小（2）型水库无资料地区设计洪水及调洪计算方法的应用

□（营口市水利勘测建筑设计院）

小（2）型水库无资料地区设计洪水及调洪计算方法的应用

□董明玥（营口市水利勘测建筑设计院）

辽宁省小（2）型水库所在地区一般没有水文气象资料，设计洪水的计算方法大多采用无资料地区设计洪水方法计算，文章以高士沟水库为实例，高士沟水库位于大石桥市汤池镇高士沟村东的二道河。通过对高士沟水库设计洪水及调洪的推求为其他相关工程提供参考。

小型水库；无资料；设计洪水；调洪

1 工程概况

高士沟水库是一座以灌溉为主综合效益的小（2）型水库。坝址以上流域控制面积1.06 km2，河长1.12 km，河道比降99.11‰。设计洪水标准为20 a一遇，校核洪水标准为200 a。

2 暴雨洪水特性

水库所在流域位于大石桥东部地区，暴雨成因主要是由于西方或西北方移来的冷空气和东南方来的太平洋暖湿空气的交绥作用而产生。流域暴雨多集中在7-8月，大暴雨持续时间一般1-2 d。

3 设计暴雨、洪水计算

3.1 设计面雨量计算

本次主要依据《辽宁省中小流域设计暴雨洪水计算方法》进行设计暴雨、洪水计算。设计面雨量为各时段暴雨的均值与模比系数、折减系数的乘积。该地区水文分区为Ⅳ区，各时段暴雨的均值和变差系数Cv由各时段暴雨均值等值线图和暴雨变差系数等值线图查得。模比系数、折减系数由附表查得，计算成果见表1。

表1 不同频率设计暴雨成果表

3.2 设计洪峰流量Qp与24 h洪量W24计算

下面公式中t为汇流历时，由坝址以上河道长度与河道平均坡度及汇流参数求得，P10p、P1p与Ptp分别为10 min、1 h和t历时的设计面雨量，mm；式ip为暴雨强度，mm；F为流域面积，km2；ψp、α72p、α（72-24）p分别为洪峰径流系数、72 h洪量径流系数、72 h减24 h洪量径流系数，按不同水文分区及频率由《计算方法》附表查得。

由于t历时＜1h洪峰流量采用计算公式如下：

不同频率设计洪水计算成果见表2。

表2 不同频率设计洪水计算成果表

3.3 设计洪水过程线的计算

流域洪水主要由暴雨产生，一次洪水过程大部分在1d之内，其洪水过程线多为单峰型。由于rP＜0.05，采用以设计洪峰QP为最大流量，以T为洪水历时的简化三角形过程线。

计算公式如下：

式中：W调P为参与调洪的洪量，T为洪水历时，rP为过程线形状系数。

不同频率设计洪水过程成果见表3。

表3 不同频率设计洪水过程成果表

4 调洪计算

高士沟水库溢洪道位于大坝右岸岸边，属于宽浅式溢洪道，由进口平底槽段、陡槽段、跌水段、海漫段组成。水库防洪限制水位为207.15 m，溢洪道进口平底槽段（桩号为0+000～0+023.5）长23.50 m，宽9 m，高程为207.15 m。当汛期来水超过207.15 m时，溢洪道全断面泄洪，输水洞不参与调洪演算。

4.1 宽浅式溢洪道进口的水力计算

对于进口为棱柱体的平底槽，当2.50 m＜δ/H＜10 m（δ为棱柱体平底槽的长度，H为堰上水头）时进口水流为宽顶堰水流，溢洪道水位流量关系按宽顶堰泄流能力公式计算。当δ/ H＞10时可采用试算法来计算水位流量关系。设一流量Q，然后根据溢洪道0+023.5处的临界水深hk向上游推算水面线得到进口段面0+000处的水深hs，继根据宽顶堰淹没流的公式得到Q，若该值与原假设的流量Q值相一致则为所求。

分段求和法公式：

式中：ΔL－流段的长度；J－流段的平均水力坡度。水位流量关系见表4。

表4 水位流量关系表

宽顶堰公式：

根据《溢洪道设计规范》SL253-2000的宽顶堰流公式计算：

式中：Q—流量，m3/s；B—溢流堰总净宽，本工程为9 m；H0—计入行进流速水头的堰上总水头，m；g—重力加速度，g=9.80m/s2；m—流量系数；ε—闸墩侧收缩系数；σ—淹没系数。

宽顶堰水位流量关系见表5。

表5 宽顶堰水位流量关系表

4.2 调洪计算

本次调洪计算防洪限制水位为207.15 m，作为起调水位。根据计算出的不同频率下参与调洪洪量W调p，推算出各频率洪水所对应的库容、最大泄量。计算公式为：

其中qm为一定频率的调洪出流量，m3/s；V防为防洪库容，万m3。水位库容关系曲线见图1。

图1 水位库容关系曲线图

高士沟水库洪水调节计算结果见表6。

表6 水库调洪计算参数及成果表

5 结论

经计算高士沟水库正常高水位为207.15 m，相应库容为10.57万m3；设计洪水位为208.68 m，相应库容为14.14万m3；校，相应库容为16.38万m3。

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2016-11-08

（编辑：左英勇）

董明玥（1984-），女，工程师，主要从事水利工程设计方面工作。