受上游水庫調(diào)洪影響的水文分析計算

段璆

（長沙市水利水電勘測設(shè)計院 長沙市 410008）

1 工程概況

長興水庫位于渭川河中下游，上游有楊溪皂水庫和泉塘水庫。楊溪皂水庫位于湘江水系瀏陽河上游的關(guān)口辦事處楊溪湖村境內(nèi)，距瀏陽市區(qū)15km，距瀏東公路5km。水庫控制集雨面積10.7km2，壩址上游干流長4.86km，平均坡降74‰。水庫正常蓄水位81.0m，經(jīng)復(fù)核設(shè)計洪水位（P=2%）82.68m，校核洪水位（P=0.2%）83.25m，死水位56.0m，正常庫容394.0萬m3，總庫容458.15萬m3，死庫容10.0萬m3。是一座以灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)殖效益的小（Ⅰ）型水庫。泉塘水庫位于湖南省湘江流域瀏陽河上游、瀏陽市關(guān)口鎮(zhèn)金口村境內(nèi)，距瀏陽市區(qū)15km。水庫控制集雨面積11.8km2，壩址上游干流長3.5km，平均坡降29.0‰。水庫正常蓄水位59.60m，設(shè)計洪水位61.65m，校核洪水位62.12m，死水位51.56m，正常庫容376.0萬m3，總庫容600.6萬m3，死庫容3.0萬m3。是一座以灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)殖效益的?。á瘢┬退畮臁?/p>

2 組合洪水分析計算

考慮到上游水庫洪水下泄過程對下游有一定的影響，需要分段進(jìn)行洪水計算。現(xiàn)將河道洪水分成三部分，楊溪皂水庫、泉塘水庫和從楊溪皂水庫壩址以下至長興水庫壩址的區(qū)間洪水，區(qū)間流域面積為25.57km2。

壩址上游渭川河流域建有兩座?。á瘢┬退畮?，楊溪皂水庫和泉塘水庫，由于水庫的調(diào)洪作用，改變了下游河道天然洪水特性。水庫調(diào)洪后的下泄流量過程與天然洪水過程相比，一般洪峰及時段洪量減小，峰現(xiàn)時間延后。這種削峰及延后峰現(xiàn)時間的結(jié)果應(yīng)隨天然洪水的大小和洪水過程線開頭的不同而不同。水庫的下泄流量過程與區(qū)間洪水過程組合后形成下游斷面受水庫調(diào)洪影響后的洪水過程。如果區(qū)間洪峰出現(xiàn)在水庫斷面天然洪峰之后，水庫的調(diào)蓄作用可能增加水庫斷面洪峰作用與區(qū)間洪峰遭遇的程度；反之，則可能降低洪水遭遇的程度。根據(jù)歷史實測資料分析，由于楊溪皂水庫和泉塘水庫以及楊溪皂和泉塘水庫至長興水庫壩址區(qū)間屬于同一暴雨區(qū)，水文氣象特性一致，區(qū)間洪峰一般情況下先于上游水庫到達(dá)長興水庫壩址，因此一般洪水水庫的削峰調(diào)洪作用比較明顯。

考慮到水庫的調(diào)節(jié)削峰作用，單獨對水庫進(jìn)行洪水計算及調(diào)洪演算。然后根據(jù)區(qū)間河段實際洪水過程線，采用“上下同頻、區(qū)間相應(yīng)”方案組合進(jìn)行洪水計算。

（1）楊溪皂水庫調(diào)蓄后下泄洪水過程。

楊溪皂水庫位于湘江水系瀏陽河上游的關(guān)口辦事處楊溪湖村境內(nèi)，距瀏陽市區(qū)15km，距瀏東公路5km。水庫控制集雨面積10.7km2，壩址上游干流長4.86km，平均坡降74‰。水庫正常蓄水位81.0m，經(jīng)復(fù)核設(shè)計洪水位（P=2%）82.68m，校核洪水位（P= 0.2%）83.25m，死水位56.0m，正常庫容394.0萬m3，總庫容458.15萬m3，死庫容10.0萬m3。是一座以灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)殖效益的?。á瘢┬退畮?。

根據(jù)楊溪皂水庫調(diào)度方案對設(shè)計洪水進(jìn)行調(diào)洪演算。按照調(diào)洪演算的基本原則和庫容、水位及下泄流量關(guān)系，利用調(diào)洪演算的基本方程水量平衡公式，求得楊溪皂水庫各頻率下泄洪水過程如表1。

表1 楊溪皂水庫下泄洪水過程線m3/s

（2）泉塘水庫調(diào)蓄后下泄洪水過程線。

泉塘水庫位于湖南省湘江流域瀏陽河上游、瀏陽市關(guān)口鎮(zhèn)金口村境內(nèi)，距瀏陽市區(qū)15km。水庫控制集雨面積11.8km2，壩址上游干流長3.5km，平均坡降29.0‰。水庫正常蓄水位59.60m，設(shè)計洪水位61.65m，校核洪水位62.12m，死水位51.56m，正常庫容376.0萬m3，總庫容600.6萬m3，死庫容3.0萬m3。是一座以灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)殖效益的?。á瘢┬退畮?。

根據(jù)泉塘水庫調(diào)度方案對設(shè)計洪水進(jìn)行調(diào)洪演算。按照調(diào)洪演算的基本原則和庫容、水位及下泄流量關(guān)系，利用調(diào)洪演算的基本方程水量平衡公式，求得泉塘水庫各頻率下泄洪水過程如表2。

表2 泉塘水庫下泄洪水過程線m3/s

3 上游水庫經(jīng)水庫調(diào)蓄后匯流計算

本河段上游流域控制面積及干流長度比較大，因此本次設(shè)計不能忽略相應(yīng)水庫滯洪的匯流時間差，根據(jù)水庫調(diào)洪演算得到水庫下泄洪水過程線，考慮匯流后的時間差，得到匯流后的洪水過程線將其與主干流洪水過程線疊加得到設(shè)計暴雨情況下的實際洪水過程線。

匯流時間差計算：根據(jù)經(jīng)驗公式，水庫的匯流時間t=坡面匯流時間t1+平原匯流時間t2

其中坡面匯流時間t1，中型水庫取0.85，小型水庫取0.3；平面匯流時間t2=L/3.6v，L為水庫至匯合點河長，v為洪水平均流速，根據(jù)斷面資料，估算河道平均流速v=2.5m/s。

經(jīng)計算，各水庫至壩址處匯流時間如表3。

表3 長興水庫壩址上游流域洪水匯流時間表

4 洪水過程線疊加

根據(jù)疊加原理，壩址以上洪水由三部分組成，分別為楊溪皂水庫、泉塘水庫和區(qū)間洪水，控制流域面積分別為10.7km2、11.8km2、25.57km2。根據(jù)匯流時間差，洪水過程線疊加成果如表4。

5 結(jié) 論

考慮上游水庫影響和不考慮上游水庫影響兩種方法計算得到的設(shè)計洪峰成果對比見表5。

從以上兩種不同計算方法所得的成果看，考慮到壩址上游渭川河流域建有兩座?。á瘢┬退畮欤瑮钕硭畮旌腿了畮?，由于水庫的調(diào)洪作用，改變了下游河道天然洪水特性。水庫調(diào)洪后的下泄流量過程與天然洪水過程相比，一般洪峰及時段洪量減小，峰現(xiàn)時間延后。這種削峰及延后峰現(xiàn)時間的結(jié)果應(yīng)隨天然洪水的大小和洪水過程線開頭的不同而不同。水庫的下泄流量過程與區(qū)間洪水過程組合后形成下游斷面受水庫調(diào)洪影響后的洪水過程。根據(jù)歷史實測資料分析，楊溪皂水庫和泉塘水庫以及楊溪皂和泉塘水庫至長興水庫壩址區(qū)間屬于同一暴雨區(qū)，水文氣象特性一致，區(qū)間洪峰一般情況下先于上游水庫達(dá)到長興水庫壩址，因此一般洪水水庫的削峰調(diào)洪作用比較明顯，所以必須要考慮上游水庫的調(diào)蓄作用對下游的影響，故本次設(shè)計采用第二種方法的成果。

表4 組合洪水過程線 m3/s

表5 設(shè)計洪水計算成果對比表 m3/s