河流支流入汇口处水利工程防洪设计水位分析

高 升

（泾源县河道和水库事务管理中心，宁夏 泾源 756400）

0 引言

在水利工程修建的时候，水位设计是一项十分重要的工作，但是传统的水位推算考虑问题比较片面，在实际设计中只考虑到了极值水平的正常变化，往往忽略了环境因素的影响，例如：台风等天气。由于水位分析不到位，常常使得水利工程存在很大的安全隐患，再加上近年来台风等气象灾害频发，导致人们越来越重视水位设计工作，为发挥水利工程的实际效用提供保障。

1 防洪水位设计的影响因素

在进行水利工程修建时，支流入汇口处是工程的重点内容，需要引起高度关注。因为位于此区域的水利工程，建设难度较大，在设计时要同时考虑干、支流洪水的因素，在支流入汇口处是洪水汇集的区域，往往水量较大，产生的冲击力也较强，对工程的建设质量要求较为严格，尤其是水位设计要精准合理，才能保障防洪的实际效果。这里要值得强调的是，防洪水位与很多因素存在关系，不仅和洪水的相关组合特性存在直接关系，还和防洪工程的耦合属性有关[1]。由此就可以得出，如果只是单一使用洪水重现期分析的方法，或者是针对洪水组合特性进行应对，再或者借助经验洪水组合的手段都是无法客观反映防洪水位的，因为通过单一手法进行的调洪计算，会和现实情况存在一定的距离，需要综合考虑多方面的影响因素，从而得出最为精确的防洪设计水位。本文将参照防洪标准的实质，采用模拟推算的方法对位于入汇口处的防洪工程进行相关的水位计算，以便为今后相关研究工作提供有效参考。

2 防洪设计水位的研究方法

Copula模型是一种比较理想的计算模型，将其应用到防洪设计水位分析中，其得出的计算结果可以更加精确。从前文中我们已经知道，防洪水位设计需要考虑的因素有很多，其中最关键的一点就是洪水组合特性，位于交汇口处的水利工程，因为会受到干、支流的共同作用，将干、支流的边缘分布情况通过型曲线完成拟合，其具体的表达式如下：

另外，将共同影响的洪水（干、支流洪水）采用二变量分布的方法进行科学处理，具体方法如下，假设我们把干流洪水设定为X，同时将支流洪水设定为Y，其中X和Y都属于随机变量，那么函数 F（x）和函数F（Y）就分别代表着与Y和X相对应的边缘分布函数[2]。在此基础上参照Sklar定理，我们就可以将联合分布函数F（x，y），通过以下的方式来表示：。

3 防洪设计水位的研究结果

在现阶段，利用Copula模拟方法，通过相关组合函数计算，可以推断出洪水的最大峰值，从而科学制定防洪水位，将其应用到洪水交汇处的水利工程修建中，可以进一步确保水利工程的建设质量，发挥预想的防洪效果。Copula模拟方法是一种较为科学和系统的研究方法，可以针对水位变化的影响因素，进行科学的计算，得出最佳的防洪水位设计方案。在实际的设计环节，在充分了解工程概况的基础之上，要结合当地的水文特征，将洪水组合特性（干流和直流的组合）充分考虑进去，除此之外，还要明确防洪工程的耦合关系，将洪水组合特性和工程耦合关系作为主要的因素，通过科学计算得出最佳的防洪设计水位。什么是防洪水位设计的最佳方案，就是设计结果是唯一的，并且可以在极大程度满足当地防洪的实际需要，符合相关设计标准，通过防洪水位设计可以有效避免灾害的发生，承受住台风等强对流天气的考验，可以有效渡过洪水期。另外，采用这种较为先进的模拟推算方法，可以弥补传统利用洪水重现期进行水位设计的不足，不确定性从根本上得到了改善，水位设计的可靠性大幅度提升。主要是因为在干、支流交汇处，由于会受到洪水的共同作用，如果采用较为传统的水位设计方法，会导致水位相差比较明显，得不到实际的防洪效果，离防洪标准相差甚远，误差范围会比较大。因此，经验洪水组合不能有效反映工程特性，基于这样的情况，采用Copula模拟方法更为合理，其研究成果可以作为重要的参考依据，为防洪设计提供新的思路和可靠保障，确保防洪工程的实际建设效果，发挥建设资金的最大价值。

4 结论

综上所述，水利工程修建是一项系统的工程，涉及到的内容较多，就目前的情况来看，防洪水位设计依然是工程建设的重点和难点内容，如果设计不合理，那么水利工程就发挥不出实际的效果，极有可能造成重大的经济损失。面对这样的情况，在实际的防洪水位设计工作中，要结合工程的实际情况，掌握水位变化情况，通过科学有效的计算，确保水位设计的可靠性，从而发挥水利工程的最大价值。