小型水库除险加固工程设计中水文水利计算分析

申华

（都匀市匀城水利有限责任公司 550002）

小型水库除险加固工程设计中水文水利计算分析

申华

（都匀市匀城水利有限责任公司 550002）

水文水利计算是水库除险加固设计的一个重要组成部分。本文笔者在总结和调查部分小型水库基本情况的基础上，对其水文基本参数和洪峰流量等数据的复核计算进行了分析，仅供参考。

小型水库；除险加固；水文水利计算；基本方法

小型水库除险加固工程设计具有时间节点性强、工作量大以及收集资料多等特点，水文水利的计算需要使用多种方法，综合分析各项数据。所以，就小型水库水文水利的计算工作来说，它的时间任务是十分繁重的。总结切合实际、简便易行的水文水利计算方法能更好的完成工程设计。

1 主要工作内容

水文水利计算的主要工作内容为径流复核和洪水复核，本文针对水文计算中洪水复核方法、主要调洪计算原则及方法等进行分析。在设计洪水复核中主要流域参数分为流域几何特征值、设计暴雨和产汇流参数三部分，由流域参数求出各频率下的洪水过程线；由实测量算得出的水位-泄量关系曲线进行洪水调节计算，以此得出相应频率下的水位，再根据坝顶高程复核计算出最终的校核水位及设计水位。

1.1 流域基本情况调查

在现场检查中，我们主要需要对水库所在流域条件、水库历年运行管理情况、历史洪水情况、现状淤沙高程等资料进行收集。采用万分之一地形图及实际测量图对水库所在流域的基本参数进行复核，包括流域几何特征参数（流域面积F、河长L、比降J）、库容曲线等。

1.2 设计暴雨

本文笔者对贵州地区的多个小型水库进行了抽样调查，发现这些小型水库多处于小流域及特小流域，大多没有适合的水文站对它们进行水文比拟法计算。一般的做法是根据坝址以上流域中心位置查阅《贵州省暴雨洪水计算实用手册》（以下简称《手册》）相关等值线图得出年最大24h、年最大1h的暴雨均值和变差系数Cv。若流域内或附近的雨量站有降雨量的相关资料，可将其统计后与《手册》的结果进行对比、综合选取适合本水库的暴雨参数，再根据《手册》中相应时段的暴雨时程分布得出各频率下的时段暴雨分配量。

1.3 设计洪水计算

小型水库所在流域内大多无实测洪水资料，设计洪水采用“雨洪法”进行计算。分析水库所在流域地貌形态、植被情况，根据《手册）》选取汇流参数r1、径流系数C。涉及的洪水计算公式根据流域面积和流域几何特征值选择：

设计洪水总量采用公式：

式中：Qp——设计洪峰流量，以m3/s计；

r1——汇流系数；

f——流域形状系数；

J——主河道加权平均比降；

L——主河道河长；

F——流域面积，km2；

C1——洪峰径流系数；

Sp——某频率1h暴雨，以mm计；

W总——设计洪水总量，万m3；

H24p——设计频率下的最大24h暴雨；

Hs——稳定雨损；

ΔHs——附加雨损。

根据产流及汇流计算得到水库的洪水过程线。

2 调洪计算

在洪水调节计算中有三个基本要素：洪水过程线、库容曲线和泄流曲线。

2.1 泄流曲线

小型水库除险加固工程需要复核水库现状溢洪道下泄流量是否满足泄洪要求。根据现状正常蓄水位H、复核的溢洪道堰型、溢流前缘宽B，采用堰流根据公式得到水位-流量关系。

2.2 调洪计算

根据以上的三项基本资料，采用水量平衡原理对各频率设计洪水进行调节计算。洪水调度原则为：水库自正常蓄水位起调，水位高出堰顶高程则自由溢流。应用公式为：

式中：Q1、Q2——计算时段初、末入库流量（m3/s）；

Q——计算时段的平均入库流量（m3/s）；

q1、q2——计算时段初、末的下泄流量（m3/s）；

q——计算时段的平均下泄流量（m3/s）；

V1、V2——计算时段初、末水库存水量（万m3）；

Δt——计算时段。

2.3 泄洪建筑物安全性复核

根据水库洪水复核及调洪计算，判断水库经安全超高计算在不同工况下坝顶高程是否满足要求，水库大坝现状抗洪能力是否满足。同时判断溢洪道现状安全下泄流量是否满足校核洪水的下泄流量，现有泄洪能力是否满足要求。根据实际情况对大坝及溢洪道进行改造设计，加宽溢洪道或加高坝顶，并计算改造后的泄流曲线及调洪成果。

2.4 合理性分析

水文水利计算成果的合理性分析，一般从暴雨参数的取值是否合理、设计洪水成果是否符合地区分布性规律、本次设计洪水与调查的历史洪水成果是否相协调进行分析。在洪水调洪计算中，水位的合理性也能反映设计洪水的合理性，两者相辅相成。

2.5 正常蓄水位及死水位的确定

通常在设计中，水库的正常水位及死水位等往往维持不变，但在设计中需综合考虑，如水库因各种原因曾降低正常水位，应与当地水利部门协调重新确定正常水位；又如当前正常水位无法满足设计供水或灌溉需求时，也需要根据“以需定供”原则进行兴利调节计算，重新确定兴利库容和正常水位。死水位的确定通常需要复核水库淤沙高程及淤沙量，采用多年平均排沙比法，在取水口高程满足淤沙高程的情况加上取水口高度及最小淹没深最终确定死水位。

3 结语

总而言之，在对水文水利进行计算过程中，应着重对基础资料收集，对流域要素及设计暴雨取值分析复核，对水位、面积、容积关系曲线、泄量关系曲线等进行复核，继而分析计算水库的特征水位，同时将计算结果进行合理性分析，从而为水库除险加固工程设计提供切合实际及可靠的计算成果。本文由于资料条件及水平等条件的限制，有不足和片面之处，望批评、指正。

[1]王继辉.贵州暴雨洪水计算综述[J].贵州水力发电，2000，14（01）：1～6.

[2]虞慧，张丽玲，胡久伟.浅析小型水库除险加固工程设计中水文水利计算[J].江西水利科技，2013，03：218～221.

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2016-8-21