巢湖市开明山水库调洪演算分析研究

丁明浩

（合肥水文水资源局，安徽 合肥 230000）

洪水计算及调洪验算在水库工程设计及除险加固设计中，对工程定规模、定方案起到至关重要的作用，并且调洪演算结果对水库日常调度运行具有重要的指导意义。本文就如何正确推算安徽省无实测洪水资料地区的洪水，采用水库水量平衡方程准确计算水库水位，进行计算阐述，使开明山水库的调洪演算成果更加合理，从而能更好发挥水库综合功能和效益。

1 水库基本情况

开明山水库位于巢湖市散兵镇开明村境内，属长江流域巢湖水系，是一座以灌溉为主，兼有防洪等综合利用效益的小（2）型水库，水库集水面积0.64km2，设计灌溉面积600 亩，有效灌溉面积为400 亩，保护耕地300 亩，保护人口为200 人，水库下游防洪保护范围有巢庐公路和伍房岗等3 座村庄。水库原设计洪水标准重现期20 年一遇，校核洪水标准重现期300 年一遇。开明山水库现有泄洪设施为正常溢洪道，位于大坝右侧，为开敞式宽顶堰，现场测定堰顶净宽6m，堰顶高程60.0m。开明山水库流域特性参数见表1。

表1 开明山水库流域特征值表

2 设计洪水计算

开明山水库坝址无实测洪水资料，邻近流域也无实测洪水资料，根据现行规范的规定，并考虑流域气候与自然地理条件、地区洪水特性等，按无资料地区设计洪水计算办法由设计暴雨间接推求设计洪水。本次设计洪水根据安徽省水利水电勘测设计院1984 年5 月编制的《安徽省暴雨系数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积设计洪水计算办法》（以下简称《84 年办法》），参考1995年“安徽省长短历时最大暴雨统计参数等值线图”，计算入库洪水。

2.1 点、面设计暴雨

本次设计按暴雨等值线图推求设计暴雨，由于《84 年办法》的附图包含了最大24h、3d 等暴雨均值及Cv等值线，采用的暴雨系列较长，并进行了面上平衡，参数也进行了必要的调整、修正，能反映短历时暴雨统计参数地区性分布规律，可以满足本次计算要求，因此本次采用由原水电部规划总院验收、水电部批准颁发使用的《84 年办法》进行水库设计洪水计算。开明山水库所在流域的洪水主要由暴雨形成，暴雨历时一般1～3d。根据该流域的暴雨及洪水特性，以最大24h 的设计暴雨量进行设计洪水的峰、量控制，按《84 年办法》计算设计洪水。

由《84 办法》，查得开明山水库所在流域最大24h 暴雨参数：

H24=100mm，Cv24=0.60，Cs=3.5Cv

H1=45mm，Cv1=0.50，Cs=3.5Cv

水库控制面积F=0.64km2，24h 与1h 暴雨点面转换系数均为1.0，面雨量均值也分别为100mm、45mm。面净雨量（即地面径流）等于面暴雨量扣除损失量和地下水，5 年、10 年、20 年一遇损失量和地下水量为80mm；30 年一遇及以上扣除损失量和地下水量60mm。汇流计算中瞬时单位线参数按江淮之间山丘区经验公式计算，当F/J2＜1 时，瞬时单位线参数m1=N×k，N 固定为3 时，k 为：

20 年一遇面暴雨量P1=89.56mm，P24=220.03mm；300 年一遇面暴雨量P1=145.80mm，P24=387.05mm。根据P1和P24的比值，查《84 年办法》表6 得重现期20 年和300 年对应n 值分别为00.72、0.70。

20 年一遇面净雨量R3=78.41mm，R24=140.03mm；300 年一遇面净雨量R3=173.32mm，R24=327.05mm。根据计算重现期20 年和300 年对应k 值分别为0.09、0.04，采用值均取0.10。

2.2 设计洪水

按采用的n 和k 瞬时单位线参数，选择相应的洪水流量模过程线，再对相应的洪峰进行修正，使用修正后的洪峰和原n 值查的新的k 值，由新的k、n 确定的洪水流量模过程线逐项乘以F×R24/1000，分别求得各种频率的设计洪水过程线。经计算及查表，开明山水库20 年一遇设计洪峰流量12.79m3/s，设计洪量9.82 万m3；300 年一遇校核洪峰流量27.88m3/s，设计洪量22.64 万m3。

3 调洪演算

3.1 水库水位和容积关系

开明山水库水位-容积关系见表2。

表2 开明山水库水位-容积关系表

3.2 控制运用条件

开明山水库汛限水位为60.00m，水位超过60.00m 时，溢洪道自由溢洪。

3.3 溢洪道泄洪能力计算

宽顶堰泄流公式：

式中：综合流量系数m=0.37，堰顶宽度b=6m。

开明山水库水位-泄量关系表见表3。

表3 开明山水库水位-泄量关系表

3.4 调洪演算理论方法

调洪演算通常采用水库水量平衡方程：

式中：V1、V2分别为计算时段始末的库容（m3）；Q1、Q2分别为计算时段始末的入库流量（m3/s）；q1、q2分别为计算时段始末的出库流量（m3/s）；Δt 为计算时段（s）。

3.5 算法和步骤

本次根据水库现状防汛控制运用原则、水库现状水位库容曲线和水库水量平衡基本方程，采用水库坝址洪水静库容法，对各频率设计洪水进行调洪演算。

3.6 调洪演算成果

根据上述拟定的算法进行调洪演算，调洪演算成果见表4。

表4 开明山水库调洪演算计算成果表

4 调洪演算成果与实测水位比较

开明山水库有记录的洪水年份主要为2016 年和2020 年，据相关分析，水库2016 年洪水接近20 年一遇标准，水库2020 年洪水接近300 年一遇标准。根据水库管理部门提供的2016 年水库水位观测资料显示，2016 年开明山水库最高水位60.58m，比上述调洪演算计算水位60.64m 低了0.06m，2020 年开明山水库最高水位61.15m，比上述调洪演算计算水位61.30m 低了0.15m。

对比水库实测水位资料分析，本次的调洪演算成果基本合理、可靠，误差在规范允许的范围内，可作为水库安全鉴定、除险加固设计及日常运行调度的依据。

5 结语

设计洪水复核成果是水库安全鉴定和除险加固设计的基础依据，一定要根据工程特点和设计流域实际情况，遵循“多种方法、综合分析、合理选用”的原则，认真分析、精心设计。针对开明山水库的特点，分析调洪演算理论方法，采用《84 年办法》，对开明山水库进行调洪演算。对比调洪演算结果与实测水位资料，可以看出，采用《84 年办法》调洪演算计算结果基本符合实际■