梯级水库下游水库设计洪水的组合分析

高运法，徐 洁，曾才茂

（贵州省水利水电勘测设计研究院，贵州 贵阳 550002）

0 引言

水利工程建设是社会基础设施建设之一，其发展与社会经济发展相适应。进入21世纪以来，为满足社会发展需要，水利工程建设进入快速发展阶段，中小河流中的梯级水库建设变得更加常见。在梯级水库中，由于上游水库的水力条件对下游水库的安全和规模有直接影响，所以在进行下游水库设计中，应慎重分析上游水库的水力条件对下游水库所产生的影响[1]。本文以贵州省余庆县两岔河水库为例，分析梯级水库下游梯级水库设计洪水的组合计算方法。

1 工程概况

觉林河为乌江左岸一级支流，流经贵州省湄潭、余庆、凤冈三个县级行政区，于凤冈县坪头溪附近汇入乌江干流。觉林河上游已建成有李家寨水库，该水库下游约14.2 km处有拟建的两岔河水库。

李家寨水库位于余庆县松烟镇觉林村境内，于1980年建成。水库坝型为均质土坝，最大坝高26.6 m，坝址以上集水面积11.6 km2，河长5.91 km，河道加权平均比降21.2‰。水库总库容907 万 m3，正常蓄水位 909.00 m，正常库容 797 万 m3，为小（1）型水库，具备多年调节性能。水库溢洪道位于左岸，为侧槽式溢洪道，溢流堰顶高程为909.00 m（正常蓄水位），溢流堰型为WES实用堰，堰流净宽20 m。

将团队进行分割，成为数个独立的科研小组。小组是学生进行科研实践活动的基本单位，是学生内在动力的主要载体。学生相互协调，相互补缺，在具体的科研活动中培养其科研素质。根据作者对点加团队148个科研小组的归纳总结，健全的科研小组的应具以下两种基本属性：

⑬⑮参见 Schmidt － assmann，“Verwaltungsverfahren”，in:Handbuch des Staatsrechts(HdbStR)，BandⅢ，1996，§70Rn．4．

式中:Qp为设计频率P的洪峰流量，m3/s；γ为汇流系数；f为流域形状系数；L为主河道河长；J为分水岭至出口断面的河道平均比降；F为流域面积；C为洪峰径流系数；H24为设计最大24 h点雨量均值。

图1 工程流域水系及位置示意图

2 水库坝址天然洪水

由于设计流域内无实测水文资料，因而坝址洪水采用“雨洪法”进行计算。

根据流域周边测站的分布情况，本次选取琊川雨量站、敖溪雨量站、湄潭气象站进行暴雨分析，结合《贵州省短历时暴雨等值线图》综合确定两水库流域设计暴雨为H24h＝103 mm，CV＝0.55，CS/CV＝3.5。两岔河水库集水面积为 52.5 km2，采用式（1）计算[2]；李家寨水库坝址集水面积为 11.6 km2，采用式（2）计算[2]。

两岔河水库坝址位于李家寨水库坝址以下约14.2 km，水库坝址以上集水面积52.5 km2，主河道河长20.1 km，主河道平均坡降6.00‰。两岔河水库工程任务为乡镇、农村生活供水和灌溉。两岔河水库枢纽坝型为混凝土面板堆石坝，水库正常蓄水位852.00 m，死水位832.00 m，死库容80万m3，兴利库容896万m3，总库容1172万m3，为中型水库。工程流域水系及位置见图1。

（2）李家寨水库洪水调节计算

表1 李家寨、两岔河水库坝址洪峰流量计算成果表

3 两岔河水库坝址设计洪水组合分析

3.1 洪水组合方案拟定

李家寨水库洪水设计标准为50年一遇，校核洪水标准为500年一遇。李家寨水库坝址发生1000年一遇洪水时，已超过其校核洪水标准，若按李家寨水库正常运行情况的防洪调度方式进行洪水调节计算，则两岔河水库坝址处考虑李家寨水库削峰后的1000年一遇洪水是偏不利的。因此，两岔河水库坝址超过500年一遇标准的洪水，不考虑上游李家寨水库的滞洪削峰影响。

根据李家寨水库、两岔河水库所处位置，经量算，两坝址之间河道长度约14.2 km，将李家寨水库坝址断面下泄洪水过程演进至两岔河水库坝址断面，再与两水库区间天然洪水过程叠加，即可认为是两岔河水库坝址断面考虑李家寨削峰影响后的洪水过程。通过上游李家寨水库的削峰滞洪影响后，两岔河水库坝址各频率设计洪水成果见表4。P=0.2%洪水计算过程示意图见图2。

3.2 李家寨坝址以上同频，区间相应法

云南世居少数民族都将建设特色小镇 近日，云南省政府下发《关于加快推进全省特色小镇创建工作的指导意见》明确提出，从2018年至2020年，在全省范围内，每年评选出15个创建成效显著的特色小镇，省财政每个给予1.5亿元以奖代补资金支持，确保每个世居少数民族各建成1个以上特色小镇，充分展现云南省多姿多彩的民族风情。特色小镇全部接入“一部手机游云南”平台。

李家寨水库坝址～两岔河水库坝址区间相应洪水根据两坝址洪水成果，相减得到区间相应洪水，成果见表2。（由于李家寨水库校核洪水标准为500年一遇，因此，只分析李家寨水库500年一遇标准以下的洪水，超过500年的洪水，按照李家寨不削峰考虑。）

表2 区间相应洪水计算成果表

（2）李家寨水库洪水调节计算

（1）区间洪水成果

根据李家寨水库洪水、水库泄流能力、库容曲线等成果，经洪水调节计算，李家寨水库调洪成果见表3。

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表3 李家寨水库洪水调节成果表（李家寨同频洪水）

（3）两岔河水库入库洪水

李家寨水库坝址以上流域集水面积11.6 km2，两岔河水库坝址以上流域集水面积52.5 km2，区间40.9 km2；洪水组合考虑两种:①李家寨坝址以上同频，李家寨～两岔河坝址区间相应；②李家寨坝址以上相应，李家寨～两岔河坝址区间同频。

表4 两岔河入库考虑李家寨水库削峰影响后的洪峰流量成果表

图2 李家寨水库同频下泄洪水与两水库区间相应洪水组合叠加过程示意图（P=0.2%）

3.3 区间同频，李家寨坝址以上相应法

（1）各部分洪水成果

两岔河水库坝址天然洪水成果采用表1成果。

区间同频洪水参照两岔河洪水计算，采用“雨洪法”进行计算。经量算，两水库坝址区间流域参数为:流域面积F=40.9 km2，河长15.89 km，河道加权平均比降5.3‰。洪水采用前文中式（1）计算，经计算，区间同频洪水成果见表5。

表5 两水库坝址区间同频天然洪水成果表

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李家寨水库坝址相应洪水根据两岔河水库坝址、区间同频洪水计算成果，相减得到相应洪水，成果见表6。

表6 李家寨水库坝址相应洪水计算成果表

经上式计算，两水库坝址天然洪峰流量成果见表1。

根据李家寨水库洪水、水库泄流能力、库容曲线等成果，经洪水调节计算，李家寨水库调洪成果见表7。

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表7 李家寨水库洪水调节成果表（李家寨相应洪水）

（3）两岔河水库入库洪水

两岔河水库入库洪水计算，考虑将李家寨水库坝址断面下泄洪水过程演进至两岔河水库坝址断面，再与两水库区间天然洪水过程叠加，即可认为是两岔河水库坝址断面考虑李家寨削峰影响后的洪水过程。通过上游李家寨水库的削峰滞洪影响后，两岔河水库坝址各频率设计洪水成果见表8。

表8 两岔河入库洪峰流量成果表

3.4 洪水组合方案选择

根据上述两种洪水组合方案分析，方案②较方案①偏大。两岔河水库坝址集水面积为52.5 km2，而两水库区间集水面积40.9 km2，占两岔河水库集水面积的比例接近80%，两岔河水库坝址洪水主要由区间洪水组成，区间同频洪水对两岔河水库洪水影响较大，因此推荐采用更为安全、合理的方案②成果。即推荐李家寨坝址以上相应，李家寨～两岔河坝址区间同频洪水组合方案。

4 结语

（1）当上游水库调节性能较差、集水面积占下游梯级比例较小时，上游水库对下游梯级水库洪水影响较小；反之，则需分析上游水库对下游梯级设计洪水的影响。通过上述两岔河水库工程洪水计算，认为在下游梯级工程洪水计算时，应从不同的洪水组合方案进行分析，认真计算上游水库的滞洪削峰作用，并考虑与区间洪水的遭遇叠加情况，最终选择合理、安全的洪水成果。

（2）当上游水库校核洪水标准低于下游水库相关洪水标准时，不应考虑上游水库的削峰作用。特殊情况时（如上游水库存在安全隐患），还应分析上游水库的溃坝对下游梯级洪水和工程安全的影响。

（3）河流水库工程存在多个梯级时，可参照上述方法从上而下逐级计算，得出下游梯级工程断面受上游梯级影响后的设计洪水。