三臺子水庫設計洪量計算方法探討

陳 詩

(遼寧省撫順水文局， 遼寧 撫順 113005)

三臺子水庫設計洪量計算方法探討

陳 詩

(遼寧省撫順水文局， 遼寧 撫順 113005)

三臺子水庫位于遼河一級支流李家河上游，該河流沒有設立水文測站,在鄰近流域即遼河支流拉馬河上游尚屯水庫設有水文測站，集雨面積238km2，水文條件相似，有參證價值。計算設計洪水時，采用尚屯水庫資料，可按遼寧省中小河流(無資料地區(qū))設計洪水計算方法進行計算。本文詳述了水庫設計洪量計算方法。

洪峰流量； 洪量； 計算； 三臺子水庫

1 流域概況

三臺子水庫位于遼寧省沈陽市康平縣東關鎮(zhèn)三臺子村西，壩址位于東經123°21′，北緯42°38′，在遼河一級支流李家河上游。河道長21km，平均比降3.6‰，壩址以上集水面積143km2，是一座以防洪為主，兼有灌溉、水產養(yǎng)殖和旅游功能的中型水庫。

庫區(qū)為低山丘陵區(qū)，南部山勢較陡，分水嶺最高點高程342.5m。區(qū)內植被較多，其他地勢較緩。水庫保護耕地1.8萬畝， 保護5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)及1個農場合計人口5萬人，保證位于壩下1.5km的203國道暢通，保護下游固定資產達2億元的小康煤礦及鐵路專用線。

水庫始建于1939年，1944年建成。水庫樞紐工程有大壩一座，輸水泄洪洞兩座，無溢洪道。大壩為均質土壩，主壩長4120m。兩座輸水泄洪洞均為壩下埋現(xiàn)澆混凝土方涵型式。

2 參證站設計洪峰流量

尚屯水庫和三臺子水庫屬于同一水文分區(qū)，且是鄰近流域。為了驗證三臺子水庫應用無資料地區(qū)的成果推求設計洪水的準確性，用尚屯水庫現(xiàn)有的水文資料進行考證，以求得可信的程度，即三臺子水庫可否應用無資料地區(qū)的成果來推求設計洪水。

2.1 資料的分析和計算

尚屯水庫1954年建站，1958年建庫，建庫前只有三年水文資料，但這三年的洪水都較小，最大的洪峰流量67.4m3/s。建庫以后，1960—1970年的資料記載不完整，無法使用。最后決定采用1971—1991年建庫的資料來進行還原計算，反推該水庫的入庫洪峰和洪量。再應用水量平衡原理，把推出的入庫過程進行分析、概化，求入庫的洪水過程。從計算結果看，1986年推求的洪水較1985年偏小，通過查閱資料和調查的成果得知，1985年最大三日降雨110mm，1986年最大三日降雨148mm，可以肯定1986年的洪峰大于1985年。應用暴雨徑流關系確定1986年的各值。最后確定年最大入庫洪峰、年最大24h入庫洪量、年最大三日入庫洪量。

對所推求的數(shù)據逐一進行分析、考證，即進行系列代表性分析。主要是應用降水資料進行對比分析、計算，以確定推求數(shù)據的準確性。通過分析、考證，最后確定歷年的數(shù)據。

歷史洪水和特大洪水在頻率計算中起關鍵作用，此次調查中得知，該流域沒有發(fā)生特大洪水，在近50年中，該流域只有在1951年、1969年、1985年、1986年發(fā)生過較大洪水。通過查閱資料和調查成果得知：1951年最大三日降雨220mm，1969年最大三日降雨124mm，1985年最大三日降雨110mm，1986年最大三日降雨148mm，1969年三日雨量較1986年小，所以未去考證。1951年最大三日降水是近50年以來最大的，所以可把推求的資料系列延長到50年。從該流域分析得知，洪峰和洪量主要是三日暴雨形成的，所以應用該流域的暴雨徑流關系，參照1985年的暴雨徑流關系，用三日雨量推求出1951年的洪峰為531m3/s、24h入庫洪量1957萬m3、三日入庫洪量2880萬m3。

2.2 洪水的排位分析

還原反推的入庫洪水系列共24年，系列較短，且無特大洪水。通過分析、比較，確定1951年為近50年以來的最大洪水年，該洪水為50年一遇。

2.3 洪水經驗頻率的確定

尚屯水庫入庫洪峰流量各經驗頻率的計算見表1，點繪頻率曲線，用讀點法推求出洪峰流量參數(shù)Qm平均值為110m3/s，CV=1.26。通過配線、分析，最后確定取Qm平均值為110m3/s，CV=1.30，Cs=2.5CV。計算出各種頻率的設計值，對該設計值在20%范圍內進行分析修正，確定采用值見表1。

表1 尚屯水庫入庫洪峰流量各頻率設計值 單位：m3/s

3 三臺子水庫設計洪峰流量

三臺子水庫無實測洪水資料，設計洪水計算采用遼寧省水文水資源局1998年編制的《遼寧省中小河流(無資料地區(qū))設計暴雨洪水計算方法》一書中的方法。查《遼寧省水文分區(qū)圖》，該流域屬于Ⅱ區(qū)。

河道平均坡度:

=3.60/00

匯流歷時計算。計算公式查《遼寧省水文分區(qū)圖》，水文Ⅱ區(qū)時系數(shù)x=0.84，y=0.72，代入公式得：

設計洪峰流量:

=4.8h

計算公式：

式中QP——設計洪峰流量，m3/s；

ФP——設計洪峰徑流系數(shù)，查附表(3-2)；

iP——相當于匯流時間τ的設計暴雨強度，mm/h。

F——集水面積，km2。

各頻率洪峰流量見表2。

表2 設計洪峰流量計算

尚屯水庫集雨面積238km2，三臺子水庫集雨面積143km2，采用公式：

計算結果見表3。

表3 計算結果比較 單位：m3/s

從計算結果得知：無資料計算值與參證尚屯水庫計算值接近，認為可以采用利用無資料地區(qū)方法得出的計算值。

4 設計洪量計算

4.1 參證站(尚屯水庫流量站)實測資料推求設計洪量

4.1.1 最大24h入庫洪量頻率的確定

通過點繪頻率曲線，用讀點法推求出洪量參數(shù)為：W24平均值為420萬m3，CV=1.11。通過配線、分析，最后確定?。篧24平均值為420m3/s，CV=1.20，Cs=3.0CV。計算出各種頻率的設計值，對該設計值在20%范圍內進行分析修正，確定采用值見表4。

表4 尚屯水庫最大24h入庫洪量各頻率設計值 單位：萬m3

4.1.2 最大三日入庫洪量頻率的確定

經驗頻率的頻率計算見表5，點繪頻率曲線，用讀點法推求出洪量參數(shù)為：W三日平均值為554萬m3，CV=1.13。通過配線、分析，最后確定?。篧三日平均值為554m3/s，CV=1.15，Cs=3.50CV。計算出各種頻率的設計值，對該設計值在20%范圍內進行分析修正，確定采用值見表5。

表5 尚屯水庫最大三日入庫洪量各頻率設計值 單位：萬m3

4.2 三臺子水庫設計洪量計算

a.設計洪量。計算公式

式中系數(shù)α三P、α(三-24)P按水文Ⅱ區(qū)查附表(3-2)求得。

設計洪量計算結果見表6。

表6 設計洪量計算

尚屯水庫集雨面積238km2，三臺子水庫集雨面積143km2，采用公式：

計算結果見表7。

表7 計算結果比較 單位：萬m3

5 結 語

通過利用參證站計算及無資料地區(qū)計算的三臺子水庫設計洪量結果可知：無資料計算值與參證尚屯水庫計算值接近，認為可以采用利用無資料地區(qū)方法得出的計算值。

[1] 董恒,劉長燕,王濤濤,等.氣候變化對海河流域徑流量的影響[J].河北水利,2010(4).

[2] 王霞,夏自強,唐志堅.黃河下游生態(tài)徑流量計算研究[J].河海大學學報(自然科學版),2009(2).

[3] 史輔成,慕平,王玉峰.黃河流域下墊面變化對徑流量影響的討論[J].人民黃河,2005(1).

[4] 賈玉萍.水利工程汛期分期設計洪水及施工設計洪水分析[J].黑龍江水利科技,2013(3).

[5] 湯玉苓.菩薩廟水庫洪水流量設計及合理性分析[J].水利規(guī)劃與設計,2016(7).

Discussion on design flood calculation method in Santaizi Reservoir

CHEN Shi

(Liaoning Fushun Hydrology Bureau, Fushun 113005 China)

Santaizi Reservoir is located on the upstream of level 1 tributary of Liaohe River. There is no hydrological station in the basin. Hydrological station is set in Shangtun Reservoir, which on the upstream area of Lama River——Liaohe River tributary. Catchment area is 238km2; hydrological conditions are similar with reference value. When designed flood is calculated, data of Shangtun Reservoir is adopted, and designed flood calculation method of medium and small rivers (area without data) in Liaoning Province can be applied for calculation. The design flood calculation method is discussed in detail in the paper.

flood peak flow capacity; flood capacity; calculation; Santaizi Reservoir

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2016.06.013

TV62

A

2096- 0131(2016)06- 0040- 04