上寺水库洪水预报预警方法浅析

2016-12-12邱洋

地下水 2016年6期

关键词：径流洪水水位

邱洋

(辽宁省抚顺水文局，辽宁抚顺 113015)

上寺水库洪水预报预警方法浅析

邱洋

(辽宁省抚顺水文局，辽宁抚顺 113015)

利用抚顺市上寺水库原有的报汛基础资料，经过详细地整理成果资料，并借用上寺水库相邻站的部分分析成果，对上寺水库的降雨与径流关系及洪峰流量的关系等计算分析，制作洪水预报综合相关图，为洪水预报的提高了精确度，并为水库的控制运用提供依据，也为其他水库洪水预报预警提供参考和借鉴。

水库；洪水预报；洪水预警；产流；洪水调度

上寺水库位于浑河右侧一级支流莲岛河的中游。莲岛河发源于铁岭脑背山东麓，于抚顺市油毡纸厂附近注入浑河，流域面积151 km2，河长25 km。水库坝址以上流域面积48 km2，河长17 km，河道平均比降6‰。上寺水库上游有全花楼、前、后烂泥洼子、上花全、上黄、下黄、上道沟、二道沟、碾盘等村屯，下游有莲岛湾，大沟，里仁、方晓等村屯。莲岛河流域地势为北高南低，最高山峰为295 m，入浑河口处地面高程为65 m，相对高差230 m。流域境内山低坡缓，属低山丘陵区，水库上游植被较好。莲岛河南北狭长，东西较窄，呈一狭长带分布。耕地集中在河谷两岸平原及山坡上[1]。农村基本上没有工业企业，农民收入以种植和养殖业为主。

1 水库工程概况

上寺水库工程是一座小(一)型水库，水库枢纽工程座落在抚顺市顺城区河北乡莲岛村上游1 000 m处。上寺水库工程从1958年3月破土动工，到1972年工程全部竣工。在1978年，“三查三定”和1982年设计补课过程中，水库由中型降为小(一)型[2]。2002年上寺水库除险加固后，枢纽工程等别为三等，主要水工建筑物等级为三级，设计洪水标准采用50年一遇洪水，设计洪水位12.68 m，相应库容817.2万 m3，校核洪水标准为1 000 a一遇，校核洪水位13.50 m，相应库容969.6万 m3。水库正常高水位12.43 m，相应库容774.8万 m3，死水位4.5 m，相应库容46万 m3，汛限水位8.50 m，相应库容268.00万 m3。目前水库下游实灌水田1 500亩，菜田1 000亩。其余水量供石油一厂新厂区。水库拦河坝为粘土心墙坝，大坝顶高程确定为13.5 m，防浪墙高定为1.1 m，顶高程为14.6 m，坝顶宽度为6 m。溢洪道净宽18 m，堰顶高程8.5 m。堰上设三扇弧形钢闸门，最大泄流量360 m3/s。输水洞型式为坝下埋管，洞径1.2 m，进口底高程2 m，最大泄流量3.28 m3/s。

2 洪水预报

2.1 采用成果资料

上寺水库本次预报方案的编制是将该水库70年代统计的部分降雨径流分析资料，以及水库现有报汛资料，经过分析和修正，建立了本方案使用的降雨径流相关关系及峰量相关关系[3]。同时，也参考了《上寺水库除险加固工程初步设计报告》中的相关数据[4]。

2.2 产流部分计算分析

(1)流域平均降雨量计算。

(2)前期影响雨量值的推求。计算公式：

Pa，t+1=K(Pa，t+Pt-Rt)

式中：Pa，t、Pa，t+1分别为t、t+1日前期影响雨量，mm；Pt～t日降雨量，mm；Rt～Pt所产生的径流量，mm；K为日折减系数。

Pa值采用单层计算方法，初始值以5月1日Pa=0计，然后开始进行逐日连续计算，以Im为控制，最大初损采用原南口前水文站的分析成果为150 mm。折算系数值采用本地区东洲水文站的分析成果，见表1。

表1 蒸发折算系数K值表

图1 上寺水库P+Pa～R相关图

(3)降雨径流相关关系的推求。最大初损采用南口前水文站分析成果150 mm，本次分析计算共统计了28次降雨径流过程，其中上寺水库原分析资料16次，利用水库报汛资料统计分析12次，具体计算分析成果为合格率75%。计算的数据见表2，降雨径流关系曲线图见图1。

表2 2P+Pa～R相关关系曲线表

2.3 汇流部分计算分析

1)入库流量Q的推求

根据相关数据，点绘径流量与洪峰流量关系曲线图。由于点据多集中于中低水，高水部分曲线走向参考了《上寺水库除险加固工程初步设计报告》中设计洪水的峰量点据[4]。峰量关系曲线数据见表3：峰量关系曲线图见图2。

表3 上寺水库峰量关系曲线表

2)洪水历时T的推求

采用小流域汇流公式推求洪水历时[5]。根据单位线假定：净雨历时与汇流历时相等时，洪水历时等于流域汇流历时的两倍，即T=2t。根据小流域汇流历时计算公式：

t=0.278L/V

式中：L为流域河道总长(km)，本方案中为17 km；V为平均流速(m/s)，本方案中确定为1.10 m/s。

T=2t=0.556L/V=0.556×17÷1.1=8.59(h)

3 洪水调度

3.1 水库调度原则

(1)水库防洪限制水位为8.50 m。

(2)6月1日～9月21日，水库溢洪道闸门全开，水库水位在汛限水位以下时，由输水洞根据上游来水和下游需水情况调节下泄水量。当水库水位超过汛限水位时，溢洪道呈无闸门控制的自由溢流状态[6]。

(3)非汛期溢洪道闸门全关蓄水。

3.2 洪水预报调度综合相关图

绘制水库洪水预报调度综合相关图(即四象限图)。

(1)在第一象限，绘制水位与合成泄量(Z～q)(溢洪道与输水洞)、水位与库容(Z～V)这二条关系曲线；

(2)在第二象限，绘制径流深与可达最高库水位(R～Z)关系曲线。

(3)在第三象限，绘制前期影响雨量与径流深(P+Pa～R)关系曲线。

(4)在第四象限，绘制径流深与最大入库洪峰流量(R～Q入)关系曲线[7]。

4 方案精度评定

由降雨径流统计计算结果可以看出，降雨径流关系合格率达到了75%，说明本方案所采用的一些计算参数如值、值等基本上是合理的。在峰量关系曲线中，由于利用水库出流过程反推入库过程存在较大误差，使中低水点群关系较散乱，且高水部分缺乏实测点据，只好借用设计洪水数据来校正曲线走向，因此曲线走向随意性略偏大。这一点也是进行水库预报方案编制过程中普遍存在的瓶颈问题之一，需在今后水库的实际预报应用中，加强各种相关实测资料的累积与整理，对现有预报图表进行逐步的修正，以适应实际工作需要[8]。