梯级水库设计洪水

梯级水库设计洪水是指河流有梯级水库存在情况下的设计洪水。中国在推求梯级水库设计洪水时，主要采用地区组成法、频率组合法、随机模拟法等方法。

简介河流有梯级水库存在情况下的设计洪水。它与单一水库设计洪水除有共同性外，尚有一些特殊性，主要有:

①在同一河段上，有两个及两个以上的已建或设计水库，改变了河流的原始条件;

②当上游有水库时，下游水库的水流受上游水库防洪调度的人为影响;

③区间增多，暴雨和洪水的组合情况更为复杂。

在推求梯级水库设计洪水时，应考虑上述特点1。

国内现状我国已建成各类水库8.6万多座，其中大型水库482座，中型水库3000座。我国的大多数水库并非单独存在，而是处于梯级水库群中，牵一发则动全身。在梯级开发的流域中修建一个新工程或改变一项防洪措施，将会对梯级水库群系统产生较大的影响。梯级水库建成后，河流洪水的特性和地区组成发生了变化，尤其是当上游有具有调节能力的水库时，洪水的时空分布发生了很大的变化。在进行工程本身的防洪安全设计时，如果工程，上游有调蓄作用较大的己建成或近期即将建设的梯级水库或水库群，则应考虑这些水库的调洪作用和对下游设计断面设计洪水的影响。

梯级水库设计洪水方法及研究进展
王国安认为梯级水库设计洪水的计算，从暴雨上说，是要解决暴雨的地区分布即空间组合问题，并提出用“同频率”概念控制法和典型年法推求梯级水库的PMP；从洪水来说，是要解决洪水地区组成问题”。我国在1964年提出的设计洪水计算规范草案及1979年颁发的《水利水电工程设计洪水计算规范SD122-79(试行)》5中，都提出了采用同频率组成法和典型年组成法两种基本方法来拟定设计洪水的地区组成。近半个世纪以来，随着流域水库的逐步梯级化，为了探讨更适合梯级水库的洪水地区组成方法，水文工作者开展了大量的研究工作21。

设计方法中国在推求梯级水库设计洪水时，主要采用地区组成法、频率组合法、随机模拟法等方法。

（1） 地区组成法

该祛将设计断面以上各梯级水库所在断面及水库之间的区间作为分区，在分析各分区洪量占设计断面洪量组成比例的基础上，按对设计断面防洪不利的原则，拟订一种或几种洪水的地区组成方案，将设计断面的设计洪量分配给各分区，然后选择一次洪水过程线作为典型，以各分区分配的洪量作为控制，通过缩放推求各分区洪水过程线，并将设计断面上游各梯级水库所在断面的洪水过程线通过调洪计算后与区间洪水过程线组合演算至下游设计断面，作为设计断面的设计洪水。

拟定设计洪水地区组成，一般要考虑以下两种方案:

（2） 典型年组成

从实测资料中选择一个或几个有代表性的，对防洪不利的大洪水作为典型，以设计断面的设计洪量为控制，按典型年各分区洪量占设计断面洪量的比例，计算各分区相应的洪量。

（3） 同频率组成

根据防洪要求，选定某一分区出现与下游设计断面同频率的洪量，其余分区的相应共量则按水量平衡原则推求。如果其余分区有几个，则可选择一个典型洪水，计算该典型洪水各分区洪量的组成比例，并按此比例将相应洪量分配给其余各分区。

（4） 频率组合法

该法是以设计断面以上各分区的供量作为变量，通过频率组合计算和上游各梯级水库的调洪计算，直接推求出下游设计断面的洪水频率曲线和设计值。

频率组合法按其处理方法的不同，又可分为数值积分和离散求和两种方法。

①数值积分法

该法将上游梯级水库调类后的下泄流量与来水建立起函数关系，将来水的概率分布函数转化成下泄流量的概率分布函数，再与区间洪水的概率分布函数组合后推求下游设计断面的洪水概率分布表达式。

通过数值积分计算推求下游设计断面受上游梯级水库影响情况下的设计洪水。

② 离散求和法

该法是将各分区的时段洪量作为组合变量，以各分区洪量的频率曲线为基础，将连续的洪最频率曲线离散化，概化成有限个“状态”，并考虑所有“状态”的组合。对每种状态选择典型过程线，按供量缩放各分区供水过程线，经调洪计算得到该状态组合下设计断面受上游梯级水库调供影响后的洪水过程线以及该状态组合的相应概率，从而可直接推求出设计断面的洪水蜂、量频率曲线。

（5） 随机模拟法

该法采用随机模拟技术，根据设计断面、上游梯级水库所在断面及区间同步的洪水流量资料，建立设计断面年最大一场供水过程及各分区相应洪水过程的随机模拟模型。利用该模型，并考虑设计工程防洪标准的要求，随机生成足够长的、能满足需要的多断面(或称多站)同步洪水过程资料系列，将水库断面的洪水流量过程经长系列调洪计算，得到下泄流量过程，井与区间洪水过程组合后，求得设计断面长系列的洪水流量过程，从中用直接统计法求得设计断面受上游梯级水库调洪影响后的峰、量频率曲线, 并内插出设计洪水数值2。

本词条内容贡献者为:

李航 - 副教授 - 西南大学