萌芽水庫除險加固工程水文分析

劉 力

(丹東市水利勘測設計研究院，遼寧 丹東 118000)

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萌芽水庫除險加固工程水文分析

劉 力

(丹東市水利勘測設計研究院，遼寧 丹東 118000)

萌芽水庫位于遼寧省東港市湯池鎮萌芽村，水庫由大南、輸水洞、溢洪道組成。萌芽水庫除險加固水文計算采用無資料地區圖表法對不同頻率的設計暴雨、設計洪水進行了分析，最終確定萌芽水庫除險加固采用圖表法計算水文成果合理可靠。

圖表法；設計暴雨；設計洪水；水庫；除險加固

0 緒 言

萌芽水庫位于遼寧省東港市湯池鎮萌芽村，鴨綠江水系安民河支流萌芽河上游，流域重心位于E124～13'04"，N40～04'09"，壩址以上控制流域面積3.95 km2，控制河道長2.6 km，河道比降26‰。水庫由大壩、輸水洞、溢洪道組成。根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252—2000)的有關規定，水庫設計標準30a一遇，校核標準300a一遇。工程規模為小(1)型水庫，工程等別為Ⅳ等，主要建筑物級別為4級。

1 設計暴雨計算

萌芽水庫集水面積3.95 km2，壩址以上河道長度2.6 km，河道比降26‰。根據遼寧省水文水資源勘測局1998年出版的《遼寧省中小河流(無資料地區)設計暴雨洪水計算方法》(簡稱《圖表法》)，計算萌芽水庫壩址處設計洪水。萌芽水庫位于水文分區Ⅲ1區，暴雨匯流時間公式：

(1)

式中：τ為匯流歷時，h；L為壩址以上河道長度，km；L=2.6 km；J為河道比降，%；J=26%；x、y為水文分區地區匯流參數；x=0.96,y=0.73；經計算τ=0.59h。

1.1 設計面暴雨量的計算

根據《遼寧省中小河流(無資料地區)設計暴雨洪水計算方法》中設計面暴雨量計算公式：

(2)

計算結果見表1。

表1 設計面雨量P面計算表

1.2 設計暴雨強度的計算

根據遼寧省實測資料分析，從10min～24h暴雨衰減指數n值，大多數測站在1、6小時處有明顯拐點。10min(0.1666h)～1h的暴雨衰減指數為nop；1～6小時的暴雨衰減指數為n1p；6～24小時的暴雨衰減指數為n2p。因為τ=0.59h<1h，所以設計點雨量Ptp計算公式為：

PτP面=P1P面×τ1-n1p

(3)

設計暴雨強度ip計算公式為

(4)

式中：ip為設計暴雨強度，mm/h；Pτp面為固定匯流歷時τ的設計面暴雨量；τ為匯流時間。

不同頻率下的ip值見表2。

表2 計算不同的頻率下的設計暴雨強度ip

2 設計洪水計算

2.1 設計洪水不同頻率下的計算

2.1.1 不同頻率的設計洪峰流量

根據簡化推理公式：

Qp=0.278φp×ip×F

(5)

式中：Qp為設計洪峰流量，m3/s；Ψp為設計洪峰徑流系數；Ip為設計暴雨強度，mm/h；F為流域面積， km2。

不同頻率下的Qp值見表3。

表3 計算不同的頻率下的設計洪峰流量

2.1.2 不同頻率的設計洪量

設計洪量的計算公式為：

W三P=0.1×αP×P三P面×F

(6)

W(三-24)P=0.1×α(三-24)P×(P三P面-P24P面)×F

(7)

W24P=W三P-W(三-24)P

(8)

式中：W三p、W(三-24)p、W24p分別為不同頻率的設計三日洪量、前鋒洪量、主峰洪量(及24h洪量)，104m3；P三p面、P24p面為不同頻率3d、24h設計面暴雨量，mm；α三p、α(三-24)p為不同頻率的三日洪量徑流系數和前鋒洪量徑流系數；F為流域面積， km2。

不同頻率下的設計洪峰流量見表4。

表4 計算不同的頻率下的設計洪峰流量成果表

2.2 設計洪水調洪計算

無資料地點應用推理公式計算設計洪峰及洪量時，多配以概化的設計洪水過程線。遼寧省根據已發生多次大洪水的特點，則采用實測大洪水過程線進行地區概化與綜合(或用簡化三角形)，再以峰、量同頻率分段放大，這樣既能反映地區大洪水的特點，又可照顧到工程設計上的安全[1]。

2.2.1 設計洪水過程線形狀系數的推求

遼寧省水文分區東部III設計洪水過程線形狀系數計算公式：

(9)

式中：γp為不同頻率設計洪水過程線形狀系數；W24p為主峰洪量(及24h洪量)，104m3；Qp為設計洪峰流量，m3/s。

計算不同的頻率下的設計洪水過程線見表5。

表5 計算不同的頻率下的設計洪水過程線成果表

通過表6可以看出γp>0.05，采用前峰為三角形,主峰為以γp為參數總歷時為72h的雙峰概化過程線。

2.2.2 參與調洪

計算公式為：

(10)

(11)

(12)

式中：Q0為基流，m3/s；Q21為過程線第21h的流量，m3/s；Q9為過程線第9小時的流量，m3/s。

不同頻率下的Q0，Q21，Qq見表6。

表6 計算不同的頻率下的水Q0，Q21，Q9計算成果表 m3/s

2.2.3 洪水調洪計算

水庫泄洪建筑物為5孔閘門的溢洪道，輸水洞不參與泄洪。起調水位按與堰頂齊平的汛限水位15.2m起調。調洪演算根據確定的調洪原則與給定的條件，采用試算法。基本公式為：

(13)

式中：Q1、q1為分別為時段初入庫、出庫流量；Q2、q2為分別為時段末入庫、出庫流量；V1、V2為分別為時段初、時段末水庫蓄水量。

萌芽水庫洪水調節成果見表7。

萌芽水庫原設計為50a一遇，相應水位為16.9m，校核為500a一遇，相應水位為17.21 m。本次除險加固設計為30a一遇，相應水位為17.11 m，校核為300a一遇，相應水位為17.98 m。本次設計水位比原設計水位高0.21m，校核水位比原校核水位高0.77m。

原因是原設計中有30 m的非常溢洪道參加調洪，本次設計將非常溢洪道進行封堵，只有主溢洪道進行調洪。

表7 萌芽水庫洪水調節成果

3 結 語

萌芽水庫設計洪水成果，30a一遇洪峰流量設計為119m3/s，30a一遇3d洪量為146萬m3。遼寧省設計暴雨洪水計算方法考慮了遼寧省的暴雨特性及分布規律，并采用近年一些新的水文科研成果。丹東地區中小型水庫除險加固洪水計算大都采用此方法計算，取得了滿意的成果。綜上述比較采用無資料成果無論是洪峰還是洪量均是合理可靠的。

[1]馬傳華.孟家店水庫防洪標準復核分析[J].黑龍江水利科技，2014(10)：12-14.

TV697.3

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1007-7596(2016)08-0028-03

2016-07-14

都吉慶(1978-)，男，遼寧莊河人，工程師，研究方向為灌溉工程管理、水利工程施工、水利工程建筑等。