屠林初

(黃巖長潭水庫管理局，浙江臺州 318024)

1 水庫概況

長潭水庫位于浙江省臺州市黃巖區(qū)西部，椒江支流永寧江上游，壩址以上流域面積441.3 km2，總庫容 6.91 億 m3，水庫集水面積 441.3 km2，主河道長34.2 km，河道平均比降8.363‰，河道平均高程163.0 m(黃海高程，下同)，分水嶺最高點為1 252.5 m，平均高程675 m.上游分為3支流，形成明顯的扇形流域，極易形成全流域強大的暴雨洪水.

2 水庫防洪標準

水庫的擋水建筑物為粘土斜墻砂卵石壩，對照“山區(qū)、丘陵區(qū)水利水電工程永久性水工建筑物洪水標準”以及“山區(qū)、丘陵區(qū)水利水電工程永久性水工建筑物洪水標準”，綜合以往長潭水庫防洪復核成果以及《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252-2000)，本次安全鑒定確定的洪水標準為設計洪水100年一遇，校核洪水10 000年一遇，同時加算1 000年一遇、2 000年一遇和5 000年一遇洪水情況.

3 流域氣象特征

據氣象站實測資料統(tǒng)計，流域多年平均氣溫16.9℃，月平均最高氣溫27.6℃(7月份)，月平均最低氣溫6.0℃(1月份)，極端最高氣溫37.9℃(8月份)，屬亞熱帶季風氣候區(qū)，四季分明，氣候溫和，光照充足，雨量豐沛，多年平均雨日約165.0日(降水量 ＞0.1 mm)，其中日雨量 ＞10.0 mm 的有 45.0日左右.降水量時空分布不均，一般降水量山區(qū)大于平原，時間上不僅年際變化較大，而且年內分配也很不均勻，其中3～9月的七個月的降水量占全年的70% ～80%，其余5個月約占20% ～30%.本地3、4月價是西北季風減退和東南季風開始增強期，冷暖空氣交綏，形成綿綿春雨4月16日～7月15日期間(即梅汛期)，7月16日～10月15日期間(即臺汛期)，受太平洋副熱帶高壓脊控制，降水主要為臺風暴雨和局部雷陣雨.1994年8月2l日出現了流域一日面暴雨319.9 mm，1962年8月底至9月初普降大雨，三日面暴雨482.7 mm，七日面暴雨553.0 mm.可見臺風暴雨不僅降水量大，而且比較集中，雨強較大.

4 設計洪水復核

4.1 設計暴雨

暴雨是形成洪水的主要因素，由暴雨推求設計洪水通常假定暴雨與洪水具有相同的頻率.根據本流域降雨、洪水特性、主汛期明顯地可分為梅汛、臺汛期，按不同成因分析各期設計暴雨，比較符合客觀情況，且水庫可分期蓄水，有利于水庫調度運行.

流域面雨量統(tǒng)計選擇寧溪、長潭、白石垟、上垟和垟頭五個降水量站，資料起迄年限分別為1952-2010年、1956-2010年、1962-2010年、1962-2010年和1968-2010年.經相關插補后，水庫流域的暴雨系列為1952-2010年共59年.流域面雨量采用泰森多邊形面積權重法計算，面積權重分別為:寧溪 0.163、長潭 0.144、白石垟 0.264、上垟0.205、垟頭 0.224.長潭水庫 1D、3D、7D 降雨頻率曲線見圖1.

圖1 長潭水庫全年最大1D、3D、7D降雨頻率曲線

4.2 設計雨型

設計暴雨的日程分配，選擇位于水庫流域中心的寧溪雨量站作統(tǒng)計雨型的代表站.在1952-1990年中臺汛期三日雨量＞150 mm，七日雨量＞300 mm的15場暴雨，梅汛期三日雨量＞75 mm，七日雨量＞160 mm的16場暴雨，進行統(tǒng)計分析，結合原擴初設計時所采用的日程分配，日程分配百分數見表1.

表1 設計暴雨日程分配百分數表

設計暴雨的時程分配:最大一日暴雨時程分配運用暴雨衰減指數代入暴雨強度公式求得時段雨量分配系數，各時段的雨量按《浙江省可能最大暴雨圖集》中的規(guī)則排列.其余幾日時程分配仍采用原擴初設時統(tǒng)計時結果.暴雨衰減指數np［1］本次分析了各時段雨量均為年最大的多場暴雨，其結果與擴初設計所用值較接近.np值取用如下:

臺汛期:重現期N＞100年，np=0.55;

N=100 年，np=0.58;

N ＜100 年，np=0.60.

梅汛期:各重現期np均為0.55.

4.3 設計洪水

4.3.1 產流計算

長潭水庫流域設計洪水產流計算采用蓄滿產流的簡易扣損法，假定土壤最大含水量 Imax為100 mm，土壤前期含水量為 75 mm，則初損為25 mm.最大24小時雨量后損值1 mm/h，其余幾日后損值為0.5 mm/h，潛流部分水量，從凈雨開始后扣穩(wěn)滲1.5 mm/h.

4.3.2 匯流計算

匯流計算采用浙江省新綜合單位線法［1］.長潭水庫壩址以上集水面積441.3 km2，流域重心L重心=15.68 km，分水嶺平均高程 H1=675.00 m，河道平均高程 H2=163.00 m，河道平均坡度 SR=2.97 m/km，流域平均坡度 SF=11.60 dm/km2.由 S～α、a、b 關系曲線［2］查得參數 α =0.54，a=0.10，b=1.325.

由上述求得的新綜合單位線法匯流參數，臨界雨強采用20 mm/h，即可推求出設計洪水，設計洪水過程線見圖2.

圖2 長潭水庫臺汛期設計洪水過程線

5 水庫調洪計算

5.1 庫容曲線

庫容曲線見表2.

5.2 泄洪建筑物及泄流能力曲線

長潭水庫除險加固后采用溢洪道泄洪，溢洪道進水渠底寬 61.0 m，底高程 31.00 m，長 319.0 m.溢流堰采用駝峰堰型，堰頂高程33.00 m，溢流凈寬50 m，設有5孔弧型閘門，閘門尺寸10 m×6.5 m.根據溢洪道布置情況，因溢洪閘后為陡坡段，不影響堰的過流能力，其流量按自由出流量分式計算.

Q=M·B·H3/2［3］

式中:Q—下泄流量，m3/s;

M—綜合流量系數;

B—溢洪堰總凈寬，取50 m;

H—庫水位與堰頂高程之差，m.溢洪道泄流能力根據試驗成果選取，見表3.

表2 長潭水庫水位庫容曲線

表3 長潭水庫泄流能力曲線

5.3 水庫調洪計算

5.3.1 調洪原則

(1)設計洪水和校核洪水的調洪計算不考慮洪水預報;

(2)以水庫壩前水位作為泄量的判別條件;

(3)下游與永寧江治理二期工程初步設計相協(xié)調，滿足永寧江兩岸20年一遇保護集鎮(zhèn)和大片農田、50年一遇保護黃巖城區(qū)的防洪要求，控制最大下泄流量為756 m3/s和1 022 m3/s;上游滿足庫區(qū)移民水位的要求:20年一遇壩前洪水位不高于38.00 m;機組發(fā)電流量為 50 m3/s，起調水位為35.00 m(臺汛期限制水位).

(4)壩前水位高于38.86 m時，敞開5孔閘門泄洪，以確保大壩安全.

5.3.2 調度運行方式

(1)壩前水位低于35.00 m(臺汛期限制水位)時，不開閘泄洪;

(2)壩前水位高于35.00 m、低于37.99 m(20年一遇洪水位)時，開啟5孔閘門泄洪，但應視下游河道過流情況，控制下泄最大流量不大于756 m3/s.

(3)壩前水位高于37.99 m、低于38.86 m(50年一遇洪水位)時，開啟5孔閘門泄洪，但應視下游河道過流情況，控制下泄最大流量不大于1 022 m3/s.

(4)壩前水位高于38.86 m時，敞開5孔閘門泄洪，以確保大壩安全.

5.3.3 調節(jié)計算

本次復核的洪水過程采用全年設計洪水成果，采用靜庫容法進行調節(jié)計算.調節(jié)計算的基本原理是聯(lián)解水庫的水量平衡方程和蓄泄方程［4］，求解方法采用試算法.即:

式中:W—水庫蓄水量;

Q—入庫水量;

q—出庫水量;

Z—庫水位.

經計算調洪演算成果見表4.

表4 長潭水庫安全復核調洪演算成果表

5.4 壩頂高程復核

壩頂高程應不得低于水庫靜水位與波浪高、安全超高之和，浪高及波長按官廳水庫公式計算.壩頂高程計算成果見表5.壩頂高程按各種運行情況下水庫靜水位加對應的超高之后取最大者，根據計算結果知壩頂高程由校核洪水位控制，防浪墻頂高程取為45.20 m，防浪墻高為1.2 m，壩頂高程為44.00 m.壩頂高程符合規(guī)范要求.

表5 壩頂高程復核計算結果

6 結論

(1)洪水標準復核計算是在2004年成果的基礎上進行的.采用間接法推求設計洪水，選取對工程不安全的設計洪水作為本次的設計洪水.經調洪演算，100年一遇設計洪水位39.34 m，最大泄量1 534 m3/s;10 000年一遇校核洪水水位43.02 m，最大泄量3 001 m3/s.所得結果與原設計成果基本一致.

(2)經壩頂超高復核，長潭水庫壩頂高程滿足規(guī)范要求.長潭水庫防洪標準滿足規(guī)范要求，水庫防洪安全性為A級.

［1］林基周.新綜合單位線法及其在計算機上的實現［J］.浙江水利科技，1996(2):12-14.

［2］王結平.小型水庫大壩安全鑒定中洪水標準復核計算［J］.中國農村水利水電，2003(4):37-39.

［3］葛守西.現代洪水預報技術［M］.北京:中國水利水電出版社，1999:63.

［4］范鐘秀.中長期水文預報［M］.南京:河海大學出版社，1999:123.

［5］黃 燕，王 輝，張明波.水利水電工程除險加固中的設計洪水復核［J］.人民長江，2006(4):36-38.