小流域水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算與調(diào)洪演算

1、中國(guó)農(nóng)村水利水電 ·年 第 期文章編號(hào) ：（）小流域水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算與調(diào)洪演算周全，候建國(guó)（武漢大學(xué)土木建筑工程學(xué)院 ，武 漢 ，湖 北理工學(xué)院 ，湖 北 黃石 ）摘 要 ：在 中小流域上興建水利工程 ，經(jīng) 常遇到流量資料不足或代表性差的情況 ，難 于使用相 關(guān) 法 來(lái) 插 補(bǔ) 延 長(zhǎng) 推 求 設(shè)計(jì)洪水 ；而 暴雨資料一般較多 ，故 可用暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水。 以某一小 （二）型 水庫(kù)為研 究 對(duì) 象 ，在 流 域 暴 雨 資 料 的 基礎(chǔ)上 ，采 用推理公式法推求設(shè)計(jì)及校核洪水過(guò)程 ，并 進(jìn)行了水庫(kù)調(diào)洪演算 ，可 為確定水庫(kù)壩頂高程提供參考。關(guān)鍵詞 ：中 小流域 ；暴 雨 ；設(shè) 計(jì)

2、洪水 ；調(diào) 洪演算 中圖分類號(hào) ：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ： ，（，； ，） ： ：； 水庫(kù)概況該水庫(kù)位于湖北省境內(nèi) ，規(guī) 劃以灌溉為主。 水庫(kù)規(guī)模為?。ǘ┬?，工 程等別 為 等 ，主要建筑物級(jí)別為 級(jí)。 岸 邊 溢 洪 道堰頂高程 ，凈 寬 。 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為 年 一遇（），校 核洪水標(biāo)準(zhǔn) 為 年 一遇（）。 設(shè) 計(jì) 洪 水 的 計(jì)算主要有兩種途徑。 一是根據(jù)流量資料計(jì)算設(shè)計(jì)洪水 ，二 是根據(jù)暴雨資料計(jì)算設(shè)計(jì) 洪水。由于該水庫(kù)處于無(wú)實(shí)測(cè)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?qū)崪y(cè)地形圖等資料及現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核后 ，選 定相關(guān)地理參數(shù)如下 ：集 雨面積 ，河 流長(zhǎng)度 ，河

3、流 坡降 ，集 雨區(qū)域特征參數(shù) 。 水 庫(kù) 暴 雨參數(shù)見(jiàn)表 ，各歷時(shí)不同頻率面暴雨量成果見(jiàn)表 。表 水庫(kù)暴雨參數(shù)表 點(diǎn)雨量均 值變差系數(shù) 時(shí) 段 計(jì)算設(shè)計(jì)洪水 ，一 般有瞬時(shí)單位線法 、推理公式法和地區(qū)經(jīng)驗(yàn) 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(jìn)行設(shè)計(jì)洪水計(jì)算 ，其中推理公式為 ： （ ） （） （）式中 ： 、 、 、 為暴雨遞減指數(shù) 的函數(shù) ，計(jì) 算時(shí)可以通 過(guò)查湖北省暴雨徑流查算圖表選 取合理數(shù)值。 表 水庫(kù)面暴雨成果表 時(shí) 段 雨量點(diǎn)面換算系數(shù) 點(diǎn)雨 量收稿日期 ：作者簡(jiǎn)介 ：周 全（），男 ，博 士 研 究 生。：。面雨 量點(diǎn)雨 量面雨 量小流域水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水

4、計(jì)算與調(diào)洪演算周 全 候建國(guó)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(shè)計(jì)的最大一小時(shí)雨量 ，即 面 。 故 ； 。 匯流參數(shù) 及損失參數(shù)該水庫(kù)匯流參數(shù) 及損失參數(shù) 分別按照下式計(jì)算： （） （） 面 （）圖 水庫(kù)水位庫(kù)容曲線 槡（）經(jīng)計(jì)算 ， 。 洪峰流量 當(dāng) ，假 設(shè) ，先 用 計(jì) 算 ，通 過(guò) 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(cè)收縮系數(shù)。調(diào)洪演算計(jì)算原理實(shí)際上是根據(jù)水量平衡方程和水庫(kù)蓄 泄關(guān)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(jì) 算 ，為 ，原 假 設(shè)用 正確 ，不 必改用 計(jì)算。 （） （ ）同理 ，得 到當(dāng) 時(shí) ， 。 洪水過(guò)程線（）式中 ： 、 分別為計(jì)算時(shí)段 始 、末 入庫(kù)流量 ； 、 分 別 為計(jì)算時(shí)段 始 、末 出庫(kù)流量 ； 、 分別為計(jì) 算 時(shí) 段 始 、末 水庫(kù)蓄水量 ；為 計(jì)算時(shí)段 ，洪水過(guò)程陡漲陡落時(shí) ，取 短些； 反之 ，取 長(zhǎng)些。推理公式法只算出洪峰流量 ，當(dāng)需要洪水過(guò)程線時(shí) ，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(dāng)入庫(kù)洪水過(guò)程線已知時(shí) ， 、 為已知 ， 、 是計(jì)算時(shí)段開(kāi)始時(shí)的初始條件。于是 ，上式中的未知數(shù)僅剩 、 ，當(dāng) 前一時(shí)間段的 、 求 出 后 ，其

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

7、涵管參與泄 洪。初始 萬(wàn) 、 。通過(guò)試算 ，得到水庫(kù)溢洪道下泄 流量過(guò)程及相應(yīng)庫(kù)水位見(jiàn) 表 。水 庫(kù)的調(diào)洪過(guò)程 見(jiàn) 圖 、圖 。 圖 表 中 可 以 看 出 ，當(dāng) ，最 大 下 泄 流 量 ，水庫(kù)壩前最高洪水 位 表 水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算成果表 時(shí) 間流量（·）水位 圖 水庫(kù)洪水過(guò)程線 水庫(kù)調(diào)洪演算根據(jù)該水庫(kù)特征水位及對(duì)應(yīng)庫(kù)容 ，擬合得到庫(kù)水位 庫(kù)容 曲線 ，見(jiàn) 圖 。水庫(kù)溢洪道進(jìn)口底 高 程 ，堰 頂 寬 度 為 。 溢 洪道過(guò)流能力采用式（）計(jì) 算： 小流域水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算與調(diào)洪演算周 全 候建國(guó)時(shí) 間續(xù)表 水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算成果表 流量（·）水位 圖 設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)下水庫(kù)入 、出流過(guò)

8、程及水位過(guò)程 。對(duì)應(yīng)時(shí)刻為。當(dāng) ，最 大下泄流量 ，水庫(kù)最高洪水位 。 對(duì) 應(yīng) 時(shí) 刻 為。 結(jié)語(yǔ)根據(jù)流域暴雨資料 ，采用推理公式法 ，計(jì)算了該水庫(kù)設(shè) 計(jì) 洪水標(biāo)準(zhǔn)及校核洪水標(biāo)準(zhǔn)下的洪峰流量。 通過(guò)試算 ，得 到水庫(kù) 溢洪道下泄流量過(guò)程及相應(yīng)庫(kù)水位 ：當(dāng) ，溢 洪 道 最 大下泄流量 ，水庫(kù)壩前最高洪水位 。當(dāng) ，最 大下泄流量 ，水庫(kù)最高洪水位 。參考文獻(xiàn)：圖 校核洪水標(biāo)準(zhǔn)下水庫(kù)入 、出流過(guò)程及水位過(guò)程 ，水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范 李 緯 ，齊 鄂榮水力計(jì) 算 手 冊(cè) 版北 京 ：水 利 水 電 出 版 社 ， 葉秉如 水 利計(jì)算北 京 ：水利電力出版社 ，（上 接第 頁(yè)） ， ，（）： ， ，（）： 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(wú) 效高程數(shù)據(jù)處理方法測(cè)