淤地壩調(diào)洪演算探討

楊世鋒 張獻(xiàn)才

在淤地壩工程設(shè)計中,正確地進(jìn)行調(diào)洪演算是確保工程安全性與經(jīng)濟(jì)性的重要內(nèi)容,其結(jié)果決定大壩的高度和溢洪道的尺寸。

在壩系調(diào)洪中,擬建工程上游設(shè)置了溢洪道的骨干壩時,調(diào)洪演算采用SL 289-2003水土保持治溝骨干壩工程技術(shù)規(guī)范中:

其中,qp為頻率為p的洪水時溢洪道最大下泄流量,m3/s;q′p為頻率為p的上游工程最大下泄流量,m3/s;Qp為區(qū)間面積頻率為p的設(shè)計洪峰流量,m3/s;W′p為本壩泄洪開始至最大泄流量的時段內(nèi),下游工程的下泄洪水量,104m3;Wp為區(qū)間面積頻率為p的設(shè)計洪水總量,104m3;Vz為滯洪庫容,104m3。

在公式中存在一個假定,即上游工程的下泄流量和下游工程的區(qū)間洪峰是同頻率、同步達(dá)到最大值,該假定明顯具有局限性,是一種偏安全的設(shè)想,勢必會造成工程設(shè)計的不合理。

針對上述問題,可以應(yīng)用洪水過程線進(jìn)行壩系的調(diào)洪演算,即對上游工程進(jìn)行庫容詳調(diào),繪制泄洪過程線;與下游工程的區(qū)間洪水過程線疊加,求出的曲線作為下游工程的入庫洪水過程線,然后擬定溢洪道的尺寸,采用入庫出庫水量平衡公式進(jìn)行調(diào)洪演算,校核修正溢洪道的尺寸,使工程設(shè)計合理化。

1 工程實例

以陜西省富縣沙西溝小流域壩系工程為例,根據(jù)以上方法進(jìn)行調(diào)洪演算。

1.1 基本資料

沙西溝骨干壩流域面積57.92 km2,區(qū)間面積6.27 km2,沙西溝骨干壩(GG12)上游分布有太安2號(GG08)、亂石溝 2號(GG10)及碾子河(GG11)三座骨干壩,其中GG08太安2號和GG10亂石溝2號設(shè)置有溢洪道。

沙西溝小流域建設(shè)時序見表1。

表1 沙西溝小流域建設(shè)時序

1.2 調(diào)洪演算

根據(jù)建設(shè)時序,故將本次調(diào)洪計算分為了以下三種情況:

1)建成后第一年。此時GG08太安2號、GG10亂石溝 2號及GG11碾子河三座骨干壩尚未建成,應(yīng)按全流域洪水調(diào)洪。

采用入庫出庫水量平衡公式,繪制雙輔助曲線,采用半圖解法進(jìn)行水庫調(diào)洪演算,溢洪道泄流采用寬頂堰公式,溢洪道凈寬取10 m,經(jīng)計算,洪水過程線及泄流過程線見圖1。

經(jīng)計算,30年一遇設(shè)計洪水位 978.77 m,最大下泄流量143.74 m3/s,最大溢流水深4.17 m。

2)建成后第二年。此時GG10亂石溝 2號及GG11碾子河兩座骨干壩已建成,GG08太安2號尚未建成,應(yīng)考慮GG10亂石溝2號骨干壩的洪水調(diào)洪。

疊加上游工程泄流過程線與下游工程區(qū)間洪水過程線得到下游工程的入庫洪水過程線如圖2所示。

調(diào)洪演算后,30年一遇洪水過程線及泄流過程線見圖3。

經(jīng)計算,30年一遇設(shè)計洪水位 978.33 m,最大下泄流量121.36 m3/s,最大溢流水深3.73 m。

3)建成后第三年。此時GG08太安2號,GG10亂石溝2號及GG11碾子河三座骨干壩都已建成,應(yīng)考慮GG10亂石溝2號及GG10亂石溝2號骨干壩的洪水調(diào)洪。

疊加上游工程泄流過程線與下游工程區(qū)間洪水過程線得到下游工程的入庫洪水過程線如圖4所示。

調(diào)洪演算后,30年一遇洪水過程線及泄流過程線見圖5。

經(jīng)計算,30年一遇設(shè)計洪水位 977.82 m,最大下泄流量97.44 m3/s,最大溢流水深 3.22 m。

1.3 調(diào)洪演算成果分析

分析以上計算過程及結(jié)果,從經(jīng)濟(jì)性出發(fā),最終可選擇第三種情況時的計算成果,但是在工程建成的第一年和第二年,洪水期應(yīng)設(shè)置汛限水位,拿出一定的庫容作為滯洪庫容存蓄洪水。

2 結(jié)語

本文根據(jù)淤地壩設(shè)計的實踐,利用洪水過程線的方法計算了陜西省富縣沙西溝小流域壩系,給工程設(shè)計以指導(dǎo),更寄望能拋磚引玉,求出壩系調(diào)洪演算更合理的計算方法。