浅谈安康水库对下游安康城区设计洪水的影响分析

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摘要：安康城区上游18km处建有安康水电站，上游180km处建有石泉水电站。另外在安康城区上游汉江干、支流上还建有褒河石门水库、汉江喜河水库和岚河蔺河口水库等蓄水工程，但除安康水库外其它水库调蓄能力都不大。安康水库最大坝高128m，正常蓄水位330m，防洪限制水位325m,死水位300m，总库容33.4亿m³，调洪库容3.6亿m³，死库容9.1亿m³。由于安康水库调洪库容较大，该水库的修建对下游安康城区设计洪水有一定影响，对下游防洪安全有利。

关键词：安康水库；安康水文站；设计洪水。

Abstract: Ankang city built at 18km upstream Ankang Hydropower Station, built at the upstream 180km Shiquan Hydropower. Also in the upper reaches of Hanjiang Ankang city dry tributary river also has praise Shimen Reservoir, River Reservoir and Lan Xi Han River reservoirs and other water storage projects Linhekou, but in addition to other outside Ankang reservoir reservoir storage capacity is not large. Ankang reservoir has a maximum height of 128m, the normal water level 330m, flood control level 325m, dead water level 300m, total capacity of 3.34 billion m³, flood storage capacity of 360 million m³, dead storage 910 million m³. As Ankang reservoir flood storage capacity is large, the construction of the reservoir design flood downstream Ankang city has a certain influence on the downstream flood control benefit.

Keywords: Ankang reservoir; Ankang hydrological station; design flood.

中图分类号：P343.3文献标识码：A 文章编号：

1流域概况

汉江为长江的主要一级支流，发源于陕西省汉中市宁强县发源于陕西省汉中市宁强县大安镇的潘冢山，自西向东流经陕西省宁强、勉县、南郑、汉台、城固、洋县、西乡、石泉、汉阴、紫阳、岚皋、汉滨、旬阳、白河等14个县（区）进入湖北省，经过十堰、襄阳、宜城、钟祥、沙洋、天门、仙桃、汉川等市，在武汉市汉口注入长江。汉江流域位于东经106°04＇～110°12＇、北纬31°42＇～34°10＇之间，干流总长1567km，全流域面积15.9万km²，其中陕西省境内长652km，境内流域面积5.48万km²。安康城区地处东经109°00＇，北纬32°40＇，位于汉江上游，城区以上干流长度509km，流域面积38625km²，河道平均比降0.766‰。汉江安康城区以上水系发育，河网密布。汉江安康城区以上的主要支流有沮水河、褒河、胥水河、子午河、牧马河、池河、任河、岚河、月河等9条河流，属混合型水系。

2 安康水文站天然洪水计算

2.1 洪水资料的插补延长

汉江干流安康水文站有1935～1989年间50年（缺测5年：1939～1942年、1949年）实测洪水资料，安康㈡站有1990～2010年实测洪水资料。对安康站1939～1942年资料，因上、下游无实测资料，用其它方法插补延长误差难以确定，故本次不考虑插补此段值。对缺测的1949年采用历史调查洪水值插补。

2.2洪水资料的还原计算

安康水库1989年12月26日下闸蓄水，故应对1990～2010年安康站洪水资料进行还原计算，还原方法采用峰量相关法。首先根据安康水库运行日报资料计算水库的调蓄量，其值与安康站同场洪水实测洪量叠加，即为安康站天然洪量。然后采用1989年以前安康水文站历年同场洪水洪峰、洪量建立相关方程为：

Qm=1495W10.977

式中：Qm—天然洪峰流量（m³/s）；

W1—1日洪水总量（亿m³）

上式相关系数为r=0.97。

由上式还原出1990～2010年安康站历年最大洪峰流量。

采用安康站实测同场洪水洪量与洪峰关系建立相关方程为：

W1=0.000563Qm1.02354

W3=0.000696Qm1.0846

式中：W1、W3—分别为1日、3日洪水总量（亿m³）；

Qm—天然洪峰流量（m³/s）。

以上方程相关系数分别为0.97和0.92。

由以上二式可求出历史特大洪水及缺测年份洪水的1日、3日洪水总量。

2.3安康水文站天然洪水计算

还原后安康水文站站有1935～2010年（缺测1939～1942年）实测资料，加入1867、1921、1903、1910年历史调查洪水（将1983年和1867年洪水作为特大洪水，重现期分别为200年和133年，其余场洪水为一般洪水），按不连序系列对洪水资料进行频率计算，采用P—Ⅲ型曲线进行适线，确定出安康水文站年最大洪峰流量及1、3日洪量统计参数和理论频率曲线。安康水文站天然设计洪水成果见表2.3.1。

表2.3.1 安康水文站天然设计洪水计算成果表

3 安康水库坝址设计洪水计算

安康水库坝址设计洪水由安康水文站天然洪水减去区间洪水计算而得。

3.1 安康水库坝址至安康城区区间洪水分析

安康水库坝址控制流域面积35525km²，坝址至安康水文站区间面积3100km²，其中主要支流有月河、吉河等。月河设有长枪铺水文站，控制流域面积2814km²，占区间面积90.8%。由于汉江洪水地区组成不同，故月河洪水占汉江洪水的比例也不同。安康水库下闸蓄水前安康水文站和月河长枪铺水文站1960～1987年28年洪水资料统计成果分析可知，月河洪水占汉江洪水最大超过10%，例如1967年7月10日洪水，月河洪峰流量、1日、3日洪量分别占汉江洪水12.8%、13.7%和12.5%；最小趋于零，例如1961年6月27日洪水，汉江洪峰流量为8390m³/s，而月河仅为20m³/s。

多年平均情况，月河洪水占汉江洪水的比例为：多年平均月河洪峰流量占汉江8.7%，1日洪量占7.0%，3日洪量占6.2%。月河洪峰流量和洪水总量平均占汉江6.2%，即安康水库坝址洪水为安康站的93.8%，考虑安康水库原设计采用93.5%，本次仍采用93.5%。

3.2 安康水库坝址设计洪水计算

根据前述分析，安康水库坝址洪水占安康水文站天然洪水的93.5%。根据计算出的安康水文站天然洪水成果，可计算出安康水电站坝址设计洪水，成果见表3.2.1。

表3.2.1安康水库坝址设计洪水成果表

4 安康水库入库洪水计算

根据安康水库水文资料情况，采用马斯京根法，用反演进的方法推求入库洪水。

4.1 马斯京根法计算原理与参数推求

⑴ 马斯京根法计算原理

马斯京根法是将河段的槽蓄量分为柱体槽蓄量KO和楔体槽蓄量Kx（I-O）两部分，总蓄量为：

W=KO+Kx（I-O）=K[XI+(1-X)O]=KO’

式中：X—楔蓄形状系数；

K—入流、出流过程线重心间隔的时间；

O’—示储流量，表示河槽蓄量大小的一种流量。

在推求入库洪水时，采用与一般洪水演进相反的程序进行演算，由时段末的出流推求时段初的入流，即逆时序反演，其计算式如下：

I1＝Co′Q2+C1′Q1+C2′I2

式中：

Co′+C1′+C2′＝1

t—计算时段；

I1、I2—时段初、末入库流量；

Q1、Q2—时段初、末坝址流量。

本法得到的是集中入库洪水。

⑵ 马斯京根法计算参数的确定

马斯京根法涉及的参数有K、X及t。

安康水库汛限水位325m，相应回水长度128km。安康水文站上游188km处设有石泉水文站，大洪水传播时间约为12～18h。本次采用试算法确定K、X及t。

经试算，采用K=8、X=0.3、t=6，求得安康站洪水过程与实测洪水过程，误差较小。

4.2 根据坝址设计洪水推求入库设计洪水

⑴ 入库洪水推求

根据坝址不同频率的设计洪水过程线，用马斯京根法反演求得入库设计洪水过程线，按X=0.3、K=8、t=6分两个河段逆时序进行演算，计算的不同频率最大入库洪峰流量见表4.2.1。

表4.2.1 由坝址设计洪水推求入库洪水成果表单位:m³/s

⑵ 计算成果的合理性分析

安康水库属河道型水库，尤其在石泉至安康之间，为深山峡谷，汉江河网调蓄能力随水位变化较小，根据我国类似工程资料统计，其入库洪水洪峰增大系数在1.01～1.2之间。如汉江中游的丹江水库，其入库洪水流量增大系数为1.1倍。

本次计算的安康水库入库洪水洪峰平均是坝址洪峰的1.08倍，增大系数在1.01～1.2范围内，与下游的丹江水库比较接近。

5安康水库调节计算

5.1 计算基本资料

⑴ 入库洪水过程线、⑵ 安康水库库容曲线、⑶ 安康水库枢纽泄流能力曲线。

5.2 安康水库调洪原则

陕西省防汛抗旱指挥部批准的《安康水库2011年汛期调度运用计划》从安康电站设计和实际防洪调度方面分别给出了水库调洪原则，具体如下：

陕西省防汛抗旱总指挥部以陕汛旱[2011]29号文件下发的“陕西省防汛抗旱总指挥部关于安康水库2011年汛期调度运用计划的批复”确定的安康水库洪水调度运用方式与原则如下：

①安康水库汛期为5～10月，其中7月1日～10月10日为主汛期，防洪限制水位325m；

②当入库流量小于12000m³/s时，按照入出库平衡控制下泄流量，库水位不超高325m；

③当入库流量在12000～15100m³/s时，控制下泄流量不超过12000m³/s，库水位不超高326m；

④当入库流量在15100～21500m³/s时，控制下泄流量不超过17000m³/s，库水位不超过328m；

⑤当库流量在21500～24200m³/s时，按照入出库平衡控制下泄流量，库水位不超高328m；

⑥当入库流量超高24200m³/s时，按照水库设计调度原则和方式调度，但应尽可能提前进行预泄滕库和削峰错峰，为安康城区人员安全撤离赢得时间；

⑦当遇20年一遇以下洪水时，应提前预泄滕库，实施错峰调度，以提高下游安康城区东坝、西坝防洪标准；当遇100年一遇以下洪水时，应控制库水位不超过330m，以保证库区襄渝铁路及下游安康城区的安全。

5.3安康水库调洪验算

安康水库库尾处于狭谷之中，动库容较小，因此，采用入库设计洪水静库容调洪。安康水库起调水位为325m，按照安康水库2011年汛期调度运用计划确定的安康水库调洪原则对水库20年一遇设计洪水分别进行调洪验算。

安康水库20年一遇调洪计算成果见表5.3.1。

表5.3.1 安康水库20年一遇洪水调洪计算成果表

5.4受水库影响后的安康城区设计洪水计算

安康城区设计洪水为安康水库下泄流量加水库坝址至安康城区区间流量之和。

安康水库下泄流量通过安康水库调洪计算而得；安康水库坝址至安康城区区间流量根据长枪铺站洪水占安康站天然洪水的比重确定。区间洪水占安康站洪水的6.5%。由此得汉江20年一遇安康城区设计洪水成果见表5.4.1。

表5.4.1 汉江安康水文站20年一遇设计洪水成果表

从表5.4.1可以看出，安康城区20年一遇洪水天然洪峰流量比受水库影响的洪峰流量大2400m³/s，说明安康水库的调蓄作用对下游防洪是有利的。

参考文献：

[1] GB 50201－94 防洪标准.北京：中国计划出版社，1994

[2] SL44－2006 水利水电工程设计洪水计算规范，2006

[3] 水利水电工程设计洪水计算手册.北京：水力电力出版社，1995

[4] 安康水电站技术设计报告.中国水电顾问集团北京勘测设计研究院，2010