萌芽水庫除險加固工程水文分析

劉 力

(丹東市水利勘測設(shè)計研究院，遼寧 丹東 118000)

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萌芽水庫除險加固工程水文分析

劉 力

(丹東市水利勘測設(shè)計研究院，遼寧 丹東 118000)

萌芽水庫位于遼寧省東港市湯池鎮(zhèn)萌芽村，水庫由大南、輸水洞、溢洪道組成。萌芽水庫除險加固水文計算采用無資料地區(qū)圖表法對不同頻率的設(shè)計暴雨、設(shè)計洪水進行了分析，最終確定萌芽水庫除險加固采用圖表法計算水文成果合理可靠。

圖表法；設(shè)計暴雨；設(shè)計洪水；水庫；除險加固

0 緒 言

萌芽水庫位于遼寧省東港市湯池鎮(zhèn)萌芽村，鴨綠江水系安民河支流萌芽河上游，流域重心位于E124～13'04"，N40～04'09"，壩址以上控制流域面積3.95 km2，控制河道長2.6 km，河道比降26‰。水庫由大壩、輸水洞、溢洪道組成。根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252—2000)的有關(guān)規(guī)定，水庫設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)30a一遇，校核標(biāo)準(zhǔn)300a一遇。工程規(guī)模為小(1)型水庫，工程等別為Ⅳ等，主要建筑物級別為4級。

1 設(shè)計暴雨計算

萌芽水庫集水面積3.95 km2，壩址以上河道長度2.6 km，河道比降26‰。根據(jù)遼寧省水文水資源勘測局1998年出版的《遼寧省中小河流(無資料地區(qū))設(shè)計暴雨洪水計算方法》(簡稱《圖表法》)，計算萌芽水庫壩址處設(shè)計洪水。萌芽水庫位于水文分區(qū)Ⅲ1區(qū)，暴雨匯流時間公式：

(1)

式中：τ為匯流歷時，h；L為壩址以上河道長度，km；L=2.6 km；J為河道比降，%；J=26%；x、y為水文分區(qū)地區(qū)匯流參數(shù)；x=0.96,y=0.73；經(jīng)計算τ=0.59h。

1.1 設(shè)計面暴雨量的計算

根據(jù)《遼寧省中小河流(無資料地區(qū))設(shè)計暴雨洪水計算方法》中設(shè)計面暴雨量計算公式：

(2)

計算結(jié)果見表1。

表1 設(shè)計面雨量P面計算表

1.2 設(shè)計暴雨強度的計算

根據(jù)遼寧省實測資料分析，從10min～24h暴雨衰減指數(shù)n值，大多數(shù)測站在1、6小時處有明顯拐點。10min(0.1666h)～1h的暴雨衰減指數(shù)為nop；1～6小時的暴雨衰減指數(shù)為n1p；6～24小時的暴雨衰減指數(shù)為n2p。因為τ=0.59h<1h，所以設(shè)計點雨量Ptp計算公式為：

PτP面=P1P面×τ1-n1p

(3)

設(shè)計暴雨強度ip計算公式為

(4)

式中：ip為設(shè)計暴雨強度，mm/h；Pτp面為固定匯流歷時τ的設(shè)計面暴雨量；τ為匯流時間。

不同頻率下的ip值見表2。

表2 計算不同的頻率下的設(shè)計暴雨強度ip

2 設(shè)計洪水計算

2.1 設(shè)計洪水不同頻率下的計算

2.1.1 不同頻率的設(shè)計洪峰流量

根據(jù)簡化推理公式：

Qp=0.278φp×ip×F

(5)

式中：Qp為設(shè)計洪峰流量，m3/s；Ψp為設(shè)計洪峰徑流系數(shù)；Ip為設(shè)計暴雨強度，mm/h；F為流域面積， km2。

不同頻率下的Qp值見表3。

表3 計算不同的頻率下的設(shè)計洪峰流量

2.1.2 不同頻率的設(shè)計洪量

設(shè)計洪量的計算公式為：

W三P=0.1×αP×P三P面×F

(6)

W(三-24)P=0.1×α(三-24)P×(P三P面-P24P面)×F

(7)

W24P=W三P-W(三-24)P

(8)

式中：W三p、W(三-24)p、W24p分別為不同頻率的設(shè)計三日洪量、前鋒洪量、主峰洪量(及24h洪量)，104m3；P三p面、P24p面為不同頻率3d、24h設(shè)計面暴雨量，mm；α三p、α(三-24)p為不同頻率的三日洪量徑流系數(shù)和前鋒洪量徑流系數(shù)；F為流域面積， km2。

不同頻率下的設(shè)計洪峰流量見表4。

表4 計算不同的頻率下的設(shè)計洪峰流量成果表

2.2 設(shè)計洪水調(diào)洪計算

無資料地點應(yīng)用推理公式計算設(shè)計洪峰及洪量時，多配以概化的設(shè)計洪水過程線。遼寧省根據(jù)已發(fā)生多次大洪水的特點，則采用實測大洪水過程線進行地區(qū)概化與綜合(或用簡化三角形)，再以峰、量同頻率分段放大，這樣既能反映地區(qū)大洪水的特點，又可照顧到工程設(shè)計上的安全[1]。

2.2.1 設(shè)計洪水過程線形狀系數(shù)的推求

遼寧省水文分區(qū)東部III設(shè)計洪水過程線形狀系數(shù)計算公式：

(9)

式中：γp為不同頻率設(shè)計洪水過程線形狀系數(shù)；W24p為主峰洪量(及24h洪量)，104m3；Qp為設(shè)計洪峰流量，m3/s。

計算不同的頻率下的設(shè)計洪水過程線見表5。

表5 計算不同的頻率下的設(shè)計洪水過程線成果表

通過表6可以看出γp>0.05，采用前峰為三角形,主峰為以γp為參數(shù)總歷時為72h的雙峰概化過程線。

2.2.2 參與調(diào)洪

計算公式為：

(10)

(11)

(12)

式中：Q0為基流，m3/s；Q21為過程線第21h的流量，m3/s；Q9為過程線第9小時的流量，m3/s。

不同頻率下的Q0，Q21，Qq見表6。

表6 計算不同的頻率下的水Q0，Q21，Q9計算成果表 m3/s

2.2.3 洪水調(diào)洪計算

水庫泄洪建筑物為5孔閘門的溢洪道，輸水洞不參與泄洪。起調(diào)水位按與堰頂齊平的汛限水位15.2m起調(diào)。調(diào)洪演算根據(jù)確定的調(diào)洪原則與給定的條件，采用試算法?；竟綖椋?/p>

(13)

式中：Q1、q1為分別為時段初入庫、出庫流量；Q2、q2為分別為時段末入庫、出庫流量；V1、V2為分別為時段初、時段末水庫蓄水量。

萌芽水庫洪水調(diào)節(jié)成果見表7。

萌芽水庫原設(shè)計為50a一遇，相應(yīng)水位為16.9m，校核為500a一遇，相應(yīng)水位為17.21 m。本次除險加固設(shè)計為30a一遇，相應(yīng)水位為17.11 m，校核為300a一遇，相應(yīng)水位為17.98 m。本次設(shè)計水位比原設(shè)計水位高0.21m，校核水位比原校核水位高0.77m。

原因是原設(shè)計中有30 m的非常溢洪道參加調(diào)洪，本次設(shè)計將非常溢洪道進行封堵，只有主溢洪道進行調(diào)洪。

表7 萌芽水庫洪水調(diào)節(jié)成果

3 結(jié) 語

萌芽水庫設(shè)計洪水成果，30a一遇洪峰流量設(shè)計為119m3/s，30a一遇3d洪量為146萬m3。遼寧省設(shè)計暴雨洪水計算方法考慮了遼寧省的暴雨特性及分布規(guī)律，并采用近年一些新的水文科研成果。丹東地區(qū)中小型水庫除險加固洪水計算大都采用此方法計算，取得了滿意的成果。綜上述比較采用無資料成果無論是洪峰還是洪量均是合理可靠的。

[1]馬傳華.孟家店水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核分析[J].黑龍江水利科技，2014(10)：12-14.

TV697.3

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1007-7596(2016)08-0028-03

2016-07-14

都吉慶(1978-)，男，遼寧莊河人，工程師，研究方向為灌溉工程管理、水利工程施工、水利工程建筑等。