泉州新安水库除险加固设计洪水成果合理性评价

黄岁钿

（南安市丰州镇水利工作站，福建 南安 362300）

1 工程概况

1.1 流域概况

泉州新安水库位于九十九溪上游的梅岑支流梅溪上，坝址以上集雨面积12.48km2，主河道长5km，河道平均坡降为7.5‰，水库建于1960年，1979年进行保坝加固，是晋江市的重要供水水源。九十九溪流域地处福建省东南沿海的泉州市境内，东临泉州湾，北与晋江流域相邻，是晋江市的主要河流，其发源于南安市大旗尾山，流域面积354km2，主河道总长47km，主河道平均坡降1.6‰，流域形状系数0.16。九十九溪流域上游属中低山地，中下游地势低洼平坦，沟渠纵横交错，河网密集。

1.2 暴雨及洪水特性

九十九溪流域属南亚热带海洋性季风气候区，也是我国台风登陆的主要路径之一，台风活动极为频繁，极易造成台风暴雨，加之其上游位于凤巢暴雨中心边缘，因而本流域各历时暴雨强度均较大。流域洪水多由持续时间短且强度大的暴雨造成，一般表现为陡涨陡落，单一峰型，洪峰模数要比邻近流域相应频率的洪峰模数大。

1.3 新安水库设计洪水标准

新安水库主坝是粘土心墙多种土质坝，最大坝高24m，总库容1782万m3，调洪库容为643万m3。新安水库原设计及保坝加固时设计洪水标准为100年一遇，校核标准为10000年一遇加18.5%；2007年安全鉴定阶段根据《防洪标准》（GB50201-94）、《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），取设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为2000年一遇。在除险加固设计时，根据安全鉴定时坝顶高程不够等情况，并结合专家分析意见和建议，新安水库设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为1000年一遇。

2 设计洪水分析计算

由于九十九溪流域无实测流量资料，本次设计拟通过暴雨推求洪水方法（华东地区特小流域）和地区综合线法两种方法推求新安水库坝址处设计洪水，并通过比较分析进行合理取值。

2.1 设计暴雨推求法

九十九溪流域内有晋江、磁灶等雨量站，邻近流域有泉州大桥、南安、石壁头等雨量站，对这几个站的自设站的暴雨资料分析整编，进行单站频率适线，分析统计各雨量站的年1h、6h及24h三个时段的最大暴雨均值及变差系数Cv。晋江九十九溪及邻近流域各水文站暴雨分布特性见表1。

表1 九十九溪及邻近流域各雨量站暴雨参数统计表 单位：mm

根据求得的各雨量站各时段的暴雨统计参数成果，点绘本流域各时段年最大雨量均值、Cv等值线图。等值线图中的1h、6h及24h三个时段均表现出九十九溪流域上游区域位于一暴雨高值区（凤巢）边缘，各暴雨统计参数并由此高值中心区向中下游逐渐减小。由图查得九十九溪流域的各时段暴雨统计参数如下：H1h=44mm, Cv1=0.40; H6h= 87mm, Cv6=0.50；H24h=135mm, Cv24=0.41。

根据暴雨设计成果和流域特征值，设计洪水采用华东地区特小流域暴雨推求设计洪水方法推求，即拟定设计暴雨过程，由设计暴雨过程确定净雨过程，再由设计净雨过程推求设计洪水。拟定设计暴雨时考虑到汇流面积较小，可以忽略点面雨量的差异。根据设计暴雨成果和流域特征值资料，按推理公式法推求设计洪水，汇流计算如下：

式中：

Qm——地表洪峰流量（m3/s）；

F——流域面积（km2）；

τ——流域汇流历时（hr）；

tc——地表产流历时（hr）；

Rτ——汇流历时内的最大地表净雨量（mm）；

Rtc——产流历时内的地表净雨量（mm）；

采用暴雨推求设计洪水方法求得新安水库坝址设计洪水成果见表2。

2.2 地区综合线法

九十九溪未设水文站，没有实测流量资料。新安水库所在位置靠近沿海，地区综合法选用闽东南流域邻近的水文站点，即东张、溪源宫、上河、赤桥、度里、东圳、造水共7个站点进行地区综合的分析计算。各水文站的设计洪水统计参数成果见表3。

表2 新安水库坝址设计洪水成果表

表3 闽东南流域及邻近各站洪水统计参数表

根据各水文站的洪水统计参数点绘晋江及邻近流域的各站年最大洪峰流量均值、变差系数Cv与集水面积关系线并统计参数进行地区综合分析，并由地区综合分析的年最大洪峰流量均值Qm、变差系数Cv与集水面积F关系线，查算新安水库坝址断面设计洪水参数，成果如下：

Qm＝ 465m3/s Cv＝ 0.59 Cs/Cv＝ 3.5

3 设计洪水成果合理性评价

由表3可以看出，暴雨推求设计洪水法和地区综合线法计算的设计洪水成果相差较大，下面从探讨设计暴雨推求设计洪水法和地区综合线法两种推求设计洪水的方法上的差异对各自设计洪水成果进行合理性分析，并最终确定新安水库坝址的设计洪水。

暴雨推求设计洪水成果的准确性取决于暴雨资料的可靠与否和引用的产汇流参数合适与否。本次采用的暴雨资料是诸多雨量站实测暴雨资料，并经水文单位分析整编所得，成果较为可靠；引用的产汇流参数是经全省众多水文站实测资料统计分析而来，成果可用。暴雨推求洪水推理公式法比较适合小流域的设计洪水计算，但由于涉及的参数取值环节较多，有时可能造成的误差较大。

地区综合线法：地区综合线法是根据工程所在流域及邻近流域各水文站设计洪水参数进行地区综合，主要是点绘年最大洪峰流量均值Qm、变差系数Cv与集水面积F关系曲线，此法注重设计洪水参数与集水面积的关系，均化了本区域的各设计洪水参数，未考虑流域的雨量及河长、坡降等具体特性，但如果工程站址和所选水文站汇流时间和降雨特性较为接近，用该方法推求也是合适可用的。

据此计算得新安水库坝址设计洪水成果见表4：

由上表可见，用赤桥水文站和造水水文站推算的设计洪水成果大多高于暴雨推求设计洪水的设计成果，且由造水水文站推算的成果远高于其它方法推求的设计洪水成果，主要是造水水文站位于福建省暴雨特高值区，形成的暴雨洪峰偏高（但同级别洪水洪量基本一致），用造水水文站做参证站应有足够的暴雨资料支持，本次由于缺乏造水和新安水库同时段暴雨相关资料分析，故不采用造水水文站为参证站的设计洪水成果。而地区综合法推求的设计洪水成果位于赤桥和造水水文站推求的设计洪水之间，基本能反映该流域的设计洪水成果，故认为采用地区综合法推求的设计洪水成果是较为合理的，新安水库坝址50年一遇设计洪水洪峰流量为187m3/s，1000年一遇校核洪水洪峰流量为337 m3/s。

表4 新安水库坝址设计洪水成果表

4 结 论

设计洪水在水电站、水利工程设计中十分重要，但影响设计洪水的因素十分复杂，主要是观测资料不足、理论和计算方法不完善及工作人员技术水平和经验的差异等。多种因素的影响常使设计洪水成果偏不利或偏保守，从而影响工程的设计甚而造成极为惨重的损失。因此，为了使洪水设计成果具有充分的可靠性，把设计洪水分析透彻些，从多方面进行认真的合理性检查、评价是十分必要的。不同设计人员、不同设计方法推算的设计洪水成果可能差别很大，设计中不宜简单的以偏保守角度考虑取高值，而应进行合理性分析，兼顾安全与经济、理论与实际来选用合理的成果。

[1] 王国安, 李文家. 水文设计成果合理性评价[M]. 黄河水利出版社, 2002.