存在引洪渠的小型水庫洪水組合分析

李大偉

(惠州市華禹水利水電工程勘測設(shè)計有限公司，廣東 惠州 516000)

在廣東省內(nèi)的小型水庫沒有實測的洪峰流量、洪水總量、洪水過程線資料的情況下，小型水庫的安全鑒定和除險加固洪水計算采用暴雨資料推算設(shè)計洪水。目前主要根據(jù)水庫的地理參數(shù)、2003年廣東省水文總站編制的《廣東省暴雨參數(shù)等值線圖》和1991年廣東省水文總站編制《廣東省暴雨徑流查算圖表使用手冊》，采用推理公式法(1988年修訂)和綜合單位線法2種方法計算設(shè)計洪水，并協(xié)調(diào)2種方法的設(shè)計洪峰流量相差不超過20%，原則上采用廣東省綜合單位線方法的設(shè)計洪水和調(diào)洪演算的成果。

目前沒有引洪渠道的常規(guī)小型水庫采用上述洪水計算方法得到的洪水成果與實測洪水成果比較接近，但是對于存在引洪渠的小型水庫，如果直接采用包含引洪渠部分的小型水庫的集雨面積或者不含引洪渠部分的小型水庫的集雨面積，并按照上述方法進行洪水計算，可能會造成洪水計算結(jié)果產(chǎn)生較大的誤差。

1 工程概況

流田水庫位于博羅縣泰美鎮(zhèn)芹塘管理區(qū)，距泰美鎮(zhèn)府所在地12km，水庫壩軸線中心點坐標(biāo)為東經(jīng)114.485940°、北緯23.373843°。

流田水庫所在流域為公莊河流域，所在河流為公莊河的一級支流流田水，流田引洪渠位于流田水庫西南側(cè)。

公莊河為東江一級支流，發(fā)源于龍門縣桂山掌牛嶺，經(jīng)博羅縣的黃陂與水東陂水匯合后稱公莊河，經(jīng)獺子、紅花截到楊村，有柏塘河匯入，到耀潭有麻陂水匯入，最后流經(jīng)泰美出東江。流域面積1183km2，河長79.2km，平均坡降0.945‰，其中公莊河博羅段長度57.4km。公莊河流域主要支流有麻陂河、柏塘河、寶泉河、水東陂水、雷公河和官山河等。

流田水為公莊河的一級支流，發(fā)源于米坳山山頂，先由南向北流經(jīng)流田水庫后，轉(zhuǎn)向東經(jīng)流田水庫溢洪道下泄，于G35高速橋處出公莊河。流域面積1.12km2，河長2.32km，平均坡降5.87‰。

流田水庫引洪渠發(fā)源于旗嶺下山頂，先由南向北流經(jīng)現(xiàn)狀山塘后，沿山腳一直向東，最后于流田水庫庫尾匯入流田水庫。流域面積2.86km2，河長4.77km，平均坡降8.60‰。

流田水庫總庫容96萬m3，屬小(2)型水庫。流田水庫1964年12月竣工投入使用，主要任務(wù)是灌溉和防洪，有效灌溉面積60hm2，保護下游村莊人口3000人。流田水庫工程包括主壩1座，副壩3座、溢洪道1座及輸水涵管3座。水庫總集雨面積3.69km2，其中水庫本身的集雨面積0.83km2，河長1.41km，坡降12.88‰；流田水庫引洪渠集雨面積2.86km2，河長4.77km，平均坡降8.60‰。

2 計算的基本參數(shù)

2.1 地理參數(shù)

根據(jù)1∶5000地形圖，量測流田水庫地理參數(shù)詳見表1。

表1 流田水庫地理參數(shù)

2.2 設(shè)計暴雨參數(shù)

根據(jù)2003年廣東省水文總站編制的《廣東省暴雨參數(shù)等值線圖》和廣東省暴雨徑流查算圖表成果，查測流田水庫的設(shè)計暴雨參數(shù)詳見表2。

2.3 產(chǎn)匯流參數(shù)

根據(jù)廣東省暴雨徑流查算圖表使用手冊，查測得流田水庫的產(chǎn)匯流參數(shù)詳見表3。

表3 流田水庫產(chǎn)匯流參數(shù)

3 洪水組合方法及對比分析結(jié)論

流田水庫存在通過引洪渠跨流域引水特殊情況，洪水計算時采用不同洪水組合原則，按3種方案分別進行計算，并與實測洪水成果進行對比分析，從而得到相對合理的洪水組合原則。

3.1 引洪渠的最大過流能力計算

由于流田水庫引洪渠在入庫箱涵前有一個隘口，本次引洪渠的最大過流能力由該隘口段渠道控制，因此引洪渠最大過流能力采用謝才公式計算：

(1)

式中，R—水力半徑，m；i—底坡；n—糙率；A—過水?dāng)嗝婷娣e，m2。

引洪渠最大過流能力計算結(jié)果，見表4。

表4 引洪渠最大過流能力計算

3.2 洪水組合方法

洪水組合A：按流田水庫總集雨面積、河長、坡度和對應(yīng)暴雨參數(shù)及徑流特征等參數(shù)，通過協(xié)調(diào)2種方法的設(shè)計洪峰流量相差不超過20%，采用綜合單位線法計算得到的洪水成果。

洪水組合B：不計引洪渠部分的洪水影響，僅考慮水庫本身洪水的作用，采用水庫本身集雨面積、河長、坡度和對應(yīng)暴雨參數(shù)及徑流特征等參數(shù)，通過協(xié)調(diào)2種方法的設(shè)計洪峰流量相差不超過20%，采用綜合單位線法計算得到的洪水成果。

洪水組合C：兼顧水庫本身的洪水和引洪渠部分的洪水的共同作用，首先按2部分自身集雨面積、河長、坡度和對應(yīng)暴雨參數(shù)及徑流特征等參數(shù)，并通過協(xié)調(diào)2種方法的設(shè)計洪峰流量相差不超過20%，分別采用綜合單位線法計算得到水庫本身和引洪渠入庫的洪水成果；然后把引洪渠部分洪水成果按引洪渠最大過流能力進行削峰處理；最后，使用削峰后的引洪渠部分洪水過程線與水庫本身洪水過程線進行同頻率合理疊加，最終得到水庫的洪水成果。

采用廣東省水文局洪水計算軟件，分別按以上3種不同的洪水組合，利用計算機輔助進行計算，并與實測還原洪水進行對比，具體見表5。

表5 流田水庫洪水計算及實測還原洪水成果

3.3 洪水成果對比分析結(jié)論

將A、B、C 3種不同洪水組合方法計算的洪水成果與實測洪水成果進行對比，可知：方案A與實測洪水相比洪峰流量偏大34.5%～79.1%，24h的洪水總量偏大65.8%～70.4%，72h的洪水總量偏大64.9%～77.1%；方案B與實測洪水相比洪峰流量偏小44.7%～29.8%，24h的洪水總量偏小62.7%～61.7%，72h的洪水總量偏小62.9%～60.1%；方案C與實測洪水相比洪峰流量偏大3.5%～5.7%，24h的洪水總量偏大2.8%～5.7%，72h的洪水總量偏大2.2%～6.3%。

按洪水組合方案A計算的洪水成果與實測還原洪水成果相比明顯偏大，而按洪水組合方案B計算的洪水成果與實測還原洪水成果相比明顯偏小，只有按洪水組合方案C計算的洪水成果與實測還原洪水成果比較接近。

流田水庫按洪水組合方案C計算比較合理的主要原因是方案C同時考慮的引洪渠的引洪作用和引水渠自身的最大過流能力，在綜合比較分析水庫本身和引洪渠的地理參數(shù)及暴雨參數(shù)的基礎(chǔ)上，首先分別分析計算2部分的洪水作用，其次計算引洪渠的最大過流能力，然后將引洪渠洪水作用按引洪渠最大過流能力進行消峰處理，最后把2部分的洪水進行合理疊加，疊加原則為引洪渠部分洪水過程線中小于引洪渠過流能力的直接進行洪水過程線同頻率疊加，大于引洪渠過流能力的洪水過程線采用引洪渠的最大過流能力疊加，最后計算得到的洪水成果與實測還原洪水成果基本一致；而方案A夸大的引洪渠的引洪作用，方案B忽略了引洪渠的引洪作用。

4 結(jié)語

對跨流域引水渠部分洪水進行削峰處理后與水庫本身的同頻率洪水合理疊加的洪水計算方法可應(yīng)用于小型水庫安全鑒定和除險加固的洪水計算，通過分析水庫本身和引洪渠2部分的洪水作用大小，按最大過流能力將引洪渠部分的洪水進行削峰后，采用計算機模擬同頻率洪水疊加計算，以科學(xué)論證存在引洪渠的小型水庫的洪水計算方法。本文在常規(guī)水庫洪水計算方法的基礎(chǔ)上，對于存在引洪渠的小型水庫的洪水計算方法進行了改進和細(xì)化，使水庫的洪水計算方法具有更廣的適用性和更好的實用性。