導(dǎo)語(yǔ)：水利水電工程設(shè)計(jì)管理論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

工程水文設(shè)計(jì)受基礎(chǔ)資料、推理、環(huán)境、人為因素等方面的客觀和主觀的干擾，或多或少存在成果評(píng)判上的差異，這就決定了對(duì)工程水文設(shè)計(jì)成果的合理性分析，必須認(rèn)真核查，才能保證成果的真實(shí)性。水文工作者多年來(lái)在這方面累積了豐富的經(jīng)驗(yàn)，但是，在具體工作中時(shí)常出現(xiàn)重視計(jì)算，而在分析上下功夫不夠的現(xiàn)象，給工程水文設(shè)計(jì)成果帶來(lái)一定風(fēng)險(xiǎn)。為使水文設(shè)計(jì)成果精度與工程設(shè)計(jì)同步，筆者根據(jù)近幾年來(lái)在成果審查中反復(fù)出現(xiàn)的問(wèn)題，談幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)，與同仁們商榷。

1、評(píng)價(jià)的主要對(duì)象

1.1資料的可靠性

基礎(chǔ)資料的可靠性，是指設(shè)計(jì)中所引用的基本資料、數(shù)據(jù)、時(shí)期等，都要滿足兩條要求：一是十分可靠;二是適應(yīng)研究對(duì)象精度要求。

基礎(chǔ)資料未經(jīng)過(guò)嚴(yán)格復(fù)核、審查，就會(huì)給工作帶來(lái)很多麻煩。例如：臺(tái)勒外丘克河拜城站2002年7月23日0時(shí)的流量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫(kù)中顯示其值為8.59m3/s，而原始資料記載該值為204m3/s。該錯(cuò)誤不僅影響了瞬時(shí)流量甚至洪峰流量，而且使時(shí)段洪量相差甚大。

由此可見(jiàn)：基礎(chǔ)資料必需具有足夠的可靠性，才能保證成果的合理性。

1.1.1“規(guī)范”的基本要求

我國(guó)現(xiàn)行各種水文計(jì)算規(guī)范中都規(guī)定，在水利水電工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中，首先要對(duì)水文基本資料進(jìn)行嚴(yán)格審查、復(fù)核，這就是要求首先要對(duì)資料的可靠性負(fù)責(zé)。

⑴中華人民共和國(guó)水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水利水電工程水文計(jì)算規(guī)范》SL278—2002(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“水文計(jì)算規(guī)范”)中，多條、反復(fù)強(qiáng)調(diào)了基礎(chǔ)資料的重要性，并用黑體印刷其意為強(qiáng)制執(zhí)行，因?yàn)樗脑O(shè)計(jì)成果的精度主要取決于基本資料的可靠程度，故必須予以重視。

⑵中華人民共和國(guó)水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》SL44—93(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“洪水計(jì)算規(guī)范”)中，對(duì)基礎(chǔ)資料，要求：“應(yīng)重點(diǎn)復(fù)核，必要時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和比測(cè)試驗(yàn)”。因?yàn)樵O(shè)計(jì)洪水計(jì)算所依據(jù)的各種洪水資料，一般為不同歷史時(shí)期所積累，精度各異，復(fù)核審查相當(dāng)必要。

⑶其它規(guī)范中凡涉及水文資料者，均強(qiáng)調(diào)了“資料復(fù)核和審查”，可見(jiàn)，基礎(chǔ)資料的可靠性非常關(guān)鍵。

1.1.2審查的重點(diǎn)內(nèi)容

總結(jié)多年來(lái)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)基礎(chǔ)資料的復(fù)核、審查應(yīng)重點(diǎn)放在如下幾個(gè)方面：

⑴資料的極值年群，即大水年和小水年的資料。

⑵設(shè)計(jì)對(duì)象所應(yīng)用的主要資料。如：

水位：水尺位置、高程系統(tǒng)、水尺零點(diǎn)、水位銜接、觀測(cè)次數(shù)等。

斷面：測(cè)量方法、斷面形狀、灘槽邊界、斷面沖淤變化等。

流量：測(cè)量方法、測(cè)點(diǎn)布設(shè)、比降、糙率、借用斷面、浮標(biāo)系數(shù)等。

降雨：觀測(cè)場(chǎng)址、儀器類(lèi)型、觀測(cè)時(shí)段等。

1.2系列的一致性

一致性，是指所用的資料系列必須是在同一自然條件下產(chǎn)生的或是同一種類(lèi)型的水文因素，不能混合統(tǒng)計(jì)不同性質(zhì)的、各種條件下產(chǎn)生的資料系列。

影響系列一致性主要有兩類(lèi)現(xiàn)象。一是人類(lèi)活動(dòng)的影響；二是氣象成因的不同。

人類(lèi)活動(dòng)影響，主要表現(xiàn)在各種工程建設(shè)，改變了水文系列的天然狀態(tài)；人類(lèi)活動(dòng)改變，了流域上游的天然地貌與環(huán)境。圖1所示，額爾齊斯河上游水文站與下游水文站洪峰流量關(guān)系在整個(gè)系，上游站遷移使關(guān)系線下部點(diǎn)據(jù)貼近線兩側(cè)，而兩站間引水工程的修建，人為地改變了水文要素形成條件，使其上部點(diǎn)據(jù)偏離并平行向左側(cè)排列，可見(jiàn)不考證水文條件而合為一個(gè)系列是不恰當(dāng)?shù)摹?/p>

氣象成因的不同對(duì)系列一致性影響的典型事件可以用葉爾羌河冰川湖潰決洪水說(shuō)明。

圖2為葉爾羌河卡群站洪峰流量頻率曲線。從圖可見(jiàn)：Qm（洪峰流量，下同）≤2500m3/s的融水型洪水點(diǎn)群非常密集在下部，并基本成一字排列，中部?jī)H有6270＞Qm＞2500m3/s的幾個(gè)洪水點(diǎn)；依中小量級(jí)點(diǎn)據(jù)擬合整個(gè)曲線，顯然曲線上部的任意性很大。

圖2葉爾羌河卡群站洪峰流量頻率曲線

1.3樣本的代表性

代表性，對(duì)不同的設(shè)計(jì)對(duì)象，有不同的含義。對(duì)水文頻率計(jì)算來(lái)講，系列的代表性，是該樣本對(duì)系列所在接近程度，如越接近程度越高，代表性越好，頻率分析成果精度高，反之則低。對(duì)設(shè)計(jì)暴雨來(lái)講，其所選用的雨量站位置，是相對(duì)流域面雨量的代表性。對(duì)水力發(fā)電站、灌溉引水工程、分期設(shè)計(jì)洪水等來(lái)說(shuō)，則枯水時(shí)段、分段最小流量的代表性，是決定設(shè)計(jì)精度的關(guān)鍵。等等……。

水文系列代表性的優(yōu)劣，反映了系列代表總體統(tǒng)計(jì)特征的程度，所以系列代表性是水文設(shè)計(jì)成果質(zhì)量保證的前提?！丁八挠?jì)算規(guī)范”》及《“設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范”》等中都明確規(guī)定：“應(yīng)在可靠性和一致性分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行代表性分析”。上述規(guī)定同時(shí)說(shuō)明了分析步驟及順序，即：首先進(jìn)行資料可靠性和系列一致性分析，然后進(jìn)行樣本的代表性分析。

目前在很多水文設(shè)計(jì)中普遍存在以下三方面問(wèn)題：

(1)只注意代表性分析，而忽視可靠性與一致性，這樣就失去了牢固的基礎(chǔ)。

(2)水文系列代表性分析后所確定最短系列長(zhǎng)度，與頻率計(jì)算時(shí)采用的系列長(zhǎng)度不一致。因?yàn)槲覀兊哪康氖桥袛嘣撓盗惺欠裉幱谙盗衅蠡蚱r(shí)期;是否能比較均勻地包含各種量級(jí)水文信息。但關(guān)鍵在于，水文系列代表性分析確定的最短系列長(zhǎng)度，與計(jì)算采用系列長(zhǎng)短無(wú)關(guān)。

(3)過(guò)分強(qiáng)調(diào)模比系數(shù)累積平均值趨近于1的效果，而忽略了整個(gè)過(guò)程的收斂程度。

1.4成果的合理性

成果的合理性，主要是包含兩方面：一方面是單項(xiàng)設(shè)計(jì)計(jì)算的平衡；另一方面是上、下、相鄰、區(qū)域的各項(xiàng)參數(shù)的規(guī)律性。

主要評(píng)價(jià)內(nèi)容應(yīng)從資料、思路、方法、參數(shù)、圖表、結(jié)論等方面進(jìn)行綜合審查。

2判斷標(biāo)準(zhǔn)

水文設(shè)計(jì)的不確定因素太多，加之資料信息不夠充分，設(shè)計(jì)中肯定會(huì)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，所以對(duì)設(shè)計(jì)成果取值，一般都是在合理的基礎(chǔ)上，按偏于安全的原則考慮。這樣做也符合規(guī)范要求。留有一定余地是十分必要的，既要使風(fēng)險(xiǎn)有合理性，又要使安全有科學(xué)性，投入產(chǎn)出不失衡。

筆者認(rèn)為，合理性的判斷標(biāo)準(zhǔn)，概括起來(lái)只有兩條：

⑴符合規(guī)范要求，規(guī)范是行業(yè)的統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；

⑵適當(dāng)留有余地，接受合理風(fēng)險(xiǎn)。

3評(píng)價(jià)的思路和方法

3.1相關(guān)檢查

相關(guān)檢查分析水文要素的合理性，其前提是相關(guān)變量之間應(yīng)有因果關(guān)系，并結(jié)合當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐恼鎸?shí)情況，具體分析、真實(shí)應(yīng)用。近年來(lái)，只要是計(jì)算暴雨洪水，不論是山地局地暴雨還是大面積降雨，也不論是山前麓還是山后麓，凡雨量站，資料全用，也有專(zhuān)選雨量量級(jí)大的站，不普查、不分析、不篩選，這就叫不作成因研究的偶合相關(guān)，偶合相關(guān)會(huì)導(dǎo)致不良結(jié)果。

國(guó)際水文科學(xué)協(xié)會(huì)副主席陳家琦教授認(rèn)為：用太陽(yáng)黑子與黃河陜縣洪水相關(guān)，按此推理，世界上就一個(gè)太陽(yáng)，太陽(yáng)黑子與地球上所有河流洪水都有關(guān)系，這個(gè)問(wèn)題很難解釋。筆者的觀點(diǎn)：不能用宇宙因子與地方因子簡(jiǎn)單相關(guān)，否則會(huì)形成假相關(guān)或偽相關(guān)。

3.2頻率曲線的檢查

頻率曲線的檢查，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

⑴在資料可靠性、一致性、代表性合理評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上進(jìn)行。

⑵嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范規(guī)定的各種頻率曲線適線原則。區(qū)分各種頻率曲線適線的側(cè)重點(diǎn)。

⑶歷史洪水的考證期，對(duì)三參數(shù)影響極大，要多方考證確認(rèn)，否則，寧短勿長(zhǎng)。

⑷新疆最長(zhǎng)水文系列不足70年，歷史洪水考證期，一般在百年左右，若求小頻率設(shè)計(jì)值，以作者經(jīng)驗(yàn)最好以P=0.33%作上限，不然風(fēng)險(xiǎn)太大。圖3是庫(kù)車(chē)河蘭干站洪峰流量實(shí)例。從圖中可見(jiàn)：①排位第一的值是排位第二的值的3倍，流量1940～619m3/s之間，沒(méi)有點(diǎn)據(jù)，適線難度大；②曲線通過(guò)老大點(diǎn)據(jù)的上部（最安全）和通過(guò)老大點(diǎn)據(jù)的下部（較安全）其稀遇頻率的設(shè)計(jì)值相差甚大。

圖3庫(kù)車(chē)河臺(tái)蘭站洪峰流量頻率曲線

圖4

⑸綜合頻率檢查是驗(yàn)證設(shè)計(jì)成果的最好、最方便、最直觀的方法之一。圖4是托什干河沙里桂蘭克站一、三、五、七、十日洪量頻率曲線綜合圖，由圖可見(jiàn)，各條頻率曲線分布趨勢(shì)近于一致，相互協(xié)調(diào)，證明成果合理。

3.3其它方法檢查

3.3.1差積曲線與滑動(dòng)平均曲線

差積曲線和滑動(dòng)平均曲線都是反映水文要素豐、枯變化的分析手段。曲線形狀不同，反映出的水文要素周期不同。其目的都是判斷系列是否包含豐、平、枯的完整過(guò)程，如果計(jì)算系列反映出的水文要素過(guò)程處于總體的豐水階段或枯水階段，則系列的代表性就差，若系列覆蓋了豐、平、枯和另一個(gè)豐或枯，即使系列增長(zhǎng)，其系列均值偏大或偏小，代表性也不好，也要外延，系列才能有好的代表性。

圖5是塔里木河阿拉爾站根據(jù)樹(shù)木年輪延長(zhǎng)的220年徑流量模比系數(shù)差積曲線。由資料統(tǒng)計(jì)知，1784～2003年多年平均年徑流量53.55×108m3，1964～2003年多年平均年徑流量50.60×108m3，1954～2003年多年平均年徑流量53.39×108m3，1934～2003年多年平均年徑流量56.07×108m3，1924～2003年多年平均年徑流量58.15×108m3。

由后向前推，40年平均比220年平均??；50年平均與220年平均相近；增長(zhǎng)到70年或更長(zhǎng)，反而與220年平均值相差越來(lái)越大。這說(shuō)明用差積曲線分析系列代表性，除應(yīng)達(dá)到規(guī)范要求的基本系列長(zhǎng)度外，主要取決于系列是否是豐、平、枯的完整過(guò)程。

3.3.2累積曲線與雙累積曲線

模比系數(shù)是表現(xiàn)短系列各值對(duì)長(zhǎng)系列平均值的偏離程度，模比系數(shù)累積平均值隨著系列變化逐步趨近于1，這是基本要求。若只強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)，而忽視若短系列的模比系數(shù)平均值大于或者小于1，短系列均值都偏大或偏小，短系列最終雖然趨近于1，但仍缺乏代表性。

雙累積曲線，最早是美國(guó)水文學(xué)者用于檢查雨量資料一致性的分析技術(shù)，現(xiàn)在被廣泛使用。對(duì)于水文要素雙累積的結(jié)果，是連續(xù)完整的曲線，證明被檢查對(duì)象是在原來(lái)同一條件下和同一的取值；否則應(yīng)予以修正。

3.3.3抽樣誤差

抽樣誤差是由隨機(jī)樣本估計(jì)總體參數(shù)而產(chǎn)生的誤差。這里作者僅根據(jù)頻率計(jì)算中統(tǒng)計(jì)參數(shù)均方誤公式計(jì)算（取CS=2CV）列下表，可見(jiàn)均值及CV的誤差較小，CS誤差較大，若系列長(zhǎng)度不足，則計(jì)算的CV誤差較大。

樣本參數(shù)均方誤（%）

均值

Cv

Cs

60

30

60

30

60

30

0.1

1

2

11

15

168

240

0.5

7

9

14

20

55

77

本文是根據(jù)近幾年各類(lèi)分析計(jì)算成果存在問(wèn)題的匯總，意在提高成果質(zhì)量，在實(shí)際工作中應(yīng)視不同對(duì)象，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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6水利部.水利水電工程水文計(jì)算規(guī)范SL278-2002.北京：水利水電出版社，2002