申華

（都勻市勻城水利有限責(zé)任公司 550002）

小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)中水文水利計(jì)算分析

申華

（都勻市勻城水利有限責(zé)任公司 550002）

水文水利計(jì)算是水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分。本文筆者在總結(jié)和調(diào)查部分小型水庫(kù)基本情況的基礎(chǔ)上，對(duì)其水文基本參數(shù)和洪峰流量等數(shù)據(jù)的復(fù)核計(jì)算進(jìn)行了分析，僅供參考。

小型水庫(kù)；除險(xiǎn)加固；水文水利計(jì)算；基本方法

小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)具有時(shí)間節(jié)點(diǎn)性強(qiáng)、工作量大以及收集資料多等特點(diǎn)，水文水利的計(jì)算需要使用多種方法，綜合分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)。所以，就小型水庫(kù)水文水利的計(jì)算工作來(lái)說(shuō)，它的時(shí)間任務(wù)是十分繁重的?？偨Y(jié)切合實(shí)際、簡(jiǎn)便易行的水文水利計(jì)算方法能更好的完成工程設(shè)計(jì)。

1 主要工作內(nèi)容

水文水利計(jì)算的主要工作內(nèi)容為徑流復(fù)核和洪水復(fù)核，本文針對(duì)水文計(jì)算中洪水復(fù)核方法、主要調(diào)洪計(jì)算原則及方法等進(jìn)行分析。在設(shè)計(jì)洪水復(fù)核中主要流域參數(shù)分為流域幾何特征值、設(shè)計(jì)暴雨和產(chǎn)匯流參數(shù)三部分，由流域參數(shù)求出各頻率下的洪水過(guò)程線；由實(shí)測(cè)量算得出的水位-泄量關(guān)系曲線進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計(jì)算，以此得出相應(yīng)頻率下的水位，再根據(jù)壩頂高程復(fù)核計(jì)算出最終的校核水位及設(shè)計(jì)水位。

1.1 流域基本情況調(diào)查

在現(xiàn)場(chǎng)檢查中，我們主要需要對(duì)水庫(kù)所在流域條件、水庫(kù)歷年運(yùn)行管理情況、歷史洪水情況、現(xiàn)狀淤沙高程等資料進(jìn)行收集。采用萬(wàn)分之一地形圖及實(shí)際測(cè)量圖對(duì)水庫(kù)所在流域的基本參數(shù)進(jìn)行復(fù)核，包括流域幾何特征參數(shù)（流域面積F、河長(zhǎng)L、比降J）、庫(kù)容曲線等。

1.2 設(shè)計(jì)暴雨

本文筆者對(duì)貴州地區(qū)的多個(gè)小型水庫(kù)進(jìn)行了抽樣調(diào)查，發(fā)現(xiàn)這些小型水庫(kù)多處于小流域及特小流域，大多沒(méi)有適合的水文站對(duì)它們進(jìn)行水文比擬法計(jì)算。一般的做法是根據(jù)壩址以上流域中心位置查閱《貴州省暴雨洪水計(jì)算實(shí)用手冊(cè)》（以下簡(jiǎn)稱《手冊(cè)》）相關(guān)等值線圖得出年最大24h、年最大1h的暴雨均值和變差系數(shù)Cv。若流域內(nèi)或附近的雨量站有降雨量的相關(guān)資料，可將其統(tǒng)計(jì)后與《手冊(cè)》的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比、綜合選取適合本水庫(kù)的暴雨參數(shù)，再根據(jù)《手冊(cè)》中相應(yīng)時(shí)段的暴雨時(shí)程分布得出各頻率下的時(shí)段暴雨分配量。

1.3 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

小型水庫(kù)所在流域內(nèi)大多無(wú)實(shí)測(cè)洪水資料，設(shè)計(jì)洪水采用“雨洪法”進(jìn)行計(jì)算。分析水庫(kù)所在流域地貌形態(tài)、植被情況，根據(jù)《手冊(cè)）》選取匯流參數(shù)r1、徑流系數(shù)C。涉及的洪水計(jì)算公式根據(jù)流域面積和流域幾何特征值選擇：

設(shè)計(jì)洪水總量采用公式：

式中：Qp——設(shè)計(jì)洪峰流量，以m3/s計(jì)；

r1——匯流系數(shù)；

f——流域形狀系數(shù)；

J——主河道加權(quán)平均比降；

L——主河道河長(zhǎng)；

F——流域面積，km2；

C1——洪峰徑流系數(shù)；

Sp——某頻率1h暴雨，以mm計(jì)；

W總——設(shè)計(jì)洪水總量，萬(wàn)m3；

H24p——設(shè)計(jì)頻率下的最大24h暴雨；

Hs——穩(wěn)定雨損；

ΔHs——附加雨損。

根據(jù)產(chǎn)流及匯流計(jì)算得到水庫(kù)的洪水過(guò)程線。

2 調(diào)洪計(jì)算

在洪水調(diào)節(jié)計(jì)算中有三個(gè)基本要素：洪水過(guò)程線、庫(kù)容曲線和泄流曲線。

2.1 泄流曲線

小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程需要復(fù)核水庫(kù)現(xiàn)狀溢洪道下泄流量是否滿足泄洪要求。根據(jù)現(xiàn)狀正常蓄水位H、復(fù)核的溢洪道堰型、溢流前緣寬B，采用堰流根據(jù)公式得到水位-流量關(guān)系。

2.2 調(diào)洪計(jì)算

根據(jù)以上的三項(xiàng)基本資料，采用水量平衡原理對(duì)各頻率設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算。洪水調(diào)度原則為：水庫(kù)自正常蓄水位起調(diào)，水位高出堰頂高程則自由溢流。應(yīng)用公式為：

式中：Q1、Q2——計(jì)算時(shí)段初、末入庫(kù)流量（m3/s）；

Q——計(jì)算時(shí)段的平均入庫(kù)流量（m3/s）；

q1、q2——計(jì)算時(shí)段初、末的下泄流量（m3/s）；

q——計(jì)算時(shí)段的平均下泄流量（m3/s）；

V1、V2——計(jì)算時(shí)段初、末水庫(kù)存水量（萬(wàn)m3）；

Δt——計(jì)算時(shí)段。

2.3 泄洪建筑物安全性復(fù)核

根據(jù)水庫(kù)洪水復(fù)核及調(diào)洪計(jì)算，判斷水庫(kù)經(jīng)安全超高計(jì)算在不同工況下壩頂高程是否滿足要求，水庫(kù)大壩現(xiàn)狀抗洪能力是否滿足。同時(shí)判斷溢洪道現(xiàn)狀安全下泄流量是否滿足校核洪水的下泄流量，現(xiàn)有泄洪能力是否滿足要求。根據(jù)實(shí)際情況對(duì)大壩及溢洪道進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，加寬溢洪道或加高壩頂，并計(jì)算改造后的泄流曲線及調(diào)洪成果。

2.4 合理性分析

水文水利計(jì)算成果的合理性分析，一般從暴雨參數(shù)的取值是否合理、設(shè)計(jì)洪水成果是否符合地區(qū)分布性規(guī)律、本次設(shè)計(jì)洪水與調(diào)查的歷史洪水成果是否相協(xié)調(diào)進(jìn)行分析。在洪水調(diào)洪計(jì)算中，水位的合理性也能反映設(shè)計(jì)洪水的合理性，兩者相輔相成。

2.5 正常蓄水位及死水位的確定

通常在設(shè)計(jì)中，水庫(kù)的正常水位及死水位等往往維持不變，但在設(shè)計(jì)中需綜合考慮，如水庫(kù)因各種原因曾降低正常水位，應(yīng)與當(dāng)?shù)厮块T(mén)協(xié)調(diào)重新確定正常水位；又如當(dāng)前正常水位無(wú)法滿足設(shè)計(jì)供水或灌溉需求時(shí)，也需要根據(jù)“以需定供”原則進(jìn)行興利調(diào)節(jié)計(jì)算，重新確定興利庫(kù)容和正常水位。死水位的確定通常需要復(fù)核水庫(kù)淤沙高程及淤沙量，采用多年平均排沙比法，在取水口高程滿足淤沙高程的情況加上取水口高度及最小淹沒(méi)深最終確定死水位。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在對(duì)水文水利進(jìn)行計(jì)算過(guò)程中，應(yīng)著重對(duì)基礎(chǔ)資料收集，對(duì)流域要素及設(shè)計(jì)暴雨取值分析復(fù)核，對(duì)水位、面積、容積關(guān)系曲線、泄量關(guān)系曲線等進(jìn)行復(fù)核，繼而分析計(jì)算水庫(kù)的特征水位，同時(shí)將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行合理性分析，從而為水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)提供切合實(shí)際及可靠的計(jì)算成果。本文由于資料條件及水平等條件的限制，有不足和片面之處，望批評(píng)、指正。

[1]王繼輝.貴州暴雨洪水計(jì)算綜述[J].貴州水力發(fā)電，2000，14（01）：1～6.

[2]虞慧，張麗玲，胡久偉.淺析小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)中水文水利計(jì)算[J].江西水利科技，2013，03：218～221.

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