陳文聰

（廣東宣源工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司，廣東 江門(mén) 529700）

1 工程概況

云浮市大洞水庫(kù)的主要任務(wù)是灌溉、防洪、發(fā)電。水庫(kù)設(shè)計(jì)灌溉面積306.67 hm2，防洪保護(hù)人口0.77 萬(wàn)、耕地面積480 hm2，建有75 kW的裝機(jī)發(fā)電站，對(duì)促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展發(fā)揮了較大作用，并產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)效益。工程等別為Ⅳ等，永久性水工建筑物級(jí)別為4級(jí)，次要建筑物為5級(jí)；防洪標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期為30年一遇（P=3.33%），校核洪水位重現(xiàn)期為500年一遇（P=0.2%）。

2 設(shè)計(jì)洪水

2.1 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法

由設(shè)計(jì)暴雨推求設(shè)計(jì)洪水，本次計(jì)算設(shè)計(jì)洪水采用廣東省綜合單位線法和推理公式法兩種方法進(jìn)行計(jì)算。

2.2 設(shè)計(jì)洪水暴雨推求

2.2.1 暴雨產(chǎn)匯流參數(shù)

根據(jù)《廣東省暴雨徑流查算圖表使用手冊(cè)》（1991 年），大洞水庫(kù)位于《廣東省暴雨徑流查算圖表》分區(qū)的西江分區(qū)。根據(jù)上述分區(qū)對(duì)應(yīng)，大洞水庫(kù)暴雨產(chǎn)流、匯流分區(qū)表（略）。經(jīng)在萬(wàn)分之一地形圖上復(fù)核得到大洞水庫(kù)集雨面積為14.05 km2，干流河長(zhǎng)4.24 km，平均比降0.033。

2.2.2 設(shè)計(jì)暴雨推求

由于缺乏實(shí)測(cè)降雨資料，查《等值線圖》《廣東省暴雨徑流查處圖表使用手冊(cè)》中相關(guān)圖表，知大洞水庫(kù)位于云浮市云安區(qū)，水庫(kù)雨型分區(qū)屬Ⅷ西江，得1/6、1、6、24、72 h相關(guān)暴雨參數(shù)表（略）。

2.2.3 設(shè)計(jì)洪水

采用綜合單位線法和新推理公式法計(jì)算設(shè)計(jì)洪水，洪水過(guò)程線圖如下圖1。

圖1 設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線成果圖

圖2 大洞水庫(kù)枯水月份洪水過(guò)程線圖

根據(jù)圖1的設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線成果可知，采用綜合單位線法計(jì)算的一天洪量和三天洪量與新推理公式計(jì)算的成果基本一致，而前者計(jì)算出來(lái)的洪峰流量均比后者計(jì)算的成果略大，且兩者的差值均在20%以內(nèi)，在省水文局所規(guī)定的差值范圍內(nèi)。根據(jù)廣東省水文總站1991 年編制的《廣東省暴雨徑流查算圖表》中規(guī)定：在兩種方法的設(shè)計(jì)洪峰流量相差不超過(guò)20%（以數(shù)值大者為分母計(jì)算）后，原則上應(yīng)采用廣東省綜合單位線方法的設(shè)計(jì)洪水及調(diào)洪演算成果。綜合單位線方法可以比較精致地反映工程所在河流的洪水特點(diǎn)和降雨變化過(guò)程，因此，選擇綜合單位線方法的計(jì)算成果。

2.2.4 歷次洪水計(jì)算成果比較

在2003年6月的《省人大議案大洞水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)》、2017 年《云安區(qū)都楊鎮(zhèn)大洞水庫(kù)大壩安全鑒定工程綜合評(píng)價(jià)報(bào)告》報(bào)告書(shū)中水文分析計(jì)算成果見(jiàn)表1。分析差別原因是此次計(jì)算較2003 年除險(xiǎn)加固工程，短歷時(shí)暴雨取值采用最新的數(shù)據(jù)資料；其次此次計(jì)算與安全鑒定計(jì)算成果θ取值不同計(jì)算結(jié)果相差4.6%相差不大，此次計(jì)算合理。

表1 大洞水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果對(duì)比表

2.2.5 施工期洪水

水庫(kù)水下部位的選擇在枯水期施工，施工洪水按枯水期5年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。計(jì)算采用降雨推求洪水的方法。

由于缺乏大洞水庫(kù)枯水期的暴雨量觀測(cè)資料，故查《廣東省暴雨參數(shù)等值線圖》大洞水庫(kù)產(chǎn)匯流特征參數(shù)，根據(jù)新興縣暴雨枯水月份分配比例，可計(jì)算短歷時(shí)不同時(shí)段的枯水期暴雨。

施工洪水采用綜合單位線法進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)計(jì)算5年一遇洪峰流量為48.48 m3/s。

3 水庫(kù)洪水調(diào)節(jié)計(jì)算

3.1 調(diào)洪原則

3.1.1 調(diào)洪原則

大洞水庫(kù)現(xiàn)有一座開(kāi)敞式溢洪道，無(wú)閘門(mén)控制。溢洪道為寬頂堰，堰寬10 m，堰頂高程為64 m。溢洪道泄洪為自由出流，庫(kù)水位高于64 m時(shí)開(kāi)始泄洪，起調(diào)水位為64 m。

3.1.2 水位～庫(kù)容關(guān)系曲線

根據(jù)2017 年《云安區(qū)都楊鎮(zhèn)大洞水庫(kù)大壩安全鑒定工程綜合評(píng)價(jià)報(bào)告》報(bào)告書(shū)，由水位～面積曲線推算出水庫(kù)的水位～庫(kù)容曲線與原庫(kù)容曲線相差不大，故仍采用水庫(kù)原設(shè)計(jì)庫(kù)容曲線，庫(kù)容曲線見(jiàn)圖3：

圖3 大洞水庫(kù)庫(kù)容曲線圖

3.1.3 溢洪道泄流能力計(jì)算

大洞水庫(kù)溢洪道為一座無(wú)閘門(mén)控制的開(kāi)敞式溢洪道，堰型為寬頂堰，堰頂高程64.00 m，溢流總凈寬10 m。根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》，計(jì)算下泄流量的公式采用寬頂堰公式。

根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》寬頂堰泄流能力按下式計(jì)算：

式中：Q——過(guò)堰流量，m3/s；B——總凈寬，m；H——計(jì)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)，取0.385；ε側(cè)收縮系數(shù)，取為0.9。

3.2 調(diào)洪結(jié)果

大洞水庫(kù)正常蓄水位64 m，汛期水庫(kù)起調(diào)水位亦為64 m，調(diào)洪原則如下：以正常蓄水位64 m起調(diào)，調(diào)洪演算成果見(jiàn)表2。

表2 大洞水庫(kù)調(diào)洪演算成果表

由表2 可以看出，P=3.33%設(shè)計(jì)洪水位為67.33 m，相應(yīng)庫(kù)容415.29 萬(wàn)m3；P=0.2%校核洪水位68.82 m，相應(yīng)庫(kù)容472.30 萬(wàn)m3。

由表3 看出，相同頻率情況下，此次計(jì)算調(diào)洪水位比水庫(kù)2003安全鑒定設(shè)計(jì)水位低0.12 m，原因在于此次計(jì)算設(shè)計(jì)洪水入庫(kù)流量較安全鑒定略偏大，此次調(diào)洪結(jié)果是合理的。

表3 大洞水庫(kù)調(diào)洪演算成果比較表

3.3 施工洪水調(diào)節(jié)計(jì)算

主壩輸水涵：水庫(kù)輸水涵管為有壓圓形涵管，直徑0.80 m，管長(zhǎng)106 m；進(jìn)水口高程46.60 m，出口高度46.08 m。

根據(jù)高等教育出版社《水力學(xué)》上冊(cè)中串聯(lián)管道的水力計(jì)算公式計(jì)算輸水涵管的泄流能力，計(jì)算公式如下：

其中：Q 為出流量；μ為流量系數(shù)；A 為出口斷面的橫斷面面積；λi為阻力系數(shù)；di為管道直徑；Ai為第i 段管道的橫斷面面積；Ci為謝才系數(shù)；n 為涵管糙率，取0.012；ζ為局部阻力系數(shù)，ζ1=0.5，ζ2=0.5，ζ3=1.0。

大洞水庫(kù)灌溉死水位46.6 m，水庫(kù)不預(yù)留春耕灌溉庫(kù)容，相應(yīng)起調(diào)水位為46.6 m。根據(jù)施工洪水計(jì)算成果及施工期調(diào)洪輔助曲線，對(duì)水庫(kù)進(jìn)行調(diào)洪演算，經(jīng)計(jì)算5 年一遇施工洪水位49.75 m，相應(yīng)庫(kù)容66.94萬(wàn)m3，相應(yīng)泄洪流量3.91 m3/s。

4 結(jié)語(yǔ)

大洞水庫(kù)的主要任務(wù)是灌溉、防洪、發(fā)電。水庫(kù)設(shè)計(jì)灌溉面積0.46萬(wàn)畝，通過(guò)收集水庫(kù)流域相關(guān)水文參數(shù)，采用推力公式法對(duì)水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行計(jì)算，獲取不同頻率下的設(shè)計(jì)洪水參數(shù)，與安全鑒定相比誤差較小，設(shè)計(jì)洪水參數(shù)較為合理。5 年一遇施工洪水位49.75 m，相應(yīng)庫(kù)容66.94 萬(wàn)m3，相應(yīng)泄洪流量3.91 m3/s。