花古水库设计洪水及泥沙淤积计算探析

宇 彤

(辽宁铁岭市农田基本建设工作办公室，辽宁 铁岭 112000)

花古水库设计洪水及泥沙淤积计算探析

宇 彤

(辽宁铁岭市农田基本建设工作办公室，辽宁 铁岭 112000)

本文采用《辽宁省中小河流(无资料地区)设计暴雨洪水计算方法》，对花古水库坝址处洪水进行分析计算，采用图表法与面积比法对洪水计算进行比较，并对泥沙淤积情况进行分析，计算的成果可为花古水库的运行管理提供参考数据。

设计洪水；泥沙淤积；计算；花古水库

1 工程概况

花古水库位于康平县柳树屯乡花古窝堡村西侧，坐落于辽河支流秀水河上，坝址以上控制面积为343.60km2，水库原设计标准为100年一遇设计、300年一遇校核，1983年“三查三定”为100年一遇设计、500年一遇校核。花古水库枢纽工程由主坝、副坝、溢洪道、输水洞组成。主坝、副坝均为均质土坝，主坝顶长1250m，副坝顶长770m，主坝最大坝高8.70m，输水洞为坝内方涵，断面尺寸为1.50m×1.50m×2孔，溢洪道为开敞式结构，宽顶堰型，堰顶净宽约50m。花古水库是一座以防洪、灌溉为主，兼有养鱼等综合利用的中型水库。

2 多年平均来水量

坝址以上河流长度44.76km，河道平均坡度3.25‰。多年平均降水量525mm，多年平均蒸发量1800mm，多年平均径流深50mm，多年平均悬移质150t/km2，多年平均年降水量变差系数：Cv=0.25，Cs=2Cv；年径流变差系数：Cv=0.77，Cs=2Cv。

多年平均来水量为

W=0.10FY=0.1×257×50=1285万m3

式中F——坝址以上集水面积,257km2;

Y——多年平均年径流深,50mm。

各种保证率下年来水量见表1。

表1 各种保证率下年来水量

3 设计洪水

3.1 设计洪峰流量计算

花古水库坝址以上11.50km处为张家窑小(1)型水库，11km处为满斗小(2)型水库。张家窑、满斗水库工程标准低，洪水调节性能小。为安全计，花古水库设计洪水计算中可不考虑张家窑水库和满斗水库的洪水调节作用，直接采用坝址处天然设计洪水进行计算。

3.1.1 汇流历时计算

按全流域面积257km2进行计算：

式中τ——汇流时间，h;

L——坝址以上的河流长度，km;

J——河道平均坡度，‰。

3.1.2 设计面雨量及面暴雨强度计算

面雨量：P三p面=P三KpKF

P24p面=P24KpKF

P6p面=P6KpKF

P1p面=P1KpKF

Pτp面=P24面×24n2p-1×6n1p-n2pτ1-n1p

面暴雨强度：ip=Pτp面/τ

式中KF——点面折减系数，查图为0.96；

Pτp面——τ历时设计面雨量，mm；

n2p,n1p——短历时暴雨指数。

设计面雨量及面暴雨强度计算成果见表2。

表2 设计面雨量及面暴雨强度计算成果

3.1.3 设计洪峰流量计算

Qp=0.278ΦpipF

式中Qp——设计洪峰流量，m3/s;

Φp——设计洪峰径流系数；

ip——相当于汇流时间τ的设计面暴雨强度，mm/h;

F——集水面积，km2。

其设计洪峰流量计算成果见表3。

表3 设计洪峰流量计算成果

3.2 设计洪量计算

设计洪量计算结果见表4。

洪峰按面积比的2/3次方推求，洪量按面积比的1次方推求(见表5)。花古水库图表法与面积比法设计洪水成果比较见表6。

表4 设计洪量计算结果 单位：万m3

表5 花古水库设计洪水成果

表6 花古水库此次设计洪水比较

由表6可知，此次用面积比法计算的设计洪水，洪峰比图表法计算的小23.70%～46.80%，3日洪量小15.30%～34.50%，为了水库大坝的安全，此次设计洪水采用图表法计算的设计洪水(见表7)。

表7 花古水库设计洪水比较

4 泥沙淤积计算

花古水库坝址以上11.50km处为张家窑和满斗水库，沙漠非产流区可认为不产沙，张家窑水库和满斗水库并没有排沙设施，因此，花古水库入库沙量计算中产沙面积可以考虑只按张家窑水库和满斗水库-花古水库区间面积进行计算，区间面积为174.60km2。

根据《辽宁省水资源》，多年平均悬移质年输沙模数为50～200t/km2，根据实际淤积量进行试算，得出g=150t/km2，则多年平均悬移质年输沙量G=gF=150×174.6=26190t;推移质输沙量占悬移质比重E=20%,水库淤积年限T=40年(1958—1998),泥沙容重r=1.3 t/m3。

综合悬移质、推移质泥沙和岸崩三者需要的淤积库容为

V=GT(1+E)/10000γ=26190×40×

(1+0.2)/1.3=96.70万m3

经计算，从建库到1998年，水库的淤积库容应为96.70万m3，原设计死库容为153万m3，相应死水位92.83m。查实测地形图计算水位-库容曲线，实测从1958—1998年淤积量为87.75万m3，对应水位为92.33m。实测淤积量与公式计算淤积量值相比，淤积量较少。

水库淤积年限T=30年(1998—2028年),淤积量为

V=GT(1+E)/10000γ=26190×30×

(1+0.2)/(10000×1.3)=72.52万m3

5 结 语

根据花古水库及临近水库设计洪水成果，点绘了设计洪峰与面积及设计洪水总量与面积关系图(图略)，从图中可以看出，各站的点子分布比较有规律，洪峰流量随面积的增加而加大，洪峰-面积关系较好，基本成面积比2/3次方关系，符合洪水的地区综合关系规律及该地区降水特性，表明花古水库设计洪水成果是合理的。通过泥沙淤积量计算，原设计死水位为92.83m，死库容为153万m3，到1998年死库容还有56.30万m3，从2008年开始，20年后水库死库容已淤积满，同时考虑冬季养鱼的要求水深1.50m，最后确定死水位为93.85m，对应库容为215万m3。

[1] 张明芳,邢波.大中型水库设计洪水计算方法探讨[J].山东水利,2011(3).

[2] 刘强.头屯河水库设计流量分析[J].水利科技与经济,2015(8).

[3] 姜彪,李成振,丁曼.基于DEM的山区小型水库设计洪水计算方法及应用[J].水利规划与设计,2015(8).

[4] 李敏,马玉军,周如瑞.水库设计洪水过程线修匀方法及应用[J].水电能源科学,2013(6).

[5] 杨艳英.上英水库除险加固工程设计洪水计算与分析[J].水利规划与设计,2015(6).

Calculation and Analysis of Design Flood and Sediment Accumulation of Huagu Reservoir

YU Tong

(LiaoningTielingCityFarmlandCapitalConstructionWorkOffice,Tieling112000,China)

In this paper, “the design of storm water flooding in small and medium rivers in Liaoning Province” (without data area) is used to calculate the flood at the dam site of Huagu reservoir. The flooding calculation is compared by graphical method and area ratio method, and the siltation situation is analyzed. The calculation results can provide reference data for the operation and management of Huagu reservoir.

design flood; sediment accumulation; calculation; Huagu Reservoir

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2017.02.015

TV222.2

A

1673-8241(2017)02- 0067- 04