江西獅子山水閘設(shè)計洪水及合理性分析

郝利芬

（豐城市水利水電勘測設(shè)計室，江西 豐城 331100）

0 引言

江西省豐城市獅子山水閘位于豐城市榮塘鎮(zhèn)境內(nèi)，距豐城市區(qū)約10 km。水閘流域?qū)氽蛾柡h(huán)湖區(qū)河流清豐山溪，閘址以上控制流域面積518 km2，設(shè)計過閘流量648 m3/s，設(shè)計灌溉面積0.8萬畝，實際灌溉面積0.75萬畝，是一座以灌溉為主，兼顧防洪等綜合利用的中型水利樞紐工程[1]。多年來，受物力、財力及施工條件限制，且運行多年，工程自然老化、水毀嚴(yán)重，為全面評價水閘的安全狀況，了解水閘的運行狀態(tài)，有關(guān)專家對獅子山水閘進(jìn)行了安全鑒定審查，認(rèn)定獅子山水閘屬三類閘，需對水閘進(jìn)行除險加固[2]。

1 流域及水文條件

1.1 流域概況

獅子山水閘流域?qū)氽蛾柡h(huán)湖區(qū)河流清豐山溪，上游約40 km處有紫云山水庫，約32 km處有黃金水庫，紫云山水庫和黃金水庫下泄洪水均下泄進(jìn)入清豐山溪，流經(jīng)獅子山水閘。紫云山水庫坐落在清豐山溪上游，水庫集雨面積77.04 km2，主河道長度為18.53 km，主河道平均比降為5.72‰，是一座以灌溉為主，兼顧防洪、發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用的大（2）型水庫；黃金水庫位于清豐山溪豐水河支流石江河，水庫控制流域面積55.2 km2，主河道長15.3 km，河床平均比降15.0‰，水庫總庫容5079萬m3，是一座以灌溉為主的中型水庫。

1.2 水文條件

獅子山水閘流域?qū)賮啛釒夂騾^(qū)，雨量充沛，多年平均氣溫為17.6℃，多年平均降雨量1540.3 mm，年最大降雨量2689 mm，年最小降雨量1042.6 mm，降雨年內(nèi)分配不均勻，多集中在4～6月份，約占全年的46.2%，9月～次年1月份枯水季節(jié)僅占全年降雨量的20.8%。降雨主要受海洋季風(fēng)影響，多鋒面氣旋雨、臺風(fēng)雨及熱雷雨。多年平均蒸發(fā)量992.4 mm（E601型），多年平均濕度81%，日照時數(shù)1788 h，無霜期265 d。

2 設(shè)計洪水分析

獅子山水閘控制流域面積518 km2，主河道長67 km，主河道加權(quán)平均坡降2.02‰。水閘閘址處設(shè)計洪水由三部分組成，分別是區(qū)間洪水、上游紫云山水庫和黃金水庫下泄洪水。

獅子山水閘流域內(nèi)沒有水文測站，在清豐山溪附近流域的水文站中，與水閘工程面積接近的僅有宜豐水文站。宜豐水文站位于宜春市宜豐縣，屬于錦河支流宜豐河，集雨面積519 km2，主河道長度52.5 km，主河道縱比降2.85‰。由于其資料觀測精度較高，滿足設(shè)計要求，故選取宜豐水文站作為水文參證站。

2.1 區(qū)間洪水計算

2.1.1 歷史洪水及重現(xiàn)期

宜豐河宜豐水文站河段歷史洪水采用1983年11月由江西省水利廳刊發(fā)的《江西省洪水調(diào)查資料》中的成果，詳見表1。

表1 宜豐水文站河段歷史調(diào)查洪水成果表

宜豐水文站1829年洪水，洪峰流量為1620 m3/s，排名第一，重現(xiàn)期約為180年；1973年實測洪峰流量為1230 m3/s，排名第二，重現(xiàn)期約為90年。

2.1.2 設(shè)計洪水推求

根據(jù)宜豐站1957年～2011年共55年實測最大洪峰流量資料系列，詳見表2，結(jié)合歷史洪水調(diào)查資料，將五次歷史洪水及1969年實測洪水作特大值處理，經(jīng)P～Ⅲ曲線適線，當(dāng)=370 m3/s、Cv=0.70、Cs=3.0Cv時，經(jīng)驗點據(jù)與理論頻率配合較好，求得宜豐站各頻率的設(shè)計洪水，再用流域面積比的1次方換算到獅子山水閘閘址處，其成果見表3。

表2 宜豐水文站歷年最大洪峰流量表

表3 宜豐站及獅子山水閘設(shè)計洪水成果表

2.2 紫云山水庫下泄洪水計算

紫云山水庫壩址附近沒有水文站，故設(shè)計洪水根據(jù)《江西省暴雨洪水查算手冊》間接推求。由于紫云山水庫控制集雨面積大于50 km2，采用瞬時單位線法進(jìn)行推求計算的成果[3]（成果引自2010年長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限責(zé)任公司設(shè)計的《江西省豐城市紫云山水庫除險加固工程初設(shè)報告》），具體成果見表4。

表4 紫云山水庫各頻率設(shè)計洪水成果表

2.3 黃金水庫下泄洪水計算

黃金水庫壩址附近沒有水文站，故設(shè)計洪水根據(jù)《江西省暴雨洪水查算手冊》間接推求，由于黃金水庫控制集雨面積大于50 km2，采用瞬時單位線法進(jìn)行推求計算的成果[3]（成果引自2002年我院設(shè)計的《江西省豐城市黃金水庫除險加固工程初設(shè)報告》），具體成果見表5。

表5 黃金水庫各頻率設(shè)計洪水成果表

水閘區(qū)間流域洪水與上游水庫泄流疊加之后的組合洪水即為防洪工程設(shè)計洪水。由于水庫距離水閘閘址較遠(yuǎn)，洪峰滯后，經(jīng)計算，滯后約一個時段，因此將下泄洪水與區(qū)間洪水錯開一個時段進(jìn)行疊加[4]。組合洪水成果見表6。

表6 獅子山水閘閘址處洪水成果表

3 合理性分析

將設(shè)計洪水成果與水閘所在地區(qū)的其他水利工程設(shè)計洪水成果及附近水文站成果進(jìn)行比較，詳見表7。

表7 設(shè)計洪水成果對比表

對獅子山水閘和其周邊水利工程設(shè)計洪水成果進(jìn)行比較，其設(shè)計洪水成果偏小較多；與附近水文站成果比較，成果偏小，但偏差不大。分析本次設(shè)計成果偏小的原因，主要在于獅子山閘上游有大（2）型水庫紫云山水庫和中型水庫黃金水庫，兩座水庫調(diào)蓄能力較大，尤其是紫云山水庫。因此，由于水庫的調(diào)蓄作用，會致使下游獅子山水閘閘址處洪峰流量較無水庫時偏小。綜上所述，本次設(shè)計成果基本合理[5]。

4 結(jié)論

結(jié)合獅子山水閘所處流域的概況和水文條件，對水閘出險加固工程的設(shè)計洪水進(jìn)行分析，確定其設(shè)計洪水由三部分組成，分別是區(qū)間洪水、上游紫云山水庫和黃金水庫下泄洪水。區(qū)間洪水計算是選擇與水閘工程面積接近的宜豐水文站1957年～2011年共55年實測最大洪峰流量資料，經(jīng)P～Ⅲ曲線適線法求得；紫云山水庫和黃金水庫下泄洪水計算，是采用瞬時單位線法，根據(jù)《江西省暴雨洪水查算手冊》間接推求。由三部分設(shè)計洪水得出獅子山水閘的設(shè)計洪水，并分析其合理性，確定設(shè)計洪水計算成果基本合理。