任家窩堡水庫施工期設計洪水計算方法探析

費卓越

(遼寧省葫蘆島水文局， 遼寧 葫蘆島 125000)

任家窩堡水庫施工期設計洪水計算方法探析

費卓越

(遼寧省葫蘆島水文局， 遼寧 葫蘆島 125000)

任家窩堡水庫所在流域無水文觀測資料,本文根據遼寧省無資料地區等值線圖對任家窩堡水庫的設計年徑流、設計洪峰流量、設計面雨量、設計洪水過程線及施工期設計洪水進行推求，為設計部門提供了準確的科學依據。

年徑流； 洪峰流量； 洪水過程； 施工期

1 流域概況

任家窩堡水庫位于遼寧省沈陽市法庫縣慈恩寺鄉任家窩堡村，坐落在遼河水系拉馬河上，流域重心為北緯123°18′，東經42°29′。任家窩堡水庫壩址以上控制面積為9.5km2，壩址上游河道長6.35km，總平均坡度9.06‰。

水庫始建于1968年，1969年攔洪蓄水，1972年完成溢洪道工程，是一座以防洪為主，兼有養魚等綜合利用的小(2)型水庫。水庫原設計標準為20年設計、百年校核。該次設計采用2007年任家窩堡水庫安全鑒定報告，確定設計洪水位標準為10年，校核洪水標準為20年。

任家窩堡水庫處于溫帶亞溫潤區，屬大陸性氣候。該地區多年平均降雨量606.2mm，降水量年內分配不均，6—9月降水量占全年的70%～80%，7—8月占全年的50%左右，其余8個月僅為年降水量的20%～30%。多年平均蒸發量為1881.6mm；多年平均氣溫為7.0℃，極端最高氣溫為37.5℃，出現在8月，極端最低氣溫為-30.5℃，出現在1月，多年平均日照時數2737.7h。最大凍土深度1.4m，多年平均最大風速17.1m/s，最大風速25.00m/s，風向為SSW。

2 設計年徑流計算

查《遼寧省水資源》，流域重心為東經123°18′，北緯42°29′。

查讀遼寧省無資料地區等值線圖，各參數如下：流域多年平均降雨量630mm，多年平均年水面蒸發量(20cm口徑)1631mm，多年平均徑流深70mm，多年平均懸移質輸沙模數200t/km2，多年平均年降水量變差系數：Cv=0.252，Cs=2Cv；年徑流變差系數：Cv=0.79，Cs=2Cv；多年平均來水量推求：

W=0.1×F×Y

式中F——壩址以上集水面積，9.5km2;

Y——多年平均年徑流深,70mm。

多年平均來水量：W=0.1×9.5×70=66.5萬m3。

各種保證率下的年來水量見表1。

表1 各種保證率下的年來水量

3 設計洪水

任家窩堡水庫無實測洪水資料，設計洪水計算參照1998年遼寧省水文水資源勘測局編制的《遼寧省中小河流(無資料地區)設計暴雨洪水計算方法》中集水面積小于300km2的設計洪水計算方法。

a.匯流歷時計算：

式中τ——匯流時間，h;

L——壩址以上的河流長度，km;

J——河道平均坡度，‰。

b.設計面雨量及面暴雨強度計算：

面雨量：

面暴雨強度：

iP=PτP面/τ

式中KF——點面折減系數；

Pτp面——τ歷時設計面雨量，mm；

n2p,n1p——短歷時暴雨指數。

查遼寧省無資料地區水文分區圖得：3d、24h、6h、1h的點面折減系數為0.998、0.995、0.992、0.986。

設計面雨量及面暴雨強度計算見表2。

表2 設計面雨量及面暴雨強度計算

c.設計洪峰流量計算：

QP=0.278φPiPF

式中QP——設計洪峰流量，m3/s;

φP——設計洪峰徑流系數；

iP——相當于匯流時間τ的設計面暴雨強度，mm/h;

F——集水面積，km2。

設計洪峰流量計算見表3。

表3 設計洪峰流量計算

d.設計洪量計算：

其計算結果見表4。

表4 設計洪量計算表 單位：萬m3

e.設計洪水過程線。該區屬于Ⅱ區，其形狀系數γp=W24p/(Qp×51×0.36)。經計算γp>0.05,設計洪水過程線采用前鋒為三角形，主峰為以γp作參數，總歷時72h的概化過程線。

?主峰洪水過程線。由相應水文分區，γp值查γ-t-Qt/Qp表，將Qt/Qp值乘以Qp并加上基流即得主峰洪水過程線。

?前鋒洪水過程線。東部為漲水9h，落水12h的三角形。其中:

因W(三-24)p>2.16Q21，所以Q9=Qp′=W(三-24)p/3.78-4/7×Q21。

根據《防洪標準》(GB 50201—1994)，任家窩堡水庫屬于小(2)型水庫，工程等別為Ⅴ，永久性主要水工建筑物級別5級。因此，任家窩堡水庫設計標準為10年，校核標準20年，因此，計算P=5%和P=10%兩種情況。

?基流。Q0=0.05W三p/25.9,計算成果見表5。

表5 設計洪峰流量、洪量成果

洪水計算成果見表6。

表6 洪水計算成果

4 施工期設計洪水

水庫的多年平均徑流深為70mm, 年徑流變差系數：Cv=0.79，Cs=2Cv，多年平均來水量66.5萬m3,查皮爾遜Ⅲ型曲線5年標準洪水的模比系數Kp=1.54,5年標準洪水為66.5×1.54=102.41萬m3。

《遼寧省水資源》附表，溢洪道施工期(10—11月)天然徑流量占全年百分比0.035，102.41×0.035=3.58萬m3,目前，水庫常年屬于滿庫運行，施工期遭遇5年洪水時，對應水位98.63m。

5 結 語

根據任家窩堡水庫及鄰近水庫設計洪水成果，洪峰流量是隨面積的增加而加大，洪峰—面積關系較好，基本呈面積比的2/3次方關系，符合洪水地區綜合關系規律，也符合該地區的降水特性，表明任家窩堡水庫設計洪水成果是合理的，任家窩堡水庫除險加固采用該設計洪水成果。

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[6] 賀志崗.隨機模擬法在漢江中游設計洪水計算中的應用研究[D].南京：河海大學,2005.

Discussion on design flood calculation method during the construction period of Renjiawobao Reservoir

FEI Zhuoyue

(LiaoningHuludaoHydrologyBureau,Huludao125000,China)

Renjiawobao Reservoir watershed does not have hydrological observation data.In the paper, designed annual runoff, designed peak flow, designed face rainfall, designed flood process line and designed flood during construction period of Renjiawobao Reservoir are calculated according to contour maps in the regions of Liaoning Province without data.Accurate scientific basis is provided for design departments.

annual flow; peak flow; flood process; construction period

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2017.05.010

TV122+.3

A

1005-4774(2017)05-0036-03