小型水庫除險加固工程設計中水文水利計算分析

申華

（都勻市勻城水利有限責任公司 550002）

小型水庫除險加固工程設計中水文水利計算分析

申華

（都勻市勻城水利有限責任公司 550002）

水文水利計算是水庫除險加固設計的一個重要組成部分。本文筆者在總結和調查部分小型水庫基本情況的基礎上，對其水文基本參數和洪峰流量等數據的復核計算進行了分析，僅供參考。

小型水庫；除險加固；水文水利計算；基本方法

小型水庫除險加固工程設計具有時間節點性強、工作量大以及收集資料多等特點，水文水利的計算需要使用多種方法，綜合分析各項數據。所以，就小型水庫水文水利的計算工作來說，它的時間任務是十分繁重的。總結切合實際、簡便易行的水文水利計算方法能更好的完成工程設計。

1 主要工作內容

水文水利計算的主要工作內容為徑流復核和洪水復核，本文針對水文計算中洪水復核方法、主要調洪計算原則及方法等進行分析。在設計洪水復核中主要流域參數分為流域幾何特征值、設計暴雨和產匯流參數三部分，由流域參數求出各頻率下的洪水過程線；由實測量算得出的水位-泄量關系曲線進行洪水調節計算，以此得出相應頻率下的水位，再根據壩頂高程復核計算出最終的校核水位及設計水位。

1.1 流域基本情況調查

在現場檢查中，我們主要需要對水庫所在流域條件、水庫歷年運行管理情況、歷史洪水情況、現狀淤沙高程等資料進行收集。采用萬分之一地形圖及實際測量圖對水庫所在流域的基本參數進行復核，包括流域幾何特征參數（流域面積F、河長L、比降J）、庫容曲線等。

1.2 設計暴雨

本文筆者對貴州地區的多個小型水庫進行了抽樣調查，發現這些小型水庫多處于小流域及特小流域，大多沒有適合的水文站對它們進行水文比擬法計算。一般的做法是根據壩址以上流域中心位置查閱《貴州省暴雨洪水計算實用手冊》（以下簡稱《手冊》）相關等值線圖得出年最大24h、年最大1h的暴雨均值和變差系數Cv。若流域內或附近的雨量站有降雨量的相關資料，可將其統計后與《手冊》的結果進行對比、綜合選取適合本水庫的暴雨參數，再根據《手冊》中相應時段的暴雨時程分布得出各頻率下的時段暴雨分配量。

1.3 設計洪水計算

小型水庫所在流域內大多無實測洪水資料，設計洪水采用“雨洪法”進行計算。分析水庫所在流域地貌形態、植被情況，根據《手冊）》選取匯流參數r1、徑流系數C。涉及的洪水計算公式根據流域面積和流域幾何特征值選擇：

設計洪水總量采用公式：

式中：Qp——設計洪峰流量，以m3/s計；

r1——匯流系數；

f——流域形狀系數；

J——主河道加權平均比降；

L——主河道河長；

F——流域面積，km2；

C1——洪峰徑流系數；

Sp——某頻率1h暴雨，以mm計；

W總——設計洪水總量，萬m3；

H24p——設計頻率下的最大24h暴雨；

Hs——穩定雨損；

ΔHs——附加雨損。

根據產流及匯流計算得到水庫的洪水過程線。

2 調洪計算

在洪水調節計算中有三個基本要素：洪水過程線、庫容曲線和泄流曲線。

2.1 泄流曲線

小型水庫除險加固工程需要復核水庫現狀溢洪道下泄流量是否滿足泄洪要求。根據現狀正常蓄水位H、復核的溢洪道堰型、溢流前緣寬B，采用堰流根據公式得到水位-流量關系。

2.2 調洪計算

根據以上的三項基本資料，采用水量平衡原理對各頻率設計洪水進行調節計算。洪水調度原則為：水庫自正常蓄水位起調，水位高出堰頂高程則自由溢流。應用公式為：

式中：Q1、Q2——計算時段初、末入庫流量（m3/s）；

Q——計算時段的平均入庫流量（m3/s）；

q1、q2——計算時段初、末的下泄流量（m3/s）；

q——計算時段的平均下泄流量（m3/s）；

V1、V2——計算時段初、末水庫存水量（萬m3）；

Δt——計算時段。

2.3 泄洪建筑物安全性復核

根據水庫洪水復核及調洪計算，判斷水庫經安全超高計算在不同工況下壩頂高程是否滿足要求，水庫大壩現狀抗洪能力是否滿足。同時判斷溢洪道現狀安全下泄流量是否滿足校核洪水的下泄流量，現有泄洪能力是否滿足要求。根據實際情況對大壩及溢洪道進行改造設計，加寬溢洪道或加高壩頂，并計算改造后的泄流曲線及調洪成果。

2.4 合理性分析

水文水利計算成果的合理性分析，一般從暴雨參數的取值是否合理、設計洪水成果是否符合地區分布性規律、本次設計洪水與調查的歷史洪水成果是否相協調進行分析。在洪水調洪計算中，水位的合理性也能反映設計洪水的合理性，兩者相輔相成。

2.5 正常蓄水位及死水位的確定

通常在設計中，水庫的正常水位及死水位等往往維持不變，但在設計中需綜合考慮，如水庫因各種原因曾降低正常水位，應與當地水利部門協調重新確定正常水位；又如當前正常水位無法滿足設計供水或灌溉需求時，也需要根據“以需定供”原則進行興利調節計算，重新確定興利庫容和正常水位。死水位的確定通常需要復核水庫淤沙高程及淤沙量，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深最終確定死水位。

3 結語

總而言之，在對水文水利進行計算過程中，應著重對基礎資料收集，對流域要素及設計暴雨取值分析復核，對水位、面積、容積關系曲線、泄量關系曲線等進行復核，繼而分析計算水庫的特征水位，同時將計算結果進行合理性分析，從而為水庫除險加固工程設計提供切合實際及可靠的計算成果。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、指正。

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

[2]虞慧，張麗玲，胡久偉.淺析小型水庫除險加固工程設計中水文水利計算[J].江西水利科技，2013，03：218～221.

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2016-8-21