卡因達(dá)水庫(kù)壩址洪峰流量的計(jì)算方法探討

楊娟娟

（第九師聯(lián)拓勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司，新疆塔城864601）

卡因達(dá)水庫(kù)壩址洪峰流量的計(jì)算方法探討

楊娟娟

（第九師聯(lián)拓勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司，新疆塔城864601）

水庫(kù)壩址洪峰流量的設(shè)計(jì)可為水利工程項(xiàng)目提供重要的基礎(chǔ)參數(shù)支持，基于第九師一六五團(tuán)抗旱應(yīng)急水庫(kù)連通工程項(xiàng)目所涉及的卡因達(dá)水庫(kù)，通過(guò)推理公式法和水文比擬法兩種方法，對(duì)卡因達(dá)水庫(kù)壩址設(shè)計(jì)洪峰流量進(jìn)行分析，結(jié)合卡因達(dá)水庫(kù)壩址的實(shí)際情況，對(duì)推理公式中各參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析與確定，得出各設(shè)計(jì)頻率下流域設(shè)計(jì)洪峰流量，同理得到基于水文比擬法的卡因達(dá)水庫(kù)壩址設(shè)計(jì)洪峰流量，經(jīng)對(duì)比，從暴雨和工程安全的角度，最終選擇了推理公式法。

卡因達(dá)水庫(kù)，連通工程，洪峰流量，推理公式法、水文比擬法

第九師一六五團(tuán)抗旱應(yīng)急水庫(kù)連通工程項(xiàng)目涉及團(tuán)場(chǎng)包括一六五團(tuán)、一六八團(tuán)、一六七團(tuán)，保障范圍位于一六五團(tuán)卡因達(dá)水庫(kù)灌區(qū)0.71萬(wàn)畝耕地、烏什水水庫(kù)灌區(qū)的2.21萬(wàn)畝團(tuán)場(chǎng)基本口糧田。洪峰流量的設(shè)計(jì)是項(xiàng)目重要的基礎(chǔ)內(nèi)容之一[1-2]，關(guān)于洪峰流量設(shè)計(jì)方面的研究?jī)?nèi)容較多，方法包括驗(yàn)公式法、推理公式法、地區(qū)綜合法、綜合經(jīng)驗(yàn)單位線法以及水文模型法等[3-5]，但專(zhuān)門(mén)針對(duì)卡因達(dá)水庫(kù)壩址方面的洪峰流量設(shè)計(jì)分析較少，為此，針對(duì)卡因達(dá)水庫(kù)的特點(diǎn)，采用推理公式法和水文比擬法進(jìn)行洪峰流量的設(shè)計(jì)分析并對(duì)比，為卡因達(dá)水庫(kù)的后續(xù)研究提供基礎(chǔ)參考。

2 推理公式法計(jì)算設(shè)計(jì)洪峰流量

2.1 推理公式法

卡因達(dá)河集水面積較小，僅14.6km2，屬于小流域洪水計(jì)算，故采用《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》（SL44-2006）中的推理公式。如下：

公式中ψ為洪峰徑流系數(shù)，分兩種情況進(jìn)行分析計(jì)算：

（1）全面匯流時(shí)，即tc＞τ時(shí)，有：

（2）部分匯流時(shí)，即tc＜τ時(shí)，有：

式中，Qmp為設(shè)計(jì)洪峰流量，ψ為洪峰徑流系數(shù)，τ為匯流時(shí)間，tc為凈雨歷時(shí)，n為暴雨衰減系數(shù)，F(xiàn)為流域集水面積，Sp為設(shè)計(jì)雨力，m為匯流系數(shù)，μ為凈雨歷時(shí)內(nèi)平均損失率mm/h；L為河流長(zhǎng)度，J為河道平均比降。

2.2 基于卡因達(dá)水庫(kù)壩址的推理公式中各參數(shù)的確定

式中各參數(shù)的確定，對(duì)計(jì)算成果有著直接的關(guān)系，因此確定各參數(shù)時(shí)，盡量利用前人所分析的結(jié)果，并采用多種方法，分析比較后確定。

在當(dāng)前中國(guó)的大部分高職院校，學(xué)生學(xué)習(xí)英語(yǔ)主要依靠課堂，教師在課堂中的一言一行都會(huì)對(duì)學(xué)生產(chǎn)生影響。因此，培養(yǎng)高職生英語(yǔ)學(xué)習(xí)的自主性還要主要通過(guò)課堂教學(xué)來(lái)引導(dǎo)。

（1）集水面積F的確定：F為壩址斷面以上的匯流面積，在1∶5萬(wàn)地形圖上勾繪出分水嶺后，量算而得。壩址以上集水面積為14.6 km2。

（2）長(zhǎng)度L的確定：L是從壩址起，至分水嶺的最長(zhǎng)的河流距離。在地形圖上量算，壩址以上匯流長(zhǎng)度為12.5 km。

（3）平均比降J的確定：J為沿L的河道平均比降。經(jīng)計(jì)算，壩址以上河道平均比降為0.038。

（4）匯流參數(shù)m的確定：匯流參數(shù)m是反映流域特性的綜合性參數(shù)，在有實(shí)測(cè)雨、洪資料和調(diào)查的雨洪資料的情況下，可分析計(jì)算而得，但卡因達(dá)洪水實(shí)測(cè)調(diào)查資料及對(duì)應(yīng)暴雨過(guò)程記錄較少，因此，本次計(jì)算采用《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》（SL44-2006）中給出的計(jì)算公式，計(jì)算的θ（θ=L/J1/3）值為37.18，根據(jù)工程區(qū)的下墊面情況，卡因達(dá)河以Ⅲ類(lèi)情況計(jì)，匯流參數(shù)m在0.5～0.6之間，由于卡因達(dá)河所在流域植被情況良好，本次m值取下限0.5。

（5）雨力Sp采用下式計(jì)算：Sp=H24,Ptn-1（t=24 h），H24,P=KH1d,p，其中，H1d,p是根據(jù)《新疆可能最大暴雨圖集》查到的設(shè)計(jì)值；H24,P取匯流區(qū)內(nèi)最大24 h降水量設(shè)計(jì)值；K按《新疆自治區(qū)可能最大暴雨圖集》中所推薦的值1.13計(jì)。

（6）暴雨衰減指數(shù)n值的確定：新疆地域遼闊，地形復(fù)雜，暴雨衰減指數(shù)n值變幅較大，為合理起見(jiàn)，本地段暴雨衰減指數(shù)采用《新疆自治區(qū)可能最大暴雨圖集》所控制的1小時(shí)、24小時(shí)的暴雨均值、Cv值、Cs/Cv值、計(jì)算設(shè)計(jì)值，采用《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》（SL44-2006）中給出的公式，即式（5），計(jì)算得n值見(jiàn)表1：

表1 暴雨衰減指數(shù)n值統(tǒng)計(jì)表

由表1看出，n值是隨頻率變化的，但考慮到實(shí)測(cè)暴雨的分布情況及工程安全，本次暴雨衰減指數(shù)n值取0.683。

（7）凈雨歷時(shí)平均損失率μ的確定

表2 各類(lèi)土壤損失參數(shù)R,r1值

表3 μ值計(jì)算成果統(tǒng)計(jì)表

B、采用公式μ=（1-n）n（n/（1-n））（s/han）1/（1-n）計(jì)算，式中的n、s同推理公式一樣，ha為設(shè)計(jì)凈雨量，設(shè)計(jì)凈雨量由設(shè)計(jì)暴雨量乘以暴雨洪峰徑流系數(shù)求得，暴雨洪峰徑流系數(shù)由《中小流域設(shè)計(jì)暴雨洪水圖集》研究成果和流域下墊面、暴雨情況，又有新疆《中小流域設(shè)計(jì)暴雨洪水圖集》研究結(jié)果：暴雨洪峰徑流系數(shù)在0.24～0.5之間。確定本區(qū)洪峰徑流系數(shù)為0.25。

綜合分析上述，影響μ值的因素，主要是卡因達(dá)河下墊面土壤、植被情況，據(jù)此確定本地區(qū)凈雨歷時(shí)平均損失率μ值。分兩種方法計(jì)算，采用兩者的均值，確定μ值的。以上計(jì)算結(jié)果，經(jīng)分析均在新疆塔額盆地凈雨歷時(shí)平均損失率μ值的變化范圍之內(nèi)，能滿足本階段要求。

2.3 卡因達(dá)水庫(kù)壩址的推理公式法計(jì)算結(jié)果

依據(jù)上述公式和各參數(shù)，經(jīng)計(jì)算，得出各設(shè)計(jì)頻率下流域設(shè)計(jì)洪峰流量，結(jié)果見(jiàn)表4：

表4 設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算成果表單位：m3/s

3 基于卡因達(dá)水庫(kù)壩址的水文比擬法及成果

水文比擬法是無(wú)資料地區(qū)流域移植水文相似區(qū)流域?qū)崪y(cè)水文特征的常用方法。當(dāng)設(shè)計(jì)斷面缺乏實(shí)測(cè)水文資料，但其上下游或水文相似區(qū)有實(shí)測(cè)水文資料的站點(diǎn)可以選擇作為參證站，進(jìn)行水庫(kù)壩址處設(shè)計(jì)洪峰流量成果的推求。離卡因達(dá)水庫(kù)最近的站點(diǎn)烏什水站有1958～1983年最大洪峰流量資料，新疆水文局在《額敏河流域綜合規(guī)劃》中，已將本站洪峰系列插補(bǔ)延長(zhǎng)為1958～2009年，以該站插補(bǔ)延長(zhǎng)后連續(xù)52年最大洪峰流量系列進(jìn)行頻率分析，頻率曲線選用P-Ⅲ型曲線，在適線時(shí)，主要考慮理論頻率曲線與經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)擬合較好的原則，進(jìn)行目估適線，烏什水水文站設(shè)計(jì)洪峰流量統(tǒng)計(jì)參數(shù)及計(jì)算成果見(jiàn)表5。

表5 烏什水站設(shè)計(jì)洪峰成果表單位：m3/s

采用水文比擬法進(jìn)行水庫(kù)壩址設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算，計(jì)算公式如下：

式中：Q1、Q2分別為設(shè)計(jì)斷面、參證站斷面的設(shè)計(jì)洪峰流量（m3/s）；F1、F2分別為設(shè)計(jì)斷面、參證站斷面的集水面積（km2）；分別為21.5 km2、707 km2；n值為面積比擬系數(shù)，對(duì)于大中型河流，n值一般為0.5～0.7之間，對(duì)于較小河流n值一般大于0.7，因卡因達(dá)河沒(méi)有實(shí)測(cè)洪峰流量，根據(jù)附近流域已有的成果，并結(jié)合流域?qū)嶋H情況取0.8，從而計(jì)算出洪峰折算系數(shù)為0.04；

由該公式及卡瑯古爾站設(shè)計(jì)洪峰流量成果，計(jì)算得到卡因達(dá)水庫(kù)壩址設(shè)計(jì)洪峰流量，詳見(jiàn)表6：

表6 卡因達(dá)水庫(kù)壩址處設(shè)計(jì)洪峰流量成果表單位：m3/s

4 成果的選擇

卡因達(dá)水庫(kù)壩址設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算采用了兩種方法，分別為推理公式法和水文比擬法進(jìn)行分析。從分析得出的數(shù)據(jù)看，推理公式法計(jì)算結(jié)果與水文比擬法計(jì)算結(jié)果比較接近,推理公式法計(jì)算結(jié)果略大。

卡因達(dá)河集水面積較小，僅14.6 km2，屬于小流域洪水計(jì)算，推理公式法是《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》（SL44-2006）中的推薦的計(jì)算小流域洪水公式，并且對(duì)所用的一六七團(tuán)氣象站最大一日降雨資料的可靠性、一致性、代表性、進(jìn)行充分論證，同時(shí)結(jié)合工程所在地區(qū)的實(shí)際情況得出的設(shè)計(jì)洪水計(jì)算結(jié)果，具有較強(qiáng)的可靠性。

卡因達(dá)河發(fā)源于吾日可下亦山，而沙拉依滅勒河則發(fā)源于塔爾巴哈臺(tái)山南坡，兩河地理位置十分接近，洪水成因相似，洪水發(fā)生時(shí)間也具有較高的相似性，但沙拉依滅勒河上烏什水水文站與卡因達(dá)水庫(kù)壩址以上集水面積相差太大，雖對(duì)主要參數(shù)進(jìn)行修正，但是修正系數(shù)僅參考臨近流域已有成果，其計(jì)算結(jié)果有一定的可靠性和參考性。

因卡因達(dá)河洪水主要成因來(lái)源于暴雨，且從工程安全的角度考慮，卡因達(dá)水庫(kù)壩址處設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算成果采用推理公式法的計(jì)算結(jié)果。

5 結(jié)語(yǔ)

推求中小流域設(shè)計(jì)洪峰流量一直是設(shè)計(jì)中小流域水利工程中的一個(gè)難點(diǎn)，該文運(yùn)用推理公式法和水文比擬法對(duì)卡因達(dá)水庫(kù)壩址處設(shè)計(jì)洪峰流量進(jìn)行了對(duì)比分析，從分析得出的數(shù)據(jù)看，推理公式法計(jì)算結(jié)果與水文比擬法計(jì)算結(jié)果比較接近,推理公式法計(jì)算結(jié)果略大。最終，從暴雨和工程安全的角度考慮，選擇了推理公式法作為卡因達(dá)水庫(kù)壩址處設(shè)計(jì)洪峰流量的計(jì)算方法。

[1]石浩,董磊,鄧智予.水文比擬法計(jì)算設(shè)計(jì)洪峰流量時(shí)產(chǎn)匯流條件差異修正探討[J].陜西水利,2016,(6).123-124

[2]李仲明.無(wú)資料地區(qū)流域設(shè)計(jì)洪峰流量分析計(jì)算[J].陜西水利,2016, (2).177-178

[3]茹樹(shù)青.中小河流河道治理工程設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算方法的分析[J].水利技術(shù)監(jiān)督,2014,(2):36-38.

[4]康靜靜.淺析無(wú)資料地區(qū)河道洪峰流量推求[J].陜西水利,2014,(5):1-3.

[5]周京武.無(wú)資料區(qū)設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算方法適用分析—以新疆鐵門(mén)關(guān)市防洪工程為例[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),2014,20(5):47-48.

Discussion on the Calculation Method of Kainda Reservoir Dam Peak Flow

Yang Juanjuan
（Ninth Division,Lian TuoInvestigation&Design Research Co.,Ltd Tacheng864601,Xinjiang）

The design of flood peak flow in reservoir dam can provide important basic parameters for water conservancy project,Based on the ninth division of a 165 groups of drought emergency reservoir connectivity project involved in the Kainda Reservoir,through the method ofreasoningformula and hydrological comparison method,the article analyzes the design of peak flow in the dam site of Kainda reservoir.Combined with the actual situation of the dam site of the Kainda reservoir,the parameters of the reasoning formula are analyzed and determined in detail,the flow peak of the basin design is given at the design frequency,and the peak of the dam site is designed according to the hydrological comparison method.By contrast, consideringthe perspective ofrainstormand engineeringsafety,the final choice ofreasoningformula is be choosed.

Kainda reservoir,the connectivity project,the peak flow,the reasoning formula and the hydrological comparison method

TV122

B

1673-9000（2017）04-0066-03

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楊娟娟（1984-），女，漢族，陜西西安人，工程師，從事水利工程設(shè)計(jì)工作。