■史朝陽(yáng) ■河南省中陸工程技術(shù)有限公司，河南 鄭州 450000

1 工程概況

陰山水庫(kù)位鶴壁市淇縣廟口鎮(zhèn)土門(mén)村西南約1km處。屬海河流域衛(wèi)河水系，壩址位于朱小河上，是一座以灌溉、防洪為主，結(jié)合水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的小(2)型水庫(kù)。壩址以上平均干流長(zhǎng)3.96km，壩址以上控制流域面積2.8km2，干流平均比降J=0.0116。

水庫(kù)樞紐工程主要由大壩、輸水洞等組成。

2 洪水標(biāo)準(zhǔn)及基本資料

根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB50201－94)，陰山水庫(kù)總庫(kù)容13.90萬(wàn)m3，興利庫(kù)容11.35萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)洪水采用20年一遇，校核洪水采用100年一遇。

本流域內(nèi)及鄰近地區(qū)沒(méi)有實(shí)測(cè)的洪水流量資料，水庫(kù)控制流域小于200km2。根據(jù)《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》SL44－93有關(guān)規(guī)定，對(duì)于小流域，可采用小流域推理公式法計(jì)算洪水。設(shè)計(jì)洪水采用《河南省中小流域設(shè)計(jì)暴雨洪水圖集》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“84圖集”)推求設(shè)計(jì)洪水。

3 設(shè)計(jì)暴雨

3.1 設(shè)計(jì)暴雨

根據(jù)“84圖集”附圖，在流域重心處讀得各時(shí)段點(diǎn)暴雨均值和相應(yīng)的變差系數(shù)，以Cs=3.5Cv查P—Ⅲ型曲線(xiàn)模比系數(shù)，計(jì)算設(shè)計(jì)頻率點(diǎn)暴雨量，再根據(jù)流域面積查附圖求得點(diǎn)面折減系數(shù)，計(jì)算面暴雨量。由于陰山水庫(kù)流域面積F=2.8km2，小于50km2，以點(diǎn)雨量作為面雨量，即點(diǎn)面折減系數(shù)α=1。陰山水庫(kù)設(shè)計(jì)暴雨量計(jì)算成果如表1。

表1 設(shè)計(jì)暴雨量計(jì)算成果表(84圖集)

3.2 暴雨遞減指數(shù)

考慮不同時(shí)段雨量變差系數(shù)Cv及點(diǎn)面關(guān)系影響，根據(jù)各時(shí)段點(diǎn)雨量和點(diǎn)面折減系數(shù)，按“84圖集”說(shuō)明中公式:

n1p=1 －1.285 ㏒10αH1p/αH10p

n2p=1 －1.285 ㏒10αH6p/αH1p

n3p=1 －1.661 ㏒10αH24p/αH6p

式中:H10p、H1p、H6p、H24p為各設(shè)計(jì)頻率的 1min 和 1h、6h、24h 點(diǎn)雨量;α=1為相應(yīng)的點(diǎn)面折減系數(shù)。

計(jì)算三種時(shí)段設(shè)計(jì)暴雨遞減指數(shù)n1p、n2p、n3p如下所示:

20 年一遇:n1p=0.417，n2p=0.628，n3p=0.708;100 年一遇:n1p=0.392，n2p=0.595，n3p=0.708。

4 設(shè)計(jì)洪水

4.1 設(shè)計(jì)洪水總量

設(shè)計(jì)洪量采用降雨徑流關(guān)系，按24小時(shí)設(shè)計(jì)凈雨量計(jì)算。

24小時(shí)設(shè)計(jì)洪量用下式計(jì)算:W24=0.1RF

式中:F—流域面積(km2)，該水庫(kù)控制流域面積為2.8 km2;R—24小時(shí)凈雨深(mm);W24—24小時(shí)洪量(萬(wàn)m3)。

由《河南省中小流域設(shè)計(jì)暴雨洪水圖集》降雨徑流關(guān)系P+Pa～R曲線(xiàn)中VI－1線(xiàn)求得。最大初損值Imax=60mm。P為24小時(shí)設(shè)計(jì)雨量，Pa為設(shè)計(jì)前期影響雨量，50年一遇以上暴雨P(guān)a=Imax，低于50年一遇暴雨P(guān)a=2/3Imax，則各設(shè)計(jì)頻率凈雨量計(jì)算成果如表2。

表2 設(shè)計(jì)凈雨量及設(shè)計(jì)洪量計(jì)算成果表(84圖集)

4.2 24小時(shí)凈雨時(shí)程分配采用

省圖集說(shuō)明中表(3)分配比例分配，如表3。

表3 設(shè)計(jì)頻率凈雨時(shí)程分配成果表(84圖集)

4.3 設(shè)計(jì)洪峰流量

根據(jù)流域面積，采用推理公式計(jì)算?；竟綖?

式中:Qm——設(shè)計(jì)洪峰流量(m3/s)

ψ——洪峰徑流系數(shù);

τ——洪峰匯流歷時(shí)(h);

F——流域面積(km2)，F(xiàn)=2.8km2;

L——干流長(zhǎng)度(km)，L=3.96km;

J——干流平均坡降，J=0.0116;

S——設(shè)計(jì)最大1小時(shí)雨量平均強(qiáng)度，即設(shè)計(jì)頻率1h的面雨量(mm/h);

n——設(shè)計(jì)暴雨遞減指數(shù)，τ＜1小時(shí)取n1;τ=1～6小時(shí)取n2;τ=6～24小時(shí)取n3;

μ——平均入滲率，以mm/h計(jì);

m——匯流參數(shù)。

將各數(shù)值代入公式經(jīng)試算，得設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算成果，如表2－4。

表2 －4 不同頻率洪峰流量計(jì)算成果表

4.4 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果

由上述可知:20年一遇:設(shè)計(jì)洪量為51.24×104m3，設(shè)計(jì)洪峰流量為60.82 m3/s;100年一遇:設(shè)計(jì)洪量為90.16×104m3，設(shè)計(jì)洪峰流量為 94.91 m3/s。

4.5 設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線(xiàn)

采用概化等腰三角形方法計(jì)算設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線(xiàn)。

(1)由降雨徑流關(guān)系查算出24小時(shí)設(shè)計(jì)凈雨量R24，并計(jì)算24小時(shí)設(shè)計(jì)洪量W24。計(jì)算成果見(jiàn)表2－5。

(2)以設(shè)計(jì)暴雨遞減指數(shù)n2，n3為參數(shù)查《84圖集》表(3)24小時(shí)凈雨概化時(shí)程分配表，計(jì)算逐時(shí)凈雨。計(jì)算成果見(jiàn)表2－7。

(3)將設(shè)計(jì)洪峰(主峰)Qm和τ，對(duì)應(yīng)τ時(shí)段的最大平均凈雨強(qiáng)度，繪出概化等腰三角形，其頂高為Qm，底寬為2τ。

(4)列表計(jì)算出主峰τ前后各個(gè)τ時(shí)段的凈雨量Rτ，因τ不夠整時(shí)段，按小時(shí)平均分配取值。以各個(gè)時(shí)段的凈雨平均強(qiáng)度計(jì)算各次峰的洪峰流量Qi=0.278(Rτ/τ)F(m3/s)，按等腰三角形對(duì)應(yīng)于凈雨過(guò)程繪于圖上，疊加繪出24小時(shí)洪水過(guò)程線(xiàn)。過(guò)程線(xiàn)量算的洪量應(yīng)與凈雨計(jì)算的W24相等。陰山水庫(kù)1800s洪水過(guò)程線(xiàn)見(jiàn)表2－5。

表2 －5 洪水過(guò)程成果表(m3/s)

備注:時(shí)段流量合計(jì)數(shù)乘以時(shí)段1800秒，與各頻率24小時(shí)洪量一致。

由表2－6可見(jiàn)24小時(shí)設(shè)計(jì)洪量:

P=5﹪時(shí)，W24=51.24萬(wàn) m3

P=1%時(shí)，W24=90.16 萬(wàn) m3;

結(jié)果與凈雨計(jì)算相等，認(rèn)為設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線(xiàn)成果合理。