周家岗水库洪水预报方法探析

张 宁

(辽宁省丹东水文局，辽宁 丹东 118001)



周家岗水库洪水预报方法探析

张 宁

(辽宁省丹东水文局，辽宁 丹东 118001)

文章利用周家岗水库原有的报汛基础资料，经过详细地整理成果资料，并借用了周家岗水库相邻站的部分分析成果，对周家岗水库的降雨与径流关系及洪峰流量的关系等进行了计算分析，通过对周家岗水库预报方案编制，针对中小型水库流域面积小、汇流时间短、基础资料缺乏无法直接编制水库洪水预报方案的特点，以借用相邻站(库)预报参数的方法建立适宜的洪水预报方案的方法。探讨解决缺乏资料的中小型水库预报方案的编制方法。

中小型水库；借用参数；洪水预报；洪水调度

1 问题提出

丹东地区现有50余座水库中，多为中小型水库，这些中小型水库在防洪、灌溉和水产养殖等方面发挥着重要作用。汛期如何保证这些水库安全度汛,充分发挥水库效益，做好中小型水库洪水预报是关键。针对中小型水库流域面积小、汇流时间短、基础资料缺乏无法直接编制水库洪水预报方案的特点，以借用相邻站(库)预报参数的方法建立适宜的洪水预报方案是文章探讨的方法。通过对周家岗水库预报方案编制，探讨解决缺乏资料的中小型水库预报方案的编制方法[1]。

2 水库概况

周家岗水库位于黄海岸流域枣儿沟河上游。水库坝址以上集雨面积4.932km2、主河流长2.78km，平均比降5.08‰、多年平均降雨量983mm左右。始建于1958—1963年，于2004年4—9月进行除险加固。枢纽工程包括土坝、溢洪道、输水洞3部分[2]。该水库属于小(1)型水库。按50a一遇洪水设计，500a一遇洪水校核。总库容为211×104m3。

3 洪水预报

周家岗水库洪水预报方案：产流方案采用降雨径流相关法；洪峰流量推求采用洪水总量与洪峰流量相关。

3.1 采用资料

周家岗水库为小(1)型水库，由于资料短缺，所以无法进行降雨径流关系的编制。但该水库与何家岗水库相距较近(直线7km)，地理位置相似，考虑他们的相似性周家岗水库的产流计算直接借用何家岗水库资料。何家岗水库位于黄海岸流域龙态河上游的吊水楼子河上，是一座中型水库，始建于1956年9月，竣工于1957年7月。坝址以上集雨面积为30.28km2、河道比降为5.77‰ 、汇流时间3h左右、多年平均降雨量为910mm左右。水库枢纽工程由土坝、溢洪道、输水洞三部分组成。该水库洪水预报方案的分析资料取自1972年以来的观测记载的水库降雨、水位、泄量资料以及较完整的报汛资料。预报方案的产流部分采用降雨径流关系法，精度较高[3]。

3.2 产流部分

3.2.1 流域平均降雨量计算

考虑到周家岗水库面积较小，一个雨量站完全可以代表整个流域的降雨量，所以作业预报取周家岗水库降雨量为流域平均雨量。

3.2.2 产流参数的确定

该水库无蒸发资料，最大初损值Im及折算系数K均采用何家岗水库资料。

表1 周家岗水库折算系数K值表 Im=110mm

3.2.3 径流深的计算

用周家岗水库的P+Pa数据，在何家岗水库降雨径流关系P+Pa-R相关图中查得R何(W何)值。

则：R周=R何

根据周家岗水库与何家岗水库流域面积用下列公式进行换算洪水总量W。

W周=W何(F周/F何)=W何(4.932/30.28)=0.163W何

或W周=R何.F周

3.2.4 前期影响雨量Pa的计算

前期影响雨量Pa自6月1日起算，利用周家岗水库的降雨资料，初始值取5月上、中旬降雨量的1/5与5月下旬降雨量的2/3之和。

逐日Pa计算公式

Pa。t+1=K(Pa。t+Pt-Rt)

(1)

式中：Pa.t、Pa.t+1分别为t、t+1日前期影响雨量，mm；Pt为流域平均降雨mm；Rt为Pt所产生的径流量，mm；K为日折算系数；Im为流域内最大初损值，mm。

考虑到地区的相似性采用大洋河资料，Im=110mm。

3.2.5 降雨径流深相关图

借用何家岗水库降雨径流关系。

3.3 汇流部分

3.3.1 峰量相关图

由于入库资料短缺，因此洪峰流量Qm及W计算借用何家岗水库Qm-R(W)相关关系中的中低水部分的计算点据，根据周家岗水库与何家岗水库流域面积按下列公式进行换算[4]。计算公式如下

Qm周=(F周/F何)0.75Qm何=0.2565Qm何

W周=W何(F周/F何)=0.163W何

或W周=R何×F周

用换算10个点据及周家岗水库的设计校核洪峰流量和洪水总量数据，以W周为横坐标，Qm周为纵坐标，点绘Qm周-W周(峰量关系)相关关系图。相关关系较好。利用所求的R周(W周)值，在Qm周-W周相关图中查得Qm周值。

表2 周家岗水库峰量关系表

注：表内数据为何家岗水库换算得，其中W周=W何(F周/F何)=0.163W何Qm周=(F周/F何)0.75Qm何=0.2565Qm何

3.3.2 推求洪水历时

洪水过程线可概化成三角形，用求三角形底边的方法推求洪水历时，已知R(或W)和Q入m，可根据三角形的面积值即为洪水总量W，所以：

W=1/2Q入mT

T=2W/Q入m

T=5.56×W/Q入m

(2)

式中：T为洪水历时，h；W为洪水总量，万m3；Q入m为入库洪峰流量，m3/s；5.56为单位换算系数。

一次洪水的涨洪历时(T涨)与退洪历时(T退)，可用洪水历时(T)的固定百分率来确定。取T涨=1/3T，这样，也就预报出洪峰出现时间，T退=2/3T。有了W、Q入m、T、T涨，就可绘出洪水过程线了。

4 洪水调度

4.1 水库调度原则

周家岗水库汛期调度运用计划。

水库汛期水位控制在限制水位18.00m以下，溢洪道最大泄流量44.9m3/s。下游河道允许最大泄量25m3/s。

4.2 洪水预报调度综合相关图

将水库入库洪水预报相关图与简易调洪计算图综合绘制在一起，绘制水库洪水预报调度综合相关图(即四象限图)[5]。

图1 周家岗水库洪水预报调度综合相关图

综合相关图中第三象限为降雨径流关系，可根据计算的P+Pa查图得R(W)；

第四象限为峰量相关图Qm-R(W)，根据R(W)查得Qm，用公式T=5.56×W/Q入m

计算洪水历时；

第一象限分别为库容曲线、泄量曲线以及汛限水位、校核洪水位下可蓄水量；

第三象限为预测水库水位，即在不同入库洪水时水库可能达到的库水位[6]。

5 方案精度评定

本方案精选了12次峰量相关数据，建立Qm-R相关图，方案点据50.0%在±20%外包线范围内。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K值、Im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[7]。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]。

6 结 论

中小型水库预报方法简单易用，即可作为水库洪水预报，也可作为水库洪水估报。采用简易四象限调度综合相关图，可以直观的查算出未来可能发生的水库最高水位，最大泄量等，管理部门可根据预报结果及调度方案进行调度。通过对上述分析，由于缺乏实测资料，是水库预报方案编制过程中普遍存在的瓶颈问题之一，我们要对水库水情进行实时监测，加强各种相关实测资料的累积与整理，对信息资料要随时搜集和整理，对现有预报图表进行逐步的修正，为水库洪水预报预警提供详实资料，以适应实际工作需要，确保水库安全。

[1]王霞，郑伟雄，陈志刚.某梯级水库溃坝应急分析[J].水利规划与设计，2009(01)：52-53.

[2]才庆欣.南票区水资源状况及开发利用分析[J].水利规划与设计，2014(09)：27-29.

[3]贾瑞红.水库在防洪作业中实现水资源防洪系统的最优调度[J].水利技术监督，2013(06)：13-15.

[4]高宏.喀左县水资源开发利用分析[J].水利规划与设计，2015(03)：34-35，45.

[5]陆军.盘山县水资源供需平衡分析及主要问题[J].水利规划与设计，2015(03)：18-20.

[6]武晓峰，唐杰.地下水人工回灌与再利用[J].工程勘察，1998(04)：37-39.

[7]李福仲，刘力真.郭家村水库洪水预报调度系统研究[J].水利技术监督，2008(02)：46-48.

[8]张绍军.实践最严格水资源管理制度的探索[J].水利技术监督，2013(05)：23-26.

1007-7596(2017)01-0096-03

2016-12-26

张宁(1983-)，女，辽宁丹东人，工程师，从事水文水资源评价工作。

TV

B