邵勃霖，史大勇，范群，吳守國(guó)

（1.煙臺(tái)市水文中心，山東 煙臺(tái) 264003；2.煙臺(tái)市自來水有限公司，山東 煙臺(tái) 264001）

1 流域概況

北墅水庫(kù)位于萊西市南墅鎮(zhèn)北墅村北，興建在大沽河水系的小沽河上游，流域面積301km2。流域?qū)偕角饏^(qū)，其中山區(qū)占70%，丘陵占30%。高程范圍100.0～230.0m。流域形狀為扇形，平均寬度10km，干流平均坡度為0.0032m/m，干流長(zhǎng)度36km。上游建有廟埠河水庫(kù)，控制流域面積23.4km2，總庫(kù)容1008萬(wàn)m3，興利庫(kù)容578 萬(wàn)m3，死庫(kù)容38 萬(wàn)m3。

降雨量年內(nèi)分配很不均勻，年降雨量的70%左右主要集中在汛期（6—9 月），甚至集中在一兩次特大暴雨中，其他季節(jié)干旱少雨。降雨量年際變化也很大，連豐連枯、豐枯交替出現(xiàn)。多年平均降雨量623.3mm，年最大降雨量1120mm（1990 年），年最小降雨量302mm（1988 年），最大年份是最小年份的3.7 倍，多年平均最大24h 降雨量99.5mm。洪水完全由暴雨形成。一般洪水歷時(shí)20～30h，洪峰滯時(shí)2～3h。

2 設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)及上游廟埠河水庫(kù)影響

北墅水庫(kù)為中型水庫(kù)，根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000）的規(guī)定，防洪標(biāo)準(zhǔn)為100 年一遇洪水設(shè)計(jì)，1000 年一遇洪水校核。本次推求的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)分別為：P=0.01%、0.05%、0.1%、0.333%、1%、2%、3.333%和5%，共8 種。

廟埠河水庫(kù)位于北墅水庫(kù)上游，控制流域面積23.4km2，總庫(kù)容1008 萬(wàn)m3，興利庫(kù)容578 萬(wàn)m3，死庫(kù)容38 萬(wàn)m3。廟埠河水庫(kù)和北墅水庫(kù)屬串聯(lián)梯級(jí)水庫(kù)，設(shè)計(jì)洪水時(shí)要考慮洪水的地區(qū)組成，本次計(jì)算假定廟埠河水庫(kù)以下區(qū)間與全流域同頻率，以上流域?yàn)橄鄳?yīng)洪水。

3 設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算

北墅水庫(kù)流域?qū)僦行×饔颍樗畾v時(shí)一般20～30h 左右，所以設(shè)計(jì)雨期選用3 日。

3.1 采用實(shí)測(cè)暴雨資料推求設(shè)計(jì)暴雨

根據(jù)山東省的有關(guān)分析成果，算術(shù)平均法和加權(quán)平均法算得的面平均雨量相對(duì)誤差不超過±3%（山東省水利廳《山東省水資源綜合調(diào)查與評(píng)價(jià)》），本次采用算術(shù)平均法計(jì)算面雨量。全流域平均雨量及廟埠河以下區(qū)間雨量采用4 站平均求得，將4 站平均歷年最大24h、3 日降雨量系列進(jìn)行頻率計(jì)算，采用皮爾遜Ⅲ型曲線適線，取Cs=3.5Cv，適線成果見表1。

表1 北墅水庫(kù)實(shí)測(cè)各設(shè)計(jì)頻率年最大24h、3 日降雨量成果表

3.2 采用暴雨等值線推求設(shè)計(jì)暴雨

等值線圖法查算面雨量，用暴雨等值線圖查得流域重心處的點(diǎn)雨量，再根據(jù)流域面積查算點(diǎn)面折減系數(shù)后進(jìn)行面雨量計(jì)算。本次計(jì)算采用山東省最新版短歷時(shí)暴雨等值線圖，查得北墅水庫(kù)全流域及區(qū)間流域重心處的多年平均年最大24h 雨量為105m，變差系數(shù)Cv為0.55，取Cs=3.5Cv。最大3 天降雨量的多年平均值為最大24 小時(shí)降雨量多年平均值的1.25 倍，經(jīng)點(diǎn)面換算求得全流域及區(qū)間流域多年平均最大24 小時(shí)和三日面平均降雨量，查P-Ⅲ型曲線模比系數(shù)Kp 值表的各種頻率的Kp 值，得各設(shè)計(jì)頻率的設(shè)計(jì)雨量，廟埠河以上流域?yàn)橄鄳?yīng)暴雨，計(jì)算成果見表2。

表2 北墅水庫(kù)各設(shè)計(jì)頻率年最大24h、3 日降雨量成果表（暴雨等值線圖法）

4 產(chǎn)流計(jì)算及設(shè)計(jì)暴雨時(shí)程分配

實(shí)測(cè)暴雨法選取實(shí)測(cè)系列中較大暴雨場(chǎng)次的暴雨時(shí)程分配，等值線圖法采用《山東省大、中型水庫(kù)防洪安全復(fù)核洪水計(jì)算辦法》（以下簡(jiǎn)稱《辦法》）中的降雨量時(shí)程分配。

流域附近實(shí)測(cè)的暴雨資料很多，通過分析實(shí)測(cè)的暴雨資料，決定選取“79.7 暴雨”作為典型暴雨，由于本典型暴雨最大3h 降雨相對(duì)均勻，實(shí)測(cè)3h 最大降雨量占全天總降雨比例為46.5%，而周邊區(qū)域3h 最大降雨量占全天總降雨比例為55%以上，《辦法》中暴雨時(shí)程分配最大3h 降雨量占全天總降雨比例的52.5%，本著對(duì)工程有利的原則，參照《辦法》雨型對(duì)最大3h 系數(shù)進(jìn)行修訂，以其修訂的時(shí)程分配作為實(shí)測(cè)暴雨法設(shè)計(jì)暴雨的時(shí)程分配。北墅水庫(kù)流域1979 年7 月30 日至8 月2 日暴雨典型時(shí)程分配過程。其中日程分配為：第一天：H第1日=H24h；第二天：H第2日=0.827×（H3日-H24h）；第三天：H第3日=0.173×（H3日-H24h）。

《辦法》中提供了膠東半島區(qū)1h 雨型情況。日程分配為：第一天：H第1日=0.35×（H3日-H24h）；第二 天：H第2日=0.65×（H3日-H24h）；第三天：H第3日=H24h。由于水庫(kù)附近無實(shí)測(cè)降雨徑流關(guān)系可以借用，產(chǎn)流計(jì)算采用《山東省水文圖集》中的膠東半島區(qū)降雨徑流關(guān)系線查得。設(shè)計(jì)前期影響雨量取40mm。凈雨時(shí)程分配同降雨的時(shí)程分配。

5 匯流計(jì)算

采用瞬時(shí)單位線法進(jìn)行匯流計(jì)算。瞬時(shí)單位線參數(shù)的推求采用《辦法》中提供的公式：

其中：F：流域面積；J：干流平均坡度；R：凈雨量，由P+Pa～R 關(guān)系圖查得；Tc：為凈雨歷時(shí)，根據(jù)雨型表確定；K：系數(shù)，根據(jù)平原面積權(quán)重確定。

M1確定后，根據(jù)瞬時(shí)單位線查算表得時(shí)段單位線，再用時(shí)段凈雨乘以時(shí)段單位線即得各設(shè)計(jì)頻率的設(shè)計(jì)洪水過程，加上基流量（流域面積/100），即得北墅水庫(kù)區(qū)間及廟埠河水庫(kù)的設(shè)計(jì)洪水過程。將廟埠河水庫(kù)的入庫(kù)洪水經(jīng)水庫(kù)調(diào)洪演算后的出庫(kù)洪水過程與區(qū)間設(shè)計(jì)洪水過程錯(cuò)后5 個(gè)時(shí)段（5h）疊加，即得各設(shè)計(jì)頻率北墅水庫(kù)的入庫(kù)設(shè)計(jì)洪水過程。

廟埠河水庫(kù)位于北墅水庫(kù)上游20km 處，控制流域面積23.4km2，總庫(kù)容1008 萬(wàn)m3，興利庫(kù)容578 萬(wàn)m3，死庫(kù)容38 萬(wàn)m3。水庫(kù)溢洪道無閘門控制，溢洪道底高程184.40m，水庫(kù)的特性曲線見表3，水庫(kù)調(diào)洪演算時(shí)起調(diào)水位取184.40m。

表3 廟埠河水庫(kù)水位、庫(kù)容、泄量關(guān)系表

兩種方法算得的廟埠河水庫(kù)、北墅水庫(kù)區(qū)間及全流域各設(shè)計(jì)頻率的入庫(kù)洪峰流量見表4。

表4 各設(shè)計(jì)頻率洪峰流量成果表（單位：m3/s）

6 設(shè)計(jì)洪水成果比較

將兩種方法得到的成果（區(qū)間）列表比較，見表5。由表5 可以看出，實(shí)測(cè)暴雨法成果與暴雨等值線圖法成果十分接近。

表5 廟埠河水庫(kù)、北墅水庫(kù)（區(qū)間）不同方法入庫(kù)洪峰流量成果比較表（單位：m3/s）

7 設(shè)計(jì)洪水成果選用

根據(jù)上述分析，按照《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》（SL44-93）規(guī)定，有30 年以上實(shí)測(cè)暴雨資料時(shí)應(yīng)采用實(shí)測(cè)暴雨資料計(jì)算設(shè)計(jì)暴雨，推算設(shè)計(jì)洪水，所以采用實(shí)測(cè)暴雨法算得的設(shè)計(jì)洪水成果作為北墅水庫(kù)入庫(kù)洪水。設(shè)計(jì)（p=1%）全流域入庫(kù)洪峰流量2580m3/s；24h 全流域入庫(kù)洪水總量7617 萬(wàn)m3，72h 全流域入庫(kù)洪水總量9599 萬(wàn)m3。校核（p=0.1%）全流域入庫(kù)洪峰流量3760m3/s；24h 全流域入庫(kù)洪水總量10941 萬(wàn)m3，72h 全流域入庫(kù)洪水總量14248 萬(wàn)m3■