黃栗樹水庫設(shè)計洪水成果復(fù)核及合理性分析

楊俊

摘要：文章采用流量資料推求方法，復(fù)核了黃栗樹水庫原雨量資料推求設(shè)計洪水成果，并對兩種計算方法的差異進(jìn)行分析、成果進(jìn)行對比，經(jīng)合理性分析，得出分析結(jié)論。

關(guān)鍵詞：設(shè)計洪水;流量資料推求;合理性;

黃栗樹水庫位于全椒縣城西北，襄河上游處，屬于長江流域滁河水系，是一座綜合利用多年調(diào)節(jié)的大（2）型水庫，壩址以上控制來水面積262km2，總庫容2.30億m3。本文針對黃栗樹水庫原雨量資料推求設(shè)計洪水成果，采用流量資料推求方法復(fù)核，并進(jìn)行成果合理性分析，對于本地區(qū)水庫設(shè)計洪水計算與成果選取具有一定的參考意義。

一、水庫設(shè)計洪水計算方法簡述

根據(jù)資料條件，水庫設(shè)計洪水通常可采用流量資料計算（實測或反推洪水頻率分析）、雨量資料推算（實測暴雨或地區(qū)暴雨參數(shù)成果頻率分析）、利用鄰近資料地區(qū)綜合法估算3種方法進(jìn)行分析計算。而隨著近年來雨情、水情站網(wǎng)建設(shè)，水文測報系統(tǒng)趨于完善，地區(qū)綜合估算法應(yīng)用較少。

二、原設(shè)計洪水成果

黃栗樹水庫原設(shè)計洪水成果是采用安徽省水利水電勘測設(shè)計院1984年編制的《安徽省暴雨參數(shù)等值線圖，山丘區(qū)產(chǎn)匯流分析成果和山丘區(qū)中小面積設(shè)計洪水計算辦法》（以下簡稱“84辦法”）計算而得：單位線時段△t=1.08萬秒，R3d～R24h凈雨量按兩天16個時段平均分配，根據(jù)綜合流域特性K=0.54，按綜合模型單位線（8時段復(fù)合線），可求得第一、第二天洪水過程線，按同時段疊加，即得各種頻率設(shè)計洪水過程線。

三、本次流量資料推求設(shè)計洪水

1、洪水頻率計算

1）洪峰流量

設(shè)計洪水計算，一般采用年最大值選樣。洪峰流量每年只選取最大的一個洪峰流量。由于無實測資料，利用庫水位、庫容曲線、出庫流量等資料反推入庫洪水，經(jīng)分析，黃栗樹水庫多年平均洪峰流量為393.2m3/s，最大值為2003年洪峰4546.7m3/s，第二位為2008年洪峰2262.9m3/s。其中，2003年的洪峰流量是多年均值的11倍之多，是2008年洪峰流量的2倍。

為合理確定2003年、2008年等大洪水的重現(xiàn)期，增進(jìn)資料系列的代表性，本次設(shè)計查閱了地方水利志等相關(guān)文獻(xiàn)資料，查得黃栗樹水庫洪水歷史考證期到1931年，N為83年。將實測系列中的2003年2008年的樣本作為特大值處理，和其他實測連續(xù)系列形成不連續(xù)系列洪水資料進(jìn)行頻率計算。經(jīng)計算得，Cs=2.5Cv，Cv=1.80。

2）洪量

洪量采用固定時段獨(dú)立選取年最大值。時段選定應(yīng)根據(jù)汛期洪水過程變化、水庫調(diào)洪能力和調(diào)洪方式以及下游河段有無防洪、錯峰要求等因素確定。當(dāng)有連續(xù)多峰洪水、下游有防洪要求、防洪庫容較大時，則設(shè)計時段較長，反之較短。

本次計算洪量時段采用1d、3d分析，利用實測庫水位、庫容曲線、水庫出庫流量等資料反演推求入庫洪水的洪量，并進(jìn)行頻率計算，得設(shè)計洪量成果。

2、典型洪水過程線

對黃栗樹水庫2003年、2008年入庫洪水過程進(jìn)行分析比較。2003年洪峰流量、1天洪量均為調(diào)查系列最大值，經(jīng)排頻洪峰流量達(dá)300年一遇;2008年3天洪量為調(diào)查系列最大值，洪峰流量達(dá)50年一遇。故以2003年入庫洪水過程作為典型洪水過程線，據(jù)以放大求取各種頻率的洪水過程線。

3、設(shè)計洪水過程線

采用同頻率放大推求的設(shè)計洪水過程線成果，能夠較好地反映流域洪水特性，并較少受所選典型不同的影響，滿足水庫樞紐工程防洪設(shè)計要求，適用于洪水的峰、量都對樞紐工程防洪安全起控制作用的工程。因此本次采用同頻率放大法進(jìn)行計算。

根據(jù)選擇的典型年洪水過程及各頻率設(shè)計洪水要素，采用同頻率放大法計算各時段的洪水倍比關(guān)系，推求黃栗樹水庫各頻率設(shè)計洪水過程線，經(jīng)修勻后得到設(shè)計洪水過程線。

四、成果合理性分析

對設(shè)計洪水采用參數(shù)和設(shè)計值進(jìn)行相互比較和合理性檢查，從而分析設(shè)計洪水成果合理性。

1、與暴雨的頻率分析計算成果比較

由于大暴雨的徑流系數(shù)較小暴雨的大，匯流也較小暴雨的快，因此洪峰流量的Cv值大于洪量的Cv值，洪量的Cv值大于相應(yīng)暴雨的Cv值。根據(jù)黃栗樹水庫上游各站的降雨系列頻率分析，Cv值約為0.50～0.63，由洪峰流量和洪量資料分析，Cv值分別為1.20、0.92～1.15。

從上述分析成果來看，計算成果符合大暴雨的一般規(guī)律，計算各設(shè)計洪水基本參數(shù)是合理的。

2、本站洪峰流量和設(shè)計值對比

將各時段洪量除以相應(yīng)時間轉(zhuǎn)換成時段平均流量，繪制對照圖顯示，隨著時段的增長，洪量的設(shè)計值和均值逐漸加大，而時段平均流量的設(shè)計值和均值逐漸減小。黃栗樹水庫流域控制面積262km2，流域面積相對全省其他大型水庫較小，流域位于江淮之間，暴雨次數(shù)相對較少，從圖中曲線來看，各點(diǎn)位置無突出的偏離，時段平均流量的設(shè)計值和均值減小梯度較小，符合流域面積小，暴雨次數(shù)少的地區(qū)洪水特征，因此該關(guān)系曲線的變化趨勢是合理的。

五、與原設(shè)計洪水比較分析

原設(shè)計洪水成果是按“84年辦法”計算而得，其設(shè)計洪水時段△t=3h，設(shè)計洪水過程共40個時段即5天過程。在原初設(shè)設(shè)計洪水5天過程線中，截取最大3天洪水過程，分別與按流量資料和降雨資料復(fù)核的設(shè)計洪水進(jìn)行比較分析。

根據(jù)比較可知，由流量資料復(fù)核的設(shè)計洪水，各頻率洪峰流量較原設(shè)計洪水成果偏大，而洪水總量均較原設(shè)計成果相當(dāng)。從多年來降雨等水文情勢比較分析，典型年2003年洪水較集中，峰高、量大，較為符合典型年選取標(biāo)準(zhǔn);另外排頻計算時考慮了不連續(xù)系列的方法，資料系列長度與精度與原初設(shè)相比更為具有代表性，洪量成果與原設(shè)計成果相差較小，在合理的偏差范圍之內(nèi)。

六、結(jié)論

黃栗樹水庫地處江淮分水嶺的低山丘陵區(qū)，分析其洪水成因，為暴雨形成坡面徑流所致，最大1天暴雨形成洪峰，最大3天暴雨形成洪量，洪水過程線特點(diǎn)為峰高且洪量集中在1～3天，河水陡漲、陡落;在洪量方面3天洪量較大，7天洪量除3天洪量外其余4天趨于平緩并基本接近。

由雨量資料推求設(shè)計洪水，涉及到流域暴雨的點(diǎn)面折算、時程分配以及面平均分布等間接推求過程，并需假定設(shè)計暴雨和設(shè)計洪水同頻率;而由流量資料推求設(shè)計洪水，為按已發(fā)生典型洪水過程放大，產(chǎn)匯流特征更接近流域?qū)嶋H情形。結(jié)合洪水計算成果的合理性分析，并偏安全考慮，認(rèn)為由流量資料推求設(shè)計洪水成果更為合理。

參考文獻(xiàn)

[1]?SL 144-2006.水利水電工程設(shè)計洪水計算規(guī)范[S].

[2]?SL/T 278-2020.水利水電工程水文計算規(guī)范[S].

[3]?安徽省水利水電勘測研究總院有限公司.安徽省暴雨參數(shù)等值線圖、山丘區(qū)產(chǎn)匯流分析成果和山丘區(qū)中、小面積設(shè)計洪水計算辦法，1984.

[4]?滁州市水利勘測設(shè)計院.全椒縣黃栗樹水庫除險加固工程修正初步設(shè)計，2001.

[5]?滁州市水利勘測設(shè)計院.全椒縣黃栗樹水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核報告，2014.

[6]?江蘇省水利勘測設(shè)計研究院有限公司.全椒縣黃栗樹水庫除險加固工程初步設(shè)計，2017.

（全椒縣黃栗樹水庫管理處?安徽?全椒?239500）