付樂宜

（江西省誠鄉(xiāng)給水工程有限公司,江西 南昌 330000）

1 引言

設計洪水參數(shù)是影響水利工程設計、施工的重要參數(shù)[1-2]。河道、水庫等均具備一定的調洪能力,在進行設計洪水確定時,考慮水庫等對設計洪水的影響是十分必要的[3-5]。

麻磡河綜合治理工程旨在改善片區(qū)水質,提升防洪能力,準確分析片區(qū)設計洪水參數(shù)對工程實施具有重大影響。

2 河道設計流量

2.1 洪水計算方法

根據區(qū)域內工程現(xiàn)狀及規(guī)劃工程建設方案,流域面積小于10 km2,洪水計算方法如下：

式中：Qp為設計頻率為P 的洪峰流量,m3/s；C 為與設計頻率P 有關的參數(shù),P=0.5%時的C 為0.056,P=1%時為0.053；H24p為頻率為P 的24 小時設計暴雨量；F 為匯水面積,km2。

2.2 設計流量

根據工程方案布置,利用改造現(xiàn)狀麻磡河建成區(qū)河段,作為麻磡清水通道,將麻磡河建成區(qū)上游的清潔山洪水轉輸?shù)铰榇|河建成區(qū)下游,標準為50 年一遇；麻磡建成區(qū)50 年一遇洪水通過麻磡河雨水通道轉輸至麻磡新建調蓄池；王京坑建成區(qū)50 年一遇洪水則在王京坑河截流后,通過新建轉輸箱涵轉輸至麻磡新建調蓄池,與麻磡建成區(qū)50 年一遇洪水匯合。

根據工程方案布置,麻磡建成區(qū)與王京坑建成區(qū)50 年一遇的水匯入麻磡新建調蓄池后,同時通過新建管道將2 m3/s流量轉輸至麗水河上游,最終匯入大沙河。

針對以上河流分別進行洪水計算,洪水成果見表1。

表1 設計洪水成果表

（1）麗水河

根據工程總體方案,本次徑流調蓄轉輸工程,麻磡、王京坑建成區(qū)50 年一遇的洪水采用邊蓄邊排的方案,通過新建管道往麗水河上游新增轉輸2 m3/s 流量,故需分析麗水河的設計洪水。麗水河集雨面積小于10 km2,采用經驗公式法計算,洪水成果見表2。

表2 工程前、后麗水河明渠段設計洪水表

（2）大沙河

根據本工程總體方案,本次徑流調蓄轉輸工程,麻磡、王京坑建成區(qū)50 年一遇的洪水采用邊蓄邊排的方案,通過新建管道往麗水河上游新增轉輸2 m3/s 流量,最終轉輸至大沙河中下游樁號7+000 處（留仙大道以北約150 m）,故需分析大沙河中下游段設計洪水。大沙河各主要控制斷面的流域自然地理參數(shù)見表3。大沙河流域屬于珠江三角洲分區(qū)的VⅢ1分區(qū),Um=0.750,K=1.547。

表3 流域特征參數(shù)表

2.3 考慮水庫影響設計洪水

2.3.1 西麗水庫影響分析

1）水位-庫容關系曲線

西麗水庫水位-庫容關系曲線見圖1。

圖1 西麗水庫水位-庫容關系表

2）水位-泄洪能力關系曲線

西麗水庫溢洪道為弧形閘門控制的2 孔開敞式駝峰堰型,每孔凈寬4 m,堰頂凈寬8 m,由喇叭形進口的進水渠、平流段、控制段、泄槽段、防沖段和出水渠等組成。

閘孔出流量計算公式：

堰流流量計算公式：

式中：e 為閘門開啟高度；σs為淹沒系數(shù)；b=4 m；n=2；為弧形閘門的閘孔自由出流流量系數(shù)；H0包括行近流速水頭的堰前水頭,忽略行近流速水頭,即H0=H；m 為流量系數(shù),P/H≤0.34 時,m=0.385+0.224×（P/H）0.934；P/H＞0.34時,m=0.452×（P/H）-0.032,P（堰高）=1 m。

本工況下溢洪道水位～泄量關系曲線見表4。

表4 西麗水庫水位～泄量關系表

3）西麗水庫調洪演算原則

（a）50 年一遇洪水時,起調水位為Z0=29.59 m,水庫第一級限泄流量為q1限=90.8 m3/s,相應50 年一遇洪水的閘前水位為Z2%=30.73 m。

（b）100 年一遇洪水時,起調水位為Z0=29.59 m,在水位未超過30.73 m 時,水庫第一級限泄流量為q1限=90.8 m3/s；當水位超過30.73 m 時,按水庫第二級限泄流量為q2限=94.2 m3/s,相應閘前水位為Z1%=30.93 m,即水庫設計洪水位。

（c）200 年一遇洪水時,起調水位為Z0=29.59 m,在水位未超過30.73 m 時,水庫第一級限泄流量為q1限=90.8 m3/s；當水位超過30.73 m 時,按水庫第二級限泄流量為q2限=94.2 m3/s,相應閘前水位為Z1%=30.93 m；當水位超過30.93 m 時,按水庫第三級限泄流量為q3限=94.2 m3/s,相應閘前水位為Z0.5%=31.15 m。

（d）2000 年一遇洪水時,起調水位為Z0=29.59 m,在起調水位在Z2%之前按（a）操作,水位在Z2%與Z1%之間時按（b）操作,水位在Z1%與Z0.5%之間時按（c）操作,水位超過Z0.5%時閘門四級全開敞泄,相應閘前洪水位Z0.5%=31.80 m,即水庫校核水位。

4）工程前、后調洪演算成果

工程將白芒河、大磡河、麻磡河流域范圍內2.19 km2建成區(qū)的50 年一遇以下的洪水轉輸至下游大沙河,50 年一遇以上的洪水仍然進入西麗水庫。工程前、后調洪演算成果見表5。

表5 本工程前、后西麗水庫調洪演算成果

2.3.2 長嶺皮水庫影響分析

1）水位-庫容-泄量曲線

溢洪道泄流能力關系曲線按式計算：

式中：Q 流量,m3/s；B 總凈寬,m,取B=6.0 m；H0計入流速水頭的堰上總水頭,m；m 二元水流寬頂堰流量系數(shù)；H 不計入行進流速的堰上水頭；ε閘墩側收縮系數(shù)。

結果見圖2。

圖2 水位、庫容及泄流能力關系（起調水位62.50 m）

2）調度原則

長嶺皮水庫擴容后調洪演算原則如下：

（a）50 年一遇洪水時,起調水位為Z0=62.5 m,水庫第一級限泄流量為Q1限=26 m3/s,相應50 年一遇洪水的閘前水深為Z2%=63.7 m。

（b）100 年一遇洪水時,起調水位為Z0=62.5 m,在水位未超過63.7 m 時,水庫第一級限泄流量為Q1限=26 m3/s；當水位超過63.7 m 時,按水庫第二級限泄流量為Q2限=30.5 m3/s,相應閘前水位為Z1%=63.9 m,即水庫設計洪水位。

（c）1000 年一遇洪水時,起調水位為Z0=62.5 m,在起調水位在Z2%之前按（a）操作,水位在Z2%與Z1%之間時按（b）操作,水位超過Z1%時認為已超過100 年一遇洪水,相應閘前洪水位Z0.1%=64.8,即水庫校核水位。

3）調洪演算成果

表6 長嶺陂水庫調洪演算成果

3 設計洪水成果

3.1 設計洪水成果

在計算工程設計洪水時計算兩種洪水組合,洪水組合一為上游水庫洪水與設計斷面洪水同頻率,區(qū)間為相應洪水的洪水組合方式；洪水組合二為區(qū)間洪水與設計斷面洪水同頻率,上游水庫為相應洪水的洪水組合方式；最后選取不利組合作為水庫下游防洪工程的設計洪水。

根據本工程總體方案,本次徑流調蓄轉輸工程,麻磡、王京坑建成區(qū)50 年一遇的洪水采用邊蓄邊排的方案,通過新建管道往麗水河上游新增轉輸2 m3/s 流量,最終轉輸至大沙河中下游樁號7+000 處（留仙大道以北約150 m）。

表7 大沙河中下游段200 年一遇設計洪水成果

3.2 成果合理性分析

根據流域洪峰模數(shù)成果表8,同頻率下洪峰模數(shù)隨著流域面積的增大而減小,而同一斷面的洪峰模數(shù)隨著頻率的增加而降低,符合洪水的變化特性。

表8 流域內洪峰模數(shù)成果表

4 結論

結合麻磡河綜合治理工程實施方案,考慮流域范圍內水庫調洪作用對片區(qū)設計洪水的影響,綜合確定了工程的設計洪水參數(shù)。通過合理性分析,考慮水庫影響作用后,設計洪水參數(shù)成果較為合理,可作為工程設計的依據。