攀枝花市水利水电勘测设计院 四川攀枝花 617000
摘要：针对流域下垫面变化对水库防洪风险率的影响问题，本次研究首先对洪水序列的一致性修订方法进行探讨，对水库防洪风险率的定义以及计算方法进行分析，然后通过实例验证的方式，对流域下垫面变化对水库防洪风险率的影响进行深入研究，最终得到洪水序列修订之前和修订之后水库内的防洪风险率计算方法。研究表明：随着下垫面出现了较大的变化，因此，水库的防洪风险率也出现了降低的问题，从保障水库的安全出发，需要将水库的防洪限制水位进行一定程度的提升。
关键词：水库防洪；下垫面；洪水序列；风险率；计算方法
0 前言
在我国水资源的分布极其不均匀的前提下，利用水库进行合理的调节是一种非常重要的方法，但是在水库管理的过程中，需要对汛期的限制水位进行合理的设定。所谓的防洪风险率主要指的是在水库受到破坏时，出现风险问题的概率，只有对防洪风险率进行合理地计算和设计，才能为水库汛期限制水位的设定提供合理的依据，全面提高水库的潜力[1]。目前，受到人类活动的影响，流于的下垫面已经出现了不同程度的变化，这对水库的防洪风险率产生了一定的影响。针对此问题，本次研究主要是通过对洪水序列的修订情况进行介绍，对防洪风险率进行全面的分析，通过实例研究的方式研究流域下垫面变化情况对水库防洪风险率的影响，为提高水库的使用潜力和保障水库的安全奠定基础。
1 洪水序列的一致性修订方法
（1）洪量序列“还现”修订方法
本次研究将采用降雨径流相关图的方法对洪水序列的修订进行全面的分析，所谓的降雨径流相关图主要指的是根据某个流域降雨过程中的产流，并需要将其影响因素纳入其中，进行的统计分析。通过使用降雨径流相关图，可以建立起降雨量与径流量之间的关系公式，假设在下垫面变化之前降雨量与径流量之间的关系公式为：
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，在下垫面变化之后降雨量与径流量之间的关系公式为：
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，则在下垫面变化前后产生的差值可以表示为
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，这个差值就可以看作是径流的修订值，此时全年内各个时期洪量的修订幅度计算公式为：
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，进而实现了洪量序列的“还现”修订。
（2）洪峰序列“还现”修订方法
本次研究将使用洪峰相关的方法对洪峰序列的“还现”问题进行研究，所谓的洪峰相关的方法主要指的是以每年的最大洪峰作为坐标图中的纵坐标，以不同年段内的最大洪量作为坐标图中的横坐标，进而做出拟合的趋势线，从所有的趋势线中选择拟合程度最好的洪峰洪量相关图进行分析。假设下垫面变化之前洪峰位置处所对应的洪量为
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，下垫面变化之后洪峰位置所对应的洪量为
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，此时相应的洪峰可以表示为
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和
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，在进行洪峰序列修订前后的洪峰差值为
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，可以将这个差值看作是洪峰的修订值，进而实现了洪峰序列的“还现”修订。
2 水库防洪风险率
（1）水库防洪风险率的定义
由于水库的类型以及所处区域的不同，可以将防洪的目标分为两种类型，分别是自身的防洪风险率以及下游区域的防洪风险率。对于自身的防洪风险率而言，主要指的是当水库的自身水位超过某一个数值时，其自身的安全就会受到严重的破坏，因此，风险率就是水库自身水位超过安全水位的概率。对于下游区域的防洪风险率而言，主要指的是当水库泄流时的流量超过安全数值时，水库的下游位置会受到严重的破坏，因此，风险率就是水库泄流超过安全数值的概率。事实上，水库主要可以通过控制水位的方式，对泄流流量进行全面的控制，当水库的水位超过某一个数值时，其泄流的流量也必然会超过安全值，因此，该风险率也可以通过对水库超过某一个数值的概率进行计算[2]。
（2）水库防洪风险率的计算方法
目前，针对水库的防洪风险率问题主要有两种计算方法，分别是通过频率分析的方法对其进行估算，另一种是通过随机模拟的方式对其进行模拟计算。所谓的随机模拟主要指的是建立一种模型，在模型中输入大量水库洪水的相关数据，然后对洪水的产生过程进行推演，进而得到水库水位超过安全水位的概率，在下垫面出现较大变化时该种方法并不适用。所谓的频率分析方法个主要是根据在水库各个水位条件下出现风险问题的频率进行统计，如果在某一个水位下水库出现风险问题的频率相对较高，则可以将该水位出现风险问题的概率看作是防洪风险率，该种方法的使用相对较为简单，因此，该种方法在风险率估算领域已经得到了大面积的推广和应用[3]。
3 实例分析
我国某水库属于水力工程中的重点工程，所处流域的年降水量可以达到600mm，降水月份的分布十分不均匀，但是主要集中在每年的7、8月份，这两个月内的降雨量可以达到全面的70%左右，在上世纪60年代，由于工程设施并不配套，所以对于大型的洪水问题，该水库并没有应对措施，进入70年代以后，该水库根据历年的基本情况，对水库的水位进行了严格的控制，同时，该水库还将发挥防洪的主要任务。为了实现防洪的基本目标，下游河道进行了严格的防洪设计，设计的标准为10年一遇，其安全泄放量可以达到800m3/s，水库对于自身防洪的设置为1000年一遇，其安全水位控制在213.63m。在上世纪80年代，为了降低水土流失问题对环境的破坏，同时也为了改善人民的生活条件，对该水库所处的流域进行了封山育林，修建了大量的水土保持项目，水库内的林草覆盖率得到了大面积的提升，下垫面的情况也发生了较大的变化。该水库所处流域的土地主要以草地和林地为主，在对其进行土地改善的过程中，草地的面积出现了下降趋势，林地的面积有所增加，同时受到人类活动的影响，建筑面积也有所增加，但是水域的面积基本没有出现较大的变化，由于近些年社会用水量的不断增加，来水量不断降低，因此，该区域河道内的水位具有下降的趋势。结合上文中对水库防洪风险率的计算方法，本次研究的计算内容主要包括水库自身的风险率、下游河道的风险率，其中水库自身的风险率将会按照1000年一遇进行计算，下游河道的风险率将会按照100年一遇进行计算，首先在190m-195m区间内拟定了六种水位调整方案，计算得到在汛期限制水位为190m时，水库自身的风险率为0.0092，下游河道的风险率为0.67；在汛期限制水位为191m时，水库自身的风险率为0.01，下游河道的风险率为0.689；在汛期限制水位为192m时，水库自身的风险率为0.01，下游河道的风险率为0.715；在汛期限制水位为193m时，水库自身的风险率为0.01011，下游河道的风险率为0.728；在汛期限制水位为194m时，水库自身的风险率为0.01015，下游河道的风险率为0.736；在汛期限制水位为195m时，水库自身的风险率为0.0104，下游河道的风险率为0.776，综合分析发现，两种风险率都出现了一定程度的变化。
4 结论
通过本次研究可以发现，水库的防洪风险率主要可以分为两种类型，分别是自身安全的风险率和下游河道安全的风险率，随着下垫面出现了较大的变化，因此，自身安全的风险率和下游河道安全的风险率都会出现一定的变化，从保障水库和下游河道的安全出发，需要将水库的防洪限制水位进行一定程度的调整。
参考文献：
[1]魏冲，董晓华，成洁，等.基于改进SWAT模型的土地利用变化对流域设计洪水的影响研究[J].中国农村水利水电，2018，29（07）：89-94+100.
[2]丛娜，冯平.流域下垫面变化影响下入库设计洪水的修订[J].南水北调与水利科技，2014，（02）：6-10.
[3]陈瑜，黄锋华，孔次芬.白盆珠水库流域下垫面变化的洪水响应研究[J].长江科学院院报，2011，28（08）：1-4，10.
作者简介：李俊（1992-），男，四川宜宾人，助理工程师，从事水文与水资源工程工作。