張洋榕

（重慶市創(chuàng)盛工程咨詢有限公司，重慶 401120）

1 工程概況

魚背山水庫位于重慶市萬州區(qū)走馬鎮(zhèn)境內(nèi)的磨刀溪流域中段，上游集水面積為1 337.6 km2。水庫設計總庫容9300萬m3，正常蓄水庫容8605萬m3。

近年來，魚背山水庫下游的萬州區(qū)長灘鎮(zhèn)遭受了罕見的洪災，洪水進入鎮(zhèn)區(qū)，造成了較大的財產(chǎn)損失，隨著磨刀溪中下游社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，沿河場鎮(zhèn)遭受洪災損失也越來越大。由于水庫本身對下游應該具備一定的防洪能力，為加強水庫對下游的防洪功能，本文對魚背山水庫重新限定汛限水位和擬定汛期調(diào)度運行方案，以保證下游趕場、長灘兩個場鎮(zhèn)的防洪標準能達到規(guī)范要求。

根據(jù)魚背山水庫設計洪水情況和下游區(qū)間設計洪水分析下游趕場、長灘兩個場鎮(zhèn)的不同洪水組成情況，以此來推求不同設計標準情況下的兩個場鎮(zhèn)防洪要求，最終確定水庫限制下泄流量和汛限水位。

2 水文站及資料情況

魚背山水庫壩址下游約12 km 和82 km 處分別有大灘口水文站（1991 年底撤消）和龍角水文站。大灘口水文站為本工程的設計依據(jù)站，龍角水文站為參證站。

大灘口和龍角兩水文站歷年水文資料由原萬縣水文分站整編后，交長江委審查匯編刊印。大灘口站已刊印1967—1987 年水文資料，1988—1990年僅有整編成果。龍角站已刊印1958—1987 年水文資料，1988—2000年有整編成果。

3 設計洪水

3.1 洪水計算方法

大灘口站具有1967 年及1970—1990 年計22 a的實測洪水系列，下游龍角站有1958—2000 年共43 a 洪水系列。為使洪水系列更具代表性，通過與下游龍角站建立相關，以展延大灘口站洪峰及時段洪量系列。

建立大灘口站—龍角站年最大洪峰流量及時段洪量（24 h、3 d）相關，由于區(qū)間面積較大，降水分布不均，相關關系略差，但插補時期的洪水量級不大，均在實測值幅度內(nèi)，因此，插補值仍具有一定精度。利用相關線，分別插補出大灘口站1958—1966年、1968—1969 年、1991—2000 年最大洪峰流量和24 h洪量及3 d洪量，經(jīng)插補后，大灘口站具有1958—2000年年最大洪峰流量及時段洪量系列。

3.2 干流洪水傳播特性

魚背山水庫至長灘區(qū)間洪水傳播采用馬斯京根法計算。馬斯京根法需要確定的參數(shù)為K、x和Δt，根據(jù)設計洪水過程線，取Δt=1 h；K和x由洪水資料計算得出。將大灘口水文站和龍角水文站兩個站的部分洪水資料代入到式（1）計算，參數(shù)K、x采用試算法確定。

式中：I、O分別為入、出流量，m3/s。

通過計算得出K=5.2 h，x=0.4。根據(jù)大灘口水文站和龍角水位站的部分洪水資料，洪水從大灘口水文站傳播到龍角水位站所需的時間為5～5.5 h，與計算結果比較，結果合理。大灘口水文站位于魚背山水庫上游3 km處，考慮到洪水從水文站到水庫壩址的傳播時間，綜合考慮以上分析結果，取K=5 h；魚背山水庫壩址至趕場鎮(zhèn)距離約為23 km，而大灘口水文站與龍角水位站之間的距離約為70 km，因此，魚背上水庫壩址至長灘鎮(zhèn)區(qū)間馬斯京根法演算洪水參數(shù)取K=1.6 h，x=0.4，Δt=1 h。

3.3 場鎮(zhèn)設計洪水分析

場鎮(zhèn)防洪要求和水庫限制下泄流量的推求需要知道防洪標準對應的設計洪水量級。場鎮(zhèn)防洪目標為10 a一遇，因此本文采用10 a一遇洪水的標準進行計算。通過計算分析可知：

（1）當場鎮(zhèn)發(fā)生設計標準的洪水時，上游發(fā)生對應設計標準的洪水，區(qū)間如果發(fā)生超過設計標準的洪水，那么場鎮(zhèn)將不保。

（2）當場鎮(zhèn)發(fā)生設計標準的洪水時，區(qū)間發(fā)生對應設計標準的洪水，上游如果發(fā)生超過設計標準的洪水，那么場鎮(zhèn)將不保。

（3）如果水庫不放水，區(qū)間發(fā)生1000 a 一遇洪水，仍然沒有超過場鎮(zhèn)設計防洪標準。

根據(jù)以上分析可知，以場鎮(zhèn)10 a一遇洪水為設計條件，考慮趕場鎮(zhèn)和長灘鎮(zhèn)在不同區(qū)間設計洪水條件下上游限制來水流量（見表1）。

表1 場鎮(zhèn)上游限制來水流量

4 壅水計算

4.1 計算斷面

根據(jù)長灘和趕場地形圖選擇控制斷面計算河段洪水通過能力。根據(jù)趕場地形圖中場鎮(zhèn)建筑分布情況，同時趕場鎮(zhèn)有兩條支流在場鎮(zhèn)范圍內(nèi)匯入，因此選擇斷面時需要綜合考慮河道變化情況，在支流匯入前選擇3 個斷面控制河道變化，匯入后選擇2個斷面，總共5個斷面控制河流入境、支流匯入和出境。

長灘則根據(jù)目前河道整治規(guī)劃范圍選擇控制斷面，從河道整治已測量出的控制斷面中選取，因為長灘場鎮(zhèn)區(qū)間內(nèi)無支流匯入，因此主要考慮控制河道的變化情況，在河道擴大和收縮河段選擇斷面進行控制，充分考慮河道變化對場鎮(zhèn)防洪的影響。長灘鎮(zhèn)選擇6 個斷面。

4.2 水位流量關系曲線推求

根據(jù)區(qū)間不同頻率設計洪水情況，分別以斷面控制流量和10 a一遇設計洪水洪峰流量，利用馬斯京根法反時序演算，推求不同設計條件下壩址處限制下泄流量?？紤]到今后該地區(qū)將新建河道堤防和疏浚河道，增加河道行洪能力和場鎮(zhèn)防洪能力，確定如下兩個魚背山水庫在不同能夠區(qū)間設計洪水情況下的限制下泄流量方案：

（1）方案I：按河道現(xiàn)狀行洪能力和防洪能力，趕場限制流量為740 m3/s，長灘限制流量為2060 m3/s。

（2）方案II：按10 a一遇洪水防御能力，趕場限制流量為2499 m3/s，長灘限制流量為3343 m3/s。

5 防洪調(diào)度方案

通過調(diào)洪演算得出以下結果：

（1）當水庫設計洪水不超過10 a 一遇（流量2540 m3/s）時，不論區(qū)間洪水大小，汛限水位為644.00 m滿足下游防洪要求，最高水位達到644.00 m。

（2）當水庫設計洪水達到20 a 一遇（流量2990 m3/s）時，為保證下游防洪安全，汛限水位在641.00～644.00 m之間，最高水位達到646.00 m。

（3）當水庫設計洪水達到50 a 一遇（流量3550 m3/s）時，為保證下游防洪安全，汛限水位在628.00～642.00 m之間，最高水位達到646.00 m。

（4）當水庫設計洪水達到100 a 一遇（流量3970 m3/s），且區(qū)間洪水不超過20 a 一遇時，汛限水位在633.00 m，最高水位達到646.00 m；當區(qū)間洪水超過20 a一遇，水庫不能保證下游防洪安全。

（5）當水庫設計洪水超過100 a一遇，水庫不能保證下游防洪安全。

因此，如果滿足趕場鎮(zhèn)和長灘鎮(zhèn)10 a一遇洪水防洪要求，綜合考慮部分洪水稀遇性情況、大壩安全和下游防洪安全，防御場鎮(zhèn)設計標準的洪水，擬定汛限水位為642.50 m。

6 結論

從上述推求過程可以看出，由于場鎮(zhèn)河道過水能力有限，達不到10 a 一遇洪水的防洪要求。因此，以趕場和長灘鎮(zhèn)的控制斷面過水能力作為限制條件推求水庫汛限水位，發(fā)現(xiàn)在保證場鎮(zhèn)防洪安全條件下，水庫需要消落較大深度才能滿足要求，同時也對水庫發(fā)電效益產(chǎn)生較大損害。基于以上情況，假定不同汛限水位進行調(diào)洪演算，發(fā)現(xiàn)在汛限水位為642.50 m條件下，對比場鎮(zhèn)平面圖和淹沒范圍圖可知，長灘鎮(zhèn)水位控制在允許淹沒范圍內(nèi)，趕場鎮(zhèn)有小部分區(qū)域被淹沒。因此，在兼顧水庫發(fā)電效益的同時，為了充分減小場鎮(zhèn)防洪壓力，減少淹沒損失，以642.50 m 作為汛限水位，可在最大范圍內(nèi)保證在10 a一遇洪水情況下的場鎮(zhèn)安全。