新疆中葛根水庫設計洪水復核及合理性分析

拓筱楊

（新疆昌吉方匯水電設計有限公司，新疆 昌吉 831100）

1 工程概況

中葛根河流域位于奇臺縣以南的博格達山東段北麓，準噶爾盆地東南緣，東西寬約9.3 km，南北長62.6 km，流域總面積582 km2，河道多年平均徑流量為8460×104m3。中葛根水庫恰好位于南部山區的末端，控制了中葛根河山區整個集水面積207.4 km2，是本流域施行徑流調節的最佳位置。中葛根水庫是以灌溉為主、兼顧防洪、發電的中型水利樞紐工程，設計總庫容1364.84×104m3，興利庫容 1229.9×104m3，可使本流域 16.51 萬畝土地的灌溉條件得到保證，到2020年，可增加有效灌溉面積4.31萬畝。水庫設計洪水標準為50年一遇，春、夏季洪峰流量分別為86.1 m3/s和231 m3/s；校核洪水標準為1000年一遇，春、夏季洪峰流量分別為150 m3/s和493 m3/s；導流設計洪水標準為夏季10年一遇，洪峰流量108 m3/s；校核洪水標準為夏季20年一遇，最大洪峰流量為159 m3/s。

2 水庫設計洪水復核

對水庫工程安全鑒定，開展相應的除險加固相關設計，需要進行水文復核，其主要內容為：水庫工程所在地水文、氣象相關資料的補充收集；水庫運行相應的實測水文相關資料的利用；水庫建成后，上游區域人類活動的實際影響以及水庫大壩現狀；水庫設計洪水復核的分析和計算；水庫相應的調洪計算以及水庫大壩實際具備的抗洪能力評價。水文復核將為水庫設計洪水提供具有較強參考性的基礎依據[1]。

2.1 基本資料的搜集、整理及復核

水庫工程基本資料，對水庫工程水文狀況分析計算以及復核發揮著基礎性作用。遵循相關規范的具體要求，并結合設計洪水相應的計算要求，對水庫工程所在地流域地理狀況、河道特征、洪水以及水土保護等相關資料進行廣泛收集和系統整理。充分利用暴雨洪水相關實測資料，強化對相關歷史資料的有效運用。對病險水庫進行安全鑒定，并開展除險加固相關設計時，要對水庫工程在原設計階段所參照的各類原始數據以及相關成果進行搜集，對水庫運行期間各類新增的水文資料、氣象資料以及流域變更等狀況進行高度重視和有效應用。為有效保障水庫設計洪水呈現出較高精度，要加強對相關暴雨洪水以及流域狀況資料進行嚴格檢查和科學評價，重點對暴雨洪水相關資料實施有效復核。在此過程中，及時發現并有效改正各類嚴重影響計算成果的問題以及相關系統性問題[2]。

2.2 復核計算方法選擇

基于水庫所在地流域地理狀況和相關水文資料，主要采用三種方法對設計洪水進行復核。

（1）借助相關流量資料，對設計洪水進行科學推求。當水庫壩址以及水庫上下游區域附近地點具備超過30年的洪水流量實測資料以及插補延長資料，且具備調查歷史洪水，可直接借助相關流量資料，進行頻率分析，對水庫設計洪水進行科學推求。當水庫工程具有較長的運行期，且運行期間相應的水文資料具有全面性和可靠性時，可將水庫運行相關資料作為依據，對歷年入庫洪水的具體過程進行還原，直接實現對入庫設計洪水的準確計算。

（2）當水庫工程所在流域缺乏洪水流量的實測資料，且水庫運行期間相應的觀測資料難以為設計洪水計算提供充分依據，但水庫工程所在地區具備超過30年的雨量實測資料以及插補延長資料時，可對相關雨量資料進行利用，實現對設計洪水的合理推求。

（3）當水庫工程所在地區缺乏相關流量資料，且不具備暴雨相應資料時，可采用地區綜合法對設計洪水進行估算，也可采用本省所審定的《暴雨洪水圖集》推薦的相應方法進。應用地區綜合法要對設計流域特性呈現出的差異性進行考慮，并盡量利用近期大暴雨洪水相關資料進行有效檢驗[3]。

在中葛根水庫工程中，主要根據暴雨相關資料對設計洪水進行推求，采用降雨徑流相關曲線法計算產流，通過經驗單位曲線法求得匯流。同時，依據庫水位以及入庫洪水對洪峰流量實測資料反推，進行洪水還原。

2.3 水庫設計洪水復核

2.3.1 基本資料的選取和甄別

基本資料對水文計算以及復核發揮著關鍵性作用，故需要對相關基本資料進行科學選取和合理甄別。

（1）充分利用暴雨洪水實測資料，強化對歷史洪水相關資料的高效應用。

（2）高度重視水庫運行期間以及后續新增的各類水文氣象相關資料，有效保障資料呈現出良好的一致性以及連續性。

（3）對各類相關基本資料進行科學選取和合理甄別，有效保障基本資料的可靠性，促進設計洪水計算實際精度的大幅度提高。

2.3.2 水文資料的一致性

嚴格復核各項水文資料，有效保障水文資料呈現出良好的一致性，進而確保設計洪水計算的精確性。為有效增強成果的合理性和可靠性，需要對洪水系列進行還原，使之具有一致性。可深入考察水庫工程影響因素的具體特點，結合水庫工程設計的要求，對“還原”或者“還現”進行選擇，“還原”是指將洪水系列實現對天然狀況的還原，“還現”是指將洪水系列實現對現狀的統一[5]。

2.3.3 對上游工程的調蓄影響

對河流實施梯級開發，河流上游相應的梯級水庫調蓄顯著影響下游洪水。當設計水庫上游存在較大水庫以及泄洪工程等具備較強的調蓄功能時，工程調節后相應的下泄流量過程相對于設計水庫相應的天然洪水過程呈現出相對較小的洪峰和時段洪量，且峰現時間相對延后。對除險加固水庫工程進行設計洪水復核，需要考慮對上游工程的調蓄影響[6]。

2.3.4 壩址洪水與入庫洪水的區別

由于水庫實際地形條件存在差異性，壩址設計洪水與入庫設計洪水二者呈現出一定的差異性。在特殊情況下，選用入庫設計洪水作為設計依據。在進行水文復核計算時，選擇壩址洪水或者入庫洪水需要深入考察二者呈現的差別大小，并遵循水庫調洪相關原則進行選擇。

3 水庫設計洪水復核成果的合理性分析

對水庫設計洪水復核成果進行合理性分析，主要包括三方面內容。

（1） 對水庫工程設計洪水相應的設計洪峰流量和各個時段具體洪量成果以及相關參數呈現的合理性進行檢查。

（2）開展地區性綜合檢查，主要檢查方式有：①當水庫工程所在流域存在較多的內測站或者已建工程時，應對流域上下游相應的設計洪水成果以及相關參數呈現出的合理性進行檢查；②水庫工程所在流域不具備對上下游相應的設計洪水成果以及相關參數呈現出合理性實施檢驗的條件時，可選擇具有相似暴雨和流域特性的流域，對設計洪水相關參數呈現的地區合理性實施檢查；③選擇類型相同的水利工程相應的設計洪水成果以及相關參數進行對比檢驗。地區性綜合檢查要重點對相關設計參數呈現出的地區綜合規律進行檢查，并對頻率相同的設計洪峰相應的模數呈現的地區分布具體規律進行檢查。當設計洪水相關參數與實際成果有悖于一般性的地區分布規律時，要對具體原因進行分析，最終科學合理地確定設計洪水成果[4]。

（3）對比檢查水庫工程各個階段相應的設計成果呈現的合理性。對各個階段相應的設計洪水成果進行比較，對最終確定采用成果發揮著重要作用。在計算過程中，采用的資料及方法存在一定的差異性，難免造成設計洪水復核成果與相應階段成果呈現出一定的差異性。對各階段相應設計洪水存在的差異原因進行分析，并對各階段相應的設計洪水成果進行科學評價。

結合水庫實況和洪水復核三方面內容的綜合分析，確定新疆中葛根水庫設計洪水復核科學有效，為工程長期運用提供有力的支撐。

4 結語

結合新疆中葛根水庫設計洪水復核實例，通過工程基本資料搜集、整理和復核，選擇具體復核計算方法，確定在復核過程中需要注意的問題，主要有基本資料進行科學的選取和合理甄別、水文資料呈現出良好的一致性、對上游工程的調蓄影響等，并分析新疆中葛根水庫設計洪水復核的合理性。