（河南省白沙水庫(kù)管理局）

白沙水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水復(fù)核探析

□馬曉琳

（河南省白沙水庫(kù)管理局）

設(shè)計(jì)洪水復(fù)核是水庫(kù)管理工作中的重要課題，也是病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固的的基本環(huán)節(jié)之一，對(duì)設(shè)計(jì)洪水復(fù)核成果進(jìn)行分析，探索科學(xué)合理的設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法，最大限度的發(fā)揮水庫(kù)的綜合效益意義重大。通過(guò)對(duì)白沙水庫(kù)建庫(kù)以來(lái)歷次洪水復(fù)核的成果進(jìn)行比較分析，尋求適宜的設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法，提出水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水復(fù)核中應(yīng)注意的一些問(wèn)題。

設(shè)計(jì)洪水；復(fù)核；探析

1 水庫(kù)工程概況

1.1 工程情況

水庫(kù)位于淮河流域潁河的上游，控制流域面積985km2，1951年開(kāi)工建設(shè)，1953年建成，后于1956年2月至1957年12月進(jìn)行擴(kuò)建加固，2003-2006年完成了水庫(kù)除險(xiǎn)加固，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)100a一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)2000a一遇，總庫(kù)容2.78億m3，水庫(kù)上游建成中小型水庫(kù)42座，其中中型水庫(kù)3座，?。?）型水庫(kù)7座，?。?）型水庫(kù)32座，總控制面積379.90km2，占白沙水庫(kù)以上流域面積的38.60%，總庫(kù)容7 828萬(wàn)m3。

1.2 水文情況

水庫(kù)流域?qū)儆跍貛У貐^(qū)，氣象特征為半干旱氣候，多年平均降雨650 mm，年內(nèi)分配不均，汛期降雨量占全年65%。流域1951年開(kāi)始設(shè)立雨量站網(wǎng)，當(dāng)時(shí)設(shè)站較少，只有2～3站，且分布不均，1954年以后，雨量站網(wǎng)逐年增多，布置合理均勻，一般年份7～9站，平均110～140 km2一站。水庫(kù)壩址建庫(kù)前無(wú)水文測(cè)站，1953年水庫(kù)建成后開(kāi)始設(shè)立水庫(kù)水文站，觀測(cè)庫(kù)水位及出庫(kù)流量，1964年在水庫(kù)上游建一處河道水文站，控制面積627 km2。

2 水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水復(fù)核情況及分析

2.1 水庫(kù)洪水復(fù)核開(kāi)展情況

白沙水庫(kù)建庫(kù)初期，因水文資料短缺，只能采用有限的降雨資料推求設(shè)計(jì)洪水，并依此進(jìn)行規(guī)劃。水庫(kù)建成后，先后于1955年、1962年、1977年、1982年、1986年、1998年和2014年進(jìn)行過(guò)多次設(shè)計(jì)洪水復(fù)核。其中1955年和1962年只有間接法（根據(jù)暴雨資料）推求設(shè)計(jì)洪水成果，1977年及以后每次均采用直接法和間接法推求設(shè)計(jì)洪水成果。產(chǎn)流計(jì)算采用降雨徑流相關(guān)曲線法，匯流計(jì)算采用經(jīng)驗(yàn)單位線法。實(shí)測(cè)洪峰流量資料是根據(jù)庫(kù)水位和入庫(kù)洪水反推而得，但由于上游42座中小型水庫(kù)的影響，故進(jìn)行了洪水還原。

2.2 洪水復(fù)核成果分析

2.2.1 直接法與間接法推求設(shè)計(jì)洪水比較分析

1998年設(shè)計(jì)洪水復(fù)核根據(jù)雨量資料和流量資料計(jì)算的設(shè)計(jì)洪水成果比較如表1。

由表1可以看出，兩種方法計(jì)算的設(shè)計(jì)洪水成果存在著如此大的差別，筆者分析原因主要有以下兩點(diǎn)：一是白沙水庫(kù)上游興建了40余座中小型水庫(kù)，控制流域面積占38.60%，改變了原有的產(chǎn)流、匯流條件，影響了洪水基本資料，計(jì)算洪水系列雖經(jīng)過(guò)還原處理，但受資料條件的限制，也只能是估算，精度是不太高的，還原量有不足的可能，這是導(dǎo)致直接法成果比間接法成果小的原因之一；二是白沙水庫(kù)庫(kù)區(qū)被一山咀插入庫(kù)內(nèi)，使庫(kù)區(qū)形成上下兩部分，中間約有2km長(zhǎng)，最窄處平均寬約100 m，當(dāng)洪水進(jìn)入上部分時(shí)，形成滯蓄作用，影響洪水順利地到達(dá)壩前，由此觀測(cè)的水位不能反映實(shí)際的洪水漲落情況。

2.2.21998 年與1986年設(shè)計(jì)洪水成果比較分析

1986年和1998年設(shè)計(jì)洪水均采用了直接法和間接法，現(xiàn)僅對(duì)1986年和1998年設(shè)計(jì)洪水間接法成果進(jìn)行比較分析，表2是1998年與1986年間接法成果的對(duì)比情況。

由表2可以看出，洪峰流量?jī)纱纬晒容^接近，24h洪量和3d洪量1998年成果比1986年成果偏小。筆者通過(guò)分析認(rèn)為偏小的主要原因在產(chǎn)流環(huán)節(jié)。1986年降雨徑流關(guān)系采用的是《圖集》4線，1998年的降雨徑流關(guān)系是根據(jù)本流域的降雨、徑流資料分析而定的線，通過(guò)比較，《圖集》4線明顯高于點(diǎn)群，且高于中小型水庫(kù)大量修建前的點(diǎn)據(jù)，所以1986年成果比1998年成果大。

2.2.3 與鄰近流域大型水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水成果比較分析

將1998年設(shè)計(jì)洪水成果（間接法）與鄰近流域的下湯、昭平臺(tái)、板橋、石漫灘、燕山、薄山、南灣等大型水庫(kù)10 000a一遇設(shè)計(jì)洪水成果比較，如表3，表中列出了10000年一遇洪峰的洪峰模數(shù)和10 000a一遇各時(shí)段洪量的洪量模數(shù)。

從表3中可以看出，白沙水庫(kù)的設(shè)計(jì)洪水洪峰和流量在鄰近流域中是最小的。分析其原因，主要是由于板橋、下湯、石漫灘等水庫(kù)都處在河南省暴雨中心或邊緣地帶，屬于暴雨高值區(qū)，凈雨深較高；而白沙水庫(kù)在地理位置上和歷史氣象資料中屬于低值區(qū)，所以凈雨深偏小。

2.2.4 白沙水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水復(fù)核成果的采用

通過(guò)以上各方面的綜合分析、比較后，認(rèn)為白沙水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水采用根據(jù)雨量資料計(jì)算的成果較好，雨量計(jì)算法有45年雨量資料系列，雨量站網(wǎng)較多而均勻，平均約110～140 km2一站，代表性較好，從區(qū)域綜合平衡來(lái)看，設(shè)計(jì)參數(shù)都符合地區(qū)規(guī)律。根據(jù)流量資料計(jì)算的設(shè)計(jì)洪水，雖然資料系列也較長(zhǎng)，中間環(huán)節(jié)少，但就白沙水庫(kù)來(lái)說(shuō)，存在著許多問(wèn)題，如水位資料的代表性差，庫(kù)區(qū)存在卡口段以及上游中小型水庫(kù)的還原問(wèn)題等，因此，直接法計(jì)算的設(shè)計(jì)洪水成果精度較差一些，從間接法計(jì)算過(guò)程來(lái)看，雖然中間環(huán)節(jié)較多，但在實(shí)際計(jì)算中，每一步均經(jīng)過(guò)深入的分析、研究及比較，如暴雨的時(shí)程分配，降雨經(jīng)流關(guān)系以及單位線的采用等，都經(jīng)過(guò)橫向、縱向比較和多方驗(yàn)證，所以，根據(jù)雨量資料計(jì)算的設(shè)計(jì)洪水成果是比較可靠的。

表1 1998年直接法與間接法推求的設(shè)計(jì)洪水成果對(duì)比表

3 水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水復(fù)核應(yīng)注意的問(wèn)題

3.1 注重基本資料的選取與甄別

表2 1998年與1986年設(shè)計(jì)洪水成果對(duì)比表

基本資料是水文計(jì)算與復(fù)核的關(guān)鍵依據(jù)，一是要充分利用實(shí)測(cè)暴雨洪水資料，并重視利用歷史洪水資料；二是重視運(yùn)行期及后續(xù)新增的水文氣象等資料，保持資料的一致性和連續(xù)性；三是要對(duì)各種基本資料進(jìn)行檢查和甄別，去偽存真，保持資料的可靠性，以提高設(shè)計(jì)洪水計(jì)算的精度。

3.2 選擇合適的洪水復(fù)核方法

設(shè)計(jì)洪水復(fù)核的計(jì)算方法一般有3種，一是根據(jù)流量資料直接推求設(shè)計(jì)洪水；二是根據(jù)雨量資料推求設(shè)計(jì)洪水，三是根據(jù)采用地區(qū)綜合法估算設(shè)計(jì)洪水。三種方法各有適用條件，計(jì)算者要根據(jù)各自水庫(kù)流域的自然地理因素和水文資料條件合理選用。

3.3 注意流域生活與工程環(huán)境的變化

流域環(huán)境條件的變化都會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)洪水的精度產(chǎn)生影響，一要注意流域人類生產(chǎn)活動(dòng)的影響，如灌溉引水、生活提水等；二是要注意上游水庫(kù)等調(diào)蓄工程對(duì)下游洪水的影響，一般調(diào)節(jié)后的下泄洪水過(guò)程比自然洪水過(guò)程洪峰和時(shí)段洪量要小一些；三是要注意流域上游水土保持工程的變化情況，水土保持環(huán)境的變化勢(shì)必對(duì)流域的產(chǎn)流和匯流產(chǎn)生影響。

表3 白沙水庫(kù)萬(wàn)年一遇設(shè)計(jì)洪水成果與鄰近水庫(kù)對(duì)比表

3.4 考慮壩址洪水與入庫(kù)洪水的區(qū)別

由于水庫(kù)地形條件的差異，壩址設(shè)計(jì)洪水與入庫(kù)設(shè)計(jì)洪水會(huì)有所差別，必要時(shí)應(yīng)改用入庫(kù)設(shè)計(jì)洪水作為設(shè)計(jì)依據(jù)。在水文復(fù)核實(shí)際計(jì)算中，選擇壩址洪水還是入庫(kù)洪水，要根據(jù)兩者的差別大小和水庫(kù)調(diào)洪原則而定。

3.5 注重進(jìn)行復(fù)核成果的合理性分析

設(shè)計(jì)洪水復(fù)核完成后，設(shè)計(jì)者要對(duì)成果進(jìn)行合理性分析，一是設(shè)計(jì)洪峰流量及不同時(shí)段洪量成果合理性分析；二是不同階段設(shè)計(jì)成果合理性對(duì)比分析；三是地區(qū)性綜合分析：通過(guò)比較分析，應(yīng)查找分析不同階段設(shè)計(jì)洪水差異的原因，并對(duì)不同階段設(shè)計(jì)洪水成果作出評(píng)價(jià)，最終確定推薦采用的設(shè)計(jì)洪水成果。

TV87

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1673-8853（2017）04-0085-02

2017-2-25

編輯：劉長(zhǎng)垠 韋詩(shī)佳

馬曉琳，女，工程師。