談降雨對漿水泉水庫設(shè)計洪水計算的影響

宋蘇林，劉莉莉，郝曉輝

（1.濟南市水文局，山東 濟南 250014；2.山東省水利科學研究院，山東 濟南 250014）

漿水泉水庫位于濟南市歷下區(qū)南部回龍山與老虎山之間，濟南市歷下區(qū)姚家辦事處漿水泉村南200 m處，全福河上游屬小清河水系。水庫于1965年興建，1976年完工交付使用。該水庫流域面積7 km2，興利庫容80.18萬m3，總庫容105萬m3，為小（1）型水庫。2005年3月至2006年5月，對該水庫進行除險加固，主要內(nèi)容為大壩加固及交通橋工程。2010年6月至11月對主壩體進行了壩前防滲處理，庫區(qū)清淤90萬m3。現(xiàn)狀水庫大壩為漿砌石重力壩，壩頂長140 m，頂寬6 m，壩頂高程193.71 m，最大壩高32.31 m，壩頂設(shè)有溢流口，底寬40 m，溢流堰頂高程191.0 m。

1 水文氣象

濟南市地處華北中緯度地帶，屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候區(qū)。光熱資源較豐富，多年日照時數(shù)在2 620～2 690 h，無霜期190～215 d，多年平均氣溫14.30℃，最熱月7月，平均27.4~26.8℃，極端最高溫43.7℃。最冷月1月，平均氣溫-3.2～-1.4℃，極端低溫-24.5℃。

濟南市多年平均降水總量638 mm，總的分布趨勢是南部多于北部，中部大于東西兩端。南部中低山區(qū)年均降水為700～750 mm，中部丘陵山區(qū)年均降水為600～700 mm，北部平原區(qū)年均降水為550～600 mm，年際間變化大。因受季風影響，季節(jié)之間的降水量極不均勻。春季3～5月，降水量只有75 mm，占年降水量的12.6%。汛期6～9月，平均降水量467 mm，占年降水量的75.7%。秋季10～11月，降水量50 mm，占年降水量的8.1%。冬季12～2月，降水量22.2 mm，僅占年降水量的3.6%。

2 防洪標準

漿水泉水庫流域面積7.0 km2，屬于全福河流域，集雨區(qū)干流長度2.89 km，坡度0.017；水庫設(shè)計洪水標準為50年一遇，校核洪水標準為500年一遇，興利庫容80.18萬m3，總庫容105萬m3。正常蓄水位191.00 m，設(shè)計洪水位192.12 m，校核洪水位192.26 m。

防洪標準復(fù)核按照《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2017）、《防洪標準》（GB50201-2014）的規(guī)定。本次評價水庫總庫容105萬m3，工程等別為Ⅳ等，其主要建筑物級別為4級，漿水泉水庫位于濟南市歷下區(qū)，位置較為重要，復(fù)核時洪水標準采用50年一遇設(shè)計，500年一遇校核。

3 設(shè)計洪水計算

漿水泉水庫流域內(nèi)無實測徑流資料，本文采用《山東省小型水庫洪水核算辦法》通過雨量資料推求設(shè)計洪水。

3.1 流域特征參數(shù)計算

流域特征參數(shù)按下式計算：

式中：K為流域綜合特征參數(shù)；L為主河道長度，2.89 km；J為河道比降，0.017；F 為流域面積，7 km2。經(jīng)計算，流域綜合特征參數(shù)K=5.16。

3.2 設(shè)計面雨量

本文采用實測暴雨資料和查表法求得設(shè)計面雨量，流域附近有興隆、東梧等雨量站。根據(jù)《山東省小型水庫洪水核算辦法》（試行）中的附表1“山東省小型水庫所在縣凈雨統(tǒng)計參數(shù)表”可查取濟南市歷下區(qū)24 h最大雨量均值和CV值。查表可知，濟南市歷下區(qū)24 h最大雨量均值為95 mm，CV值為0.59。

本文采用興隆雨量站1976—2016年41年、東梧雨量站1965—2016年51年最大24 h點雨量系列資料，采用P-Ⅲ型曲線對雨量資料進行頻率分析。經(jīng)適線分析可知，興隆雨量站歷年24 h點暴雨均值為 94.74 mm，Cv=0.46，Cs=3.5Cv，本流域24 h暴雨點面換算系數(shù)為1，多年平均最大24 h面雨量為94.74 mm；東梧雨量站歷年24 h點暴雨均值為 87.42 mm，Cv=0.46，Cs=3.5Cv，本流域24 h暴雨點面換算系數(shù)為1，多年平均最大24 h面雨量為87.42 mm。查P-Ⅲ型曲線模比系數(shù)Kp表，得各設(shè)計頻率的Kp值，相應(yīng)設(shè)計頻率面暴雨量為 H24h=Kp×H24h。

漿水泉水庫流域50年一遇和500年一遇的流域最大24 h暴雨設(shè)計面雨量見表1。

表1 漿水泉水庫設(shè)計面雨量表 mm

3.3 單位面積最大洪峰流量的計算

根據(jù)流域特征綜合參數(shù)K和設(shè)計頻率降雨量H24h，按工程地點所在位置和流域坡度，土壤土質(zhì)、植被等情況，查用泰沂山北區(qū)qm～H24h～K關(guān)系曲線，得出設(shè)計頻率單位面積洪峰流量模數(shù)qm，計算結(jié)果見表2。

3.4 最大洪峰流量的計算

式中：Qm為最大洪峰流量，m3/s；qm為單位面積最大洪峰流量，m3/（s·km2）；F為流域面積，7 km2。最大洪峰流量計算成果見表2。

表2 最大洪峰流量計算成果表

4 結(jié)語

通過以上設(shè)計洪水計算成果可看出：由查表法查得雨量推求的小型水庫設(shè)計洪水偏大，50年一遇的設(shè)計洪水較實測雨量資料推求的設(shè)計洪水偏大13%～20%；500年一遇的設(shè)計洪水較實測雨量資料推求的設(shè)計洪水偏大50%左右。

由此可見：雨量資料的選取直接影響小型水庫設(shè)計洪水成果的大小，設(shè)計洪水成果的大小直接影響水庫調(diào)洪結(jié)果、特征水位的確定等。《山東省小型水庫洪水核算辦法》（試行）中的附表中的降雨資料每個縣（區(qū)）24 h年最大降雨和CV是同一個數(shù)值，不能很好地反映每個小水庫流域的實際降雨情況，附表中統(tǒng)計的資料也沒有實測降雨資料更新統(tǒng)計的及時。為了更有參考性地推算小型水庫的設(shè)計洪水，推薦采用水庫流域內(nèi)或者附近流域的是測雨量資料進行洪水計算。這樣可以為水庫下一步的調(diào)洪計算，特征水位的核定提供更具參考價值的依據(jù)。