梯級水庫設計洪水是指河流有梯級水庫存在情況下的設計洪水。中國在推求梯級水庫設計洪水時，主要採用地區組成法、頻率組合法、隨機模擬法等方法。
基本介紹
- 中文名：梯級水庫設計洪水
- 外文名：design foods for cas-cade reservoirs
- 學科：水利工程
- 領域：工程技術
簡介,國內現狀,梯級水庫設計洪水方法及研究進展,設計方法,
簡介
河流有梯級水庫存在情況下的設計洪水。它與單一水庫設計洪水除有共同性外，尚有一些特殊性，主要有:
①在同一河段上，有兩個及兩個以上的已建或設計水庫，改變了河流的原始條件;
②當上游有水庫時，下游水庫的水流受上游水庫防洪調度的人為影響;
③區間增多，暴雨和洪水的組合情況更為複雜。
在推求梯級水庫設計洪水時，應考慮上述特點。
國內現狀
我國已建成各類水庫8.6萬多座，其中大型水庫482座，中型水庫3000座。我國的大多數水庫並非單獨存在，而是處於梯級水庫群中，牽一髮則動全身。在梯級開發的流域中修建一個新工程或改變一項防洪措施，將會對梯級水庫群系統產生較大的影響。梯級水庫建成後，河流洪水的特性和地區組成發生了變化，尤其是當上游有具有調節能力的水庫時，洪水的時空分布發生了很大的變化。在進行工程本身的防洪安全設計時，如果工程，上游有調蓄作用較大的己建成或近期即將建設的梯級水庫或水庫群，則應考慮這些水庫的調洪作用和對下游設計斷面設計洪水的影響。
梯級水庫設計洪水方法及研究進展
王國安認為梯級水庫設計洪水的計算，從暴雨上說，是要解決暴雨的地區分布即空間組合問題，並提出用“同頻率”概念控制法和典型年法推求梯級水庫的PMP；從洪水來說，是要解決洪水地區組成問題”。我國在1964年提出的設計洪水計算規範草案及1979年頒發的《水利水電工程設計洪水計算規範SD122-79(試行)》5中，都提出了採用同頻率組成法和典型年組成法兩種基本方法來擬定設計洪水的地區組成。近半個世紀以來，隨著流域水庫的逐步梯級化，為了探討更適合梯級水庫的洪水地區組成方法，水文工作者開展了大量的研究工作。
設計方法
中國在推求梯級水庫設計洪水時，主要採用地區組成法、頻率組合法、隨機模擬法等方法。
（1） 地區組成法
該祛將設計斷面以上各梯級水庫所在斷面及水庫之間的區間作為分區，在分析各分區洪量占設計斷面洪量組成比例的基礎上，按對設計斷面防洪不利的原則，擬訂一種或幾種洪水的地區組成方案，將設計斷面的設計洪量分配給各分區，然後選擇一次洪水過程線作為典型，以各分區分配的洪量作為控制，通過縮放推求各分區洪水過程線，並將設計斷面上游各梯級水庫所在斷面的洪水過程線通過調洪計算後與區間洪水過程線組合演算至下游設計斷面，作為設計斷面的設計洪水。
擬定設計洪水地區組成，一般要考慮以下兩種方案:
（2） 典型年組成
從實測資料中選擇一個或幾個有代表性的，對防洪不利的大洪水作為典型，以設計斷面的設計洪量為控制，按典型年各分區洪量占設計斷面洪量的比例，計算各分區相應的洪量。
（3） 同頻率組成
根據防洪要求，選定某一分區出現與下游設計斷面同頻率的洪量，其餘分區的相應共量則按水量平衡原則推求。如果其餘分區有幾個，則可選擇一個典型洪水，計算該典型洪水各分區洪量的組成比例，並按此比例將相應洪量分配給其餘各分區。
（4） 頻率組合法
該法是以設計斷面以上各分區的供量作為變數，通過頻率組合計算和上游各梯級水庫的調洪計算，直接推求出下游設計斷面的洪水頻率曲線和設計值。
頻率組合法按其處理方法的不同，又可分為數值積分和離散求和兩種方法。
①數值積分法
該法將上游梯級水庫調類後的下泄流量與來水建立起函式關係，將來水的機率分布函式轉化成下泄流量的機率分布函式，再與區間洪水的機率分布函式組合後推求下游設計斷面的洪水機率分布表達式。
通過數值積分計算推求下游設計斷面受上游梯級水庫影響情況下的設計洪水。
② 離散求和法
該法是將各分區的時段洪量作為組合變數，以各分區洪量的頻率曲線為基礎，將連續的洪最頻率曲線離散化，概化成有限個“狀態”，並考慮所有“狀態”的組合。對每種狀態選擇典型過程線，按供量縮放各分區供水過程線，經調洪計算得到該狀態組合下設計斷面受上游梯級水庫調供影響後的洪水過程線以及該狀態組合的相應機率，從而可直接推求出設計斷面的洪水蜂、量頻率曲線。
（5） 隨機模擬法
該法採用隨機模擬技術，根據設計斷面、上游梯級水庫所在斷面及區間同步的洪水流量資料，建立設計斷面年最大一場供水過程及各分區相應洪水過程的隨機模擬模型。利用該模型，並考慮設計工程防洪標準的要求，隨機生成足夠長的、能滿足需要的多斷面(或稱多站)同步洪水過程資料系列，將水庫斷面的洪水流量過程經長系列調洪計算，得到下泄流量過程，井與區間洪水過程組合後，求得設計斷面長系列的洪水流量過程，從中用直接統計法求得設計斷面受上游梯級水庫調洪影響後的峰、量頻率曲線, 並內插出設計洪水數值。
