龙湾湖水库工程设计洪水计算要点

何生虎，陈 卓

（河南灵捷水利勘测设计研究有限公司，河南 南阳 473000）

1 工程概况

老灌河西峡县境内河长109.40 km，落差298.50 m，平均比降3.30‰，控制流域面积3 473 km2，总控制流域面积4 219 km2。有17个梯级、29座小水电站，总装机28 520 kW，龙湾湖水库为第17级，坝址位于档子岭电站拦河坝上游200 m处。

龙湾湖水库以供水、防洪为主，兼顾灌溉、生态、应急、发电等，中型水利枢纽工程。水库从老灌河向丹水河、黄水河流域的丹田阳区域年调水2 354 万m3，解决丹水、田关、阳城三个乡镇7.70万人生活用水、丹田阳工业园区用水和2 333.34 hm2高标准农田灌溉用水。削减老灌河流域洪峰10.80%，与上游石门水库双重应急调节，可以确保老灌河流域南水北调中线水源水质安全。增加水电装机容量3 800 kW。

2 设计暴雨

2.1 天然情况下设计洪水计算

2.1.1 特大洪水处理

特大洪水处理是指特大洪水重现期的确定、经验频率和统计参数的处理。对于调查考证期N 中有a 个特大洪水的不连续洪水系列，其经验频率采用下列数学经验公式计算：

2.1.2 洪水峰量频率计算

据西峡、米坪两水文站洪水系列资料，点绘经验频率点据，采用不连续系列矩法初估统计参数，选用皮尔逊Ⅲ型曲线作为理论频率曲线，用经验适线法确定洪峰和洪量统计参数。

米坪、西峡水文站洪水峰量频率计算成果表（此略），相应的洪水频率曲线图（此略）。经计算，米坪水文站与西峡水文站洪峰模数相近，符合地区分布规律。

2.1.3 洪峰、洪量推求

2.1.3.1 各分区同频率设计洪水计算

据洪峰洪量模数相近原则，由西峡水文站设计洪峰和洪量推求拟建坝址处及区间发生设计频率（P）洪水。按设计洪峰流量公式：最大一天设计洪量公式：各分区天然情况下设计洪峰、洪量见表1。

2.1.3.2 分区相应洪水计算

拟建坝址与石门水库坝址处发生同频率（P）洪水时，区间发生相应洪水：W区间=W坝址t-W石门t。拟建坝址与区间发生同频率（P）洪水，石门水库发生相应洪水：W石门t=W坝址t-W区间t。

2.1.4 设计洪水过程线计算

由上述计算求得分区相应设计洪峰流量及一日、三日洪量，可选择典型过程线通过同频率放大推求设计洪水过程线。石门水库从西峡站实测洪水过程中选择1958、1964、1968、1983、2010年等多场大洪水，经过比较，2010年洪水洪峰、洪量均最大，且主峰靠后，对水库工程防洪安全不利。龙湾湖坝址设计洪水计算时需考虑上游石门水库削峰影响，因此其典型设计过程线需选取与上游石门水库同年份典型洪水过程，亦采用2010 年实测洪水，推求龙湾湖水库坝址设计洪水过程。天然情况下各分区设计洪水过程线表（略）。

3 水库水位库容与水库泄流分析计算

3.1 水库水位～面积～库容曲线

水库库容曲线据实测1:1 000 地形图，逐级量算相邻高程面积，推求库水位～面积关系，再由公式：ΔV=ΔZ×（F1+）/3推求水库水位～库容关系，求得部分ΔV后，进行累加可得出各种水位下的相应容积，点绘成图，即可得水位～面积～库容关系表（略），曲线见图1。

图1 龙湾湖水库水位Z～库容V曲线图

3.2 水库泄流曲线计算

龙湾湖水库防洪限制水位207.00 m 与正常蓄水位为211.50 m 之间的库容为防洪与兴利结合库容1095 万m3，结合深4.50 m，洪水期以207.00 m为起调水位。

水库泄洪建筑物采用WES堰有闸控制，19孔闸门，每孔净宽10 m，汛期限制水位207.00 m与闸堰顶高程一致，汛期闸门全开，洪水经泄洪闸下泄。由公式：Q=σsεmnb，经计算得龙湾水库泄流曲线结果见表2和图（略）。

表2 水库水位～泄流关系表

4 调洪演算

4.1 调洪演算原理

水库调洪在水量平衡和动力平衡支配下，用单辅助线法计算。水量平衡公式将水量平衡方程变换得到

4.2 调洪演算结果

堰顶高程水位207 m为起调水位，根据不同频率入库设计洪水过程线，按照入库流量超过下泄流量的部分由水库拦蓄，逐时段查算辅助曲线，确定水库出库流量过程。具体调洪演算过程表（略）。不同频率洪水调洪演算成果见表3。

表3 龙湾湖水库调洪演算成果表

5 水库回水计算

根据实测的龙湾湖水库坝址上游河道纵横断面图，将河道划分为适宜计算河段后，运用水面线基本方程，从起始断面（即坝址）开始，逐段自下而上推算至上游，水库主河道老灌河回水曲线表及支流古庄河回水曲线表（略）。

6 结语

综上可知，龙湾湖水库工程设计洪水计算分析主要包括设计暴雨洪水计算，水库水位库容与水库泄流分析计算，水库调洪演算与水库回水计算。