基于不同预设条件的水库抗暴雨能力分析

金云杰（辽宁省葫芦岛水文局，辽宁葫芦岛125000）



基于不同预设条件的水库抗暴雨能力分析

金云杰
（辽宁省葫芦岛水文局，辽宁葫芦岛125000）

［摘要］文章对辽宁省葫芦岛市乌金塘水库进行不同预设条件的抗暴雨能力分析，将其水库空余库容折算成水库在本水位下所能容纳的最大降雨量，从而直观地表现出蓄水量与降雨量之间的关系，达到防洪减灾效果最大化，减少人民群众生命财产损失。

［关键词］不同预设条件；水库；抗暴雨能力

1　水库概况

乌金塘水库位于小凌河流域支流女儿河中下游，是一座以农业灌溉为主，兼顾防洪、养鱼、发电及旅游为一体的大型水库。设计洪水为100年一遇，校核洪水为300年一遇，1976年提高设计标准，按可能最大降水校核。水库坝址以上面积为940 km2，河道长度86 km，河道平均比降2.12‰。

水库水文地质条件为暖温带半湿润大陆性季风气候区,冬季多西北风，夏季多东南风，温度变化较大，寒暖、干湿变化明显。多年平均气温9摄氏度，极地最低气温－26.7℃，平均相对湿度在48～82%之间，多年平均降雨量595.4 mm，多年平均蒸发量1 937.4 mm，多年平均风速3.6 m/s，年最大风速21.7 m/s，最大冻深1.12 m。多年平均气温9.2℃，极端最高气温41.8℃（1972年），极端最低气温-24.7℃（1966年），多年平均降雪天数18.5 d。

2　确定起调水位

根据抗暴雨能力计算实际情况需要，各型水库起调水位选取均从死水位开始，选取汛限水位、设计水位、校核水位及部分整米数水位。

结合实际，乌金塘水库死水位为75.90 m，汛限水位为86.95 m，设计水位为91.93 m，校核水位为97.56 m。

3　抗暴雨能力分析

在现有水库洪水预报方案的基础上，分析在流域包气带蓄水量饱和、半饱和条件下水库的抗暴雨能力，根据预设的水库起调水位及运用过程中允许的上限水位（校核洪水位等），并结合水库水位—蓄水量关系，计算不同起调水位下还能容纳的水量。

根据入库洪水预报方案，结合降雨径流关系线，将不同起调水位下还能容纳的蓄水量换算为上游集水区的面降水量（流域包气带含水量按饱和、半饱和两个等级），即计算水库不同起调水位下的抗暴雨能力，见公式1，2。

式中：R——空余库容折算径流深，mm；W总——水库总库容，m3；WZ——各起调水位相应库容，m3；A——水库集水面积，km2；

式中：P允——允许最大降雨量，mm；P+Pa——降雨量加前期影响雨量，mm；Im——流域最大损失量，mm；

研究的乌金塘水库死水位为75.90 m，汛限水位为86.95 m，设计水位为91.93 m，校核水位为97.56 m，结合水库水位—蓄水量关系，计算在水库不放水情况下各特征水位及整数水位起调下还能容纳的水量。各起调水位下还能容纳的水量，见表1。如若水库放水，则应将所得各起调水位下还能容纳的水量与水库放水量相加，求得在水库放水条件下所能容纳的最大水量。

表1　各起调水位下还可容纳水量

根据表1计算，死水位75.90 m还能容纳水量(空余库容)为28 385万m3，折算径流深=空余库容/面积×10，即R=W/S×10=28 385/925.2×10= 306.8 mm，根据降雨径流关系线查得P+Pa=484，Im= 160 mm，土壤半饱和时允许最大降雨量=降雨量加前期影响雨量－Im/2，即P允(Im/2)=(P+Pa)－Im/2= 484-80=404 mm，土壤饱和时允许最大降雨量=降雨量加前期影响雨量－Im，即P允(Im)=(P+Pa)－Im= 484-160=324 mm。以此方法计算其他水位下允许最大降雨量。抗暴雨能力分析表，见表2，抗暴雨能力分析图，见图1。

根据乌金塘水库抗暴雨能力分析表和抗暴雨能力图，可查询在各水位下、流域蓄水饱和或半饱和情况下，乌金塘水库所能容纳的最大蓄水量。以辽宁葫芦岛有统计以来12 803次洪水过程为例，降雨开始时库水位为86.18 m，根据计算所得的乌金塘水库抗暴雨能力分析表和抗暴雨能力图可知，此时水库还能容纳最大降雨量为248 mm。

表2　乌金塘水库抗暴雨能力分析表（Im=160 mm）

图1　乌金塘水库抗暴雨能力分析图

4　结语

目前，随着全球极端天气频发，对水库进行必要的除险加固的同时，要加大非工程减灾措施，水库调度直接影响着水库的安全及下游百姓的生命财产安全，通过对葫芦岛市乌金塘水库各整数水位及特征水位下水库还能容纳的最大降雨量进行计算分析，在阐述计算原理及方法的同时，也为其他水库探索一条非工程减灾措施可对水库调洪起到预警作用，减少暴雨洪水产生的灾害，为水库洪水资源化奠定基础。

［参考文献］

［1］徐敏，徐凤琴，肇鑫.水库科学调度在2010年沈阳强暴雨中的抗洪效果分析［J］.中国防汛抗旱，2011（03）.

［2］刘庆绪.中小型水库防洪能力的图解方法［J］.江西水利科技，1991（03）.

［3］姚立军.中小型水库防洪能力预报方法的探讨［J］.湖南省水力发电工程学会中小水电建设与管理学术交流研讨会论文集[C].2009（09）.

［4］刘招.水库的洪水资源化理论和方法研究［D］.西安理工大学，2008.

［中图分类号］TV122+.1

［文献标识码］A

［文章编号］1002－0624（2016）03－0040－03

[收稿日期]2015-09-16