工程水文在水庫工程設計中的應用

鄧義軍

【摘要】基于目前水庫工程設計中應用工程水文過程的問題缺陷，文章以實際工程案例分析了工程水文在水庫工程設計中的任務，并提出了工程水文在水庫工程中的設計運用，其目的是為相關建設者提供一些理論依據。

【關鍵詞】工程水文；水庫工程設計；水文基本資料；徑流調節；供水資源運用

引言

隨著我國市場經濟發展進程的不斷加快，人們對水庫工程建設使用質量的需求越來越大，這是保護現代化經濟建設成果的重要課題內容。由于工程水文是影響水庫大壩工程建設質量的關鍵因素，為此，設計人員應將水文基本資料、徑流調節、供水資源以及泥沙等工程水文情況，來優化水庫工程項目的設計。這是促進現代化經濟建設背景下水利工程建設使用快速穩定發展的重要組成部分，相關建設人員應將其重視起來。

1、工程概況

遵義水源壩水庫工程地處遵義市紅花崗區水源壩村，距離遵義市26km左右，水源壩水庫上壩址以上集水面積803km2，主河道河長58.96km，主河道平均比降3.95‰；下壩址以上集水面積832km2，主河道河長60.54km，主河道平均比降3.81‰。

2、工程水文在水庫工程設計中的運用

2.1 水文基本資料運用

設計流域湘江干支流設有高橋水文站、九節灘水文站、觀音閣水文站、湘江水文站。高橋站集水面積與設計壩址相差較大，且代表性不夠，不宜作為設計流域參證站。湘江站是湘江上游的控制站，控制集水面積554km2，測驗精度較高，資料系列較長，代表性較好，位于水源壩水庫上游約23km，與設計壩址集水面積差異較小，經綜合分析，選定湘江（龍溪橋）水文站為本次設計的水文參證站，九節灘、觀音閣集水面積與上游紅巖、海龍水庫接近，可作為其水庫水文分析計算參證站，另設計流域附近的松林、金頂、高坪、湘江雨量站及遵義市、遵義縣氣象站可作為水文計算分析站。

2.2 泥沙情況運用

經地區水文報告中的水土流失資料，泥沙并沒有一個實測的資料來提供支撐，故水庫工程泥沙設計人員應根據《貴州省地表水資源》以及實地踏勘的結合來進行參數確定。具體來說，就是根據“貴州省多年平均懸移質輸沙模數圖”，設計流域多年平均懸移質輸沙模數涉及G=50t/km2～100t/km2、G=100t/km2～200t/km2、G=200t/km2～500t/km2三個分區，結合鄰近工程和流域內踏勘泥沙情況，考慮面積加權因素，水源壩水庫上、下壩址多年平均懸移質輸沙模數G=140t/km2，推移質按懸移質的20%計。

2.3 徑流調節運用

由于本工程所處的徑流特性為，山區雨源型河流，徑流均由降水補給，系省內降水徑流低值區之一，多年平均徑流深500mm左右。該區徑流洪枯懸殊，年內分配不均，汛期5～10月徑流量占全年徑流量的77%左右；年際變化也較大，徑流變差系數0.30左右。為此，水庫工程設計人員就可根據這一特性，計算出湘江、九節灘以及觀音閣水文站徑流情況。具體來說，設計人員根據湘江水文站1971～2010年共39年（水文年）實測系列徑流資料，作頻率分析計算，得湘江水文站實測徑流系列年徑流深為472mm，還原后徑流深為524mm。經計算，湘江水文站實測多年平均流量為8.29m3/s，11～4月平均流量3.85m3/s，最小月平均流量2.24m3/s；湘江水文站還原后多年平均流量為9.21m3/s，11～4月平均流量4.35m3/s，最小月平均流量2.81m3/s。根據九節灘水文站1971～2010年共39年（水文年）徑流資料，作頻率分析計算，多年平均流量為1.76m3/s，11～4月平均流量0.783m3/s，最小月平均流量0.393m3/s。根據觀音閣水文站1971～2010年共39年（水文年）徑流資料，作頻率分析計算，多年平均流量為1.85m3/s，11～4月平均流量0.824m3/s，最小月平均流量0.414m3/s。

對于水庫大壩壩址的徑流計算，設計人員要根據水文站徑流計算結果，確定上、下壩址的集水面積，即803km2和832km2。而對于水源壩水庫上、下壩址徑流主要依據上游的湘江水文站徑流資料，依據SL278-2002《水利水電工程水文計算規范》進行計算。因設計流域集水面積約為水文參證站控制集水面積的1.5倍，故采用面積加降水、徑流系數修正的水文比擬法比擬湘江水文站還原天然徑流計算壩址天然徑流。經計算，上壩址天然多年平均流量為12.6m3/s，11～4月平均流量5.94m3/s，最小月平均流量3.83m3/s；下壩址天然多年平均流量為13.1m3/s，11～4月平均流量6.17m3/s，最小月平均流量3.98m3/s。

2.4 供水資源運用

由于設計流域位于黔北暴雨區的邊緣，因此，為一般雨區。通常在5月份進入汛期，10月份結束，大暴雨集中在6～9月，歷時1天左右。據遵義市氣象站1951～2010年共60年資料統計，實測最大一日降水量183.9mm（1995年6月23日），遵義市氣象站多年平均最大一日降水量為84.4mm。經分析觀察，暴雨洪水特性有：峰高量不大，歷時不長，一般為3～5天；洪水過程陡漲緩落，多為單峰型，中小洪水有的也呈雙峰型，復式洪峰很少出現。如表1所示 ，為湘江水文站各分期洪水成果。

為此，設計人員確定的洪水設計過程包括：由于水源壩水庫壩址處無實測洪水資料，因此，確定上游的湘江水文站集水面積是水源壩水庫壩址以上集水面積的0.67倍，且降水特性、下墊面條件基本相似。壩址洪水計算以上游的湘江水文站為參證站，以水文比擬法推求。24h、72h洪量與1日、3日洪量的換算關系根據洪水水文要素摘錄資料結合有關工程設計資料分析，分別為1.10、1.05，變差系數Cv考慮湘江水文站成果并結合地區變化規律選取，經分析流域內各水文站及鄰近工程面積影響指數，洪峰流量、24h、72h洪量的面積比指數分別為0.67、0.84、0.90。經計算，上壩址洪峰流量為490m3/s，Cv為0.86，Cs/Cv為4.0；下壩址洪峰流量為502m3/s，Cv為0.86，Cs/Cv為4.0。

結束語

綜上所述，水庫工程項目的設計建設是解決周邊人民群眾用水緊張問題關鍵。然而，作用質量卻受工程水文地質條件的影響。為此，設計人員應將工程水文報告中的資料進行充分運用，以降低泥沙、徑流以及洪水等水文問題對水庫工程設計造成的不良影響，從而最大限度的保護地區進行現代化經濟建設的成果。

參考文獻：

[1]宋剛.防滲墻施工技術在水庫堤壩工程中的應用及管理思路芻議[J].河南水利與南水北調，2016，04：60-61.

[2]麻振偉.淺析大壩砼防滲墻在水庫除險加固工程中的應用[J].現代物業（上旬刊），2012，02：27-29.

[3]呂琨鵬.防滲處理設計在水庫除險加固工程中的應用[J].黑龍江水利科技，2014，10：211-212.

[4]王建英.水土保持措施和監測技術在水庫工程中的應用——以小海子水庫工程為例[J].中國水運（下半月），2015，02：153-154.

[5]邢喜梅.復合土工膜在水庫除險加固工程中的應用研究[J].水利技術監督，2013，05：55-57.