淺析電力工程受水庫(kù)影響的水庫(kù)出口設(shè)計(jì)洪峰流量

皮春冶 林海濤 趙 鷹

上海電力設(shè)計(jì)院有限公司

0 分析背景

依據(jù)《電力工程水文技術(shù)規(guī)程》（DL/T5084-2012）, 當(dāng)電力工程位于水庫(kù)、水閘下游，應(yīng)分別按下列情況計(jì)算設(shè)計(jì)洪水：

若區(qū)間無較大支流匯入，且流域面積增加不大于3%，可直接采用與所需設(shè)計(jì)洪水同頻率的水庫(kù)、水閘下泄流量推算工程點(diǎn)設(shè)計(jì)洪水位；若區(qū)間流量較大，且距水庫(kù)、水閘較遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)考慮區(qū)間來水和河槽調(diào)蓄對(duì)水庫(kù)下泄流量的影響，據(jù)此推算出與所需設(shè)計(jì)洪水同頻率的設(shè)計(jì)洪水流量和設(shè)計(jì)洪水位。

當(dāng)上游水庫(kù)、水閘潰壩對(duì)電力工程有影響時(shí)，水庫(kù)、水閘防洪標(biāo)準(zhǔn)中校核標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)高于電力工程防洪標(biāo)準(zhǔn)一個(gè)或一個(gè)以上等級(jí)，否則應(yīng)計(jì)算水庫(kù)潰壩洪水。防洪標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》GB 50201的規(guī)定。

根據(jù)《電力工程水文技術(shù)規(guī)程》（DL/T5084-2012）規(guī)程的要求，可見計(jì)算水庫(kù)出口的洪峰流量，對(duì)電力工程的影響較大，本文從以下幾方面對(duì)受水庫(kù)影響的水庫(kù)出口設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算進(jìn)行分析說明。

1 收集資料

②當(dāng)不需要考慮水庫(kù)、水閘對(duì)電力工程潰壩影響時(shí)，即水庫(kù)、水閘的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不低于電力工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，水庫(kù)、水閘的下泄流量與電力工程不一致時(shí)，水庫(kù)出口設(shè)計(jì)洪峰流量的計(jì)算需要根據(jù)收集到的水庫(kù)調(diào)洪演算曲線、水庫(kù)水位—庫(kù)容曲線、起調(diào)水位、下游水位—下泄量曲線等資料進(jìn)行計(jì)算。

③當(dāng)水庫(kù)、水閘的校核標(biāo)準(zhǔn)低于電力工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照水庫(kù)、水閘的庫(kù)容等資料進(jìn)行潰壩洪水計(jì)算，作為電力工程受水庫(kù)影響的水庫(kù)出口設(shè)計(jì)洪峰流量。

④當(dāng)水庫(kù)、水閘的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低于電力工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，水庫(kù)、水閘的校核標(biāo)準(zhǔn)不低于電力工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，水庫(kù)出口設(shè)計(jì)洪峰流量的計(jì)算需要根據(jù)收集到的水庫(kù)調(diào)洪演算曲線、水庫(kù)水位—庫(kù)容曲線、起調(diào)水位、下游水位—下泄量曲線等資料進(jìn)行計(jì)算。

通過分析上游水庫(kù)、水閘的設(shè)計(jì)資料，即可根據(jù)以上的幾種情形，計(jì)算水庫(kù)出口設(shè)計(jì)洪峰流量。出現(xiàn)情況①可以直接使用資料結(jié)果、出現(xiàn)情況③需要根據(jù)相關(guān)潰壩洪水的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算、出現(xiàn)情況②和④需要根據(jù)收集到的水庫(kù)資料進(jìn)行計(jì)算。由于情況①經(jīng)常遇到，取值比較簡(jiǎn)單，情況③的計(jì)算比較簡(jiǎn)單，本文主要分析情況②和情況④下的計(jì)算。

當(dāng)上游水庫(kù)、水閘對(duì)電力工程有影響時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)收集資料進(jìn)行分析確認(rèn)，主要收集的水庫(kù)、水閘資料包括水庫(kù)、水閘的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、校核標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)下泄流量、校核下泄流量，水庫(kù)、水閘的運(yùn)行方式等。

2 分析資料

通過收集到的上游水庫(kù)、水閘資料初步判斷是否需要進(jìn)行潰壩影響分析。具體分為以下幾種情況：

①當(dāng)不需要考慮水庫(kù)、水閘對(duì)電力工程潰壩影響時(shí)，即水庫(kù)、水閘的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不低于電力工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，水庫(kù)、水閘的下泄流量與電力工程一致時(shí)，水庫(kù)、水閘下泄流量即為電力工程受水庫(kù)影響的水庫(kù)出口設(shè)計(jì)洪峰流量。

3 利用水庫(kù)資料計(jì)算水庫(kù)出口洪峰流量

當(dāng)不需要考慮水庫(kù)、水閘對(duì)電力工程潰壩影響時(shí)，即：水庫(kù)、水閘的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不低于電力工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，水庫(kù)、水閘的下泄流量與電力工程不一致時(shí)，水庫(kù)出口設(shè)計(jì)洪峰流量的計(jì)算需要根據(jù)收集到的水庫(kù)調(diào)洪演算曲線、水庫(kù)水位—庫(kù)容曲線、起調(diào)水位、下游水位—下泄量曲線等資料進(jìn)行計(jì)算。

當(dāng)水庫(kù)、水閘的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低于電力工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。水庫(kù)、水閘的校核標(biāo)準(zhǔn)不低于電力工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，水庫(kù)出口設(shè)計(jì)洪峰流量的計(jì)算需要根據(jù)收集到的水庫(kù)調(diào)洪演算曲線、水庫(kù)水位—庫(kù)容曲線、起調(diào)水位、下游水位—下泄量曲線等資料進(jìn)行計(jì)算。

通過收集到水庫(kù)、水閘資料進(jìn)行計(jì)算，資料包括水庫(kù)調(diào)洪演算曲線、水庫(kù)水位—庫(kù)容曲線、起調(diào)水位、下游水位—下泄量曲線等。

首先利用水庫(kù)、水閘降雨資料、水庫(kù)、水閘流域匯水面積等水文情勢(shì)資料，計(jì)算得到水庫(kù)、水閘處與電力工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一致的洪峰流量。具體的計(jì)算方法有地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式法、水科院法、水文比擬法等。利用以上幾種計(jì)算方法，結(jié)合實(shí)際的水文情勢(shì)，進(jìn)行綜合分析比較，最終確定符合實(shí)際滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪峰流量。

根據(jù)收集到的水庫(kù)、水閘的水位—庫(kù)容曲線、水庫(kù)—下泄曲線、進(jìn)行水庫(kù)、水閘調(diào)洪演算計(jì)算，將水庫(kù)、水閘的起調(diào)水位代入水庫(kù)、水閘水位—庫(kù)容曲線，將計(jì)算得到的設(shè)計(jì)洪峰流量作為入庫(kù)洪水進(jìn)行計(jì)算。

最后進(jìn)行水庫(kù)、水閘調(diào)洪演算計(jì)算，可以計(jì)算出水庫(kù)、水閘在電力工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)洪峰流量下，水庫(kù)、水閘的水位—庫(kù)容曲線；根據(jù)水庫(kù)、水閘庫(kù)容—下泄流量曲線，查到水庫(kù)、水閘最高水位下的下泄流量，根據(jù)以上計(jì)算過程，可以計(jì)算電力工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的下泄流量。此計(jì)算結(jié)果即為水庫(kù)出口設(shè)計(jì)洪峰流量。

水庫(kù)、水閘調(diào)洪演算的計(jì)算是一個(gè)復(fù)雜的計(jì)算過程，每座水庫(kù)、水閘的調(diào)洪演算都不盡相同。水庫(kù)、水閘調(diào)洪演算過程通過《工程水文氣象分析計(jì)算制圖系統(tǒng)（EHP V2．0）》水文氣象軟件實(shí)現(xiàn)（該軟件由北京長(zhǎng)興視訊科技有限公司開發(fā)）。

4 小結(jié)

本文利用水文計(jì)算與水利計(jì)算相關(guān)的知識(shí)，適用于由于河流水系區(qū)域與資源條件限制，大部分河流水文站的數(shù)量有限或者水文站之間的距離較大，或者水文站的資料不能直接采用上下游水文站對(duì)比分析方法的問題。適用于河流水系沒有滿足要求的水文站資料，河流水系存在一定數(shù)量的水庫(kù)、水閘，同時(shí)電力工程位于水庫(kù)、水閘影響范圍。

當(dāng)水庫(kù)、水閘的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低于電力工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，水庫(kù)、水閘的校核標(biāo)準(zhǔn)不低于電力工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，水庫(kù)出口設(shè)計(jì)洪峰流量的計(jì)算需要根據(jù)收集到的水庫(kù)調(diào)洪演算曲線、水庫(kù)水位—庫(kù)容曲線、起調(diào)水位、下游水位—下泄量曲線等資料進(jìn)行計(jì)算。解決了在水庫(kù)、水閘下游電力工程受水庫(kù)影響的水庫(kù)出口設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算問題，是對(duì)上下游水文站對(duì)比分析方法的一種補(bǔ)充。

當(dāng)水庫(kù)、水閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低于電力工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，常規(guī)的計(jì)算方法是計(jì)算水庫(kù)、水閘潰壩洪水，并將潰壩洪水計(jì)算結(jié)果推演至電力工程地點(diǎn)，得到電力工程地點(diǎn)的設(shè)計(jì)洪峰流量。由于計(jì)算水庫(kù)、水閘潰壩洪水多采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，人為影響因素較大，計(jì)算精度有限，而計(jì)算的結(jié)果往往會(huì)特別大，由此計(jì)算出的電力工程處設(shè)計(jì)洪峰流量結(jié)果偏于安全，增加了工程的投資。

驗(yàn)證結(jié)果的方法是進(jìn)行上下游水文站對(duì)比分析。但是，由于區(qū)域資料限制，絕大部分流域水文站的數(shù)量不能滿足計(jì)算要求。

采用合理的分析與計(jì)算方法，可以正確計(jì)算與電力工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一致的水庫(kù)、水閘出口洪峰流量，計(jì)算結(jié)果安全、準(zhǔn)確，在滿足電力工程的安全要求的同時(shí)，也會(huì)節(jié)約很大的設(shè)計(jì)成本。

例如：計(jì)算某百年一遇設(shè)計(jì)要求的電力工程上游2 km 處有一水庫(kù)，計(jì)算水庫(kù)的潰壩洪水約為8 000 m3/s，而采用分析計(jì)算后，電力工程處設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)百年一遇下泄流量?jī)H為500 m3/s。滿足安全要求前提下大幅節(jié)約設(shè)計(jì)成本。

通過分析上游水庫(kù)、水閘的設(shè)計(jì)資料后，可以根據(jù)各種情形，分別計(jì)算水庫(kù)出口設(shè)計(jì)洪峰流量。若區(qū)間無較大支流匯入，且流域面積增加不大于3%，可直接采用與所需設(shè)計(jì)洪水同頻率的水庫(kù)、水閘下泄流量推算工程點(diǎn)設(shè)計(jì)洪水流量和設(shè)計(jì)洪水位；若區(qū)間流量較大，且距水庫(kù)、水閘較遠(yuǎn)，應(yīng)考慮區(qū)間來水和河槽調(diào)蓄對(duì)水庫(kù)下泄流量的影響，據(jù)此推算出與所需設(shè)計(jì)洪水同頻率的設(shè)計(jì)洪水流量和設(shè)計(jì)洪水位。