工程水文在水库工程设计中的应用

邓义军

【摘要】基于目前水库工程设计中应用工程水文过程的问题缺陷，文章以实际工程案例分析了工程水文在水库工程设计中的任务，并提出了工程水文在水库工程中的设计运用，其目的是为相关建设者提供一些理论依据。

【关键词】工程水文；水库工程设计；水文基本资料；径流调节；供水资源运用

引言

随着我国市场经济发展进程的不断加快，人们对水库工程建设使用质量的需求越来越大，这是保护现代化经济建设成果的重要课题内容。由于工程水文是影响水库大坝工程建设质量的关键因素，为此，设计人员应将水文基本资料、径流调节、供水资源以及泥沙等工程水文情况，来优化水库工程项目的设计。这是促进现代化经济建设背景下水利工程建设使用快速稳定发展的重要组成部分，相关建设人员应将其重视起来。

1、工程概况

遵义水源坝水库工程地处遵义市红花岗区水源坝村，距离遵义市26km左右，水源坝水库上坝址以上集水面积803km2，主河道河长58.96km，主河道平均比降3.95‰；下坝址以上集水面积832km2，主河道河长60.54km，主河道平均比降3.81‰。

2、工程水文在水库工程设计中的运用

2.1 水文基本资料运用

设计流域湘江干支流设有高桥水文站、九节滩水文站、观音阁水文站、湘江水文站。高桥站集水面积与设计坝址相差较大，且代表性不够，不宜作为设计流域参证站。湘江站是湘江上游的控制站，控制集水面积554km2，测验精度较高，资料系列较长，代表性较好，位于水源坝水库上游约23km，与设计坝址集水面积差异较小，经综合分析，选定湘江（龍溪桥）水文站为本次设计的水文参证站，九节滩、观音阁集水面积与上游红岩、海龙水库接近，可作为其水库水文分析计算参证站，另设计流域附近的松林、金顶、高坪、湘江雨量站及遵义市、遵义县气象站可作为水文计算分析站。

2.2 泥沙情况运用

经地区水文报告中的水土流失资料，泥沙并没有一个实测的资料来提供支撑，故水库工程泥沙设计人员应根据《贵州省地表水资源》以及实地踏勘的结合来进行参数确定。具体来说，就是根据“贵州省多年平均悬移质输沙模数图”，设计流域多年平均悬移质输沙模数涉及G=50t/km2～100t/km2、G=100t/km2～200t/km2、G=200t/km2～500t/km2三个分区，结合邻近工程和流域内踏勘泥沙情况，考虑面积加权因素，水源坝水库上、下坝址多年平均悬移质输沙模数G=140t/km2，推移质按悬移质的20%计。

2.3 径流调节运用

由于本工程所处的径流特性为，山区雨源型河流，径流均由降水补给，系省内降水径流低值区之一，多年平均径流深500mm左右。该区径流洪枯悬殊，年内分配不均，汛期5～10月径流量占全年径流量的77%左右；年际变化也较大，径流变差系数0.30左右。为此，水库工程设计人员就可根据这一特性，计算出湘江、九节滩以及观音阁水文站径流情况。具体来说，设计人员根据湘江水文站1971～2010年共39年（水文年）实测系列径流资料，作频率分析计算，得湘江水文站实测径流系列年径流深为472mm，还原后径流深为524mm。经计算，湘江水文站实测多年平均流量为8.29m3/s，11～4月平均流量3.85m3/s，最小月平均流量2.24m3/s；湘江水文站还原后多年平均流量为9.21m3/s，11～4月平均流量4.35m3/s，最小月平均流量2.81m3/s。根据九节滩水文站1971～2010年共39年（水文年）径流资料，作频率分析计算，多年平均流量为1.76m3/s，11～4月平均流量0.783m3/s，最小月平均流量0.393m3/s。根据观音阁水文站1971～2010年共39年（水文年）径流资料，作频率分析计算，多年平均流量为1.85m3/s，11～4月平均流量0.824m3/s，最小月平均流量0.414m3/s。

对于水库大坝坝址的径流计算，设计人员要根据水文站径流计算结果，确定上、下坝址的集水面积，即803km2和832km2。而对于水源坝水库上、下坝址径流主要依据上游的湘江水文站径流资料，依据SL278-2002《水利水电工程水文计算规范》进行计算。因设计流域集水面积约为水文参证站控制集水面积的1.5倍，故采用面积加降水、径流系数修正的水文比拟法比拟湘江水文站还原天然径流计算坝址天然径流。经计算，上坝址天然多年平均流量为12.6m3/s，11～4月平均流量5.94m3/s，最小月平均流量3.83m3/s；下坝址天然多年平均流量为13.1m3/s，11～4月平均流量6.17m3/s，最小月平均流量3.98m3/s。

2.4 供水资源运用

由于设计流域位于黔北暴雨区的边缘，因此，为一般雨区。通常在5月份进入汛期，10月份结束，大暴雨集中在6～9月，历时1天左右。据遵义市气象站1951～2010年共60年资料统计，实测最大一日降水量183.9mm（1995年6月23日），遵义市气象站多年平均最大一日降水量为84.4mm。经分析观察，暴雨洪水特性有：峰高量不大，历时不长，一般为3～5天；洪水过程陡涨缓落，多为单峰型，中小洪水有的也呈双峰型，复式洪峰很少出现。如表1所示 ，为湘江水文站各分期洪水成果。

为此，设计人员确定的洪水设计过程包括：由于水源坝水库坝址处无实测洪水资料，因此，确定上游的湘江水文站集水面积是水源坝水库坝址以上集水面积的0.67倍，且降水特性、下垫面条件基本相似。坝址洪水计算以上游的湘江水文站为参证站，以水文比拟法推求。24h、72h洪量与1日、3日洪量的换算关系根据洪水水文要素摘录资料结合有关工程设计资料分析，分别为1.10、1.05，变差系数Cv考虑湘江水文站成果并结合地区变化规律选取，经分析流域内各水文站及邻近工程面积影响指数，洪峰流量、24h、72h洪量的面积比指数分别为0.67、0.84、0.90。经计算，上坝址洪峰流量为490m3/s，Cv为0.86，Cs/Cv为4.0；下坝址洪峰流量为502m3/s，Cv为0.86，Cs/Cv为4.0。

结束语

综上所述，水库工程项目的设计建设是解决周边人民群众用水紧张问题关键。然而，作用质量却受工程水文地质条件的影响。为此，设计人员应将工程水文报告中的资料进行充分运用，以降低泥沙、径流以及洪水等水文问题对水库工程设计造成的不良影响，从而最大限度的保护地区进行现代化经济建设的成果。

参考文献：

[1]宋刚.防渗墙施工技术在水库堤坝工程中的应用及管理思路刍议[J].河南水利与南水北调，2016，04：60-61.

[2]麻振伟.浅析大坝砼防渗墙在水库除险加固工程中的应用[J].现代物业（上旬刊），2012，02：27-29.

[3]吕琨鹏.防渗处理设计在水库除险加固工程中的应用[J].黑龙江水利科技，2014，10：211-212.

[4]王建英.水土保持措施和监测技术在水库工程中的应用——以小海子水库工程为例[J].中国水运（下半月），2015，02：153-154.

[5]邢喜梅.复合土工膜在水库除险加固工程中的应用研究[J].水利技术监督，2013，05：55-57.