考虑水库影响麻磡河治理工程设计洪水确定

付乐宜

（江西省诚乡给水工程有限公司,江西 南昌 330000）

1 引言

设计洪水参数是影响水利工程设计、施工的重要参数[1-2]。河道、水库等均具备一定的调洪能力,在进行设计洪水确定时,考虑水库等对设计洪水的影响是十分必要的[3-5]。

麻磡河综合治理工程旨在改善片区水质,提升防洪能力,准确分析片区设计洪水参数对工程实施具有重大影响。

2 河道设计流量

2.1 洪水计算方法

根据区域内工程现状及规划工程建设方案,流域面积小于10 km2,洪水计算方法如下：

式中：Qp为设计频率为P 的洪峰流量,m3/s；C 为与设计频率P 有关的参数,P=0.5%时的C 为0.056,P=1%时为0.053；H24p为频率为P 的24 小时设计暴雨量；F 为汇水面积,km2。

2.2 设计流量

根据工程方案布置,利用改造现状麻磡河建成区河段,作为麻磡清水通道,将麻磡河建成区上游的清洁山洪水转输到麻磡河建成区下游,标准为50 年一遇；麻磡建成区50 年一遇洪水通过麻磡河雨水通道转输至麻磡新建调蓄池；王京坑建成区50 年一遇洪水则在王京坑河截流后,通过新建转输箱涵转输至麻磡新建调蓄池,与麻磡建成区50 年一遇洪水汇合。

根据工程方案布置,麻磡建成区与王京坑建成区50 年一遇的水汇入麻磡新建调蓄池后,同时通过新建管道将2 m3/s流量转输至丽水河上游,最终汇入大沙河。

针对以上河流分别进行洪水计算,洪水成果见表1。

表1 设计洪水成果表

（1）丽水河

根据工程总体方案,本次径流调蓄转输工程,麻磡、王京坑建成区50 年一遇的洪水采用边蓄边排的方案,通过新建管道往丽水河上游新增转输2 m3/s 流量,故需分析丽水河的设计洪水。丽水河集雨面积小于10 km2,采用经验公式法计算,洪水成果见表2。

表2 工程前、后丽水河明渠段设计洪水表

（2）大沙河

根据本工程总体方案,本次径流调蓄转输工程,麻磡、王京坑建成区50 年一遇的洪水采用边蓄边排的方案,通过新建管道往丽水河上游新增转输2 m3/s 流量,最终转输至大沙河中下游桩号7+000 处（留仙大道以北约150 m）,故需分析大沙河中下游段设计洪水。大沙河各主要控制断面的流域自然地理参数见表3。大沙河流域属于珠江三角洲分区的VⅢ1分区,Um=0.750,K=1.547。

表3 流域特征参数表

2.3 考虑水库影响设计洪水

2.3.1 西丽水库影响分析

1）水位-库容关系曲线

西丽水库水位-库容关系曲线见图1。

图1 西丽水库水位-库容关系表

2）水位-泄洪能力关系曲线

西丽水库溢洪道为弧形闸门控制的2 孔开敞式驼峰堰型,每孔净宽4 m,堰顶净宽8 m,由喇叭形进口的进水渠、平流段、控制段、泄槽段、防冲段和出水渠等组成。

闸孔出流量计算公式：

堰流流量计算公式：

式中：e 为闸门开启高度；σs为淹没系数；b=4 m；n=2；为弧形闸门的闸孔自由出流流量系数；H0包括行近流速水头的堰前水头,忽略行近流速水头,即H0=H；m 为流量系数,P/H≤0.34 时,m=0.385+0.224×（P/H）0.934；P/H＞0.34时,m=0.452×（P/H）-0.032,P（堰高）=1 m。

本工况下溢洪道水位～泄量关系曲线见表4。

表4 西丽水库水位～泄量关系表

3）西丽水库调洪演算原则

（a）50 年一遇洪水时,起调水位为Z0=29.59 m,水库第一级限泄流量为q1限=90.8 m3/s,相应50 年一遇洪水的闸前水位为Z2%=30.73 m。

（b）100 年一遇洪水时,起调水位为Z0=29.59 m,在水位未超过30.73 m 时,水库第一级限泄流量为q1限=90.8 m3/s；当水位超过30.73 m 时,按水库第二级限泄流量为q2限=94.2 m3/s,相应闸前水位为Z1%=30.93 m,即水库设计洪水位。

（c）200 年一遇洪水时,起调水位为Z0=29.59 m,在水位未超过30.73 m 时,水库第一级限泄流量为q1限=90.8 m3/s；当水位超过30.73 m 时,按水库第二级限泄流量为q2限=94.2 m3/s,相应闸前水位为Z1%=30.93 m；当水位超过30.93 m 时,按水库第三级限泄流量为q3限=94.2 m3/s,相应闸前水位为Z0.5%=31.15 m。

（d）2000 年一遇洪水时,起调水位为Z0=29.59 m,在起调水位在Z2%之前按（a）操作,水位在Z2%与Z1%之间时按（b）操作,水位在Z1%与Z0.5%之间时按（c）操作,水位超过Z0.5%时闸门四级全开敞泄,相应闸前洪水位Z0.5%=31.80 m,即水库校核水位。

4）工程前、后调洪演算成果

工程将白芒河、大磡河、麻磡河流域范围内2.19 km2建成区的50 年一遇以下的洪水转输至下游大沙河,50 年一遇以上的洪水仍然进入西丽水库。工程前、后调洪演算成果见表5。

表5 本工程前、后西丽水库调洪演算成果

2.3.2 长岭皮水库影响分析

1）水位-库容-泄量曲线

溢洪道泄流能力关系曲线按式计算：

式中：Q 流量,m3/s；B 总净宽,m,取B=6.0 m；H0计入流速水头的堰上总水头,m；m 二元水流宽顶堰流量系数；H 不计入行进流速的堰上水头；ε闸墩侧收缩系数。

结果见图2。

图2 水位、库容及泄流能力关系（起调水位62.50 m）

2）调度原则

长岭皮水库扩容后调洪演算原则如下：

（a）50 年一遇洪水时,起调水位为Z0=62.5 m,水库第一级限泄流量为Q1限=26 m3/s,相应50 年一遇洪水的闸前水深为Z2%=63.7 m。

（b）100 年一遇洪水时,起调水位为Z0=62.5 m,在水位未超过63.7 m 时,水库第一级限泄流量为Q1限=26 m3/s；当水位超过63.7 m 时,按水库第二级限泄流量为Q2限=30.5 m3/s,相应闸前水位为Z1%=63.9 m,即水库设计洪水位。

（c）1000 年一遇洪水时,起调水位为Z0=62.5 m,在起调水位在Z2%之前按（a）操作,水位在Z2%与Z1%之间时按（b）操作,水位超过Z1%时认为已超过100 年一遇洪水,相应闸前洪水位Z0.1%=64.8,即水库校核水位。

3）调洪演算成果

表6 长岭陂水库调洪演算成果

3 设计洪水成果

3.1 设计洪水成果

在计算工程设计洪水时计算两种洪水组合,洪水组合一为上游水库洪水与设计断面洪水同频率,区间为相应洪水的洪水组合方式；洪水组合二为区间洪水与设计断面洪水同频率,上游水库为相应洪水的洪水组合方式；最后选取不利组合作为水库下游防洪工程的设计洪水。

根据本工程总体方案,本次径流调蓄转输工程,麻磡、王京坑建成区50 年一遇的洪水采用边蓄边排的方案,通过新建管道往丽水河上游新增转输2 m3/s 流量,最终转输至大沙河中下游桩号7+000 处（留仙大道以北约150 m）。

表7 大沙河中下游段200 年一遇设计洪水成果

3.2 成果合理性分析

根据流域洪峰模数成果表8,同频率下洪峰模数随着流域面积的增大而减小,而同一断面的洪峰模数随着频率的增加而降低,符合洪水的变化特性。

表8 流域内洪峰模数成果表

4 结论

结合麻磡河综合治理工程实施方案,考虑流域范围内水库调洪作用对片区设计洪水的影响,综合确定了工程的设计洪水参数。通过合理性分析,考虑水库影响作用后,设计洪水参数成果较为合理,可作为工程设计的依据。