小型水庫除險加固工程設(shè)計中水文水利計算分析

申華

（都勻市勻城水利有限責(zé)任公司 550002）

小型水庫除險加固工程設(shè)計中水文水利計算分析

申華

（都勻市勻城水利有限責(zé)任公司 550002）

水文水利計算是水庫除險加固設(shè)計的一個重要組成部分。本文筆者在總結(jié)和調(diào)查部分小型水庫基本情況的基礎(chǔ)上，對其水文基本參數(shù)和洪峰流量等數(shù)據(jù)的復(fù)核計算進(jìn)行了分析，僅供參考。

小型水庫；除險加固；水文水利計算；基本方法

小型水庫除險加固工程設(shè)計具有時間節(jié)點性強、工作量大以及收集資料多等特點，水文水利的計算需要使用多種方法，綜合分析各項數(shù)據(jù)。所以，就小型水庫水文水利的計算工作來說，它的時間任務(wù)是十分繁重的。總結(jié)切合實際、簡便易行的水文水利計算方法能更好的完成工程設(shè)計。

1 主要工作內(nèi)容

水文水利計算的主要工作內(nèi)容為徑流復(fù)核和洪水復(fù)核，本文針對水文計算中洪水復(fù)核方法、主要調(diào)洪計算原則及方法等進(jìn)行分析。在設(shè)計洪水復(fù)核中主要流域參數(shù)分為流域幾何特征值、設(shè)計暴雨和產(chǎn)匯流參數(shù)三部分，由流域參數(shù)求出各頻率下的洪水過程線；由實測量算得出的水位-泄量關(guān)系曲線進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計算，以此得出相應(yīng)頻率下的水位，再根據(jù)壩頂高程復(fù)核計算出最終的校核水位及設(shè)計水位。

1.1 流域基本情況調(diào)查

在現(xiàn)場檢查中，我們主要需要對水庫所在流域條件、水庫歷年運行管理情況、歷史洪水情況、現(xiàn)狀淤沙高程等資料進(jìn)行收集。采用萬分之一地形圖及實際測量圖對水庫所在流域的基本參數(shù)進(jìn)行復(fù)核，包括流域幾何特征參數(shù)（流域面積F、河長L、比降J）、庫容曲線等。

1.2 設(shè)計暴雨

本文筆者對貴州地區(qū)的多個小型水庫進(jìn)行了抽樣調(diào)查，發(fā)現(xiàn)這些小型水庫多處于小流域及特小流域，大多沒有適合的水文站對它們進(jìn)行水文比擬法計算。一般的做法是根據(jù)壩址以上流域中心位置查閱《貴州省暴雨洪水計算實用手冊》（以下簡稱《手冊》）相關(guān)等值線圖得出年最大24h、年最大1h的暴雨均值和變差系數(shù)Cv。若流域內(nèi)或附近的雨量站有降雨量的相關(guān)資料，可將其統(tǒng)計后與《手冊》的結(jié)果進(jìn)行對比、綜合選取適合本水庫的暴雨參數(shù)，再根據(jù)《手冊》中相應(yīng)時段的暴雨時程分布得出各頻率下的時段暴雨分配量。

1.3 設(shè)計洪水計算

小型水庫所在流域內(nèi)大多無實測洪水資料，設(shè)計洪水采用“雨洪法”進(jìn)行計算。分析水庫所在流域地貌形態(tài)、植被情況，根據(jù)《手冊）》選取匯流參數(shù)r1、徑流系數(shù)C。涉及的洪水計算公式根據(jù)流域面積和流域幾何特征值選擇：

設(shè)計洪水總量采用公式：

式中：Qp——設(shè)計洪峰流量，以m3/s計；

r1——匯流系數(shù)；

f——流域形狀系數(shù)；

J——主河道加權(quán)平均比降；

L——主河道河長；

F——流域面積，km2；

C1——洪峰徑流系數(shù)；

Sp——某頻率1h暴雨，以mm計；

W總——設(shè)計洪水總量，萬m3；

H24p——設(shè)計頻率下的最大24h暴雨；

Hs——穩(wěn)定雨損；

ΔHs——附加雨損。

根據(jù)產(chǎn)流及匯流計算得到水庫的洪水過程線。

2 調(diào)洪計算

在洪水調(diào)節(jié)計算中有三個基本要素：洪水過程線、庫容曲線和泄流曲線。

2.1 泄流曲線

小型水庫除險加固工程需要復(fù)核水庫現(xiàn)狀溢洪道下泄流量是否滿足泄洪要求。根據(jù)現(xiàn)狀正常蓄水位H、復(fù)核的溢洪道堰型、溢流前緣寬B，采用堰流根據(jù)公式得到水位-流量關(guān)系。

2.2 調(diào)洪計算

根據(jù)以上的三項基本資料，采用水量平衡原理對各頻率設(shè)計洪水進(jìn)行調(diào)節(jié)計算。洪水調(diào)度原則為：水庫自正常蓄水位起調(diào)，水位高出堰頂高程則自由溢流。應(yīng)用公式為：

式中：Q1、Q2——計算時段初、末入庫流量（m3/s）；

Q——計算時段的平均入庫流量（m3/s）；

q1、q2——計算時段初、末的下泄流量（m3/s）；

q——計算時段的平均下泄流量（m3/s）；

V1、V2——計算時段初、末水庫存水量（萬m3）；

Δt——計算時段。

2.3 泄洪建筑物安全性復(fù)核

根據(jù)水庫洪水復(fù)核及調(diào)洪計算，判斷水庫經(jīng)安全超高計算在不同工況下壩頂高程是否滿足要求，水庫大壩現(xiàn)狀抗洪能力是否滿足。同時判斷溢洪道現(xiàn)狀安全下泄流量是否滿足校核洪水的下泄流量，現(xiàn)有泄洪能力是否滿足要求。根據(jù)實際情況對大壩及溢洪道進(jìn)行改造設(shè)計，加寬溢洪道或加高壩頂，并計算改造后的泄流曲線及調(diào)洪成果。

2.4 合理性分析

水文水利計算成果的合理性分析，一般從暴雨參數(shù)的取值是否合理、設(shè)計洪水成果是否符合地區(qū)分布性規(guī)律、本次設(shè)計洪水與調(diào)查的歷史洪水成果是否相協(xié)調(diào)進(jìn)行分析。在洪水調(diào)洪計算中，水位的合理性也能反映設(shè)計洪水的合理性，兩者相輔相成。

2.5 正常蓄水位及死水位的確定

通常在設(shè)計中，水庫的正常水位及死水位等往往維持不變，但在設(shè)計中需綜合考慮，如水庫因各種原因曾降低正常水位，應(yīng)與當(dāng)?shù)厮块T協(xié)調(diào)重新確定正常水位；又如當(dāng)前正常水位無法滿足設(shè)計供水或灌溉需求時，也需要根據(jù)“以需定供”原則進(jìn)行興利調(diào)節(jié)計算，重新確定興利庫容和正常水位。死水位的確定通常需要復(fù)核水庫淤沙高程及淤沙量，采用多年平均排沙比法，在取水口高程滿足淤沙高程的情況加上取水口高度及最小淹沒深最終確定死水位。

3 結(jié)語

總而言之，在對水文水利進(jìn)行計算過程中，應(yīng)著重對基礎(chǔ)資料收集，對流域要素及設(shè)計暴雨取值分析復(fù)核，對水位、面積、容積關(guān)系曲線、泄量關(guān)系曲線等進(jìn)行復(fù)核，繼而分析計算水庫的特征水位，同時將計算結(jié)果進(jìn)行合理性分析，從而為水庫除險加固工程設(shè)計提供切合實際及可靠的計算成果。本文由于資料條件及水平等條件的限制，有不足和片面之處，望批評、指正。

[1]王繼輝.貴州暴雨洪水計算綜述[J].貴州水力發(fā)電，2000，14（01）：1～6.

[2]虞慧，張麗玲，胡久偉.淺析小型水庫除險加固工程設(shè)計中水文水利計算[J].江西水利科技，2013，03：218～221.

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2016-8-21