余詩漢,林成東,胡琳琳

(1.淳安縣水利水電局,浙江 淳安 311700;2.白溪水庫管理局,浙江 寧海 315600;3.浙江省水利河口研究院,浙江 杭州 310020)

河村水庫原設(shè)計(jì)總庫容376萬m3,根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50201—1994《防洪標(biāo)準(zhǔn)》 及SL 252—2000《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》,其屬于小 (1)型水庫,為Ⅳ等工程,主要水工建筑物的級(jí)別為4級(jí)。水庫壩址位于淳安縣威坪鎮(zhèn)河村,壩址距威坪鎮(zhèn)政府18.6 km,工程保護(hù)下游河村等17個(gè)行政村,近1.78萬人口和333.33 hm2農(nóng)田,保證水庫大壩安全運(yùn)行十分重要。

1 水庫概況

1.1 流域情況

六都源位于新安江水庫西北的威坪鎮(zhèn)境內(nèi),發(fā)源于長(zhǎng)嶺與妙石交界處的黃帽尖,自北向南流經(jīng)水碓山、河村、葉家、方宅,至方宅橋流入新安江水庫。主流長(zhǎng)約20 km,流域面積82 km2,為坡度較大的山溪性河流。

河村水庫位于六都源上游,壩址以上集雨面積15.5 km2,壩址至分水嶺河長(zhǎng)6.47 km,河道平均比降61.9‰。壩址以上屬山區(qū)地形,坡降較大,植被一般,兩岸山峰高程450～900 m,河谷呈 “U” 字形,谷底寬度 50～100 m。在水庫以下,河谷較寬闊,坡降較緩,河道兩岸一級(jí)堆積階地發(fā)育。

1.2 水文氣象

該流域位于浙江省西部,氣候溫和,雨量充沛,屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。流域內(nèi)多年平均降水量1 855 mm,平均氣溫17.2℃,最高月平均氣溫29.3℃,最低月平均氣溫5℃。

春末夏初(4月16日—7月15日)太平洋副熱帶高壓逐漸加強(qiáng),與南下的冷空氣相遇,靜止峰徘徊,形成持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的鋒面雨,俗稱梅雨。夏秋季 (7月16日—10月15日),本地受太平洋副熱帶高壓控制,受熱帶風(fēng)暴和臺(tái)風(fēng)活動(dòng)影響,有雷陣雨及短歷時(shí)暴雨發(fā)生,稱為臺(tái)汛期。10月16日至翌年4月15日,受北方冷空氣影響,天氣寒冷干燥,基本少雨,稱非汛期。

1.3 相關(guān)資料

(1)雨量站。六都源流域內(nèi)沒有設(shè)置雨量站,鄰近的云源溪流域上游設(shè)有仙人潭站,下游設(shè)有雙溪口站;進(jìn)賢溪流域上游設(shè)有金竹嶺、齊坑、塔上、秋源等站。其中,齊坑、塔上、秋源等3站于1995年撤站停測(cè),其他3站觀測(cè)系列均連續(xù)。

(2)流域特征值。分析采用浙江省測(cè)繪局于2000年12月測(cè)繪的最新版1∶1萬航測(cè)地形圖,量得河村水庫集水面積為15.5 km2。水庫壩址～分水嶺長(zhǎng)6.47 km,平均縱比降61.8‰。

2 設(shè)計(jì)暴雨

2.1 實(shí)測(cè)降雨資料排頻計(jì)算

六都源流域的地理位置及降雨特點(diǎn)與鄰近的云源溪流域相似,選取仙人潭站為代表站,來分析研究設(shè)計(jì)暴雨,并直接移用至該流域。設(shè)計(jì)暴雨按年最大24 h、3 d統(tǒng)計(jì)。

1996年6月30日,該流域附近普降梅雨期暴雨,這次暴雨歷時(shí)長(zhǎng),降雨總量大,暴雨中心集中在分水江流域上游、進(jìn)賢溪及云源溪流域上游,24 h及3 d雨量為該地區(qū)歷年最大,尤其3 d暴雨為特大值,其中金竹嶺站577.2 mm,為該站統(tǒng)計(jì)均值的3.2倍,仙人潭站539.8 mm,而位于流域下游的雙溪口站略小,為333.8 mm。

采用仙人潭站雨量系列為1971—2007年共37 a,理論頻率線型采用PⅢ頻率曲線,將 “19960630”暴雨的3 d雨量作特大值處理,其重現(xiàn)期估計(jì)約200 a一遇。按矩法初估參數(shù),再按經(jīng)驗(yàn)頻率適線法確定最佳適線參數(shù),最終確定設(shè)計(jì)暴雨見表1。

2.2 圖集計(jì)算

根據(jù)《浙江省短歷時(shí)暴雨》的使用規(guī)定,查圖求得設(shè)計(jì)流域60 min;6,24 h;3 d的平均點(diǎn)雨量均值、Cv值,再由點(diǎn)面系數(shù)轉(zhuǎn)化為面雨量均值、Cv值,然后由各歷時(shí)參數(shù)(Cs/Cv=3.5)查圖得Kp值,從而求得各歷時(shí)各頻率的設(shè)計(jì)暴雨見表1。

2.3 合理性分析

將2種不同方法計(jì)算所得的設(shè)計(jì)暴雨成果與保壩設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)暴雨一同列于表1。

表1 設(shè)計(jì)暴雨成果比較表 mm

從不同的計(jì)算方法來看,用仙人潭作單站頻率分析的設(shè)計(jì)暴雨要明顯高于圖集查算的結(jié)果,特別是3 d設(shè)計(jì)暴雨,偏大幅度更多,這是因?yàn)樵陬l率適線時(shí)加入了“19960630”暴雨,明顯提高了Cv值,使得曲線上翹。由于圖集等值線成果一般考慮地區(qū)的綜合情況,不能準(zhǔn)確反映局部地區(qū)的大暴雨特征,故用實(shí)測(cè)降雨資料分析應(yīng)更加合理。

從表1列出的計(jì)算成果來看,仙人潭站實(shí)測(cè)雨量資料推求設(shè)計(jì)暴雨和圖集法查算設(shè)計(jì)暴雨成果均小于保壩階段設(shè)計(jì)暴雨。由于保壩階段設(shè)計(jì)暴雨采用《浙江省可能最大暴雨圖集》進(jìn)行計(jì)算,根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn),采用該法查算的設(shè)計(jì)暴雨成果應(yīng)用于浙西地區(qū)往往偏大,而河村水庫流域正位于浙西地區(qū),綜合考慮,此次計(jì)算河村水庫流域設(shè)計(jì)暴雨采用仙人潭站實(shí)測(cè)雨量資料推求成果。

3 設(shè)計(jì)雨型

3.1 日程分配

暴雨日程分配,根據(jù) 《浙江省短歷時(shí)暴雨》的常規(guī)辦法,最大1 d排在第2天,第1天為(H3d-H24h)的60%,第3天為(H3d-H24h)的40%。

3.2 時(shí)程分配

由于仙人潭站缺乏短歷時(shí)的大暴雨資料,故采用《浙江省短歷時(shí)暴雨》圖集,由各分段歷時(shí)的設(shè)計(jì)暴雨來求得分段暴雨衰減指數(shù)。衰減指數(shù)計(jì)算成果見表2。

表2 暴雨衰減指數(shù)成果表

計(jì)算得各歷時(shí)雨量,相鄰歷時(shí)(ti)雨量之差值,即為從大到小排列的時(shí)段雨量。24 h雨型按下列規(guī)則排列:時(shí)段雨量老大項(xiàng)末時(shí)刻排在18:00—21:00之間,時(shí)段雨量老2項(xiàng)排在老大項(xiàng)的左邊;其余項(xiàng)從大到小奇數(shù)項(xiàng)排列在左邊,偶數(shù)項(xiàng)排列在右邊,當(dāng)右邊排滿24:00后,余下各項(xiàng)時(shí)段雨量從大到小都排列在左邊。其余2 d的24 h雨型同樣按24 h雨型規(guī)則排列。

4 設(shè)計(jì)洪水及洪水演算

產(chǎn)流計(jì)算采用簡(jiǎn)易扣損法,匯流計(jì)算選用浙江省推理公式法。調(diào)洪計(jì)算采用靜庫容調(diào)洪計(jì)算方法,計(jì)算得設(shè)計(jì)及校核頻率下最高庫水位及相應(yīng)庫容見表3。

表3 河村水庫調(diào)洪計(jì)算成果表

5 防洪安全分析

根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 274—2001),壩頂在水庫靜水位以上的超高按下式確定:

式中:y為壩頂超高,m;R為波浪爬高,m;e為風(fēng)壅水面高,m;A為安全加高,m。

計(jì)算得設(shè)計(jì)洪水位時(shí)壩頂超高需1.68 m,要求防浪墻頂高程220.62 m,校核洪水位時(shí)壩頂超高需1.05 m,要求防浪墻頂高程221.85 m?，F(xiàn)有壩頂高程為224.10 m,防浪墻頂高程225.40 m,高于計(jì)算最高要求壩頂高程221.82 m,且具有較大的安全余地。

6 結(jié) 論

(1)分析采用仙人潭站(1971—2007年共37 a)實(shí)測(cè)資料及查圖集2種方法推求設(shè)計(jì)暴雨,經(jīng)比較分析,設(shè)計(jì)暴雨采用前者計(jì)算成果。產(chǎn)流計(jì)算采用簡(jiǎn)易扣損法,匯流計(jì)算選用浙江省推理公式法。計(jì)算方法基本合理。

(2)水庫大壩等主要建筑物按設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)50 a一遇、校核洪水標(biāo)準(zhǔn)500 a一遇進(jìn)行復(fù)核,計(jì)算得設(shè)計(jì)洪水位218.94m,校核洪水位220.77 m,同時(shí)考慮壩頂超高,現(xiàn)大壩壩頂及防浪墻頂高程符合現(xiàn)行規(guī)范的要求。