萌芽水库除险加固工程水文分析

刘 力

(丹东市水利勘测设计研究院，辽宁 丹东 118000)



萌芽水库除险加固工程水文分析

刘 力

(丹东市水利勘测设计研究院，辽宁 丹东 118000)

萌芽水库位于辽宁省东港市汤池镇萌芽村，水库由大南、输水洞、溢洪道组成。萌芽水库除险加固水文计算采用无资料地区图表法对不同频率的设计暴雨、设计洪水进行了分析，最终确定萌芽水库除险加固采用图表法计算水文成果合理可靠。

图表法；设计暴雨；设计洪水；水库；除险加固

0 绪 言

萌芽水库位于辽宁省东港市汤池镇萌芽村，鸭绿江水系安民河支流萌芽河上游，流域重心位于E124～13'04"，N40～04'09"，坝址以上控制流域面积3.95 km2，控制河道长2.6 km，河道比降26‰。水库由大坝、输水洞、溢洪道组成。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000)的有关规定，水库设计标准30a一遇，校核标准300a一遇。工程规模为小(1)型水库，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为4级。

1 设计暴雨计算

萌芽水库集水面积3.95 km2，坝址以上河道长度2.6 km，河道比降26‰。根据辽宁省水文水资源勘测局1998年出版的《辽宁省中小河流(无资料地区)设计暴雨洪水计算方法》(简称《图表法》)，计算萌芽水库坝址处设计洪水。萌芽水库位于水文分区Ⅲ1区，暴雨汇流时间公式：

(1)

式中：τ为汇流历时，h；L为坝址以上河道长度，km；L=2.6 km；J为河道比降，%；J=26%；x、y为水文分区地区汇流参数；x=0.96,y=0.73；经计算τ=0.59h。

1.1 设计面暴雨量的计算

根据《辽宁省中小河流(无资料地区)设计暴雨洪水计算方法》中设计面暴雨量计算公式：

(2)

计算结果见表1。

表1 设计面雨量P面计算表

1.2 设计暴雨强度的计算

根据辽宁省实测资料分析，从10min～24h暴雨衰减指数n值，大多数测站在1、6小时处有明显拐点。10min(0.1666h)～1h的暴雨衰减指数为nop；1～6小时的暴雨衰减指数为n1p；6～24小时的暴雨衰减指数为n2p。因为τ=0.59h<1h，所以设计点雨量Ptp计算公式为：

PτP面=P1P面×τ1-n1p

(3)

设计暴雨强度ip计算公式为

(4)

式中：ip为设计暴雨强度，mm/h；Pτp面为固定汇流历时τ的设计面暴雨量；τ为汇流时间。

不同频率下的ip值见表2。

表2 计算不同的频率下的设计暴雨强度ip

2 设计洪水计算

2.1 设计洪水不同频率下的计算

2.1.1 不同频率的设计洪峰流量

根据简化推理公式：

Qp=0.278φp×ip×F

(5)

式中：Qp为设计洪峰流量，m3/s；Ψp为设计洪峰径流系数；Ip为设计暴雨强度，mm/h；F为流域面积， km2。

不同频率下的Qp值见表3。

表3 计算不同的频率下的设计洪峰流量

2.1.2 不同频率的设计洪量

设计洪量的计算公式为：

W三P=0.1×αP×P三P面×F

(6)

W(三-24)P=0.1×α(三-24)P×(P三P面-P24P面)×F

(7)

W24P=W三P-W(三-24)P

(8)

式中：W三p、W(三-24)p、W24p分别为不同频率的设计三日洪量、前锋洪量、主峰洪量(及24h洪量)，104m3；P三p面、P24p面为不同频率3d、24h设计面暴雨量，mm；α三p、α(三-24)p为不同频率的三日洪量径流系数和前锋洪量径流系数；F为流域面积， km2。

不同频率下的设计洪峰流量见表4。

表4 计算不同的频率下的设计洪峰流量成果表

2.2 设计洪水调洪计算

无资料地点应用推理公式计算设计洪峰及洪量时，多配以概化的设计洪水过程线。辽宁省根据已发生多次大洪水的特点，则采用实测大洪水过程线进行地区概化与综合(或用简化三角形)，再以峰、量同频率分段放大，这样既能反映地区大洪水的特点，又可照顾到工程设计上的安全[1]。

2.2.1 设计洪水过程线形状系数的推求

辽宁省水文分区东部III设计洪水过程线形状系数计算公式：

(9)

式中：γp为不同频率设计洪水过程线形状系数；W24p为主峰洪量(及24h洪量)，104m3；Qp为设计洪峰流量，m3/s。

计算不同的频率下的设计洪水过程线见表5。

表5 计算不同的频率下的设计洪水过程线成果表

通过表6可以看出γp>0.05，采用前峰为三角形,主峰为以γp为参数总历时为72h的双峰概化过程线。

2.2.2 参与调洪

计算公式为：

(10)

(11)

(12)

式中：Q0为基流，m3/s；Q21为过程线第21h的流量，m3/s；Q9为过程线第9小时的流量，m3/s。

不同频率下的Q0，Q21，Qq见表6。

表6 计算不同的频率下的水Q0，Q21，Q9计算成果表 m3/s

2.2.3 洪水调洪计算

水库泄洪建筑物为5孔闸门的溢洪道，输水洞不参与泄洪。起调水位按与堰顶齐平的汛限水位15.2m起调。调洪演算根据确定的调洪原则与给定的条件，采用试算法。基本公式为：

(13)

式中：Q1、q1为分别为时段初入库、出库流量；Q2、q2为分别为时段末入库、出库流量；V1、V2为分别为时段初、时段末水库蓄水量。

萌芽水库洪水调节成果见表7。

萌芽水库原设计为50a一遇，相应水位为16.9m，校核为500a一遇，相应水位为17.21 m。本次除险加固设计为30a一遇，相应水位为17.11 m，校核为300a一遇，相应水位为17.98 m。本次设计水位比原设计水位高0.21m，校核水位比原校核水位高0.77m。

原因是原设计中有30 m的非常溢洪道参加调洪，本次设计将非常溢洪道进行封堵，只有主溢洪道进行调洪。

表7 萌芽水库洪水调节成果

3 结 语

萌芽水库设计洪水成果，30a一遇洪峰流量设计为119m3/s，30a一遇3d洪量为146万m3。辽宁省设计暴雨洪水计算方法考虑了辽宁省的暴雨特性及分布规律，并采用近年一些新的水文科研成果。丹东地区中小型水库除险加固洪水计算大都采用此方法计算，取得了满意的成果。综上述比较采用无资料成果无论是洪峰还是洪量均是合理可靠的。

[1]马传华.孟家店水库防洪标准复核分析[J].黑龙江水利科技，2014(10)：12-14.

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1007-7596(2016)08-0028-03

2016-07-14

都吉庆(1978-)，男，辽宁庄河人，工程师，研究方向为灌溉工程管理、水利工程施工、水利工程建筑等。