邵澤斌

（費(fèi)縣水利工程保障中心，山東 臨沂 273400）

1 引言

新時(shí)代水源工程建設(shè)旨在緩解費(fèi)縣及周邊區(qū)域水資源短缺問題，上游許家崖水庫對此影響較大，水庫調(diào)節(jié)對擬建水源工程的設(shè)計(jì)洪水參數(shù)影響極大。因此，在確定設(shè)計(jì)洪水參數(shù)時(shí)需要充分考慮許家崖水庫的調(diào)洪影響。

2 許家崖水庫下泄水量調(diào)算

2.1 時(shí)歷法水庫調(diào)算原理

水庫調(diào)節(jié)計(jì)算采用長系列時(shí)歷法?；居?jì)算供水為：

式中：Vi、Vi+1分別為水庫第i時(shí)段初及時(shí)段末的蓄水量；W來、∑W用、W損、W棄分別為第i時(shí)段來水量、用水量之和、蒸發(fā)、滲漏等損失量之和、棄水量。

水庫損失水量主要為蒸發(fā)、滲漏損失，蒸發(fā)損失采用許家崖實(shí)測蒸發(fā)資料計(jì)算求得。根據(jù)水庫加固前后大壩、壩基滲漏量計(jì)算成果以及庫區(qū)地質(zhì)情況，調(diào)算中，除險(xiǎn)加固前后壩體、壩基以及庫區(qū)滲漏量分別采用月平均庫容的1%、0.50%計(jì)算，月滲漏損失水量隨月庫容而變化。

調(diào)算中按興利水位控制，超興利水位則棄水。許家崖水庫調(diào)節(jié)計(jì)算起調(diào)水位為死水位131 m，相應(yīng)庫容661萬m3；上限水位采用興利水位147 m，相應(yīng)庫容為16 700 萬m3，超興利水位后棄水。用水保證率按年計(jì)算。

為提高許家崖水庫作為縣城生活及工業(yè)供水水源的供水保證率，調(diào)算過程中設(shè)置水庫最低限制庫容，當(dāng)水庫可用庫容低于限制庫容時(shí)將暫停農(nóng)田灌溉供水，以提高縣城生活及工業(yè)供水保證程度。以最充分地利用水資源為原則，經(jīng)綜合調(diào)算分析計(jì)算，現(xiàn)狀年最低限制庫容按1 000 萬m3（不含死庫容）考慮。

2.2 選取調(diào)算水平年

2.2.1 現(xiàn)狀年

優(yōu)先考慮費(fèi)縣縣城2.50 萬m3/d 用水（設(shè)計(jì)供水保證率按95%）和國電費(fèi)縣電廠1 500萬m3/a（合2.74萬m3/d）用水（供水保證率按97%）；剩余水量進(jìn)行農(nóng)田灌溉，灌溉保證率按50%，現(xiàn)狀灌溉水利用系數(shù)0.50，滲漏損失系數(shù)按月庫容的0.50%。

2.2.2 規(guī)劃年

優(yōu)先考慮費(fèi)縣縣城6 萬m3/d 用水（設(shè)計(jì)供水保證率按95%），國電費(fèi)縣電廠4 959.20萬m3/a（合12.70萬m3/d）用水（設(shè)計(jì)供水保證率按97%），其中許家滲漏損失系數(shù)按月庫容的0.50%。水庫下游灌區(qū)農(nóng)田灌溉用水全部轉(zhuǎn)由下游規(guī)劃姜莊湖水庫解決。

2.3 調(diào)算結(jié)果

對許家崖水庫時(shí)歷法調(diào)算結(jié)果見圖1。

圖1 許家崖水庫下泄水量圖

3 新時(shí)代水源工程壩址處來水量計(jì)算

許家崖水庫～新時(shí)代水源工程區(qū)間來水把同屬溫涼河流域許家崖水庫的天然徑流系列按面積比折算后移用。許家崖水庫的下泄水量與許家崖水庫～新時(shí)代水源工程區(qū)間來水量之和即為新時(shí)代水源工程壩址處來水量。結(jié)果見圖2。

圖2 新時(shí)代水源工程現(xiàn)狀年來水圖

4 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法

4.1 設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算

4.1.1 資料選取

橡膠壩所在溫涼河流域內(nèi)有吳家莊、關(guān)陽司、書房、棠梨樹和王家邵站等5處國家雨量站，各站均有30年以上觀測資料，以上5站觀測資料精度高，代表性強(qiáng)，宜選為代表站。

4.1.2 設(shè)計(jì)點(diǎn)雨量計(jì)算

暴雨資料的統(tǒng)計(jì)選樣采用固定時(shí)段（年）最大值法獨(dú)立選樣。將統(tǒng)計(jì)資料組成年最大24 h點(diǎn)雨量資料系列進(jìn)行頻率和統(tǒng)計(jì)參數(shù)計(jì)算。計(jì)算公式：

式中：Pm為資料系列中第m 項(xiàng)的經(jīng)驗(yàn)頻率；m 為資料系列序位；n為資料系列項(xiàng)數(shù)；X為降雨量。

地區(qū)暴雨綜合頻率法適線成果：均值為113 mm，Cv=0.57，Cs=3.5Cv，求得設(shè)計(jì)頻率點(diǎn)雨量P5%=242 mm，P2%=300 mm。

用降雨徑流關(guān)系P＋Pa～R 計(jì)算凈雨R 時(shí)，前期影響雨量Pa 采用1 號線取40 mm，3 號線取45 mm。水庫匯流單元相應(yīng)頻率的雨量按照全流域徑流總量守恒來控制：

式中：R全為設(shè)計(jì)斷面以上全流域設(shè)計(jì)雨量產(chǎn)生的凈雨深（mm）；R區(qū)為設(shè)計(jì)斷面以上區(qū)間匯流單元設(shè)計(jì)雨量產(chǎn)生的凈雨深（mm）；R庫為設(shè)計(jì)斷面以上水庫相應(yīng)頻率雨量產(chǎn)生的凈雨深（mm）；S全、S區(qū)、S庫分別為設(shè)計(jì)斷面以上全流域、區(qū)間、水庫的流域面積（km2）。

設(shè)計(jì)凈雨成果見表1。

表1 各設(shè)計(jì)斷面凈雨計(jì)算成果表 單位：mm

4.2 設(shè)計(jì)洪水成果

4.2.1 匯流計(jì)算方法

溫涼河河口斷面以上流域均屬山丘區(qū)，瞬時(shí)單位線參數(shù)計(jì)算采用一般山丘區(qū)綜合瞬時(shí)單位線參數(shù)綜合方程計(jì)算。

一般山丘區(qū)公式如下：

式中：m1瞬時(shí)單位線參數(shù)，是單位線的流域滯時(shí)m1=nk；m2瞬時(shí)單位線參數(shù)，與匯流速度有關(guān)，m2=1/n；C 為山丘地區(qū)系數(shù)，C＝0.196；F 為集水面積（km2）；J 為河道平均坡度；R 為凈雨量（mm）；Tc為凈雨歷時(shí)（h）。

各區(qū)間流域F、J、R、Tc代入公式（4）求得m1后，根據(jù)瞬時(shí)單位線參數(shù)與1 小時(shí)單位線關(guān)系，疊加匯流計(jì)算。

4.2.2 設(shè)計(jì)洪水過程的推求

4.2.2.1 各控制斷面洪水過程許家崖水庫～新時(shí)代橡膠區(qū)間、許家崖水庫控制流域設(shè)計(jì)洪水結(jié)果見表2。

表2 各控制斷面洪水過程表

4.2.2.2 水庫調(diào)洪

許家崖水庫以汛限水位145 m起調(diào)，安全泄量為600 m3/s，當(dāng)水位高于20年一遇防洪高水位時(shí)不再控泄，溢洪閘全部自由出流敞泄，以確保水庫大壩安全。許家崖水庫調(diào)洪結(jié)果見圖3。

圖3 許家崖水庫調(diào)洪過程圖

4.2.2.3 各控制斷面設(shè)計(jì)洪量

根據(jù)河道比降并參照河道水面線計(jì)算成果估算洪水傳播速度，山丘區(qū)洪水傳播速度為2.50 m/s，T＝0.278 L/V，經(jīng)計(jì)算許家崖水庫壩址～新時(shí)代水源工程壩址區(qū)間洪水傳播時(shí)間用時(shí)3 h。即新時(shí)代水源工程址位置設(shè)計(jì)洪水過程線由許家崖水庫泄洪過程線滯后3 h并與新時(shí)代水源工程址斷面～許家崖水庫壩址區(qū)間的洪水過程線疊加而成。不同頻率新時(shí)代水源工程控制斷面設(shè)計(jì)流量見表3。

表3 新時(shí)代水源工程不同頻率設(shè)計(jì)流量表 單位：m3/s

5 結(jié)論

許家崖水庫調(diào)洪過程對下游新時(shí)代水源工程建設(shè)有重大影響。為了準(zhǔn)確確定新時(shí)代水源工程的設(shè)計(jì)洪水參數(shù)，為擋水建筑設(shè)計(jì)提供參考，收集了許家崖水庫的洪水調(diào)節(jié)方案及洪水參數(shù)，綜合確定新時(shí)代水源工程的設(shè)計(jì)洪水參數(shù)。該參數(shù)結(jié)合了流域范圍內(nèi)重要水利工程的運(yùn)行方案，結(jié)果較為可靠，為后續(xù)工程設(shè)計(jì)提供參考。