¿Qué son los estándares de diseño para el control de inundaciones y el diseño de inundaciones? ¿Cuáles son las formas y métodos para deducir el diseño de las inundaciones?
Las normas de diseño de control de inundaciones se refieren a los límites prescritos de las capacidades de control de inundaciones de los proyectos de control de inundaciones. Al diseñar estructuras de control de inundaciones, elegir una inundación demasiado grande como base de diseño es seguro pero antieconómico; si se elige una inundación demasiado pequeña, la inversión se reducirá, pero no será segura o no cumplirá con los requisitos de control de inundaciones esperados. Por lo tanto, es necesario sopesar los aspectos económicos y de seguridad para establecer un límite apropiado para la capacidad de control de inundaciones del proyecto, es decir, el estándar de diseño de control de inundaciones. Las inundaciones que cumplen con este criterio son inundaciones de diseño. Las normas de diseño de control de inundaciones generalmente se expresan en términos de probabilidad o período de retorno de la ocurrencia de inundaciones. Algunos proyectos individuales y planes de control de inundaciones en algunas áreas también utilizan la prevención de una determinada inundación importante como estándar de diseño de control de inundaciones. Por lo general, se divide en dos tipos: estándares de diseño de aplicaciones normales (denominados estándares de diseño) y estándares de diseño de aplicaciones anormales (denominados estándares de verificación). Cuando la inundación excede los estándares de diseño para operación normal, la operación normal del proyecto se verá dañada; cuando la inundación excede los estándares de diseño para operación de emergencia, la seguridad del proyecto se verá amenazada. Proyectos de diferentes tamaños e importancia adoptan diferentes estándares de diseño de control de inundaciones. La República Popular China promulgó las "Estándares de clasificación y diseño para proyectos de conservación de agua y energía hidroeléctrica (partes de áreas montañosas y montañosas)" (SDJ12-78) (prueba) en 1978. Las estructuras hidráulicas permanentes enumeradas en la tabla son estándares de inundación para condiciones normales. uso de materiales. Para proyectos especialmente importantes, en los documentos anteriores se establece como estándar de calibración la inundación máxima posible.
Inundación de diseño se refiere a la posible inundación local que está preparada para el diseño de control de inundaciones y otros proyectos de ingeniería y cumple con los estándares de diseño de control de inundaciones especificados. Es decir, la inundación máxima que se espera controlar mediante la planificación de control de inundaciones y los proyectos de control de inundaciones. El contenido de la inundación de diseño incluye el pico de inundación de diseño, el volumen de inundación de diseño en diferentes períodos, la línea de proceso de inundación de diseño, la composición regional de la inundación de diseño y la inundación de diseño por etapas, etc. Todo o parte de su contenido se puede calcular en función de las características del proyecto y los requisitos de diseño.
Cálculo del pico de inundación de diseño, el volumen de inundación y el hidrograma de inundación.
Se adoptan diferentes métodos de cálculo según la naturaleza del proyecto y las condiciones de los datos hidrológicos. En circunstancias normales, se utilizan múltiples métodos para el cálculo, el análisis y la demostración integrales y la selección razonable de resultados. Los métodos de cálculo más utilizados son:
①Método directo
Es decir, la inundación de diseño se deduce en función de los datos de flujo. Cuando hay un largo período de datos de observación del flujo de inundación en o cerca de la ubicación del proyecto, y hay varios datos históricos de inundaciones, el flujo máximo máximo del año y el volumen máximo de inundación en diferentes períodos (como 1 día, 3 días y 7 días, etc.) se seleccionan año por año, respectivamente, se forma una serie de flujo máximo de inundación y volumen máximo de inundación en diferentes períodos, y luego se realiza un análisis de frecuencia para determinar el pico de diseño y el volumen de inundación de diseño correspondiente al período. estándares de diseño. Finalmente, seleccione una línea de proceso de inundación típica y amplíe la línea de proceso de inundación típica con la misma frecuencia o proporción según el pico de inundación de diseño calculado y el volumen de inundación de diseño en cada período, y utilícela como línea de proceso de inundación de diseño.
②Método indirecto
Es decir, la inundación de diseño se deduce en base a los datos de precipitaciones. Cuando la serie de datos de flujo de inundación en y cerca del sitio del proyecto es demasiado corta para usar directamente los datos de flujo de inundación para el análisis de frecuencia, pero hay una serie más larga de datos de lluvia en la cuenca, las precipitaciones intensas de diseño se pueden obtener primero, y luego se calcula a través de la generación de escorrentía y la confluencia. Determinar el pico de inundación de diseño, el volumen de inundación y el hidrograma de inundación. Este método supone que las lluvias intensas con un determinado período de retorno producen inundaciones con el mismo período de retorno.
③Método integral regional
Si hay escasez de datos de flujo de inundación y lluvia en la ubicación del proyecto, el flujo de inundación, la lluvia y los datos históricos de la cuenca se pueden analizar en áreas con condiciones naturales y geográficas similares Analizar y sintetizar datos de inundaciones para dibujar mapas de contorno de caudal máximo de inundaciones, precipitaciones, parámetros de escorrentía y parámetros de confluencia en varios períodos de retorno, o establecer estos parámetros con las características geográficas naturales de la cuenca (área de cuenca, cauce del río). relación, etc.) Luego se utilizan relaciones empíricas para deducir la inundación de diseño en la ubicación de diseño con la ayuda de estos diagramas y relaciones empíricas.
Se refiere al pico de inundación correspondiente, el volumen de inundación y la línea de proceso de inundación de cada sección de control e intervalo en la parte superior cuando ocurre una inundación con la frecuencia de diseño en la sección de diseño del río. la sección aguas abajo y la inundación de diseño de cada sección de control en la relación aguas arriba. Al formular un plan de desarrollo de cuencas, analizar el efecto de control de inundaciones de un solo embalse y estudiar el efecto conjunto de control de inundaciones de embalses en cascada o grupos de embalses, es necesario analizar la composición regional de la inundación de diseño. Para analizar y comparar los efectos del control de inundaciones de diferentes composiciones regionales de inundaciones diseñadas, a menudo es necesario elaborar varios planes de composición regional después de los cálculos de regulación de inundaciones y un análisis integral, se selecciona el que pueda cumplir con los requisitos de diseño de ingeniería. la base para el diseño.
Métodos de cálculo
Los métodos de cálculo para la composición del área de inundación de diseño son:
①Método del año típico. Es decir, a partir de los datos medidos se seleccionan varias inundaciones importantes que son representativas en términos de composición regional (como inundaciones provenientes principalmente de los tramos superiores, o principalmente de intervalos, o distribuidas uniformemente en toda la cuenca) y que son desfavorables para el control de inundaciones. como inundaciones típicas a diseñar. Se controla el volumen de inundación de diseño de una sección en un período determinado. Las inundaciones típicas de cada sección e intervalo en el mismo período se amplifican en la misma proporción para obtener el volumen de inundación correspondiente o la línea de proceso de inundación. cada sección e intervalo.
②Método de composición de áreas de misma frecuencia. Significa que de acuerdo con los requisitos de control de inundaciones, el volumen de inundación de una zona en un cierto período de tiempo se selecciona para que tenga la misma frecuencia que el volumen de inundación de la sección de diseño, y el volumen de inundación correspondiente de los otros distritos y el La composición regional de una determinada inundación se utiliza como típica para la distribución, y el volumen de inundación de la misma frecuencia y el volumen de inundación asignado durante el período se utiliza como control, y el hidrograma típico se amplía como la inundación de diseño y la inundación correspondiente. hidrograma en cada región. ?
Cálculo basado en datos de flujo Basado en datos de flujo de inundaciones medidos o estudiados, muchos países han adoptado ampliamente el método de análisis de frecuencia para analizar la frecuencia de ocurrencia de ciertos valores característicos de las inundaciones y deducir inundaciones de diseño. . Las especificaciones actuales de cálculo de inundaciones de diseño de China estipulan que cuando hay más de 20 años de datos de inundaciones medidas en la sección de diseño o aguas arriba y aguas abajo, y hay datos históricos de inspección y verificación de inundaciones, la inundación de diseño se puede calcular basándose en el análisis de datos de flujo. . Los principales pasos son los siguientes:
(1) Recopilación, organización e interpolación de datos. La extensión de interpolación de datos de tráfico adopta principalmente métodos relacionados con el establecimiento de datos de largas series de estaciones. Además, se debe hacer hincapié en la revisión de la confiabilidad de los datos sobre inundaciones.
(2) Investigación histórica sobre inundaciones e investigación textual. Esto incluye la investigación de las marcas de inundaciones salvajes, la edad y el momento en que se produjeron las inundaciones y la estimación de los picos y volúmenes de las inundaciones; realizar investigaciones textuales sobre documentos históricos para determinar el orden de clasificación de las inundaciones históricas y estimar su período de retorno.
(3) Análisis representativo de series. Generalmente, a través de análisis comparativos con una larga serie de datos de estaciones en áreas vecinas, así como datos históricos de inundaciones verificados por mediciones y estudios reales, analizamos los cambios en los años de inundaciones y años secos, el ciclo de inundaciones importantes, la frecuencia de las inundaciones importantes. inundaciones en diferentes años, y cálculos segmentados, cambios en parámetros estadísticos, etc., para juzgar la representatividad de la serie.
(4) Calcular la frecuencia de las inundaciones.
(5) Inspección de racionalidad de los resultados. Métodos de inspección comúnmente utilizados: ① Comparar los resultados del análisis de frecuencia del flujo máximo de la estación y el volumen de inundación en diferentes períodos entre sí ② Comparar los resultados del análisis de frecuencia de los ríos en las áreas aguas arriba y aguas abajo y adyacentes para analizar y juzgar; si los parámetros estadísticos y los valores de diseño están en línea con los cambios regionales; ③Comparación con los resultados del diseño derivados de fuertes lluvias;
(6) De acuerdo con los requisitos de diseño, deduzca la línea de proceso de inundación de diseño, la inundación de diseño en fases o la inundación de diseño de construcción, y la composición regional de la inundación de diseño propuesta, etc.
Calculado en base a datos de lluvia: Las fuertes lluvias son el principal factor que causa las inundaciones. El período de observación de fuertes lluvias en muchas cuencas fluviales es más largo que el período de observación del caudal. Las especificaciones de cálculo de inundaciones de diseño actuales de China estipulan que cuando las estaciones pluviométricas en la cuenca y las áreas adyacentes donde se encuentra la sección de diseño tienen más de 20 años de datos de lluvias intensas medidas, y hay tormentas intensas medidas o investigadas y múltiples datos de observación correspondientes de lluvias intensas tormentas e inundaciones que se pueden utilizar para la generación de escorrentía y el análisis de confluencia, el método de análisis de frecuencia se puede utilizar para calcular la tormenta de diseño en la cuenca con base en los datos de la tormenta, y la inundación de diseño de la frecuencia correspondiente se puede deducir mediante el cálculo de generación de escorrentía y convergencia en la cuenca (ver relación entre escorrentía pluvial y línea unitaria).
Además, para cuencas pequeñas que carecen de datos sobre inundaciones por lluvias intensas, se pueden utilizar fórmulas de inferencia (ver inundaciones de diseño de cuencas pequeñas), fórmulas empíricas o líneas unitarias para derivar las inundaciones de diseño.
La experiencia demuestra que cuando las condiciones lo permiten, se utilizan varios métodos para calcular la inundación de diseño y, en función de la longitud y la confiabilidad de los datos, los resultados del cálculo se analizan exhaustivamente para determinar razonablemente la inundación de diseño para el área específica. Los datos son una forma eficaz de mejorar la precisión de los resultados.
Utilizar la crecida anual real como crecida de diseño Los grandes ríos de todo el mundo suelen utilizar una crecida grande real determinada como crecida de diseño. Por ejemplo, la inundación del río Yangtze de 1954 fue la inundación más grave en toda la cuenca en el curso medio y bajo del río Yangtze en el siglo pasado. En el "Breve Informe sobre la planificación integral de la cuenca del río Yangtze" (revisado en 1990), las áreas planas del tramo medio y bajo del río Yangtze tomaron la inundación real de 1954 como el principal objetivo de defensa. Teniendo en cuenta el estado de construcción del embalse aguas arriba, la situación de control de inundaciones en los tramos medio e inferior, y el estado de control de inundaciones en los tramos medio e inferior, se determinó que el nivel de agua de diseño del terraplén debería elevarse adecuadamente en función de sobre el nivel de inundación más alto real de la inundación de 1954.
Inundación de diseño de escenario
Se refiere a la inundación de diseño en diferentes estaciones o períodos dentro del año, como la estación húmeda, el período normal de agua, la estación seca u otros períodos designados. Cuando se produce el despacho y operación del embalse, el diseño de control de inundaciones durante la construcción u otras necesidades, se requiere calcular la inundación de diseño en fases. Los principios de estadificación son: ① Las inundaciones en cada etapa deben ser significativamente diferentes no sólo en las causas, sino también en términos de magnitud y características de la inundación. Generalmente, según las causas de las inundaciones, todo el año se divide en período de inundaciones por lluvias intensas, período de inundaciones por congelación y período de inundaciones por deshielo. En posibles condiciones, el período de fuertes lluvias e inundaciones se puede dividir en el período de lluvia ciruela y el período de lluvia de tifón. ②Satisfacer las necesidades del diseño de ingeniería. Por ejemplo, para seleccionar el momento de interceptación y organizar razonablemente el plan de construcción, a menudo es necesario calcular las inundaciones de diseño para la estación seca, el período normal de agua y el período de inundación o diseñar la inundación por mes. Por lo general, el plazo no debería ser inferior a un mes. El método de cálculo de la inundación de diseño por etapas es, en principio, el mismo que el método de cálculo de la inundación de diseño anual, pero los resultados del cálculo generalmente tienen grandes errores y se requiere un análisis de racionalidad cuidadoso.