水文工程利用時間一般較長,可達數十年甚至數百年,因此根據當前水文預報分析預測水文情況并不容易,而且現在水文分析還處于發展階段,還處于探索時期,各方面發展不完善,水文計算方法也多種多樣,具體使用哪種本文將討論常用的水文計算方法,預測可能的水文情況。
1例實例分析本例取自溫州市水利工程,是加強甌江堤壩的工作,河長379.93km流域面積18168.75km2。甌江青田段長82.6km,落差30.1m,河寬200-400m。溫州古名甌得名,起源于浙江省慶元、龍泉兩縣市交界的百山祖鍋帽尖。
2、水文資料采集分析;
在水利工程中,水文資料可提供一些數據方便分析施工中可能出現的水文情況,避免損失。
水文資料的收集形式有很多種,但其主要內容必須符合規劃標準的需求,符合各種規劃標準的洪水洪峰流量、冰期冰清、規劃雨量等。
3進化計算的主要分支和基本特征
進化計算的構成部分可以列為遺傳算法、進化算法、計劃和遺傳程序設計的幾個方面。他們實現的方法不同,但本質相同,遵守競爭原則。近年來,由于各種算法也有混合部分,他們之間的界限也不清楚,產生了新的計算方法——進化計算。
3.1 遺傳算法
在上世紀60年代左右,在生物系統進化機制的基礎上,JohnHolland教授提出了一種基于生物遺傳和進化機制的適合于復雜系統優化的自適應概率化技術――遺傳算法(GeneticAlgorithm,簡稱“GA”),隨后,經過不懈地探索,發展了多種遺傳算子,并于1975年出版了第一本闡述遺傳算法和人工自適應系統的著作《Adaptationin Naturaland Artificial Systems》。自此之后,DeJong、Goldberg Davis、Krishnakumar等學者逐步完善遺傳算法,并逐漸將其應用于大規模計算、工程等領域中,取得了很好的效果。
3.2。演化計劃。
上世紀60年代,L.J.Fogel等提出了演化計劃。最初是通過已經存在或發生的事情來預測未發生的事情的嘗試。
3.3遺傳程序設計,
美國Standford大學J.R.Koza成立于20世紀92年代初,出版了《GeneticPrograming》。發展為遺傳算法的一部分是利用生物進化中的思想搜索計算機程序實現的結構空間,實現程序的自動化設計。
3.4進化計算的一些基本特征,
3.4.1智能化的br/>進化算法在確定代碼方案、適應值計算方法和遺傳算子后自動檢索,適應值大的個體生存概率高。生存概率高的個人,通過基因突變等算法產生適應環境的子孫。
3.4.2本質并行性的并行性主要體現在內在并行性和內在并行性兩個方面。內在并行,即多臺計算機獨立采用演化算法進行計算,計算過程不需要相互干涉的內容并行性,即利用成千上萬臺計算機,以各種方式組織檢索解決空間的地區,大幅提高檢索效率。
3.4.3。全局優化。傳統的優化計算方法很容易落入局部優化區域。進化計算可以在多個解決空間區域同時組織搜索,并且可以以較快的速度跳出局部最佳解決區域,找到該問題的全球最佳解決方案。
通過簡要論述演化計算的方法和基本特征,可以得出以下矩陣計算公式。
4設計洪水計算,本工程位于甌江水文站上游,兩者距離約5km,本工程下游段位置控制集水面積為1190km2,下游甌江水文站位置控制集水面積為1278km2,兩者集水面積不足7%,只有6.8%甌江水文站建設站流量資料共28年,之后根據站點功能的調節,從1992年開始停止流量,甌江流量和水位變化小,一定能綜合整理單一曲線。甌江站各方面資料齊全,可直接計算洪水量,頻率洪水統計參數以矩形式計算。此外,根據工程實際需要,本工程為4級堤壩,設計洪水為20,年遇洪水,因此設計洪水為P=5%。最后這次工程從65年到09年44年間的最高水位狀況和最大流量估算洪水。
4.1設計洪水計算,以白候站從65年到09年44年的最高水位狀況和最大流量,以及大洪水狀況的洪峰計算洪水發生頻率。并且用矩形公式進行計算,在根據適線進行調試。
特大洪水:Pm=■(m=1,2,∧,a);
實測洪水:Pm=■(1-■)■
Q=■[■Qi+■■Qi],CV=■■
如公式所示,其中N代表洪水期的重現期,n代表實際上測量得出的數據,a表示值比較大的數字,M是數值較大的數的順序排列,m則表示在實際中測量得出的數據。 最終得出的計算結果,可看圖1。
4.2針對工程所在地設計洪水計算。
Q1/Q2=(F1/F2)2/3面孔
Q1表示洪峰流量,Q2表示工程現場洪峰量,F1表示水文站集水面積,F2表示工程現場集水面積。利用上述水文站和施工現場的集水面積和洪峰流量,制作表格,用線連接坐標軸的數據,可以獲得最大流量,然后根據施工的具體要求計算工程最大流量的發生率。結果出來后,考慮到施工環境、施工強度和質量等因素,可以判斷工期。
4.3規劃洪水學校核心
由于溫州市出自浙江地區,可查詢浙江暴雨流失記錄,得知工程地屬韓江第一區,應按甌江地區洪水處理方式處理該工程地。暴雨低區的定點定面關系(αt~-。t~f)、內陸流產參數、浙江省綜合部門線滯留m1關系圖中的BB線集水面積超過500km2,采用浙江省綜合部門線iii號下一部門線ui~xi。根據工程初步設計報告(1998年),原設計洪水采用浙江省水文圖集小匯水面積設計洪水計算方法(推理公式法),計算成果摘錄見表。同時采用電算程序 SU-HM -1A(浙江省綜合單位線)和 TL -1A(推理公式法)進行計算,計算結果,見表 2。由以上計算成果可知,在設計情況下,現復核計算比原設計成果大 289.60m3/s。由于浙江省綜合單位線方法分析使用的資料基礎稍好于推理公式法,而用實測洪峰驗證,精度也比推理公式法高。因此,在2種方法經過合理協調,使設計洪峰流量比較接近以后,采用浙江省綜合單位線方法的計算成果。
5 建議
為了水文工作的進一步發展,相關水文科技工作人員還應該繼續在工程水位方面的研究工作上努力,下文為具體內容的歸結。
5.1應研究流域墊面對水文的影響
實際影響水文現象主要與氣候和流域墊面兩方面有關,氣候變化較小,年與年之間的變化規律幾乎相同,從幾十年到幾百年有很大變化,但流域墊面不同,流域墊面變化較大,變化迅速,流域墊面變化對洪峰、流量、水位的影響更加明顯,相關人員應進一步研究這一點。
5.2根據城市水位變化,提出相應的計算方法。
隨著中國經濟的快速發展,工業和人們生活對環境的破壞相對較大,導致城市水位上升。工作人員應根據這一現象提出易于實施的城市水位測量方法。
5.3根據水文現象采用不同的計算方法,水利工程在各種地形、環境中進行,應根據各地水文情況采用不同的計算方法,不斷改善計算方法,促進水文測量的合理科學發展。
6結束語
水文作為水利建設的重點部分,其科學有序發展是水文工程科學有序發展的必要選擇。水文工作的良好發展可以減少人們生命和財產的損失,員工應重視水文工作的發展,嚴格檢查水文工作,提高水文工作質量,為社會安全穩定發展做出貢獻。
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