浅析渭河超标准洪水
水灾是阻碍城市发展和破坏城市建设的最主要的灾害之一,当前中国城市水灾在发生频率和破坏程度上有加剧的趋势。随着气候变化和人类活动的双重影响,自然环境的不断变化造成水文环境的相应改变,水文序列的非线性和复杂性也愈发的明显。一般城市洪水的两个来源:城市本身暴雨引起的洪水和城市上游洪水下泄。
洪水并非完全有害,它还是江河物质输移的载体,是维系流域生态系统平衡的重要条件;洪水还是可利用水资源的重要组成部分。人民日报年04月11日文章《洪水也是水资源》“在我们这样一个缺水严重的国度,要是不能趁汛期采取有效措施留住足够的水,那么在汛期过后的漫长干旱期,很多地方连人畜饮水都无法保证,更遑论改善生态了。”洪水可以冲毁建筑物、导致人员伤亡、引起疾病爆发和流行,应做到加强洪水灾害风险调查和重点隐患排查、洪水风险图和超标洪水防御预案编制与风险实施分析平台建设、洪水灾害防御宣传教育等。
根据《公路工程技术标准》(JTGB01—)大部分大中小桥的设计洪水频率为1/。依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL-)的规定水工建筑物的洪水标准应按山区、丘陵区和平原、滨海区分别确定。超标准洪水下限为刚超过城市防洪能力并成灾的水位和相应流量,上限取可调查的可靠的历史最大洪水和年一遇设计洪水成果中的大值相应的水位和流量。
渭河是黄河的第一大支流,发源于甘肃省定西市渭源县鸟鼠山,流域涉及甘、宁、陕三省区,流域面积13.5万km2,多年平均径流量.7亿m3,年输沙量万吨,全长km。甘肃境内由西向东流经渭源、陇西、武山、甘谷、麦积区4县1区,于麦积区北峪村附近的太碌村进入陕西境内,省内主流长公里,河床平均比降为5‰。
在陕西境内,经宝鸡市的陈仓区、渭滨区、高新区、金台区、岐山县、眉县、扶风县,杨凌区,咸阳市的武功县、兴平市、秦都区、泾阳县、渭城区,西安市的周至县、户县、未央区、浐灞区、高陵县、阎良区、临潼区,渭南市的高新区、临渭区、大荔县、华州区、华阴市,流域面积13.48万km2。
渭河水系北长南短,属于不对称水系特征,北岸有秦祁河、咸河、散渡河、葫芦河、牛头河、通关河、千河、漆水河、泾河、石川河、北洛河,主要分布在黄土高原,洪枯流量悬殊,泥沙含量大;南岸有榜沙河、大南河、来加昔河、石头河、黑河、涝河、沣河、灞河,分布土石山区,比降大,水流湍急,含沙量少。同时,为引水灌溉,在渭河北岸开挖建设了大大小小的引水渠道和水库,渠道属“关中八惠”(洛惠总干渠、渭惠渠、梅惠渠、沣惠渠、黑惠渠、泔惠渠、涝惠渠、泾惠南干渠)最为著名,水库则以冯家山、羊毛湾和石头河等水库为代表。多年平均径流量大于1.0亿立方米的支流有榜沙河、大南河、葫芦河、藉河、牛头河等。
由数理统计理论可知,一个随机变量系列的频率密度曲线和频率分布曲线的形状和方程,都可以用几个数值特征来反映,这些数值特征值称为统计参数。
P-Ⅲ型曲线
卡尔.皮尔逊(K.Pearson,年3月27日-年4月27日)是英国数学家,生物统计学家,自由思想家、现代统计学的创立者,对生物统计学、气象学、社会达尔文主义理论和优生学做出了重大贡献。皮尔逊兴趣广泛,数理文史无所不通,博闻强识,思想深邃,痴迷研究哲学宗教,才思敏捷,能言善辩。皮尔逊的科学研究道路,从数学研究开始,继之以法律和哲学,进而研究生物学与遗传学,最后集大成于统计学。于年为随机现象提出并建立了一种概括性的曲线族,其几率分布曲线的一般微分方程为
水文统计法所需要的是频率曲线及相应的方程式,并用以推求指定频率的变量或某一变量的频率。频率曲线亦即分布曲线,其相应的方程式即为分布函数,可以由密度函数积分而得。因此,将型曲线的方程式进行一定的积分运算,就可以得到频率曲线纵坐标值的计算公式,即频率曲线的方程式(分布函数)为
经验频率计算计算经验频率和频率曲线的统计参数时要将年最大洪水流量资料系列分连续系列(即无特大值系列)和不连续系列(即有特大值系列)两种情况分别处理。
(1)连续系列经验频率的计算
当搜集到的年最大洪水流量资料资料具有20年以上的观测资料,且不存在特大洪水,此时,样本系列为简单随机样本,此系列称为连续系列,可按维泊尔公式计算经验频率:
(2)不连续系列经验频率的计算
一般以洪水的洪峰流量作为洪水等级划分标准:10年一遇的洪水为常遇洪水;10~50年一遇的洪水为大洪水;大于50年一遇的洪水为特大洪水。大江大河的干流及主要支流以洪水总量的重现期作为洪水等级划分标准:小于20年一遇的洪水为常遇洪水;20~年一遇的洪水为大洪水;大于年一遇的洪水为特大洪水。
频率曲线统计参数的计算矩法公式是在型曲线的基础上发展起来的,适用于连续系列和不连续系列。因此,可采用矩法推算理论频率曲线的统计参数,其表达式如下:
(1)连续系列统计参数的计算
(2)不连续系列统计参数的计算
清洪分流的渭河天水段
治理后的渭河渭南城区段北大堤
渭河宝鸡城市段
渭河杨凌城市段
渭河咸阳城市段
渭河西咸城市段
渭河西安城市段
渭河渭南城市段
咸阳湖“湖光春色”效果示意图
由于
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