陳 詩(shī)

(遼寧省撫順?biāo)木郑?遼寧 撫順 113005)

三臺(tái)子水庫(kù)設(shè)計(jì)洪量計(jì)算方法探討

陳 詩(shī)

(遼寧省撫順?biāo)木郑?遼寧 撫順 113005)

三臺(tái)子水庫(kù)位于遼河一級(jí)支流李家河上游，該河流沒有設(shè)立水文測(cè)站,在鄰近流域即遼河支流拉馬河上游尚屯水庫(kù)設(shè)有水文測(cè)站，集雨面積238km2，水文條件相似，有參證價(jià)值。計(jì)算設(shè)計(jì)洪水時(shí)，采用尚屯水庫(kù)資料，可按遼寧省中小河流(無資料地區(qū))設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。本文詳述了水庫(kù)設(shè)計(jì)洪量計(jì)算方法。

洪峰流量； 洪量； 計(jì)算； 三臺(tái)子水庫(kù)

1 流域概況

三臺(tái)子水庫(kù)位于遼寧省沈陽(yáng)市康平縣東關(guān)鎮(zhèn)三臺(tái)子村西，壩址位于東經(jīng)123°21′，北緯42°38′，在遼河一級(jí)支流李家河上游。河道長(zhǎng)21km，平均比降3.6‰，壩址以上集水面積143km2，是一座以防洪為主，兼有灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖和旅游功能的中型水庫(kù)。

庫(kù)區(qū)為低山丘陵區(qū)，南部山勢(shì)較陡，分水嶺最高點(diǎn)高程342.5m。區(qū)內(nèi)植被較多，其他地勢(shì)較緩。水庫(kù)保護(hù)耕地1.8萬畝， 保護(hù)5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)及1個(gè)農(nóng)場(chǎng)合計(jì)人口5萬人，保證位于壩下1.5km的203國(guó)道暢通，保護(hù)下游固定資產(chǎn)達(dá)2億元的小康煤礦及鐵路專用線。

水庫(kù)始建于1939年，1944年建成。水庫(kù)樞紐工程有大壩一座，輸水泄洪洞兩座，無溢洪道。大壩為均質(zhì)土壩，主壩長(zhǎng)4120m。兩座輸水泄洪洞均為壩下埋現(xiàn)澆混凝土方涵型式。

2 參證站設(shè)計(jì)洪峰流量

尚屯水庫(kù)和三臺(tái)子水庫(kù)屬于同一水文分區(qū)，且是鄰近流域。為了驗(yàn)證三臺(tái)子水庫(kù)應(yīng)用無資料地區(qū)的成果推求設(shè)計(jì)洪水的準(zhǔn)確性，用尚屯水庫(kù)現(xiàn)有的水文資料進(jìn)行考證，以求得可信的程度，即三臺(tái)子水庫(kù)可否應(yīng)用無資料地區(qū)的成果來推求設(shè)計(jì)洪水。

2.1 資料的分析和計(jì)算

尚屯水庫(kù)1954年建站，1958年建庫(kù)，建庫(kù)前只有三年水文資料，但這三年的洪水都較小，最大的洪峰流量67.4m3/s。建庫(kù)以后，1960—1970年的資料記載不完整，無法使用。最后決定采用1971—1991年建庫(kù)的資料來進(jìn)行還原計(jì)算，反推該水庫(kù)的入庫(kù)洪峰和洪量。再應(yīng)用水量平衡原理，把推出的入庫(kù)過程進(jìn)行分析、概化，求入庫(kù)的洪水過程。從計(jì)算結(jié)果看，1986年推求的洪水較1985年偏小，通過查閱資料和調(diào)查的成果得知，1985年最大三日降雨110mm，1986年最大三日降雨148mm，可以肯定1986年的洪峰大于1985年。應(yīng)用暴雨徑流關(guān)系確定1986年的各值。最后確定年最大入庫(kù)洪峰、年最大24h入庫(kù)洪量、年最大三日入庫(kù)洪量。

對(duì)所推求的數(shù)據(jù)逐一進(jìn)行分析、考證，即進(jìn)行系列代表性分析。主要是應(yīng)用降水資料進(jìn)行對(duì)比分析、計(jì)算，以確定推求數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。通過分析、考證，最后確定歷年的數(shù)據(jù)。

歷史洪水和特大洪水在頻率計(jì)算中起關(guān)鍵作用，此次調(diào)查中得知，該流域沒有發(fā)生特大洪水，在近50年中，該流域只有在1951年、1969年、1985年、1986年發(fā)生過較大洪水。通過查閱資料和調(diào)查成果得知：1951年最大三日降雨220mm，1969年最大三日降雨124mm，1985年最大三日降雨110mm，1986年最大三日降雨148mm，1969年三日雨量較1986年小，所以未去考證。1951年最大三日降水是近50年以來最大的，所以可把推求的資料系列延長(zhǎng)到50年。從該流域分析得知，洪峰和洪量主要是三日暴雨形成的，所以應(yīng)用該流域的暴雨徑流關(guān)系，參照1985年的暴雨徑流關(guān)系，用三日雨量推求出1951年的洪峰為531m3/s、24h入庫(kù)洪量1957萬m3、三日入庫(kù)洪量2880萬m3。

2.2 洪水的排位分析

還原反推的入庫(kù)洪水系列共24年，系列較短，且無特大洪水。通過分析、比較，確定1951年為近50年以來的最大洪水年，該洪水為50年一遇。

2.3 洪水經(jīng)驗(yàn)頻率的確定

尚屯水庫(kù)入庫(kù)洪峰流量各經(jīng)驗(yàn)頻率的計(jì)算見表1，點(diǎn)繪頻率曲線，用讀點(diǎn)法推求出洪峰流量參數(shù)Qm平均值為110m3/s，CV=1.26。通過配線、分析，最后確定取Qm平均值為110m3/s，CV=1.30，Cs=2.5CV。計(jì)算出各種頻率的設(shè)計(jì)值，對(duì)該設(shè)計(jì)值在20%范圍內(nèi)進(jìn)行分析修正，確定采用值見表1。

表1 尚屯水庫(kù)入庫(kù)洪峰流量各頻率設(shè)計(jì)值 單位：m3/s

3 三臺(tái)子水庫(kù)設(shè)計(jì)洪峰流量

三臺(tái)子水庫(kù)無實(shí)測(cè)洪水資料，設(shè)計(jì)洪水計(jì)算采用遼寧省水文水資源局1998年編制的《遼寧省中小河流(無資料地區(qū))設(shè)計(jì)暴雨洪水計(jì)算方法》一書中的方法。查《遼寧省水文分區(qū)圖》，該流域?qū)儆冖騾^(qū)。

河道平均坡度:

=3.60/00

匯流歷時(shí)計(jì)算。計(jì)算公式查《遼寧省水文分區(qū)圖》，水文Ⅱ區(qū)時(shí)系數(shù)x=0.84，y=0.72，代入公式得：

設(shè)計(jì)洪峰流量:

=4.8h

計(jì)算公式：

式中QP——設(shè)計(jì)洪峰流量，m3/s；

ФP——設(shè)計(jì)洪峰徑流系數(shù)，查附表(3-2)；

iP——相當(dāng)于匯流時(shí)間τ的設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度，mm/h。

F——集水面積，km2。

各頻率洪峰流量見表2。

表2 設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算

尚屯水庫(kù)集雨面積238km2，三臺(tái)子水庫(kù)集雨面積143km2，采用公式：

計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 計(jì)算結(jié)果比較 單位：m3/s

從計(jì)算結(jié)果得知：無資料計(jì)算值與參證尚屯水庫(kù)計(jì)算值接近，認(rèn)為可以采用利用無資料地區(qū)方法得出的計(jì)算值。

4 設(shè)計(jì)洪量計(jì)算

4.1 參證站(尚屯水庫(kù)流量站)實(shí)測(cè)資料推求設(shè)計(jì)洪量

4.1.1 最大24h入庫(kù)洪量頻率的確定

通過點(diǎn)繪頻率曲線，用讀點(diǎn)法推求出洪量參數(shù)為：W24平均值為420萬m3，CV=1.11。通過配線、分析，最后確定?。篧24平均值為420m3/s，CV=1.20，Cs=3.0CV。計(jì)算出各種頻率的設(shè)計(jì)值，對(duì)該設(shè)計(jì)值在20%范圍內(nèi)進(jìn)行分析修正，確定采用值見表4。

表4 尚屯水庫(kù)最大24h入庫(kù)洪量各頻率設(shè)計(jì)值 單位：萬m3

4.1.2 最大三日入庫(kù)洪量頻率的確定

經(jīng)驗(yàn)頻率的頻率計(jì)算見表5，點(diǎn)繪頻率曲線，用讀點(diǎn)法推求出洪量參數(shù)為：W三日平均值為554萬m3，CV=1.13。通過配線、分析，最后確定?。篧三日平均值為554m3/s，CV=1.15，Cs=3.50CV。計(jì)算出各種頻率的設(shè)計(jì)值，對(duì)該設(shè)計(jì)值在20%范圍內(nèi)進(jìn)行分析修正，確定采用值見表5。

表5 尚屯水庫(kù)最大三日入庫(kù)洪量各頻率設(shè)計(jì)值 單位：萬m3

4.2 三臺(tái)子水庫(kù)設(shè)計(jì)洪量計(jì)算

a.設(shè)計(jì)洪量。計(jì)算公式

式中系數(shù)α三P、α(三-24)P按水文Ⅱ區(qū)查附表(3-2)求得。

設(shè)計(jì)洪量計(jì)算結(jié)果見表6。

表6 設(shè)計(jì)洪量計(jì)算

尚屯水庫(kù)集雨面積238km2，三臺(tái)子水庫(kù)集雨面積143km2，采用公式：

計(jì)算結(jié)果見表7。

表7 計(jì)算結(jié)果比較 單位：萬m3

5 結(jié) 語(yǔ)

通過利用參證站計(jì)算及無資料地區(qū)計(jì)算的三臺(tái)子水庫(kù)設(shè)計(jì)洪量結(jié)果可知：無資料計(jì)算值與參證尚屯水庫(kù)計(jì)算值接近，認(rèn)為可以采用利用無資料地區(qū)方法得出的計(jì)算值。

[1] 董恒,劉長(zhǎng)燕,王濤濤,等.氣候變化對(duì)海河流域徑流量的影響[J].河北水利,2010(4).

[2] 王霞,夏自強(qiáng),唐志堅(jiān).黃河下游生態(tài)徑流量計(jì)算研究[J].河海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2009(2).

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[4] 賈玉萍.水利工程汛期分期設(shè)計(jì)洪水及施工設(shè)計(jì)洪水分析[J].黑龍江水利科技,2013(3).

[5] 湯玉苓.菩薩廟水庫(kù)洪水流量設(shè)計(jì)及合理性分析[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì),2016(7).

Discussion on design flood calculation method in Santaizi Reservoir

CHEN Shi

(Liaoning Fushun Hydrology Bureau, Fushun 113005 China)

Santaizi Reservoir is located on the upstream of level 1 tributary of Liaohe River. There is no hydrological station in the basin. Hydrological station is set in Shangtun Reservoir, which on the upstream area of Lama River——Liaohe River tributary. Catchment area is 238km2; hydrological conditions are similar with reference value. When designed flood is calculated, data of Shangtun Reservoir is adopted, and designed flood calculation method of medium and small rivers (area without data) in Liaoning Province can be applied for calculation. The design flood calculation method is discussed in detail in the paper.

flood peak flow capacity; flood capacity; calculation; Santaizi Reservoir

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2016.06.013

TV62

A

2096- 0131(2016)06- 0040- 04