六勇水库水文计算分析

2013-08-29

大众科技 2013年3期

（广西来宾市水利局水利工程管理站，广西来宾 546100）

1 工程概况

六勇水库位于来宾市兴宾区陶邓乡洪村西面约1km处红水河支流清水河的小支流上,距来宾市城区 45km，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等综合利用的小（1）型水库。水库坝址以上集雨面积3.04km2，总库容531万m3，其中兴利库容427万m3，死库容18.1万m3，正常水位103.76m，设计洪水位104.23m，校核洪水位104.60m。水库除险后，灌溉面积600亩，防洪保护下游农田1000亩，人口550人及陶邓乡2km.乡级公路。根据国家《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）和《水利水电工程施工组织设计规范》（SDJ338-89）的有关规定，六勇水库工程等级为Ⅳ等，建筑物级别为4级,临时性建筑物级别为5级。洪水设计标准为30年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核，临时性导流建筑物洪水标准为5年一遇，相应的水库设计和校核洪水位分别为104.23m和104.60m。水库枢纽主要由大坝、穿坝放水涵管、溢洪道等组成。

2 水文分析

2.1 流域概况

水库位于珠江流域西江水系红水河支流清水河的小支流上，流域地形属低山丘陵。清水河古称李依河，又称思览江，发源于上林县西燕乡大明山望兵山峰(1506m)、东北 1.6km大明山电视转播台东北 1.1km，地理位置东经 108°27′～108°58′，北纬23°29′～23°38′，流域面积4215.14km2（其中来宾境内 870km2），干流河长 187km（其中来宾境内72km），平均坡降 0.93‰，多年平均流量约 107m3/s。清水河自南向北流，在迁江镇刘家村北1.2km处注入红水河。清水河沿河为岩溶平原地貌，两岸地势平缓，河道弯曲，地形开阔平坦，呈“U”字型，谷宽120～250m，两岸均有农田，左岸石山遥立，宾阳县邹圩以下有一平原。六勇水库主河道长3.06km，河流平均坡降 2.35‰。

2.2 气象

本流域属亚热带地区，雨量充沛，四季气候比较温和，流域多年平均降雨量1366.6mm，年最大降雨量2057.3mm，最小年降雨量820.3mm，多年平均蒸发量1704mm，最大月降雨量205.7mm，最小月降雨量80.6mm，多年平均气温20.7°C，极端最高气温39.6°C，极端最低气温-3.3°C，多年平均相对湿度为77%，多年平均风速2.4m/s，平均最大风速16m/s。

2.3 水文基本资料

本流域内没有水文观测站，水库无观测资料，本次采用清水河上游的邹圩水文站和水库附近的青岭雨量站的资料。

2.3.1 青岭雨量站

青岭雨量站位于来宾市小平阳镇青岭村，地理位置东经109°07′，北纬23°25′。该站于1955年设立，现有的观测资料系列较长且连续，整编比较规范，资料系列为1957～2006年（缺1961年资料），并考虑了2010年5月31日～6月1日的特大暴雨资料。青岭雨量站与六勇水库属于同一个气候区，降雨特性比较相近，可以作为设计的暴雨资料。

2.3.2 邹圩水文站

邹圩水文站位于清水河的中上游，站址在宾阳县邹圩乡，地理位置东经108°53′，北纬 23°23′，距离河口 88km，水文站控制集水面积1896km2，于1954 年设立为邹圩（一）站，1958年1月1日上移4km，改为邹圩（二）站，观测水位、流量、降水量、泥沙等。资料年限为1954年至今。测验河段尚整直，主流稳定，资料观测按规范进行，质量较好。

2.4 径流

水库流域内无水文站，缺乏径流资料，年径流计算以清水河上游的邹圩水文站年径流量资料按面积比并考虑降雨量修正推算，计算得六勇水库多年平均流量 0.074m3/s，年径流量为232万m3。

2.5 洪水

2.5.1 洪水标准

六勇水库1998年注册登记采用的是设计重现期30年、校核重现期500年，能满足《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）和《防洪标准》（GB50201-94）要求。根据水利部《重点小型病险水库除险加固工程初步设计指导意见》（水总[2008]428号）确定：六勇水库大坝的防洪标准按20年一遇消能防冲，30年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。

2.5.2 暴雨分析

六勇水库目前尚未建立雨量、流量观测站，没有进行雨量、流量观测。本次收集了来宾市兴宾区青岭雨量站的雨量资料。其中 1957～1964年的资料为年最大日降雨，1965～2006年共42年的资料为年最大24h降雨，满足规范要求，故不再将1957年～1964年的年最大日降雨进行转换，直接采用1965～2006年的年最大24h降雨资料，保证资料的一致性，同时加上2010年5月31日～6月1日的24h最大降雨量466.0mm，从而得到青岭雨量站年最大24h雨量成果，六勇水库流域内年最大24h降雨量直接采用这一成果，见表1。

表1 青岭雨量站年最大24h降雨量成果表

根据年最大24h降雨量系列进行频率分析，经P-Ⅲ型理论频率曲线适线，计算得均值 H24=140.5mm，变差系数Cv=0.56，偏态系数 Cs=3.1Cv。从广西水文局编制的《广西壮族自治区暴雨统计参数等值线图集》（2001年）中查算六勇水库所在流域中心年最大10min、1h、6h点雨量均值和变差系数。设计暴雨成果见表2、频率曲线见图1。

表2 六勇水库年最大10min、1h、6h、24h设计暴雨频率成果表

图1 六勇水库年最大24h降水量频率曲线

通过查广西水文局编制的《广西壮族自治区暴雨统计参数等值线图集》（2001年），对比1980年复核的暴雨成果，发现本次设计暴雨更具有代表性。

2.5.3 洪水计算

（1）洪水计算成果

六勇水库无入库流量站，无实测的洪水资料，无法采用由流量资料推求的设计洪水。本次采用广西水文总站 1984年编制的《广西壮族自治区暴雨径流查算图表》上推荐的推理公式和瞬时单位线法分别进行计算。其洪水计算成果见表3，洪水过程线见表4，图2。

表3 六勇水库洪水计算成果表

表4 六勇水库洪水过程线单位：m3 /s

19.5 6.68 0.50 7.18 0.42 0.42 0.42 0.42 20.0 6.61 0.50 6.61 0.42 0.42 0.42 0.42 20.5 5.80 0.50 6.30 0.42 0.42 0.42 0.42 21.0 5.29 0.50 5.79 0.41 0.41 0.42 0.42 21.5 3.26 0.49 3.75 0.41 0.41 0.42 0.42 22.0 1.28 0.49 1.77 0.41 0.41 0.42 0.42 22.5 0.37 0.49 0.86 0.41 0.41 0.42 0.42 23.0 0.09 0.49 0.58 0.41 0.41 0.42 0.42 23.5 0.02 0.49 0.50 0.41 0.41 0.42 0.42 24.0 0.00 0.49 0.49 0.41 0.41 0.42 0.42 24.5 0.00 0.48 0.48 0.40 0.40 0.42 0.42 25.0 0.48 0.48 0.40 0.40 0.42 0.42 25.5 0.48 0.48 0.40 0.40 0.42 0.42

图2 六勇水库设计洪水过程线

（2）洪水计算成果比选

从表3计算成果分析可知，两种方法计算成果相差不多。总体来说，推理公式法比瞬时单位线法计算成果略大。由于两种方法计算洪峰流量偏差均不超过 10%，根据广西水文总站1984年编制的《广西壮族自治区暴雨径流查算图表》的有关规定，本次采用瞬时单位线法计算出来的洪水成果进行调洪演算。

2.5.4 调洪演算

调洪演算采用《水利水电工程PC-1500程序集》的水库调洪演算的数值解程序进行，其成果见表5。

表5 六勇水库调洪成果表

2.6 泥沙

六勇水库流域内没有悬移质输沙率观测资料，查《广西水文图集》的多年平均年输沙量模数等值线图，得六勇水库年输沙量模数为50t/km2。依据坝址以上流域面积推算六勇水库的年入库总泥沙量为 152t。考虑泥沙的比重、淤积年限（1980年至今，淤积年限计为30年）和多年平均排沙比，计算得六勇水库1980年至今的泥沙总淤积量约为0.29万m3。

2.7 水位库容关系

本次计算采用 1980年复核时六勇水库水位库容关系曲线，并考虑水库泥沙淤积后得本次设计的水位库容关系关系。水位库容关系曲线成果见表6，图3。

图3 六勇水库水位～库容关系曲线

根据H—V关系确定六勇水库的死水位为94.50m，相应死库容为18.1万m3。

表6 六勇水库水位～库容关系表

2.8 施工期洪水

本次利用邹圩水文站1954年至2005年的实测资料计算施工洪水。统计11月至次年3月时段逐年各月最大流量，采用《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL 44-2006）中规定的方法计算，采用 P—Ⅲ理论频率曲线进行适线并确定邹圩水文站各施工期的洪水计算参数和设计值。六勇水库施工洪水计算按邹圩水文站面积比2/3次方乘以邹圩水文站相应洪峰流量，成果见表7，表8，图4。导流时段选用当年11月至次年3月，施工最高水位94.58m，相应设计流量0.08m3/s。