试述水利工程对洪水影响

林卫屏

【摘要】随着水利修建规模扩大，我国水土治理面积得到了很好的完善；为了进一步推进水利工程作用，有效控制洪水造成的不利影响，在水利工程规划中，必须根据实际情况，从各方面加强洪水影响控制。

【关键词】水利工程；流域；洪水影响

一、水利工程流域规律变化

在人类历史发展中，人类活动主要是人类从事土地利用、水利工程改造、气候环境变化的经济活动或者生产。在传统下垫面变化对流域水利工程影响中，通常采用流域对比试验的方式进行；在单项以及综合对比试验措施中，很难正确判定水利工程在暴雨时空分布上对洪水造成的影响；因此，在传统水文分析中，必须明确相关流域规律变化根据实测资料，从水库工程对洪水造成的影响，来进行水利工程对洪水的影响分析。根据流域水文特点、模型，正确分析暴雨时空变化、下垫面条件对洪水设计造成的影响，在工程研究中，根据代表站的控制性作用，进行洪水设计。

（1）水利工程对流域规律造成的影响

在实际工作中，流域水库、水土保持工程对河道自然条件、流域下垫面具有重要影响，从而影响洪水产汇流。在水利水库工程中，根据工程规模，拦蓄洪水；根据水库滞洪作用，当水库蓄满后，进一步削减洪峰流量。由于水库灌溉，必须增加设计流域土壤湿度，增加产流；当大暴雨降临时，由于不能拦蓄洪水，在底水一起泄放时，不仅增加了泄水量，甚至还可能造成坝垮现象。水利工程对洪水的影响，除了水库本身蓄洪能力、工程规模、泄流能力外，和水库所处位置、前期底水以及流域性暴雨时空分布也有很大关系。

（2）特殊流域治理前后会流规律变化以及实测洪水影响

在同一量级降雨环境中，确定流域产洪区，搭建降雨径流体系，洪水系统性明显偏小，则表明水利工程影响较大，相反则较小，广泛应用于中小型水保工程以及水库对洪水影响；通过雨量资料、水保工程情况，了解径流降雨关系。在水库工程洪量计算中，通过平衡水量原理，根据入出库流量相减，得到相应的时段洪量。在洪峰流量影响计算中，根据坝址天然洪水过程以及出库洪水过程，得到洪水影响量。

二、水利设计环境对洪水的影响分析

水利工程受下垫面环境复杂性以及人类活动多样性、时空降水分布不均现象影响，对流域附近变化规律、洪水形成造成了极大困难。在不同类型暴雨环境中，洪水设计受居民活动造成的影响难以估算。在流域水文模型分析中，水利工程对不同类型暴雨环境下产生的洪水设计影响，能有效解决传统方法不能解决的技术难点。流域水文模型，在水利工程洪水影响分析中，根据本流域水文模型，充分运用实测资料，进行模型参数确定；在暴雨条件设计推求中，根据不同类型的暴雨条件，进行对应的时空分配，最后根据模型特点，在不考虑水利工程防洪影响的同时，结合水库防洪作用，从而计算出代表站洪水设计。在水库作用中，通常根据水库汛期相关方式，在精确防洪计算的同时，让洪水河道演算到水利工程代表站。

三、水利工程对洪水的影响研究

本文以第二松花江丰满水库五道沟以上作为研究流域，在分类的基础上运用新安江模型进行洪水模拟，分析水利工程的洪水影响规律，为流域防洪调度决策提供一定依据。

（1）水利工程对一般洪水影响分析

根据《水文情报预报规范》SL250-2000（以下简称《规范》）中5.1.5规定，根据水文要素重现期将洪水划分为4类：一般洪水、较大洪水、大洪水和特大洪水。一般洪水的发生比较频繁，其主要特征为量小、峰低，一般不会成灾。

通过对流域下垫面及水利工程资料的分析，按水利工程规模将模拟时段分为天然期与人类活动影响期。对天然期场次洪水应用遗传算法进行参数率定，得到天然期新安江模型基本参数，使用天然期参数进行洪水模拟计算即为原始模拟。在天然期参数的基础上加入水利工程影响进行计算即为考虑影响模拟。原始模拟径流和考虑影响模拟径流，以及水利工程影响量、影响程度及其变化趋势。

对于一般性洪水，绝对影响程度与变化时间的线性拟合相关系数为0.6，尚不到中度相关性，说明水利工程对洪水的绝对影响程度随时间的变化不太明显，但水利工程对一般类型洪水的影响随水利工程的逐年增多整体上呈稳步增加趋势，水利工程对这类洪水的影响基数较大（20%以上），变化趋势也较快，且其在洪水过程中主要发挥拦蓄作用，使得洪水量值与峰值均减小。

（2）水利工程对较大洪水影响分析

据《规范》，较大洪水为重现期在10～20年之间的洪水，发生的频率较一般洪水要小，但还不至于太大，一般不会造成较大的灾害或者仅有局部成灾发生，通过模型模拟及考虑水利工程的影响计算。对于较大型洪水，绝对影响程度与变化时间的线性拟合相关系数只有0.45。20世纪80年代前的洪水基本在趋势线上下浮动，但80年代之后有了较为明显的突变现象，尽管仍是在趋势线上下摆动，但摆动幅度忽大忽小，点距分布极其没有规律。总体上，水利工程对较大类型洪水的影响程度基数比一般类型洪水约小10%，但随水利工程的逐年增多基本也呈上升趋势，而且这种趋势要比对一般洪水影响程度的趋势增加得更快，且其对洪水的影响使洪水减小。

（3）水利工程对大洪水及以上洪水影响分析

据《规范》，重现期在20～50年间为大洪水，大于50年为特大洪水。大洪水的发生本身就比较稀遇，特大洪水的发生更为罕见，这类洪水基本上是峰高、量大型洪水，对流域内及其下游产生较大破坏，因此可以将这两类洪水称为具有破坏性的大洪水来考虑。其场次洪水模拟结果以及考虑水利工程的径流预报结果及其影响变化趋势。对于大型、特大型洪水，水利工程对洪水的绝对影响程度与变化时间的线性拟合相关系数为0.4，相关系数非常低，场次洪水的点距分布较为散乱，很难找到合适的相关关系。

在以上三种基本分类分析中，既存在着一定的差异性，又有着一定的共同点，首先几类洪水受人类活动影响的绝对量随时间变化的趋势线相關系数差异较大，且普遍较低，但其影响程度基本均呈增加趋势；在每一个变化趋势图中，样本点越多其相关性越大，在较大与大型洪水中，由于点值样本有限，点的分布较散，点值之间差异性比趋同性特征更加明显，所以相关系数也较低。

通过以上计算分析，可知水利工程对洪水的影响主要为负影响（使之减小），但在不同类型的洪水中影响程度不同，洪水越小影响越大。水利工程对一般洪水的平均影响程度将近50%，对较大洪水的平均影响程度为22%，而在大洪水及以上洪水中水利工程的平均影响程度仅为10%。

四、结语

综上所述，我们得知水利工程对中、小洪水的影响比大洪水的影响要大很多。一方面因为大洪水本身量较大，即使较小的影响比例也能带来较大的影响量，而小洪水本身量小，就算有再大影响比例也不会有太大的影响量；另一方面是非工程措施发挥的作用也越来越重要。在水库实际控制运行中，基于经济利益的考虑，工程管理人员要尽可能的多蓄水，以达到其发电或灌溉等的经济效益。

参考文献：

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