張 靜 （安徽省肥東縣眾興電灌工程管理處，安徽 合肥 231636）

0 引言

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展下，水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程不斷增加，該工程的水文分析與水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)、投資額度、改造規(guī)模息息相關(guān)，建設(shè)者應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況，綜合分析當(dāng)?shù)厮臍夂蛱攸c(diǎn)，采用科學(xué)的洪水計(jì)算方法為工程建設(shè)提供參考。同時(shí)，還應(yīng)積極響應(yīng)國(guó)家政策，加強(qiáng)水庫(kù)周圍水生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與修復(fù)，從而減少水土流失，取得理想的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。

1 水庫(kù)水文特點(diǎn)分析

以馬河水庫(kù)為例，該水庫(kù)位于滕州市東郭鎮(zhèn)馬河村，北沙河上游流域，總庫(kù)容為1.38億，流域面積為240km，具有灌溉、發(fā)電、養(yǎng)殖等多項(xiàng)功能，屬于大規(guī)模水庫(kù)。水庫(kù)下游有12個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，40.2萬(wàn)村民。根據(jù)實(shí)測(cè)資料可知，該水庫(kù)降水量均值為739.5mm，來(lái)水量均值為4552萬(wàn)m，尤其是每年7～8月份降水頻率較多，降雨量較大，每年供水調(diào)度工作在汛期6～9月份開(kāi)展。在氣象特征方面，當(dāng)?shù)匚挥跍貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫在8.6℃左右，無(wú)霜期為184天，凍土深度最大值為153cm，降雨季節(jié)容易形成洪水。在洪水特性方面，當(dāng)?shù)乇┯昙性?～8月份，通常分為雷暴雨和鋒面雨兩種，鋒面雨時(shí)間較長(zhǎng)，覆蓋面積較大；雷暴雨強(qiáng)度和覆蓋面較大，但時(shí)間較短。該流域洪水主要由暴雨形成，暴雨特性對(duì)洪水特征具有決定作用。當(dāng)?shù)睾樗钤绨l(fā)生在4月，峰量較小，年最大洪水出現(xiàn)在7～9月份之間，10月份受淋雨影響也容易發(fā)生洪水災(zāi)害。在下墊面條件干擾，該流域洪水匯流速度較快，漲落起伏較大，峰型略瘦。因流域范圍中等，河槽調(diào)蓄能力較弱，一次暴雨會(huì)形成一個(gè)洪峰，在多雨季節(jié)出現(xiàn)漲落明顯的連續(xù)洪峰。通常情況下，一次洪水過(guò)程不超過(guò)24小時(shí)。

2 水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法

因北沙河流域洪水觀測(cè)資料不全面，本次研究根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，采用推理公式法對(duì)馬河水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行計(jì)算。

2.1 設(shè)計(jì)暴雨量

根據(jù)水文手冊(cè)與該流域特征對(duì)不同時(shí)段設(shè)計(jì)面雨量、降雨、凈雨過(guò)程進(jìn)行計(jì)算，再根據(jù)推理公式對(duì)匯流進(jìn)行計(jì)算，由此得出洪峰流量。在暴雨量計(jì)算中，因該流域面積為240km，根據(jù)水文手冊(cè)將暴雨歷時(shí)設(shè)定為6h，根據(jù)不同歷時(shí)點(diǎn)暴雨量均值等值線圖與流域重心點(diǎn)可知，在20分鐘、1小時(shí)、3小時(shí)和6小時(shí)為年最大點(diǎn)雨量均值，再將Cs與Cv比值取3.5，在皮爾遜曲線引導(dǎo)下計(jì)算多個(gè)頻率點(diǎn)暴雨量，利用點(diǎn)面折算關(guān)系將點(diǎn)雨量轉(zhuǎn)變?yōu)槊嬗炅?。?duì)于不同歷時(shí)來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)面雨量的計(jì)算方式應(yīng)為點(diǎn)雨量與面系數(shù)乘積，點(diǎn)面系數(shù)計(jì)算公式如下：

式中，a與b均為參數(shù)；F代表的是流域面積，單位為km。在馬河水庫(kù)壩址上游區(qū)域，不同歷時(shí)面雨量計(jì)算結(jié)果如下表所示。

不同歷時(shí)設(shè)計(jì)面雨量計(jì)算結(jié)果

2.2 設(shè)計(jì)面降雨過(guò)程

式中，Q代表的是改正量；r代表的是形狀改正系數(shù)。根據(jù)不同歷時(shí)面雨量可知，將改正量從中剔除后，便可獲得該流域范圍內(nèi)形狀改正后的設(shè)計(jì)面降雨過(guò)程。

2.3 產(chǎn)流計(jì)算

因該水庫(kù)位于干旱與半干旱相交之地，利用超滲產(chǎn)流計(jì)算方式可得出產(chǎn)流過(guò)程。對(duì)于丘陵溝壑的小范圍流域不扣除潛流，產(chǎn)流過(guò)程與凈雨過(guò)程相同；再根據(jù)大小順序?qū)粲炅刊B加起來(lái)，計(jì)算出累計(jì)值。入滲率與土壤含水量息息相關(guān)，該項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算公式為：當(dāng)土壤含水量不超過(guò)80mm時(shí)，入滲率為14.83×Smm/m；當(dāng)土壤含水量超過(guò) 80mm時(shí)，入滲率為0.13mm/m。

2.4 匯流計(jì)算

根據(jù)當(dāng)?shù)乇┯陱搅鞑樗惚?，采用以下公式?duì)匯流參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

式中，hR代表的是凈雨量；當(dāng)凈雨量數(shù)值超過(guò)90mm時(shí)，θ的數(shù)值為7.39，將流域面積帶入其中，壩址以上主溝道長(zhǎng)為4.02km，比降為16.8‰。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，當(dāng)p的數(shù)值為0.5%時(shí)，m的數(shù)值為1.09，m代表的是匯流參數(shù)；當(dāng)p的數(shù)值為5%時(shí)，m數(shù)值為1.44。在此基礎(chǔ)上繪制Qm—τ關(guān)系曲線，假設(shè)Qm并將m、L與J代入下列公式中：

式中，m代表的是匯流參數(shù)；J代表的是歷時(shí)；Qm代表的是流量。根據(jù)關(guān)系曲線可知，當(dāng)P值為0.5%時(shí)，洪峰流量為每秒320m，匯流歷時(shí)為0.59h；當(dāng)p值為5%時(shí)，洪峰流量為每秒195mm，匯流歷時(shí)為0.53h。

3 水庫(kù)水文保護(hù)與生態(tài)修復(fù)措施

3.1 樹(shù)立汛限水位動(dòng)態(tài)控制理念

結(jié)合當(dāng)?shù)匮雌谔攸c(diǎn)，降水頻繁期在7～8月之間，水庫(kù)管理部門應(yīng)樹(shù)立汛限水位動(dòng)態(tài)管控理念，結(jié)合水情、雨情信息與洪水預(yù)報(bào)成果，在符合水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，將特定時(shí)間段內(nèi)水位控制在合理范圍內(nèi)，使水庫(kù)與周圍區(qū)域防洪安全得到切實(shí)保障。在主汛期來(lái)臨之前，結(jié)合水庫(kù)歷年基本情況與承載力，適當(dāng)防水騰庫(kù)，準(zhǔn)備暴雨時(shí)期儲(chǔ)存雨水；對(duì)于有閘控制的水庫(kù)，可在每年8月中旬過(guò)后，由水庫(kù)管理部門綜合分析不同頻率降水概率，把好超蓄水位的關(guān)卡，尤其是在發(fā)生2～3次大暴雨后，更要重視超蓄水問(wèn)題，保障水分儲(chǔ)備充足，轉(zhuǎn)變以往旱澇的被動(dòng)地位。

3.2 加大日常管護(hù)力度

一是創(chuàng)建常態(tài)化巡查機(jī)制。水庫(kù)監(jiān)察人員采用日夜聯(lián)合巡查方式，針對(duì)船只、過(guò)往車輛進(jìn)行巡查，對(duì)違法行為提早發(fā)現(xiàn)并制止；二是與當(dāng)?shù)厮O(jiān)察部門、水庫(kù)派出所建立聯(lián)系，針對(duì)庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)非法采砂、造地等行為依法查處，維護(hù)庫(kù)區(qū)管理制度與設(shè)施安全；三是針對(duì)不同類型污染源加強(qiáng)排查與治理，針對(duì)水庫(kù)周圍違法養(yǎng)殖場(chǎng)所，應(yīng)與當(dāng)?shù)卣?lián)手將其取締，定期組織人員清理水庫(kù)內(nèi)部與岸邊漂浮的垃圾；四是大力開(kāi)展植樹(shù)造林活動(dòng)，在北部灣碼頭、東側(cè)庫(kù)岸等位置開(kāi)展綠化造林活動(dòng)，通過(guò)加大日常管護(hù)力度，使水庫(kù)環(huán)境得到美化，水源得到涵養(yǎng)。在生態(tài)修復(fù)方面，馬河水庫(kù)制定湖長(zhǎng)制，積極響應(yīng)國(guó)家頒布的“清河行動(dòng)”號(hào)召，通過(guò)設(shè)立湖長(zhǎng)制公示牌等方式，使各級(jí)湖長(zhǎng)職責(zé)得以明確，確立維護(hù)河湖生態(tài)環(huán)境的總目標(biāo)，在滕州“清河行動(dòng)”背景下，針對(duì)庫(kù)區(qū)與周圍實(shí)施拉網(wǎng)式排查，及時(shí)將行動(dòng)開(kāi)展結(jié)果上報(bào)上級(jí)部門，幫助村鎮(zhèn)進(jìn)行環(huán)境整改，使庫(kù)區(qū)周圍環(huán)境得到凈化和改進(jìn)。

3.3 促進(jìn)水庫(kù)資源利用

在水庫(kù)調(diào)節(jié)與管理中，可將水文預(yù)報(bào)與氣象預(yù)報(bào)結(jié)合起來(lái)，這也是當(dāng)前洪水預(yù)報(bào)的主要發(fā)展態(tài)勢(shì)。當(dāng)前，洪水預(yù)報(bào)時(shí)效性較弱，對(duì)洪水資源利用與管理帶來(lái)一定阻礙。對(duì)此，水庫(kù)管理部門應(yīng)通過(guò)延長(zhǎng)氣象預(yù)報(bào)的方式，使洪水預(yù)報(bào)時(shí)效性得以提升，充分利用氣象部門的全部有價(jià)值信息，如降水預(yù)報(bào)、衛(wèi)星云圖等等，為庫(kù)區(qū)防洪調(diào)度提供科學(xué)有力的依據(jù)，在確保大壩安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)各項(xiàng)效益最大化的目標(biāo)。為了提高生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益，當(dāng)?shù)剡€實(shí)施增殖放流政策，將鰱魚(yú)、鳙魚(yú)等魚(yú)類投放到水庫(kù)中，對(duì)水質(zhì)環(huán)境進(jìn)行凈化，同時(shí)帶動(dòng)漁業(yè)經(jīng)濟(jì)良性發(fā)展。據(jù)調(diào)查，經(jīng)過(guò)2年發(fā)展后馬河水庫(kù)水質(zhì)已經(jīng)滿足Ⅱ類地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益最大化目標(biāo)。

4 結(jié)論

綜上所述，在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展之下，水利工程數(shù)量不斷增加，應(yīng)對(duì)將洪水安全與效益應(yīng)同等看待。對(duì)此，水庫(kù)管理者應(yīng)結(jié)合庫(kù)區(qū)水文氣候特點(diǎn)，通過(guò)推理公式法對(duì)設(shè)計(jì)暴雨量、設(shè)計(jì)面降雨過(guò)程、產(chǎn)流與匯流進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，并加強(qiáng)對(duì)水庫(kù)生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)的重視程度，通過(guò)樹(shù)立汛限水位動(dòng)態(tài)控制理念、加大日常管護(hù)力度、促進(jìn)水庫(kù)資源利用等方式，使水庫(kù)各類效益達(dá)到最大化目標(biāo)。