龍灣湖水庫工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算要點(diǎn)

何生虎，陳 卓

（河南靈捷水利勘測設(shè)計(jì)研究有限公司，河南 南陽 473000）

1 工程概況

老灌河西峽縣境內(nèi)河長109.40 km，落差298.50 m，平均比降3.30‰，控制流域面積3 473 km2，總控制流域面積4 219 km2。有17個(gè)梯級、29座小水電站，總裝機(jī)28 520 kW，龍灣湖水庫為第17級，壩址位于檔子嶺電站攔河壩上游200 m處。

龍灣湖水庫以供水、防洪為主，兼顧灌溉、生態(tài)、應(yīng)急、發(fā)電等，中型水利樞紐工程。水庫從老灌河向丹水河、黃水河流域的丹田陽區(qū)域年調(diào)水2 354 萬m3，解決丹水、田關(guān)、陽城三個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)7.70萬人生活用水、丹田陽工業(yè)園區(qū)用水和2 333.34 hm2高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉用水。削減老灌河流域洪峰10.80%，與上游石門水庫雙重應(yīng)急調(diào)節(jié)，可以確保老灌河流域南水北調(diào)中線水源水質(zhì)安全。增加水電裝機(jī)容量3 800 kW。

2 設(shè)計(jì)暴雨

2.1 天然情況下設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

2.1.1 特大洪水處理

特大洪水處理是指特大洪水重現(xiàn)期的確定、經(jīng)驗(yàn)頻率和統(tǒng)計(jì)參數(shù)的處理。對于調(diào)查考證期N 中有a 個(gè)特大洪水的不連續(xù)洪水系列，其經(jīng)驗(yàn)頻率采用下列數(shù)學(xué)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

2.1.2 洪水峰量頻率計(jì)算

據(jù)西峽、米坪兩水文站洪水系列資料，點(diǎn)繪經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)，采用不連續(xù)系列矩法初估統(tǒng)計(jì)參數(shù)，選用皮爾遜Ⅲ型曲線作為理論頻率曲線，用經(jīng)驗(yàn)適線法確定洪峰和洪量統(tǒng)計(jì)參數(shù)。

米坪、西峽水文站洪水峰量頻率計(jì)算成果表（此略），相應(yīng)的洪水頻率曲線圖（此略）。經(jīng)計(jì)算，米坪水文站與西峽水文站洪峰模數(shù)相近，符合地區(qū)分布規(guī)律。

2.1.3 洪峰、洪量推求

2.1.3.1 各分區(qū)同頻率設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

據(jù)洪峰洪量模數(shù)相近原則，由西峽水文站設(shè)計(jì)洪峰和洪量推求擬建壩址處及區(qū)間發(fā)生設(shè)計(jì)頻率（P）洪水。按設(shè)計(jì)洪峰流量公式：最大一天設(shè)計(jì)洪量公式：各分區(qū)天然情況下設(shè)計(jì)洪峰、洪量見表1。

2.1.3.2 分區(qū)相應(yīng)洪水計(jì)算

擬建壩址與石門水庫壩址處發(fā)生同頻率（P）洪水時(shí)，區(qū)間發(fā)生相應(yīng)洪水：W區(qū)間=W壩址t-W石門t。擬建壩址與區(qū)間發(fā)生同頻率（P）洪水，石門水庫發(fā)生相應(yīng)洪水：W石門t=W壩址t-W區(qū)間t。

2.1.4 設(shè)計(jì)洪水過程線計(jì)算

由上述計(jì)算求得分區(qū)相應(yīng)設(shè)計(jì)洪峰流量及一日、三日洪量，可選擇典型過程線通過同頻率放大推求設(shè)計(jì)洪水過程線。石門水庫從西峽站實(shí)測洪水過程中選擇1958、1964、1968、1983、2010年等多場大洪水，經(jīng)過比較，2010年洪水洪峰、洪量均最大，且主峰靠后，對水庫工程防洪安全不利。龍灣湖壩址設(shè)計(jì)洪水計(jì)算時(shí)需考慮上游石門水庫削峰影響，因此其典型設(shè)計(jì)過程線需選取與上游石門水庫同年份典型洪水過程，亦采用2010 年實(shí)測洪水，推求龍灣湖水庫壩址設(shè)計(jì)洪水過程。天然情況下各分區(qū)設(shè)計(jì)洪水過程線表（略）。

3 水庫水位庫容與水庫泄流分析計(jì)算

3.1 水庫水位～面積～庫容曲線

水庫庫容曲線據(jù)實(shí)測1:1 000 地形圖，逐級量算相鄰高程面積，推求庫水位～面積關(guān)系，再由公式：ΔV=ΔZ×（F1+）/3推求水庫水位～庫容關(guān)系，求得部分ΔV后，進(jìn)行累加可得出各種水位下的相應(yīng)容積，點(diǎn)繪成圖，即可得水位～面積～庫容關(guān)系表（略），曲線見圖1。

圖1 龍灣湖水庫水位Z～庫容V曲線圖

3.2 水庫泄流曲線計(jì)算

龍灣湖水庫防洪限制水位207.00 m 與正常蓄水位為211.50 m 之間的庫容為防洪與興利結(jié)合庫容1095 萬m3，結(jié)合深4.50 m，洪水期以207.00 m為起調(diào)水位。

水庫泄洪建筑物采用WES堰有閘控制，19孔閘門，每孔凈寬10 m，汛期限制水位207.00 m與閘堰頂高程一致，汛期閘門全開，洪水經(jīng)泄洪閘下泄。由公式：Q=σsεmnb，經(jīng)計(jì)算得龍灣水庫泄流曲線結(jié)果見表2和圖（略）。

表2 水庫水位～泄流關(guān)系表

4 調(diào)洪演算

4.1 調(diào)洪演算原理

水庫調(diào)洪在水量平衡和動(dòng)力平衡支配下，用單輔助線法計(jì)算。水量平衡公式將水量平衡方程變換得到

4.2 調(diào)洪演算結(jié)果

堰頂高程水位207 m為起調(diào)水位，根據(jù)不同頻率入庫設(shè)計(jì)洪水過程線，按照入庫流量超過下泄流量的部分由水庫攔蓄，逐時(shí)段查算輔助曲線，確定水庫出庫流量過程。具體調(diào)洪演算過程表（略）。不同頻率洪水調(diào)洪演算成果見表3。

表3 龍灣湖水庫調(diào)洪演算成果表

5 水庫回水計(jì)算

根據(jù)實(shí)測的龍灣湖水庫壩址上游河道縱橫斷面圖，將河道劃分為適宜計(jì)算河段后，運(yùn)用水面線基本方程，從起始斷面（即壩址）開始，逐段自下而上推算至上游，水庫主河道老灌河回水曲線表及支流古莊河回水曲線表（略）。

6 結(jié)語

綜上可知，龍灣湖水庫工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算分析主要包括設(shè)計(jì)暴雨洪水計(jì)算，水庫水位庫容與水庫泄流分析計(jì)算，水庫調(diào)洪演算與水庫回水計(jì)算。