浅析水库下游防洪工程洪水计算方法

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[摘要]实际工程中我们往往会遇到上游建有水库或其他栏蓄水建筑物的情况，它们对上游来水起到一定的调蓄作用，且经过调节的流量要比天然条件下的流量值要小，考虑到工程的经济效益往往要对调节后的流量值进行分析计算，其计算方法也不能按照包括水库的的大面积进行洪水计算。对于这种工程的洪水计算经常采用的一种方法就是组合法，即将水库的下泄流量过程线与下游区间洪水过程线进行错时段组合，使得计算结果更加真实、可靠。本文以岔路河防洪工程为例，探讨了洪水组合法在水库下游工程洪水计算中的应用。

[关键词] 设计洪水；洪水组合；区间洪水

中图分类号： S611 文献标识码： A

位于水库下游的水利工程，由于受到水库调蓄作用的影响，洪峰流量值要比天然条件下的洪峰流量值要小，其计算方法往往也不能按照包括水库的的大面积进行洪水计算。对于这种工程的洪水计算经常采用的一种方法就是组合法，即将水库的下泄流量过程线与下游区间洪水过程线进行错时段组合，从而得到下游断面的洪峰流量。所得值与真实值更加接近，节约工程投资。本文以岔路河防洪工程为例，探讨了洪水组合法在水库下游工程洪水计算中的应用。

1.流域概况

工程所在岔路河是饮马河右岸最大的一级支流，上游建有星星哨水库，集水面积845km2。水库坝下至工程末端断面区间集雨面积为101 km2。

岔路河发源于磐石县取柴河乡哈达岭山脉太平岭北侧，出源后流向西北，在取柴河乡西侧转向北流，至永吉县双河镇西北1km处有倒木河于右岸汇入后又转向西北流，至星星哨水库库区尾端的大岗子乡朝阳屯处，有东响水河于右岸汇入后继续下流约10公里过星星哨水库大坝后继续流向西北，至岔路河镇东的永吉县官厅乡吴家屯西2km处，于右岸注入饮马河。流域面积1076km2，河长103km，河道平均坡度为1.6‰。先后流经磐石县取柴河乡，永吉县双河镇、大岗子、岔路河、官厅等4个乡镇及黄榆、三家子、万昌3个乡的部分村屯。流域内共有各级支流18条。

2.设计洪水的推算

工程设计断面位于星星哨水库下游新302国道桥处，详见图。设计洪水计算采用组合法，即将星星哨水库在发生设计洪水时水库调节的泄流过程与区间洪水过程进行错时段组合，即为工程断面处的设计洪水过程。根据中新食品城总体发展的需要，同时根据河道生态修复的需要，岔路河镇防洪标准定为50年一遇。

（1）计算依据

星星哨水库设计洪水标准为二百年一遇，水库洪水调节原则为：从汛限水位241m起调，当水库遭遇十年及十年以下一遇洪水时，水库控制泄流350 m3/s（岔路河平槽泄流），当入库流量超过十年一遇最大洪峰值或水位超过十年一遇水位242.72m时，按泄洪洞泄流能力泄流。

表1 星星哨水库洪水调节成果表

频率 最高洪水位（m） 最大库容（104m3） 最大泄量（m3/s）

P=10% 242.72 8020.3 350

P=5% 243.55 9016.7 457.17

P=2% 245.37 11378.03 478.77

P=1% 246.63 13262.89 493.96

P=0.5% 248.09 15544.01 510.93

（2）区间洪水计算

星星哨水库坝下~工程设计断面区间洪水参数计算依据星星哨水库的洪水参数，采用水文比拟法推求，指数n根据地区综合线确定为0.7。计算公式如下，计算成果见表2。

Qmax =（F区/F星)0.7×Q星

W24区 = (F区/F星)0.75×W24星

W3区 = (F区/F星)0.77×W3星

表2区间洪水参数计算成果表

项目 F（km2） 项目 均值 Cv Cs/Cv P=%

1

坝下~设计断面（区间） 101 Q（m3/s） 76.2 1.1 2.5 408

W24（106m3） 4.51 1.1 2.5 24.1

W3（106m3） 8.01 1.08 2.5 42.9

（3） 设计洪水过程线

1） 典型洪水过程线的选取

坝下~设计断面区间典型洪水过程采用吉林省水利水电勘测设计研究院于2003年6月编写的《吉林省永吉县星星哨水库除险加固工程初步设计报告》中选取的1953年大洪水为典型洪水过程，其峰现时间按分析的洪水遭遇情况进行调整。

2） 洪水过程线的放大

坝下~设计断面区间洪水过程线用Q、W24、W3控制放大，在放大后如两时段接头处有矛盾，用水量平衡原理进行修正。

表3 区间设计洪水过程线 单位：m3/s

月 日 时 1953 P=2%

坝下~设计断面区间

8 20 12 541 176

18 921 336

24 902 274

21 6 738 184

12 610 123

18 496 107

24 404 93.8

22 6 310 77.1

12 230 61.3

18 220 62.7

24 190 57.8

23 6 166 53.9

3） 洪水组合

将星星哨水库在发生设计洪水时水库调节的泄流过程与区间洪水过程进行错时段组合，即为工程断面处的设计洪水过程。

错时段的确定：根据1953年实测资料的分析，星星哨水库以上洪水涨水历时约为24小时；根据实际调查走访确定星星哨水库坝下～设计断面区间洪水涨水历时约为18小时左右，因此星星哨水库坝址处与星星哨水库坝下～设计断面区间洪水峰现时差约为6小时，由于洪水传播距离较短，忽略传播时间，设计断面采用错6小时进行组合（指水库坝址与区间两洪峰值之间时差）。组合流量成果为686 m3/s，过程线详见表4。

表4 50年一遇洪水星星哨水库放流与区间组合洪水成果表单位：m3/s

日 P=2%

区间洪水Q 星星哨下泄流量q 组合流量

20 336 350 686

274 350 624

184 460.2 644.2

21 123 469.9 592.9

107 475.9 582.9

93.8 478.8 572.6

77.1 478.8 555.9

22 61.3 476.7 538

62.7 473.5 536.2

57.8 470.5 528.3

53.9 467.5 521.4

23 50 464.4 514.4

3.结论

岔路河防洪工程采用组合流量法，将星星哨水库的下泄流量与区间的流量进行组合，更加充分的考虑到星星哨水库最为一个大型水库的调节作用，使得计算结果与真实值更加接近。同时对区间的汇流时间进行了实地走访调查，使得计算结果更加真实、可靠。为工程建设提供了准确的基础数据。

参考文献：

[1] 水利部长江水利委员会水文局主编 • 《水利水电工程水文计算规范》SL278-2002 • 北京：水利电力出版社，2002年.

[2] 水利部长江水利委员会主编 • 《水利水电工程设计洪水计算规范》SL44-93 • 北京：水利电力出版社，1999年.