白沙水庫設(shè)計洪水復(fù)核探析

（河南省白沙水庫管理局）

白沙水庫設(shè)計洪水復(fù)核探析

□馬曉琳

（河南省白沙水庫管理局）

設(shè)計洪水復(fù)核是水庫管理工作中的重要課題，也是病險水庫除險加固的的基本環(huán)節(jié)之一，對設(shè)計洪水復(fù)核成果進(jìn)行分析，探索科學(xué)合理的設(shè)計洪水計算方法，最大限度的發(fā)揮水庫的綜合效益意義重大。通過對白沙水庫建庫以來歷次洪水復(fù)核的成果進(jìn)行比較分析，尋求適宜的設(shè)計洪水計算方法，提出水庫設(shè)計洪水復(fù)核中應(yīng)注意的一些問題。

設(shè)計洪水；復(fù)核；探析

1 水庫工程概況

1.1 工程情況

水庫位于淮河流域潁河的上游，控制流域面積985km2，1951年開工建設(shè)，1953年建成，后于1956年2月至1957年12月進(jìn)行擴(kuò)建加固，2003-2006年完成了水庫除險加固，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)100a一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)2000a一遇，總庫容2.78億m3，水庫上游建成中小型水庫42座，其中中型水庫3座，?。?）型水庫7座，?。?）型水庫32座，總控制面積379.90km2，占白沙水庫以上流域面積的38.60%，總庫容7 828萬m3。

1.2 水文情況

水庫流域?qū)儆跍貛У貐^(qū)，氣象特征為半干旱氣候，多年平均降雨650 mm，年內(nèi)分配不均，汛期降雨量占全年65%。流域1951年開始設(shè)立雨量站網(wǎng)，當(dāng)時設(shè)站較少，只有2～3站，且分布不均，1954年以后，雨量站網(wǎng)逐年增多，布置合理均勻，一般年份7～9站，平均110～140 km2一站。水庫壩址建庫前無水文測站，1953年水庫建成后開始設(shè)立水庫水文站，觀測庫水位及出庫流量，1964年在水庫上游建一處河道水文站，控制面積627 km2。

2 水庫設(shè)計洪水復(fù)核情況及分析

2.1 水庫洪水復(fù)核開展情況

白沙水庫建庫初期，因水文資料短缺，只能采用有限的降雨資料推求設(shè)計洪水，并依此進(jìn)行規(guī)劃。水庫建成后，先后于1955年、1962年、1977年、1982年、1986年、1998年和2014年進(jìn)行過多次設(shè)計洪水復(fù)核。其中1955年和1962年只有間接法（根據(jù)暴雨資料）推求設(shè)計洪水成果，1977年及以后每次均采用直接法和間接法推求設(shè)計洪水成果。產(chǎn)流計算采用降雨徑流相關(guān)曲線法，匯流計算采用經(jīng)驗單位線法。實測洪峰流量資料是根據(jù)庫水位和入庫洪水反推而得，但由于上游42座中小型水庫的影響，故進(jìn)行了洪水還原。

2.2 洪水復(fù)核成果分析

2.2.1 直接法與間接法推求設(shè)計洪水比較分析

1998年設(shè)計洪水復(fù)核根據(jù)雨量資料和流量資料計算的設(shè)計洪水成果比較如表1。

由表1可以看出，兩種方法計算的設(shè)計洪水成果存在著如此大的差別，筆者分析原因主要有以下兩點：一是白沙水庫上游興建了40余座中小型水庫，控制流域面積占38.60%，改變了原有的產(chǎn)流、匯流條件，影響了洪水基本資料，計算洪水系列雖經(jīng)過還原處理，但受資料條件的限制，也只能是估算，精度是不太高的，還原量有不足的可能，這是導(dǎo)致直接法成果比間接法成果小的原因之一；二是白沙水庫庫區(qū)被一山咀插入庫內(nèi)，使庫區(qū)形成上下兩部分，中間約有2km長，最窄處平均寬約100 m，當(dāng)洪水進(jìn)入上部分時，形成滯蓄作用，影響洪水順利地到達(dá)壩前，由此觀測的水位不能反映實際的洪水漲落情況。

2.2.21998 年與1986年設(shè)計洪水成果比較分析

1986年和1998年設(shè)計洪水均采用了直接法和間接法，現(xiàn)僅對1986年和1998年設(shè)計洪水間接法成果進(jìn)行比較分析，表2是1998年與1986年間接法成果的對比情況。

由表2可以看出，洪峰流量兩次成果比較接近，24h洪量和3d洪量1998年成果比1986年成果偏小。筆者通過分析認(rèn)為偏小的主要原因在產(chǎn)流環(huán)節(jié)。1986年降雨徑流關(guān)系采用的是《圖集》4線，1998年的降雨徑流關(guān)系是根據(jù)本流域的降雨、徑流資料分析而定的線，通過比較，《圖集》4線明顯高于點群，且高于中小型水庫大量修建前的點據(jù)，所以1986年成果比1998年成果大。

2.2.3 與鄰近流域大型水庫設(shè)計洪水成果比較分析

將1998年設(shè)計洪水成果（間接法）與鄰近流域的下湯、昭平臺、板橋、石漫灘、燕山、薄山、南灣等大型水庫10 000a一遇設(shè)計洪水成果比較，如表3，表中列出了10000年一遇洪峰的洪峰模數(shù)和10 000a一遇各時段洪量的洪量模數(shù)。

從表3中可以看出，白沙水庫的設(shè)計洪水洪峰和流量在鄰近流域中是最小的。分析其原因，主要是由于板橋、下湯、石漫灘等水庫都處在河南省暴雨中心或邊緣地帶，屬于暴雨高值區(qū)，凈雨深較高；而白沙水庫在地理位置上和歷史氣象資料中屬于低值區(qū)，所以凈雨深偏小。

2.2.4 白沙水庫設(shè)計洪水復(fù)核成果的采用

通過以上各方面的綜合分析、比較后，認(rèn)為白沙水庫設(shè)計洪水采用根據(jù)雨量資料計算的成果較好，雨量計算法有45年雨量資料系列，雨量站網(wǎng)較多而均勻，平均約110～140 km2一站，代表性較好，從區(qū)域綜合平衡來看，設(shè)計參數(shù)都符合地區(qū)規(guī)律。根據(jù)流量資料計算的設(shè)計洪水，雖然資料系列也較長，中間環(huán)節(jié)少，但就白沙水庫來說，存在著許多問題，如水位資料的代表性差，庫區(qū)存在卡口段以及上游中小型水庫的還原問題等，因此，直接法計算的設(shè)計洪水成果精度較差一些，從間接法計算過程來看，雖然中間環(huán)節(jié)較多，但在實際計算中，每一步均經(jīng)過深入的分析、研究及比較，如暴雨的時程分配，降雨經(jīng)流關(guān)系以及單位線的采用等，都經(jīng)過橫向、縱向比較和多方驗證，所以，根據(jù)雨量資料計算的設(shè)計洪水成果是比較可靠的。

表1 1998年直接法與間接法推求的設(shè)計洪水成果對比表

3 水庫設(shè)計洪水復(fù)核應(yīng)注意的問題

3.1 注重基本資料的選取與甄別

表2 1998年與1986年設(shè)計洪水成果對比表

基本資料是水文計算與復(fù)核的關(guān)鍵依據(jù)，一是要充分利用實測暴雨洪水資料，并重視利用歷史洪水資料；二是重視運(yùn)行期及后續(xù)新增的水文氣象等資料，保持資料的一致性和連續(xù)性；三是要對各種基本資料進(jìn)行檢查和甄別，去偽存真，保持資料的可靠性，以提高設(shè)計洪水計算的精度。

3.2 選擇合適的洪水復(fù)核方法

設(shè)計洪水復(fù)核的計算方法一般有3種，一是根據(jù)流量資料直接推求設(shè)計洪水；二是根據(jù)雨量資料推求設(shè)計洪水，三是根據(jù)采用地區(qū)綜合法估算設(shè)計洪水。三種方法各有適用條件，計算者要根據(jù)各自水庫流域的自然地理因素和水文資料條件合理選用。

3.3 注意流域生活與工程環(huán)境的變化

流域環(huán)境條件的變化都會對設(shè)計洪水的精度產(chǎn)生影響，一要注意流域人類生產(chǎn)活動的影響，如灌溉引水、生活提水等；二是要注意上游水庫等調(diào)蓄工程對下游洪水的影響，一般調(diào)節(jié)后的下泄洪水過程比自然洪水過程洪峰和時段洪量要小一些；三是要注意流域上游水土保持工程的變化情況，水土保持環(huán)境的變化勢必對流域的產(chǎn)流和匯流產(chǎn)生影響。

表3 白沙水庫萬年一遇設(shè)計洪水成果與鄰近水庫對比表

3.4 考慮壩址洪水與入庫洪水的區(qū)別

由于水庫地形條件的差異，壩址設(shè)計洪水與入庫設(shè)計洪水會有所差別，必要時應(yīng)改用入庫設(shè)計洪水作為設(shè)計依據(jù)。在水文復(fù)核實際計算中，選擇壩址洪水還是入庫洪水，要根據(jù)兩者的差別大小和水庫調(diào)洪原則而定。

3.5 注重進(jìn)行復(fù)核成果的合理性分析

設(shè)計洪水復(fù)核完成后，設(shè)計者要對成果進(jìn)行合理性分析，一是設(shè)計洪峰流量及不同時段洪量成果合理性分析；二是不同階段設(shè)計成果合理性對比分析；三是地區(qū)性綜合分析：通過比較分析，應(yīng)查找分析不同階段設(shè)計洪水差異的原因，并對不同階段設(shè)計洪水成果作出評價，最終確定推薦采用的設(shè)計洪水成果。

TV87

B

1673-8853（2017）04-0085-02

2017-2-25

編輯：劉長垠 韋詩佳

馬曉琳，女，工程師。