1-2 水文計算

1-2-1 《水利水電工程設計洪水計算規范》 SL 44—2006

為滿足水利水電工程設計需要，統一設計洪水計算的基本原則和方法，制定本標準。本標準適用于大、中型水利水電工程各設計階段設計洪水計算和運行期設計洪水復核，江河流域規劃階段和小型水利水電工程設計洪水計算可參照執行。本標準主要技術內容包括總則、基本資料、根據流量資料計算設計洪水、根據暴雨資料計算設計洪水、設計洪水的地區組成以及干旱、巖溶、冰川、平原及濱海地區設計洪水計算、水利和水土保持措施對設計洪水的影響。

a） 1.0.9 對設計洪水計算過程中所依據的基本資料、計算方法及其主要環節、采用的各種參數和計算成果，應進行多方面分析檢查，論證成果的合理性。

【摘編說明】

設計洪水成果是水利水電工程設計的重要依據，若成果偏小，將造成工程失事；若成果偏大，將造成經濟上的浪費。在同一條河流的上、下游或同一地區的洪水具有一定的水文共性，因而應對采用的各種計算參數和計算成果進行地區上的綜合分析，多方面檢查、論證其合理性。

【檢查要點和方法】

主要檢查內容包括：在審查過程中要檢查采用成果合理性分析內容；應對采用的各種計算參數和計算成果進行地區上的綜合分析；比較同流域和鄰近流域的已建和擬建工程采用的洪峰模數等成果，或點繪集水面積與洪峰流量的對數關系線進行分析。

【案例分析】

某防洪工程，參證站1964年和1994年發生大洪水，為實測資料最大洪水，兩次洪峰流量成果對設計頻率曲線定線作用很大。設計報告直接應用水文年鑒成果，未對原成果進行復核。審查要求，了解兩次洪水測驗方式，如采用浮標法測流，應了解使用的浮標系數和借用斷面情況，并分析采用成果的可靠性和一致性。

b） 2.1.2 對計算設計洪水所依據的暴雨、洪水、潮位資料和流域、河道特征資料應進行合理性檢查；對水尺零點高程變動情況及大洪水年份的浮標系數、水面流速系數、推流借用斷面情況等應重點檢查和復核，必要時還應進行調查和比測。

【摘編說明】

計算設計洪水所依據的暴雨、洪水資料一般為不同歷史時期所積累，其精度各異，因此對有關資料進行合理性檢查是必要的，特別是應重點檢查和復核測驗精度較差的資料、大暴雨洪水資料及明顯受自然和人為因素影響時期的資料。當大洪水采用浮標測流，且缺乏高水流速儀比測資料時，應組織進行比測，以分析所采用的浮標系數的合理性。大暴雨洪水資料應著重進行地區上的暴雨洪水的綜合分析比較，以論證觀測成果的合理性。明顯受自然和人為因素影響時期的資料，應分析影響因素和程度。

計算設計洪水采用的水（潮）位、流量資料其重點復核內容如下：

（1）水（潮）位觀測資料。由于不同時期引用的水準基面、水尺斷面、水尺零點高程可能不完全一致，以至影響水（潮）位精度。在汛期，特別是大洪水時，有時存在缺測、漏測以及失真等問題，因此對上述情況應逐項進行了解復查，對存在的問題應進行改正。

（2）流量測驗資料。由于受測站控制條件、測驗設施及方法的影響，存在的問題比較復雜。如高水測洪能力不夠，采用浮標測流，浮標系數往往是假定或者根據中低水位的系數加以外延確定；采用水面一點法測流，也存在水面流速系數的確定問題；還有計算流量斷面的借用問題等，因此大洪水的浮標系數、水面流速系數、借用斷面、水位流量關系曲線的高水延長及其變化規律等問題應作為復查重點。

【檢查要點和方法】

主要檢查內容包括：檢查不同時期引用的水準基面、水尺斷面、水尺零點高程；檢查缺測、漏測資料插補方法和成果合理性，對存在的問題應進行改正。對大洪水采用浮標測流包括人工浮標和天然浮標的測流方法，重點檢查采用的浮標系數、借用斷面的合理性，重點復查水位流量關系曲線的高水延長及其變化規律等問題。一些水文站在不同時期浮標系數采用值不同，應檢查對這些資料的處理。

c） 2.2.1 洪水系列應具有一致性。當流域內因修建蓄水、引水、提水、分洪、滯洪等工程，大洪水時發生堤防潰決、潰壩等，明顯改變了洪水過程，影響了洪水系列的一致性；或因河道整治、水尺零點高程系統變動影響水（潮）位系列一致性時，應將系列統一到同一基礎。

【摘編說明】

洪水系列的一致性是必要，對不同時期的資料如不加分析地直接采用勢必造成系列資料的混亂，嚴重時會直接影響到設計洪水成果的質量。

【檢查要點和方法】

影響洪水系列一致性的因素復雜多變，應重點檢查洪水系列的一致性。具體處理方式和方法應根據影響因素的特點和工程設計需要確定。

（1）水庫潰壩、堤防潰決、分蓄洪工程啟用等都具有突發性，對下游洪水影響較大，應將受這些因素影響的洪水還原到天然狀況。

（2）實測洪水系列受上游已建的大、中型蓄水工程，引水和提水工程等影響較大時，應將受這些工程影響的洪水還原至天然狀況。設計洪水計算時，一般都有歷史洪水，而歷史洪水發生時往往上游還沒有已建工程的影響，屬天然洪水，應與還原的洪水系列組成不連序系列，以保持洪水系列的一致性。

（3）對已建水庫工程進行設計洪水復核時，建庫前的壩址洪水系列和建庫后的入庫洪水系列不一致，應將兩者處理為具有一致性的洪水系列。處理的基本原則是水量平衡，常用的處理方法是假定建庫前后入庫與壩址的某一時段洪量相等，分別建立壩址洪峰流量、入庫洪峰流量與該時段洪量的相關關系，利用兩者洪量相等，從相關線上分別獲得入庫與壩址洪峰流量或者短時段洪量，從而插補出入庫洪峰、短時段洪量的入庫或壩址洪水系列。

（4）隨著堤防防洪標準及防洪能力的逐步提高，原來堤防遇一般洪水就漫潰，目前遇超標準洪水才有可能漫潰，在時間序列中，洪水系列就存在不一致性。因此，一方面，應將漫潰洪水還原為受堤防約束的歸槽洪水，其還原方法可采用馬斯京根法或槽蓄曲線法，將上游入流演進至設計斷面，演算時應選用歸槽洪水時的參數；另一方面，也應將歸槽洪水按一定的堤防標準或全部漫潰的堤防水平，將洪水系列還原為無堤防約束的天然洪水，具體還原時，可將演算河段的槽蓄量當做有一定調蓄能力的調蓄容積曲線，用水量平衡方法或馬斯京根法演算成天然洪水。事實上，需要還原為歸槽洪水或天然洪水的年份一般不多，只有比較大的洪水才存在歸槽與不歸槽的問題，中小洪水可不考慮歸槽與還原問題。

d） 2.3.5 對插補延長的洪水、暴雨和潮位資料，應進行多方面的分析論證，檢查其合理性。

【摘編說明】

對插補的洪水、暴雨和潮位資料應進行合理性分析。插補延長的洪水、暴雨和潮位資料的可靠程度，受基本資料的精度、實測點據的數量及變幅、相關程度以及外延幅度等多種因素的影響，因此任何一種因素都可能影響插補延長的成果質量。為保證所采用資料的精度，應對相關關系的突出點據進行分析，合理采用。對插補延長的洪水成果，應從上、下游的水量平衡，上、下游洪峰流量或時段洪量相關關系，上、下游相應水位相關關系，本站洪峰流量和洪量、長短時段洪量相關關系，以及降雨徑流關系的變化規律等方面進行綜合分析，檢查插補成果的合理性。對插補的暴雨成果，應從暴雨成因、暴雨地區分布規律等方面進行合理性分析。對插補延長的潮位資料，應從潮汐過程、逐日、逐月、逐年高低潮位的變化規律、漲落潮差等方面進行合理性分析。

【檢查要點和方法】

對于暴雨和洪水資料的插補和延長應重點關注（特）大暴雨和（特）大洪水資料，由于特大洪水發生時，水文設施可能發生破壞，資料的連續過程不完整，斷面的沖刷和淤積過程不能施測到，對特大洪水的成果應做認真分析，不宜直接采用水文年檢的刊印成果。由于特大洪水和特大暴雨的采用成果可能對頻率曲線產生影響。因此，分析確定洪水和暴雨的重現期是十分重要的。潮位站資料的插補延長應檢查與參證站的關系，并分析灘涂工程和岸線調整等工程對潮位站系列的影響。

【案例分析】

當前隨著經濟發展，沿海的海堤和入海河口的堤防和防潮閘建設項目增多，用到潮位站資料較多，但水利部門的站點不足，需要延長插補潮位系列。某工程用到潮位資料，其中依據站只有3個月潮位資料，相關站具有1957年以來資料。兩者建立相關認為相關系數0.932。審查認為，因相同時段資料太短，相關線代表性只能說明當時的河口情況、相應時段的潮位情況，隨著工程影響的變化、潮位尺度的限制，不能確定其很好的相關性。建議加強調查和高潮位的觀測，并了解堤防、灘涂開發等工程對潮位相關線的影響。

e） 2.4.1 對搜集的歷史洪水、潮位、暴雨資料及其匯編成果，應進行合理性檢查；對歷史洪水洪峰流量應進行復核，必要時應補充調查和考證；對近期發生的特大暴雨、洪水及特大潮，應進行調查。

【摘編說明】

設計洪水分析計算要求具有較長系列的水文資料作基礎。用短期資料計算設計洪水，成果可靠度較差，當充分考慮歷史洪水資料后，計算成果可以得到顯著改善。根據我國早期50座大型水庫統計，在使用了歷史洪水以后的設計洪水數據經多次復核計算，始終比較穩定。在設計洪水計算中應充分運用歷史洪水資料，這是我國水利水電工程實踐所得到的一條重要經驗。

全國大多數河流都進行過歷史洪水調查，并取得了大量的調查成果。1979年后，原水利電力部組織有關單位將以往調查的洪水資料進行了全面的搜集、整理、匯編。經篩選、率定，全國共有6500個河段的調查洪水成果，并由各省（自治區、直轄市）和流域機構分別刊布。

在使用調查洪水資料匯編成果時，應當注意不同河段或同一河段不同年份，洪峰流量的精度往往不同，因此在使用之前應對河段資料整編情況進行全面了解，對重大的歷史洪水調查成果應做進一步檢查、核實。復核的重點應側重在所選用估算流量的方法及各項計算參數是否適當和合理。有條件時，應根據近期所發生的大洪水，對原采用的水位流量關系曲線、高水糙率、比降等參數進行率定。

除掌握調查洪水資料外，還應通過歷史文獻、文物資料的考證，進一步了解更長歷史時期內大洪水發生的情況和次數，以便合理確定歷史洪水的重現期。

由于我國雨量站網密度總體較稀，且分布不均勻，暴雨中心的雨量往往不易觀測到，尤其是在干旱地區，經常發生局地性大強度暴雨，而這些地區站網密度更稀，因此用暴雨計算設計洪水時，暴雨調查更有必要。國內一些點暴雨極值也是通過調查獲得的。因此，對近期發生的大暴雨進行調查是非常必要的。對近期發生的大洪水，在沒有水文測站的河段或由于水文測驗設施等限制沒有觀測到時，還應及時進行洪水調查。對濱海地區近期發生的特大潮也應及時進行調查。

【檢查要點和方法】

各省（自治區、直轄市）大多開展過歷史洪水、潮位、暴雨資料調查并匯編成冊，但調查成果在量級、重現期和可靠性方面可能存在矛盾和差異。主要檢查使用的歷史洪水成果量級和重現期的可靠性。對于近期發生的大暴雨、大洪水、風暴潮是否進行了調查，以及采用情況。

【案例分析】

歷史洪水的加入可以提高設計洪水的可信度，但對歷史特大洪水的重現期確定以及實測系列特大洪水的處理問題應引起重視。同一次洪水根據不同考證期提出不同的重現期，如福建沙溪沙縣水文站調查1800年洪峰流量9880m³/s，報告提供了3個起點：

（1）1556年迄今，1556年大于1800年，考證期454年，重現期223年。

（2）1800年迄今，1800年最大，考證期210年，重現期210年。

（3）1764年迄今，1800年最大，考證期246年，重現期246年。

報告采用重現期220年，審查認為根據分析，采用了合理的重現期成果。

f） 3.4.5 分期設計洪水計算時，歷史洪水重現期應在分期內考證，其重現期不應短于在年最大洪水系列中的重現期。

【摘編說明】

歷年分期洪水選樣原則為分期內最大值，因此在考慮歷史洪水時，其重現期應遵循分期洪水系列的選樣原則，在分期內考證。分期考證的歷史洪水重現期應不短于其在年最大洪水系列中的重現期。

【檢查要點和方法】

首先應分析分期洪水分期的合理性，檢查分期內歷史洪水的重現期及在年最大洪水系列中的重現期。檢查是否滿足上述條文要求。

g） 4.3.1 由設計暴雨計算設計洪水或由可能最大暴雨計算可能最大洪水時，應充分利用設計流域或鄰近地區實測的暴雨、洪水對應資料，對產流和匯流計算方法中的參數進行率定，并分析參數在大洪水時的特性及變化規律。參數率定與使用方法應一致；洪水過程線的分割與回加應一致。不同方法的產流和匯流參數不應任意移用。

【摘編說明】

在由設計暴雨計算設計洪水或由可能最大暴雨計算可能最大洪水時，參數率定方法應與使用方法一致。例如在率定瞬時單位線的滯時（m）時，采用匯流時間內的平均雨強與m建立關系，在使用時，就不能根據其他時段的雨強查用m值。不同方法中的產流和匯流參數不得任意移用，如經驗單位線的滯時不能移用瞬時單位線的滯時。暴雨洪水的量級會對計算參數產生影響，故應重視分析大洪水的參數。在評估參數時，應當著重考慮較大洪水的擬合程度，即使在采用流域模型進行連續模擬時，亦應著重檢查較大洪峰的擬合程度。

當發現流域內水利與水保措施對參數有明顯影響時，則應利用近年內發生的較大洪水分析確定參數。

【檢查要點和方法】

設計暴雨計算設計洪水或可能最大暴雨計算可能最大洪水時，用到設計暴雨資料，對使用的雨量站應檢查是否在流域內或鄰近流域，并檢查下墊面條件，如海拔、迎風坡背風坡等是否接近。在做水汽放大時，應考慮不同地區的天氣和下墊面影響條件。

h） 4.3.7 由設計暴雨計算的設計洪水或由可能最大暴雨計算的可能最大洪水成果，應分別與本地區實測、調查的大洪水和設計洪水成果進行對比分析，以檢查其合理性。

【摘編說明】

由暴雨計算設計洪水或由可能最大暴雨推算可能最大洪水受到多因素及多環節的影響，如雨量與洪水資料的代表性、暴雨與洪水同頻率的假定、設計雨型的選定、設計暴雨發生前的流域下墊面干濕程度的確定等。這樣計算出來的設計洪水成果難免帶有誤差，因此應強調將當地和鄰近地區的實測和調查的特大洪水以及地區內設計洪水，與本流域設計洪水成果進行對比分析，以檢驗其合理性。

【檢查要點和方法】

設計暴雨計算的設計洪水或由可能最大暴雨計算的可能最大洪水成果，應分別與本地區實測、調查的大洪水和設計洪水成果進行對比分析，以檢查其合理性。應從設計暴雨和設計洪水兩個方面進行分析，可能最大暴雨取值，是否大于當地實測降雨量成果，如果小于實測值，則采用設計最大可能降雨成果可能偏小。可能最大洪水應大于實測或調查的設計洪水成果。一般情況下，1000年一遇的洪峰流量不應小于考證期在500年以內的調查洪水或實測系列中的最大洪水。

1-2-2 《水利水電工程水文計算規范》 SL 278—2002

為適應水利水電工程設計需要，統一水文計算的技術要求，保證成果質量，制定本標準。本標準適用于大中型水利水電工程可行性研究和初步設計階段的水文計算，大中型水利水電工程項目建議書階段、小型水利水電工程及江河流域規劃的水文計算可參照執行。本標準分為總則，基本資料，徑流，泥沙，水位和流量關系，氣象要素、水面蒸發、水溫和冰情，水文自動測報系統等。

a） 2.2.1 水文計算依據的流域特征和水文測驗、整編、調查資料，應進行檢查。對重要資料，應進行重點復核。對有明顯錯誤或存在系統偏差的資料，應予改正，并建檔備查。對采用資料的可靠性，應作出評價。

【摘編說明】

流域特征和水文測驗、整編、調查等資料是水文計算的依據，對有明顯錯誤或存在系統偏差的資料，要會同有關單位共同分析研究，必要時需到現場調查，以取得改正依據。

【檢查要點和方法】

主要檢查內容包括：檢查分析用于水文分析的依據站和參證站的代表性，資料條件，測站斷面的變化情況，高程系統的采用和變更情況，水文站流量測驗方式，水位流量關系，懸移質含沙量測驗方式和分析方法，上下游已建蓄水、引水工程分布和蓄水引水能力信息。對分析歷年資料發現問題應及時處理修正，如：個別年份水位流量關系不合理，采用浮標測流或比降法測流時相關參數不合理，冰期的流量測驗不合理，缺測資料插補方法使用不當，水準點基準發生變動未及時修正，上游工程對下游水沙條件產生影響未進行改正，測站遷站前后資料銜接出現不合理等。

【案例分析】

河北省雙峰寺水庫水文分析的依據站是武烈河承德水文站，由于近年斷面上游修建橡膠壩，造成泥沙觀測成果較小，系列明顯不一致，為推求水庫斷面輸沙量，故采用未受橡膠壩影響的泥沙系列進行推算。

b） 5.3.1 根據工程設計要求，應擬定設計斷面工程修建前天然河道的水位流量關系。水位高程系統應與工程設計采用的高程系統一致。

【摘編說明】

設計斷面天然河道的水位流量關系是水利水電工程規劃設計的基本依據。我國各地水位觀測和洪、枯水調查采用的高程系統較多，同一水準點基面平差前后的數值也有差異，水文站、水位站多采用凍結基面和假定基面。擬定水位流量關系曲線時，要查明水位高程的基面系統、平差情況及其換算關系，如與工程設計采用的基面不一致，要予以轉換。

【檢查要點和方法】

主要檢查內容包括：除個別工程點恰在水文站斷面附近，絕大部分工程斷面需要新建專用水文站或臨時水位站，率定工程設計斷面的水位流量關系成果；包括工程修建前的天然斷面和工程修建過程及修建后的水位流量關系；水文測驗采用高程系在工程勘測設計前可能采用假定基面，因此換算到與工程采用高程系是十分重要的；應檢查換算關系。

c） 5.3.7 水位流量關系曲線的高水外延，應利用實測大斷面、洪水調查等資料，根據斷面形態、河段水力特性，采用多種方法綜合分析擬定。低水延長，應以斷流水位控制。

【摘編說明】

實測水位流量關系曲線的范圍不能滿足工程設計要求而需要高水外延時，可用史蒂文斯法、水位面積與水位流速關系曲線法、水力學法、順趨勢外延等方法。低水延長時，斷流水位可用圖解法、試算法推求，也可從河道縱斷面圖上的河床凸起處的高程確定。低水延長產生的相對誤差一般較大，應特別慎重。

【檢查要點和方法】

主要檢查內容包括：工程斷面水文測驗一般是專用水文站或水位站，設站時間一般較短，測驗范圍不能滿足設計要求，需要進行高水和低水外延，應檢查外延方法和采用成果的合理性。尤其是高水外延一般采用兩種以上方法進行分析，合理確定采用成果。