由各地区根据具体气候、降水情况决定,南方入汛时间较早,结束时间较晚;北方入汛时间较晚,但结束时间较早。每年5月~9月,江淮流域降雨明显比其它月份多,故我省习惯上把5月~9月称为汛期。汛期又分为初汛期、中汛期和末汛期。中汛期又称大汛期或主汛期。


(二)频率与重现期 


(1)频率的概念。频率是指某一数值随机变量出现的次数与全部系列随机变量总数的比值,用符号P表示,以百分比(%)作单位。


频率是随机变量出现的机会,例如P=1%,表示平均每100年会出现一次;P=5%,表示平均每100年会出现5次,或平均每20年会出现一次。这样,计算频率的公式为:


m


P=-- ×100%


n


式中m棗等于并大于某一随机变量出现的次数; 


n棗所观测的随机变量总次数。 


(2)重现期的概念。随机变量出现频率的另一种表达方式是重现期,即通常所讲“多少年一遇”。


重现期用T表示,水文分析所用的单位是“年”。


(3)重现期与频率的关系。重现期与频率的关系,可用下式表示。


①当所分析的对象是最大洪峰流量或最大24h降水量等,它们出现的频率小于50%时,则重现期为:


1


T=-- (年)


P


②当所分析的对象是较小的枯水流量,其频率一般大于50%,则重现期为:


 1


T=---- (年)


1-P


应当注意的是,所谓重现期为百年一遇,是指在很长的时间内,平均每逢一百年会出现一次,而不是说刚好在一百年出现一次,事实上在一百年内可能遇到好几次,也可能一次也遇不到。


(三)常用的特征值 


1河道水位特征值


(1)起涨水位。一次洪水过程中,涨水前最低的水位。


(2)洪峰水位。一次洪水过程中出现的最高水位值。同样按日、月、年进行统计,可以分别得到日、月、年最高水位。


(3)警戒水位。当水位继续上涨达到某一水位,防洪堤可能出现险情,此时防汛护堤人员应加强巡视,严加防守,随时准备投入抢险,这一水位即定为警戒水位。 警戒水位主要是根据地区的重要性、洪水特性、堤防标准及工程现状而确定。


(4)保证水位。按照防洪堤防设计标准,应保证在此水位时堤防不溃决。有时也把历史最高水位定为保证水位。


2.水库的特征水位与库容


水库工程为完成不同任务不同时期和各种水文情况下,需控制达到或允许消落的各种库水位称为水库特征水位。相应于水库特征水位以下或两特征水位之间的水库容积称为水库特征库容。《水利水电工程水利动能设计规范》中,规定水库特征水位主要有:正常蓄水位、死水位、防洪限制水位、防洪高水位、设计洪水位、校核洪水位等;主要特征库容有:兴利库容(调节库容)、死库容、重叠库容、防洪库容、调洪库容、总库容等。


(1)正常蓄水位与兴利库容。水库在正常运用情况下,为满足兴利要求在开始供水时应蓄到的水位,称正常蓄水位,又称正常高水位、兴利水位,或设计蓄水位。它决定水库的规模、效益和调节方式,也在很大程度上决定水工建筑物的尺寸、型式和水库的淹没损失,是水库最重要的一项特征水位。当采用无闸门控制的泄洪建筑物时,它与泄洪堰顶高程相同;当采用有闸门控制的泄洪建筑物时,它是闸门关闭时允许长期维持的最高蓄水位,也是挡水建筑物稳定计算的主要依据。正常蓄水位至死水位之间的水库容积称为兴利库容,即调节库容。用以调节径流,提供水库的供水量。


(2)死水位与死库容。水库在正常运用情况下,允许消落到的最低水位,称死水位,又称设计低水位。死水位以下的库容称为死库容,也叫垫底库容。死库容的水量除遇到特殊的情况外(如特大干旱年),它不直接用于调节径流。


(3)防洪限制水位与重叠库容。水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位,也是水库在汛期防洪运用时的起调水位,称防洪限制水位。防洪限制水位的拟定,关系到防洪和兴利的结合问题,要兼顾两方面的需要。如汛期内不同时段的洪水特征有明显差别时,可考虑分期采用不同的防洪限制水位。正常蓄水位至防洪限制水位之间的水库容积称为重叠库容,也叫共用库容。此库容在汛期腾空,作为防洪库容或调洪库容的一部分。


(4)防洪高水位与防洪库容。水库遇到下游防护对象的设计标准洪水时,在坝前达到的最高水位,称防洪高水位。只有当水库承担下游防洪任务时,才需确定这一水位。此水位可采用相应下游防洪标准的各种典型洪水,按拟定的防洪调度方式,自防洪限制水位开始进行水库调洪计算求得。


防洪高水位至防洪限制水位之间的水库容积称为防洪库容。它用以控制洪水,满足水库下游防护对象的防洪要求。


(5)设计洪水位。水库遇到大坝的设计洪水时,在坝前达到的最高水位,称设计洪水位。它是水库在正常运用情况下允许达到的最高洪水位。也是挡水建筑物稳定计算的主要依据,可采用相应大坝设计标准的各种典型洪水,按拟定的调度方式,自防洪限制水位开始进行调洪计算求得。


(6)校核洪水位与调洪库容。水库遇到大坝的校核洪水时,在坝前达到的最高水位,称校核洪水位。它是水库在非常运用情况下,允许临时达到的最高洪水位,是确定大坝顶高及进行大坝安全校核的主要依据。此水位可采用相应大坝校核标准的各种典型洪水,按拟定的调洪方式,自防洪限制水位开始进行调洪计算求得。校核洪水位至防洪限制水位之间的水库容积称为调洪库容。


它用以拦蓄洪水,在满足水库下游防洪要求的前提下保证大坝安全。


(7)总库容。校核洪水位以下的水库容积称为总库容。它是一项表示水库工程规模的代表性指标,可作为划分水库等级、确定工程安全标准的重要依据。


以上所述各项库容,均为坝前水位水平线以下或两特征水位水平线之间的水库容积,常称为静态库容,即是习惯上讲的库容。在水库运用中,特别是洪水期的调洪过程中,库区水面线呈抛物线形状,这时实际水面线以下、库尾和坝址之间的水库容积,称为动态库容。实际水面线与坝前水位水平线之间的容积,称为楔形库容或动库容。


以上各项水库特征水位和特征库容的相互关系如图41所示。 


图4-1 水库特征水位与特征库容划分示意图 


3.流量特征值 


(1)洪峰流量。一次洪水过程中,流量的最大值。


(2)历史最大流量。历史最大洪水发生过程中的最大流量,又称历史洪水洪峰流量。


(3)安全泄量(允许泄量)。某河道或涵闸能安全通过的最大渲泄流量。河道安全泄量指在保证水位时的相应流量,亦代表现有堤防的防洪能力。河道安全泄量是规划设计堤防工程和水库担负下游防洪任务的重要数据,也是拟定防洪措施的主要依据。


(四)设计洪水 


(1)设计洪水是指符合一定设计标准的洪水。它包括设计洪峰流量、一定时段的设计洪水总量和设计洪水过程线三个要素。


(2)防洪设计标准是指防洪保护对象和防洪工程本身的防洪安全标准。防洪设计标准是衡量水利工程防洪效果的指标,通常采用洪水的重现期作为洪水的设计标准。


(五)洪水特性 


洪水特性的表示方法,通常用洪峰流量、洪水总量和洪水总历时来表示。 


(1)一次洪水总量。它是某一控制断面以上流域内一次降雨产生的径流量,可以用一次降雨产生的径流深乘以产流的流域面积求得。也可以由一次洪水流量过程线与横坐标所包围的面积求得。


(2) 洪水总历时。是指一次洪水过程所经历的时间,可以由一次洪水流量过程线的底宽求得。 


附录Ⅱ


常用法定计量单位名称及符号表


 


























































量的名称


量的符号


单位名称


单位符号


单位中文符号


长度


l,(L)


千米


米


厘米


毫米


km


m


cm


mm


千米



厘米


毫米


面 积


A,(S)


平方米


平方厘米



公顷



cm2


hm




公顷


体积


容积


V


立方米


立方厘米




cm


L,(l)



厘米



质量


重量


m


千克(公斤)




kg




千克(公斤)克



时 间


t









小时



压力


 


百帕


帕斯卡


hPa


Pa


百帕



功 率


P


兆瓦特


千瓦特


瓦特


Mw


kw



兆瓦


千瓦



摄氏温度


t,θ


摄氏度




参 考 文 献 


〔1〕 中华人民共和国防洪法,1997年 


〔2〕 中国水利百科全书,水利电力出版社,1990年 


〔3〕 国家防汛抗旱总指挥部办公室组编.防汛手册,中国科学技术出版社,1992年 


〔4〕 江苏省水利厅组编.防汛抢险,河海大学出版社,1992年 


〔5〕 傅元文编.防汛抢险与工程维修200问,水利电力出版社,1989年 


〔6〕 王海岗主编.抗震防灾ABC,海洋出版社,1991年