七星河流域梯級水庫設計洪水分析計算

2024年3月6日發(作者：擬人手法的句子)

第4期2019年4月文章編號：1673-9000（2019）04-0080-03陜西水利ShaanxiWaterResourcesNo.4April，2019七星河流域梯級水庫設計洪水分析計算馬小龍陜西岐山722400）（陜西省岐山縣水電工作隊，［摘設計防洪標準低，要］七星河流域有7座小一型梯級水庫，這些水庫均修建于上世紀六七十年代，滲漏嚴重，溢洪道設施不全，需對該流域各個梯級水庫進行除險加固。各個水庫洪水分析要納入統一的流域計算，入提出梯級水庫庫壩群設計洪水分析計算方法是由本級庫洪水計算的正確直接決定各個梯級水庫除險加固的規模。疊加時，不考慮河道的傳播時間。水庫與上級水庫區間洪水復核和上一級水庫下泄過程疊加而成，以第二梯級祁家，供各個梯級水庫除險加固設計使用。溝水庫為典型庫分析計算該庫入庫洪水，形成《七星河流域水文分析報告》［關鍵詞］七星河流域；梯級水庫；洪水分析；河流特征；調洪演算［中圖分類號］TV122+.3［文獻標識碼］B0前言陜西省寶雞市七星河為渭河水系的二級支流，發源于陜七星河流域梯級水庫庫壩群的建成改善了當地灌溉條件，使農業穩步增產，農民收入逐步增長，但是，由于這些水庫運行時間長，加之庫壩群多系群眾運動所為，且建成時間早，原設計防洪標準低，滲漏嚴重，溢洪道設施不全，使水庫防洪寶雞峽總干韋水倒虹安全隱患多，直接威脅下游的扶風縣城、工程和西寶北線數十萬人民群眾的生命及財產安全。七星河流域已成為寶雞市防洪的重點工程，該流域各個梯級水庫的除險加固水文計算特別是洪水分析要納入統一的流域計算，，供各個梯級水庫除險加固形成《七星河流域水文分析報告》設計使用。流經岐山、扶風兩縣交界，最后西省扶風縣西北部的楊家溝，在扶風縣城東南匯入韋水。流域總控制面積176km2，干流全長24km，河道平均比降2.2%。從上世紀六七十年代以來，寶雞市的岐山、扶風兩縣及馮祁家溝、劉家溝、王家山水庫管理局先后在該流域上建成祝京、（一）型水庫，形成五個梯級，家溝、官務、丁童、白家窯等七座小右支溝其中左支溝上有劉家溝水庫，中支溝上有王家溝水庫，干流上依次從上到下有管務、上有祝京、祁家溝兩座梯級水庫，丁童、白家窯三座水庫，七星河流域水系圖見圖1。1計算方法因為在同一場暴雨即相同的下墊面條件下所產生的同一場洪水，梯級水庫存在著上游各庫運行條件下的洪水分庫組合問題，也就是存在著錯峰削洪問題。入庫洪水計算的正確直接七星河流域洪水復決定各個梯級水庫除險加固的規模。因此，統一復核。核應以整個流域為研究模型，1.1梯級水庫洪水計算上一級庫與本級庫的梯級水庫洪水計算要分為兩部分：本級庫的入庫洪水應為區間洪水，上一級水庫的下泄過程，上一級庫與本級庫的區間洪水和上級水庫的下泄過程疊加而成。1.1.1統一洪水標準小流域梯級水庫區間洪水的計算，要采用統一洪水標準。下兩庫之間的為了協調七星河流域各水庫特別是同一支流上、圖1七星河水系示意圖防洪關系，根據本區水庫的工程規模以及對下游的危害程度確［收稿日期］2019-01-26（1969-）男，設計與施工工作。［作者簡介］馬小龍，陜西岐山人，高級工程師，主要從事水利工程的勘測、·80·

第4期2019年4月陜西水利ShaanxiWaterResourcesNo.4April，2019定水庫的洪水設計標準，各庫均采用，即50年一遇設計（洪水頻率P=2%），500年一遇校核（洪水頻率P=0.2%）的統一防洪標準。1.1.2統一洪水分析計算方法小流域一般沒有實測水文資料，多采用由暴雨資料推理公式推求設計洪水及地區經驗公式兩種方法進行分析論證。經綜合比較一般采用推理公式，因為推理公式在推求過程中進行了嚴格的推理計算。1.2區間洪水計算應注意的問題在推理公式中，影響洪峰的核心因素是暴雨強度和河流特征。小流域中，因其面積小，一般采用同一暴雨強度。在流域面積確定的前提下，河長和比降起關鍵因素，河長和比降對峰值漲水歷時影響大，對同一頻率洪水的洪量影響不大。河長長、比降緩，峰值減小并推遲，否則，峰值增大并提前，在梯級水庫中河長和比降的確定應是從分水嶺到水庫壩址的長及加權平均比降。星河流域各水庫控制面積特征值見表1。表1七星河流域各水庫特征值表集水面積（km2)主河道流域出口至分水嶺序號庫名控制流域區間長度比降比降(km)（‰）長度(km)（‰）1祝京水庫30.13.632.89.545.92祁家溝水庫35.15.02.416.79.428.213王家溝水庫11.06.121.713.542.74劉家溝水庫32.57.623.913.939.15官務水庫116.538.05.311.62.129.26丁童水庫127.511.04.113.31.318.87白家窯水庫156.328.85.35.71.013.51.3上一級水庫下泄過程的確定上一級水庫下泄過程確定是通過調洪演算確定的。調洪演算的原則是從最上游水庫開始調洪。1.4入庫設計洪水推求本級庫的入庫洪水應為上一級庫與本級庫的區間洪水和上級水庫的下泄過程疊加而成。在疊加時，由于區間主溝道很短，只有3km~5km，為了使下游水庫偏安全，因而在洪峰疊加時，只考慮水庫的調洪滯后時間，不考慮洪峰沿河槽推進時傳播時間。2典型庫洪水計算現以七星河流域支流上的祁家溝水庫為典型庫推求設計洪水。祁家溝水庫位于祝京水庫下游，兩壩址相距僅2.4km，為馮家山罐區北干渠渠庫結合工程，壩址以上流域面積35.1km2，實際控制區域面積5km2，主溝道長度2.4km，平均比降16.7‰，區間內河道至分水嶺最大長度9.4km，平均比降28.21‰。原水庫設計時無溢洪道，汛期洪水主要靠滯洪庫容和放水洞泄流來排泄，放水洞最大泄量7.04m3/s。2.1區間洪水推求根據《寶雞市水文實用手冊》以及祁家溝水庫壩址以上的流域及河道特征計算流域不同歷時設計面雨量，面降雨過程，產流過程和凈雨過程，然后按推理公式進行匯流計算。產流計算按照滲產流模型，取前期影響雨量Pa=50mm，根據入滲率和土壤含水量關系式推求；凈雨過程計算，將產流過程各時段的產流量累加起來，即為產流總量，乘以“潛流百分數”可得潛流總量，潛流總量除以潛流歷時即得時段平均潛流量；由產流過程中扣除時段平均潛流量，即得凈雨過程；渭河以北，推理公式的潛流百分數采用15%。匯流計算，根據下式計算匯流參數的值：茲=L（/J·F）1/3，m=1.34茲0.587hR－0.541（hR≤70mm）按子=0.278L/mJ1/3Q1/3計算Q耀子關系，按Qm=0.278（∑ht/t）計算Q耀t關系，將Q耀t、Q耀子關系曲線點繪在一張圖上，其交點即為洪峰流量Qm和流域匯流時間子，見表2。表2推理公式計算成果表（區間洪水）頻率（%）20.2匯流參數m0.650.74匯流時間子（h）2.33.2洪峰流量Q（mm3/s）25.031.0洪水總量（萬m3）19.437.2區間設計洪水過程線采用五點概化過程線再加上區間潛流，五點概化過程線形狀系數Ka=0.1、Kb=0.185、Kw=0.245、Kc=0.210，設計洪水過程線計算結果見表3和圖3、圖4。表3祝京水庫～祁家溝水庫區間設計洪水過程線P=2%P=0.2%T(h)流量（m3/s）T(h)流量（m3/s）00001.42.802.03.402.325.03.231.04.24.605.85.711015.202.2上一級水庫祝京水庫的下泄過程線的推求2.2.1工程概況祝京水庫位于寶雞市岐山縣城東北20km祝家莊，京當兩鄉鎮交界處，即七星河流域的的右支溝，是一座以灌溉為主，兼有防洪、養殖等作用的小（一）型水庫。壩址以上控制流域面積30.1km2，壩址至分水嶺最大長度9.5km，平均比降56‰。原設計總庫容380萬m3，調洪庫容114萬m3，興利庫容226萬m3，死庫容40.0萬m3。·81·

第4期2019年4月陜西水利ShaanxiWaterResourcesNo.4April，2019祝京水庫除險加固工程已實施。設計洪水標準為50年一遇，校核洪水標準為500年一遇，故祝京水庫的設計洪水直接采用其設計成果。2.2.2設計洪水祝京水庫入庫洪水計算成果及洪水過程線見表4和圖2。表4祝京水庫入庫洪水計算成果表T(h)不同頻率不同時間的流量（m3/s）P=2%P=0.2%0001.421.036.02.21883254.035.060.09.500洪量W=155萬m3W=268萬m3圖2祝京水庫洪水過程線（2）調洪演算利用祝京水庫設計洪水過程線、水庫庫容曲線及溢洪道泄流曲線，以汛限水位685.8m(溢洪道進口進口高程686.3m)為起調水位，用列表法進行調洪演算獲得祝京水庫下泄過程，見表5和圖3、圖4。表5祝京水庫入庫泄流計算成果表3T(h)不同頻率不同時間的流量（m/s）P=2%P=0.2%0001.3001.6002.28.0025.03.931.472.59.518.040.01110.025.022002.3祁家溝水庫入庫設計洪水的推求將祁家溝水庫區間洪水與祝京水庫泄流過程線疊加，就得到祁家溝水庫的入庫設計洪水過程線，見圖3、圖4。·82·祁家溝水庫的調洪演算及以下的梯級水庫入庫設計洪水推求不再贅述。圖3祁家溝水庫入庫洪水過程線（P=0.2%）圖4祁家溝水庫入庫洪水過程線（P=2%）3結論1）七星河流域作為小流域梯級水庫庫壩群具有一定的代表意義，其中每座梯級水庫的除險加固需要復核設計洪水，復核要統一洪水標準，統一洪水復核方法，入庫洪水推求由上一級庫與本級庫的區間洪水和上級水庫的下泄過程疊加而成，疊加時不考慮上一級水庫出庫洪水到下一級水庫之間的傳播時間。2）同時要特別注意河流特征的確定，尤其是河長及平均比降的確定，應是從分水嶺到水庫壩址的長及加權平均比降，而不是主溝道的長及比降。3）以七星河流域支流上的祁家溝水庫為典型庫推求設計洪水，祁家溝水庫位于流域上的右支溝，是第二梯級，其上游為祝京水庫。由圖3和圖4可知在50年一遇（p=2%）設計洪水和500年一遇校核洪水下，區間洪水p=2%時，洪峰Qm=25m3/s，漲水歷時子=2.3h，p=0.2%時，洪峰Qm=31m3/s，漲水歷時子=3.2h；上游祝京水庫下泄過程線p=2%時，洪峰Qm=31.4m3/s，漲水歷時子=3.9h，p=0.2%時，洪峰Qm=72.5m3/s，漲水歷時子=3.9h；兩者疊加后得到祁家溝水庫入庫洪水p=2%時，洪峰Qm=39.2m3/s，漲水歷時子=3.9h，p=0.2%時，洪峰Qm=97.0m3/s，漲水歷時子=3.9h；在疊加時沒有考慮河道傳播時間，僅僅考慮錯峰削紅。其它梯級水庫類推，最終形成《七星河流域水文分析報告》，供各個梯級水庫除險加固設計使用。