摘要：水文計算對國家的建設發(fā)展起著重要的作用，它可以幫助建設一些水電站和水庫。本文將對水利工程水文計算方法進行探討，致力于更好地對水文情勢進行分析，進而更好地發(fā)展我國的水利事業(yè)。

關鍵詞：水利工程；水文計算；方法

0 引言 　　

因為水文工程的利用時間一般較長，能達到幾十年甚至上百年，所以按目前的水文預報分析來預測水文情勢是很不容易的，況且如今水文分析還處于發(fā)展階段，仍處于探索時期，各方面發(fā)展都很不完善，而水文計算方法也有很多種，沒有具體規(guī)定使用哪一種，所以計算方法是各有不同的。本文就常用的水文計算方法討論，預測可能的水文情勢。 　　

1 實例分析 　　

該例子取自溫州市的一段水利工程，是為甌江的堤壩進行加固的工作，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。因溫州古稱甌而得名，發(fā)源于浙江省慶元、龍泉兩縣市交界的百山祖鍋帽尖。 　　

2 水文資料收集分析 　　

在水利工程中，水文資料可以提供一些數(shù)據(jù)便于分析在施工過程中可能出現(xiàn)的水文情勢，避免產(chǎn)生損失。 　　
水文資料收集形式有很多種，但其主要內(nèi)容要符合規(guī)劃標準需求，符合各種規(guī)劃標準的洪水洪峰流量、冰期冰清、規(guī)劃雨量等。 　　

3 演化計算的主要分支以及基本特征 　　

演化計算的組成部分可以列為遺傳算法、演化算法以及規(guī)劃與遺傳程序設計幾方面的內(nèi)容。它們雖然在實現(xiàn)的方法上有所不同，但是它們的本質(zhì)確實相同的，都遵守著競爭的原則。這幾年，因為各種算法也有混合部分，所以它們之間的界限也變得不清楚起來，于是新的一種計算方法――演化計算就產(chǎn)生了。 　　
3.1 遺傳算法 　
在上世紀60年代左右，在生物系統(tǒng)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(tǒng)優(yōu)化的自適應概率化技術(shù)――遺傳算法（GeneticAlgorithm，簡稱“GA”），隨后，經(jīng)過不懈地探索，發(fā)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(tǒng)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(guī)模計算、工程等領域中，取得了很好的效果。 　　
3.2 演化規(guī)劃 　　
上世紀六十年代，L.J.Fogel等提出演化規(guī)劃（Evolutionary Programming）。它最初是一種嘗試，是通過已經(jīng)存在或者發(fā)生的事來對還沒有發(fā)生的事進行預測。 　
3.3 遺傳程序設計 　　
由美國Standford大學的J.R.Koza在九十年代初創(chuàng)立，并于1992年出版專著《Genetic Programming》。發(fā)展為遺傳算法的一支，是利用生物進化中的思想去搜索一個可用計算機程序?qū)崿F(xiàn)的結(jié)構(gòu)空間，以此實現(xiàn)程序自動化設計。 　　
3.4 演化計算的幾點基本特征 　　
3.4.1 智能性 　　
演化算法是在在確定了編碼方案、適應值計算方法及遺傳算子之后而進行自動搜索的，而且適應值大的個體具有較高生存概率。生存概率高的個體，再通過基因突變等算法產(chǎn)生與環(huán)境更適應的后代。 　　
3.4.2 本質(zhì)并行性 　　
演化計算的并行性主要體現(xiàn)在內(nèi)在并行（inherentparallelism）和內(nèi)含并行性（implicitparallelism）兩個方面。內(nèi)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；內(nèi)含并行性，即運用成千上萬臺計算機，采用種群的方式對求解空間的不同區(qū)域共同組織搜索，從而大大提高計算搜索效率。 　　
3.4.3 全局優(yōu)化 　　
傳統(tǒng)的優(yōu)化計算方法很容易落入局部最優(yōu)解區(qū)域。而演化計算能在多個解空間區(qū)域內(nèi)同時組織搜索；且能以較快速度跳出局部最優(yōu)解區(qū)域，從而找出該問題的全局最優(yōu)解。 　　
通過上述對演化計算的方法和基本特征進行簡要的論述，可以得出下文中即將要用到的矩陣計算公式。 　　

4 設計洪水計算 　　

鑒于本工程處于甌江水文站上游，兩者相距約 5km，本工程下游段位置控制集水面積為 1190km2，下游甌江水文站站址控制集水面積為1278 km2，兩者集水面積相差不到 7%，僅有 6.8%，因為，兩條河流的情況比較類似，所以此工程的計量方法是水文比擬法進行計算。甌江水文站建站流量資料總共有 28 年，之后根據(jù)站網(wǎng)功能的調(diào)節(jié)，自從 1992 年停測流量，不過因為甌江的流量與水位的變化都很小，所以一定能綜合整理出一條單一的曲線。還因為甌江站的各方面資料比較齊全，所以，可以直接用來計算洪水量，頻率洪水的統(tǒng)計參數(shù)就用矩形公式進行計算。另外，根據(jù)工程實際需要，本工程為4級堤圍，設計洪水為 20 年一遇洪水，所以設計洪水為P=5%。最后此次工程從65年到09年44年間的最高水位情況以及最大流量對洪水進行估算。 　　 　　
4.1 設計洪水計算 　　
用白候站從65年到09年44年間的最高水位情況和最大流量，以及大洪水情況下的洪峰對洪水發(fā)生頻率進行計算。并且用矩形公式進行計算，在根據(jù)適線進行調(diào)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(xiàn)期，n代表實際上測量得出的數(shù)據(jù)，a表示值比較大的數(shù)字，M是數(shù)值較大的數(shù)的順序排列，m則表示在實際中測量得出的數(shù)據(jù)。 　　最終得出的計算結(jié)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 　　
Q1表示洪峰的流量，Q2表示施工地的洪峰量，F(xiàn)1表示水文站集水面積，F(xiàn)2表示工程地集水面積。利用以上說的水文站以及施工地的集水面積和洪峰流量，制作表格，然后用線把坐標軸上的數(shù)據(jù)進行連接，就可以得出最大流量，接著，按施工的具體要求計算工程第最大流量的發(fā)生率。得出結(jié)果后將施工環(huán)境及施工強度和質(zhì)量等因素考慮入內(nèi)，則可對工期進行斷定。 　　
4.3 規(guī)劃洪水校核 　　
因為溫州市出于浙江地區(qū)，所以查閱浙江省的暴雨徑流的記錄，可以得出，工程地屬于韓江的第I區(qū)，應該根據(jù)甌江地區(qū)的洪水處理方式處理此工程地。暴雨低區(qū)的定點定面關系（αt ～ t～ F）、內(nèi)陸產(chǎn)流參數(shù)、浙江省綜合單位線滯時 m1～θ關系圖中的 B 線；集水面積大于 500km2，采用浙江省綜合單位線Ⅲ號無因次單位線 ui～xi。根據(jù)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 1。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(jié)果，見表 2。由以上計算成果可知，在設計情況下，現(xiàn)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(jīng)過合理協(xié)調(diào)，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(fā)展，相關水文科技工作人員還應該繼續(xù)在工程水位方面的研究工作上努力，下文為具體內(nèi)容的歸結(jié)。 　　
5.1 應該對流域下墊面對水文的影響進行研究 　　
根據(jù)研究可知，實際上影響水文現(xiàn)象的主要與氣候與流域下墊面兩方面有關，因為氣候的變化比較小，年與年之間的變化規(guī)律幾乎一樣，幾十甚至幾百年才有較大的變化；但是，流域下墊面是不同的，流域下墊面的變化比較大，并且變化迅速，所以流域下墊面的變化對洪峰、流量、水位的影響更為顯著，所以相關工作者要對這方面進一步進行研究。 　　
5.2 根據(jù)城市的水位變化提出相應的計算方法 　　
隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，無論是工業(yè)上還是人們的生活上對環(huán)境的破壞比較大，導致城市水位上升，工作人員應該針對這一現(xiàn)象，提出容易施行的城市水位測量方法。 　　
5.3 根據(jù)不同的水文現(xiàn)象采用不同的計算方法 　　
因為水利工程在各種地勢、環(huán)境中進行，所以針對各地水文情況的不同，應該采取不同的計算方法，并且還要不斷改善發(fā)展計算方法，促進水文測量的合理科學化發(fā)展。 　　

6 結(jié)束語 　　
水文作為水利建設的重點部分，它的科學有序的發(fā)展是水文工程科學有序發(fā)展的所必要的選擇。水文工作良好的發(fā)展可以使人們減少生命與財產(chǎn)的損失，所以工作人員應該注重水文工作的開展，對于水文工作要嚴格把關，努力提高水文工作的質(zhì)量，為社會的安全、穩(wěn)定發(fā)展做貢獻。 　　

參考文獻： 　　
[1]徐文，翁振富.水利工程水文計算方法探討[J].內(nèi)蒙古水利，2013，02：22-23. 　　
[2]由希堯，羅巖，劉超英.水利水電工程水文設計評價方法[J].新疆水利，2005，02：4-7. 　　
[3]祝金珍.水文資料收集的重要性與水文計算方法[J].江西建材，2014，03：234. 　　
[4]費勤貴.水文統(tǒng)計學[M].北京：水利電力出版社，2007. 　　
[5]吳持恭.水力學[M].北京：高等教育出版社，2004. 　　
[6]雒文生，宋星原.工程水文學[M].2版.北京：中國水利水電出版社，2010. 　　
[7]梁忠民，胡義明，王軍.水文計算分析的研究進展[J].水科學進展，2011，22（6）：864-871.