水利工程水文与水资源工程现状分析与思考

　　随着我国社会经济和科学技术的快速发展，水利工程也得到了迅猛发展。在水利工程建设过程中，必须对水利工程水文与水资源工程引起足够的重视。如果水文、水资源工程出现问题，就会导致水利工程建设不能顺利进行，在水文与水资源工程勘察过程中，应采取相应手段，对水利工程水文地质等进行全面、系统的分析，以保证水利工程质量与使用寿命。

　　水利工程对于人民的生命财产安全、社会的健康发展影响较大，可靠的水文资料能够保障水利工程的科学性设计，促进水利工程建设顺利进行，保证水利工程的安全性建设。所以在水利工程建设过程中一定要重视对水利工程水文现状进行分析与思考。

　　一、水利工程水文现状

　　在水利工程设计与规划阶段，水文计算来提供径流数据，依据径流数据来确定水利工程的具体规模，以此保障水利工程的投入生产与安全运行。但在实际设计规划工作中，只是根据现阶段的水文预报来推测以后很长时期内的径流过程将会十分复杂。因此，在进行水文计算时通常选用一个时期的水文资料来计算、分析，从而预计未来可能会面临的水文形势，并在此基础上拟定水利工程建设方案。主要从以下几点进行阐述：

　　(一)水利工程水文预报

　　水文预报包括了流域内枯季径流预报、洪水预报两个方面。在枯季径流预报工作中不仅对较短时期内实施预报引起重视，还需要对预测中长时期径流形势足够重视，从而为水库运行计划制定提供参考。水文预报能够为水利工程建设开发提供精确预报资料以及基础信息，对相关利害关系进行分析，从而确保水利工程开发利用得以安全进行，并制定出科学、合理的调度方案，进一步的提升水资源开发利用率。此外，因水文预报具有一定程度的准确性，能够直接影响到人们的生命安全、农业生产以及社会发展等。例如流域内大范围发生洪水，就可以根据水文预报，准确了解洪水走向、天气情况等，提前准备防汛工作，积极做好分洪、蓄洪工作，为救援赢得时间，同时为即将到来的洪水安排相应的去处。这样有利于保护好水利设施，并且能够充分的发挥出水利工程的综合效益。在水利工程规划设计过程中选用水文预报需要注意明确水文预报目的、预报内容(洪水位、洪水流量和洪水过程;主要预测枯季水位、流量和河网蓄水量的枯水预报)、预见时期(短期预报、中期预报以及长期预报)以及预报方法的选取(洪水演算、降雨径流相关图等)，不同的水利工程有所不同。

　　(二)水库水量的平衡

　　水库水量平衡计算主要包括：水库入流、出流及水库中各类损失量的计算、分析。用公式表示如下：V入-V出=△V;水库水量平衡即水库在某一时段内，入库总水量与出库总水量之差等于水库该时段始末的蓄水变量，一般以年来计算。入库总水量主要包括水库入库水量、库面降水总量以及区间入库水量，出库总水量包括水库出库水量、库面蒸发量以及水库渗漏量。公式如下：

　　V入库+V库降+V区入-V出库-V库蒸-V库渗=△V

　　理论上讲，某段时间内水库的入库总水量与出库总水量之差应该等于水库该时段始末的蓄水变量，也即水量是平衡的。但由于受人类活动的影响，多数水文站测验断面以上的用水量(含引出或引进水量)所占比重越来越大，仅靠水文站测验断面的实测水量，已不能满足水量平衡分析计算的需要。影响水量平衡的因素有：区间产流量计算方法问题。调查水量的精度问题。水库渗漏量计算方法问题。水库泥沙淤积问题。农业提水灌溉问题。

　　(三)水利工程设计径流

　　设计径流作为水库设计、调节水库径流的主要依据。其内容主要包括：时段内径流分析、年径流分析等方面，一些水库具备多年调节性能，因此不但要对年径流、年内分配等进行必要分析，与此同时还需要对年际持续枯水段实施分析。以里老水库为例，其流域内无实测的径流资料，根据《水利水电工程水文计算规范》，对于无资料地区径流计算，应采用多方法、多途径计算。可研阶段里老水库径流计算采用径流深等值线法、地区综合公式法和水文比拟法进行计算，最终采用水文比拟法成果，本阶段重点对水文比拟法进行复核。水文比拟法系采用常规的面积修正来推求，同时考虑降水的地区分布差异性进行修正，计算公式：

　　W里=W恩×(F里/F恩)×(P里/P恩)

　　式中：W里—里老水库多年平均径流量(万m3);W恩—恩泽河站年多平均径流量(万m3);F里—里老水库控制流域面积(km2);F恩—恩泽河站控制流域面积(km2);P里—里老水库流域多年平均降雨量(mm);P恩—恩泽河站流域多年平均降雨量(mm)。

　　水利工程设计径流阶段需要注意的是水利工程的水文资料的收集、计算方法、径流年内分配以及成果复核等几方面。

　　(四)水利工程泥沙计算、分析

　　水利工程规划设计过程中，泥沙淤积计算、分析直接影响到水库规模、寿命以及综合经济效益的发挥。坝前泥沙淤积高程的确定，直接影响到坝体设计及死水位的选择;库区泥沙淤积分布，关系到水库的兴利效益;回水末端及翘尾巴高度的确定，则是移民搬迁规划的重要依据等。因此，水库泥沙淤积问题是水利工程设计重要问题。其主要涉及到泥沙颗粒、沙量分析，泥沙淤积部分、淤积速度、淤积形态等分析以及排淤、排沙针对性策略分析。在进行水利工程泥沙计算、分析时需要依赖于河流泥沙动力学、流体力学、水力学、数学等多学科的配合应用，同时还依赖于对更多已建水库观测资料的总结分析，完善计算方法。

　　(五)水利工程设计洪水

　　通常情况下，设计洪水是指某一频率的洪水，所以在设计洪水的推求过程中一般要涉及到洪水总量推求、洪水过程线推求以及洪峰流量推求等，对设计洪水的推求为确定大坝高程、泄洪设施尺寸提供必要的参考依据。计算设计洪水的途径主要有水文气象法与数理统计法两种，而两者最大的不同点是水文气象法将洪水或暴雨假定为必然事件来进行推算，而数理统计法将暴雨或者洪水看做随机事件。

　　除了上述五个水文现状之外，水利工程规划设计、施工中还需考虑到水库调蓄的演算、水位流量关系线、水质的分析以及溃坝洪水分析等各方面的分析、计算。

　　二、水利工程水文设计的思考

　　在水利工程规划设计与施工过程中，水文设计工作必须以工程实际情况与实际需求为参考依据，以确保工程的可靠性。因此，在水利工程中水文设计中需注意以下几点：了解工程性质。水利工程通常都具备防洪的功能。其防洪功能性质不一，不同的水利工程所需要考虑的防洪功能内容也不一样，例如库容量较大而泄量较小的水工程则需重点考虑到水库的设计洪量，反之则需要重点考虑水库的设计洪峰;了解工程的任务。不同的水利工程任务也需要重点考虑不同的水文设计内容，因此了解工程任务作出能够有针对性地提高水文设计。现阶段，水利工程的建设在设计阶段主要分为流域规划、具体工程规划两个阶段，在具体工程规划中又包括了项目建议书、工程的可行性研究、初步设计、施工等，这其中的初步设计、施工阶段对水文现状的分析则有更高要求，值得在实际工作中进一步进行分析、思考，以促进水利工程的顺利进行。

　　三、结语

　　在进行水利工程设计、施工时，相关人员需要结合当地水文、水资源等具体情况，切实做好水文资料收集工作。在进行水文计算时需要结合工程实际选择最为怡当的计算方法，简化计算流程，提升计算结果的准确性，以促进水利工程的顺利建设完成并安全使用，创造更大的效益。

　　作者：蔡桂敏 来源：华夏地理中文版 2016年9期