小流域水庫設計洪水計算與調洪演算

1、中國農村水利水電 ·年 第 期文章編號 ：（）小流域水庫設計洪水計算與調洪演算周全，候建國（武漢大學土木建筑工程學院 ，武 漢 ，湖 北理工學院 ，湖 北 黃石 ）摘 要 ：在 中小流域上興建水利工程 ，經 常遇到流量資料不足或代表性差的情況 ，難 于使用相 關 法 來 插 補 延 長 推 求 設計洪水 ；而 暴雨資料一般較多 ，故 可用暴雨資料推求設計洪水。 以某一小 （二）型 水庫為研 究 對 象 ，在 流 域 暴 雨 資 料 的 基礎上 ，采 用推理公式法推求設計及校核洪水過程 ，并 進行了水庫調洪演算 ，可 為確定水庫壩頂高程提供參考。關鍵詞 ：中 小流域 ；暴 雨 ；設 計

2、洪水 ；調 洪演算 中圖分類號 ：文獻標識碼 ： ，（，； ，） ： ：； 水庫概況該水庫位于湖北省境內 ，規(guī) 劃以灌溉為主。 水庫規(guī)模為?。ǘ┬?，工 程等別 為 等 ，主要建筑物級別為 級。 岸 邊 溢 洪 道堰頂高程 ，凈 寬 。 設計洪水計算水庫設計洪水標準為 年 一遇（），校 核洪水標準 為 年 一遇（）。 設 計 洪 水 的 計算主要有兩種途徑。 一是根據(jù)流量資料計算設計洪水 ，二 是根據(jù)暴雨資料計算設計 洪水。由于該水庫處于無實測資料地區(qū) ，故只能根據(jù)暴雨資料 暴雨遞減指數(shù) 和雨力根據(jù)區(qū)域實測地形圖等資料及現(xiàn)場復核后 ，選 定相關地理參數(shù)如下 ：集 雨面積 ，河 流長度 ，河

3、流 坡降 ，集 雨區(qū)域特征參數(shù) 。 水 庫 暴 雨參數(shù)見表 ，各歷時不同頻率面暴雨量成果見表 。表 水庫暴雨參數(shù)表 點雨量均 值變差系數(shù) 時 段 計算設計洪水 ，一 般有瞬時單位線法 、推理公式法和地區(qū)經驗 公式法。本文根據(jù)湖北省暴雨徑流 查算圖表 ，采 用推理公式 法進行設計洪水計算 ，其中推理公式為 ： （ ） （） （）式中 ： 、 、 、 為暴雨遞減指數(shù) 的函數(shù) ，計 算時可以通 過查湖北省暴雨徑流查算圖表選 取合理數(shù)值。 表 水庫面暴雨成果表 時 段 雨量點面換算系數(shù) 點雨 量收稿日期 ：作者簡介 ：周 全（），男 ，博 士 研 究 生。：。面雨 量點雨 量面雨 量小流域水庫設計洪水

4、計算與調洪演算周 全 候建國已知、的 面雨量 ，則面遞減指數(shù)根據(jù)下式得到 ： ， （） ， （）式中 ： 面面 ； 面面 。本文中雨力 取設計的最大一小時雨量 ，即 面 。 故 ； 。 匯流參數(shù) 及損失參數(shù)該水庫匯流參數(shù) 及損失參數(shù) 分別按照下式計算： （） （） 面 （）圖 水庫水位庫容曲線 槡（）經計算 ， 。 洪峰流量 當 ，假 設 ，先 用 計 算 ，通 過 查 表得到 ， ， ， 。 根據(jù)式式中 ： 為堰前水深 ，； 為閘孔凈寬 ，； 為流量系數(shù) ；為側收縮系數(shù)。調洪演算計算原理實際上是根據(jù)水量平衡方程和水庫蓄 泄關系 ，聯(lián)立求解非線性方程組 。水量平衡方程如下所示：（）， 。 采用

5、式（）計 算 ，為 ，原 假 設用 正確 ，不 必改用 計算。 （） （ ）同理 ，得 到當 時 ， 。 洪水過程線（）式中 ： 、 分別為計算時段 始 、末 入庫流量 ； 、 分 別 為計算時段 始 、末 出庫流量 ； 、 分別為計 算 時 段 始 、末 水庫蓄水量 ；為 計算時段 ，洪水過程陡漲陡落時 ，取 短些； 反之 ，取 長些。推理公式法只算出洪峰流量 ，當需要洪水過程線時 ，為 了 考慮流域和暴雨洪水特性的差異 ，需引入洪水形狀系數(shù) ：當入庫洪水過程線已知時 ， 、 為已知 ， 、 是計算時段開始時的初始條件。于是 ，上式中的未知數(shù)僅剩 、 ，當 前一時間段的 、 求 出 后 ，其

6、值即成為后一時 段 的 、 值， （）使計算有可能逐時段連續(xù)進行下去。 僅 有 上 式 求 解 、 是式中 ： 為設計 凈 雨 總 量 ，； 為 流 域 面 積 ， ； 為 洪 峰流量 ，； 為地面徑流歷時。不可能的 ，還需再有一個方程與之聯(lián)立才能求解 。即： （）（）通過計算 查表得到相應的一組 ，再 分別乘以通過逐時段聯(lián)解式（）、式（），即可求得水庫下泄流量過 和 ，即得到洪水過程線（圖 ）。程線 、最大下泄流量和水庫最高洪水位 。該水庫 調 洪 原 則 為 ：水庫調洪起調水位為正常蓄水位 ，當 水庫水位超 過 時 ，洪水由溢洪道下泄 ，排 向下游。偏安全計 ，水庫調洪計算時 ，不考慮放水

7、涵管參與泄 洪。初始 萬 、 。通過試算 ，得到水庫溢洪道下泄 流量過程及相應庫水位見 表 。水 庫的調洪過程 見 圖 、圖 。 圖 表 中 可 以 看 出 ，當 ，最 大 下 泄 流 量 ，水庫壩前最高洪水 位 表 水庫調洪計算成果表 時 間流量（·）水位 圖 水庫洪水過程線 水庫調洪演算根據(jù)該水庫特征水位及對應庫容 ，擬合得到庫水位 庫容 曲線 ，見 圖 。水庫溢洪道進口底 高 程 ，堰 頂 寬 度 為 。 溢 洪道過流能力采用式（）計 算： 小流域水庫設計洪水計算與調洪演算周 全 候建國時 間續(xù)表 水庫調洪計算成果表 流量（·）水位 圖 設計洪水標準下水庫入 、出流過

8、程及水位過程 。對應時刻為。當 ，最 大下泄流量 ，水庫最高洪水位 。 對 應 時 刻 為。 結語根據(jù)流域暴雨資料 ，采用推理公式法 ，計算了該水庫設 計 洪水標準及校核洪水標準下的洪峰流量。 通過試算 ，得 到水庫 溢洪道下泄流量過程及相應庫水位 ：當 ，溢 洪 道 最 大下泄流量 ，水庫壩前最高洪水位 。當 ，最 大下泄流量 ，水庫最高洪水位 。參考文獻：圖 校核洪水標準下水庫入 、出流過程及水位過程 ，水利水電工程設計洪水計算規(guī)范 李 緯 ，齊 鄂榮水力計 算 手 冊 版北 京 ：水 利 水 電 出 版 社 ， 葉秉如 水 利計算北 京 ：水利電力出版社 ，（上 接第 頁） ， ，（）： ， ，（）： 曲鵬祿 ，王 宇麗 ，韓 麗芹 ，等 溫德河流域“·”暴 雨洪水分析水 文 ，（）： 鄧 麗 ，范 榮雙 ，梁 勇 ，等 面向分布式水文模型的 無 效高程數(shù)據(jù)處理方法測