罗圈背水库降水量与来水量分析

隋国波

(东港市小甸子水利服务站，辽宁东港 118311）

1 工程概况

罗圈背水库位于辽宁省丹东东港市孤山镇西土城村，坝址位于大洋河支流的小洋河上谷地段，控制流域面积106 km2。水库兴建于1970年5月至1972年10月。按照100年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。除险加固于2005年10月至2007年6月，按照100年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。设计水位89.04 m，校核水位90.00 m，正常高水位89.90 m，死水位65.40 m。设计灌溉面积0.5万hm2，有效灌溉面积0.33万hm2，防洪可保护1.2万人、农田0.27万hm2以及丹大高速公路、鹤大公路和大盘公路。最大库容5 406万m3，是一座以灌溉为主，兼顾防洪发电、养鱼等综合利用的中型水库。

水库枢纽工程由拦河坝、溢洪道、输水洞、电站组成。

2 退水曲线

用AutoCAD绘制历史上多次的洪水退水曲线，3 h为一个时段（以后所说的流量值若无注明，都是指3 h的时段平均值），表1中的相关数值也是由此查算所得，若在工作中遇到了与表1中的数值不符的情况，可用内插法计算。结果发现，流量在2.50 m3/s以下的退水曲线规律性很稳定。

为了研究流量2.50 m3/s以后的退水曲线规律性，选取历史上22次有研究价值的洪水退水过程线（在退水的过程中无降水影响），制成了表格形式，见表1。

表1 入库流量在2.50 m3/s以下的退水曲线

表1中的平均流量是指这22次降水从流量2.50 m3/s以后相同的时间段对应的流量平均值，可看出经过了135个时段，即405 h后流量变为0.17 m3/s，能来水124万m3。

3 降水量与来水量之间的关系

1）降雨量P（mm）、前期影响雨量Pa（mm）、径流深R（mm）三者之间的相关关系

为了得到P，Pa，R三者之间的相关关系，研究了历史上169场降雨，根据相关数据制成了P—Pa—R(mm)三变量相关图，见图1。

为了便于在工作中更好地应用这3个变量的相关关系，根据相关图制定了查算表，见表2。

图1 P-Pa-R关系曲线示意图

表2 P-Pa-R关系查算表

在绘制P，Pa，R三变量相关图时也考虑了降雨强度对相关图的影响，但没看出有什么明显的相关关系，这不符合常理，经分析认为是在确定Pa的数值时有很多不确定的因素。

2）P、起流量Q（m3/s）、R三者之间的相关关系

如果Pa大，那么入库流量就大，反之就小，基于这一点应该也可以用前一天的入库平均流量Q（也称作起流量）代替Pa与P和R建立三变量相关图。为此研究了历史上177场降雨量与来水量以及Q的相关关系，根据相关数据制成了P—Q—R三变量相关图，见图2。

图2 P-Q-R关系曲线示意图

为了便于在工作中更好地应用这3个变量的相关关系，根据图2制定了查算表，见表3。

表3 P-Q-R关系查算表

在绘制P—Q—R三变量相关图时也考虑了降雨强度对相关图的影响，发现在Q=0.35 m3/s以下时，来水量受降水强度的影响较明显，但当Q超过了0.35 m3/s以上时，受此影响不明显，这符合常理，所以认为用Q代替Pa来研究降雨量与来水量的关系较为实用。

3）造峰雨量（P造峰）、Q、Pa、洪峰流量Q洪峰四者之间的相关关系

为了研究P造峰（对洪峰产生影响的雨量）、Q、Pa、Q洪峰四者之间的相关关系，挑选了历史上93场降水（能造成洪水的起流量—洪峰流量之间均匀上升的曲线的降水），根据相关数据制成了相关图，见图3。

图3 P造峰-Q-Pa-Q洪峰关系曲线示意图

根据图3制成了查算表，见表4、表5。

表5 P造峰-Pa-Q洪峰关系查算表

4）Q—洪峰之间的来水历时T历时（h）与来水量W来水（万m3）和Q洪峰三者相关关系

从Q—洪峰之间，如果在洪峰相同的情况下经历的时间越长，那么Q也会越多，为此研究了93场降水中的相关数据：Q—T历时、Q峰、Q—W来水，根据相关数据制成了相关图，见图4。

根据图4制定了查算表，见表6。

5）时段降雨量与Q洪峰之间的相关关系

图 4 Q峰-T历时-W来水关系曲线示意图

表 6 Q峰-T历时-W来水关系查算表

每次较大的降水都会产生洪峰，入库流量随P的增加不断上涨，为了研究入库流量和P之间的这种相关关系，分析了历史上103场降雨，由于这一相关关系影响因素较多，只研究时段为3 h的P和Q洪峰（因为在实际工作中大多数都是按3 h为一个时段观测降雨量和入库流量的），得出大致的规律：Q共峰在10～20 m3/s之间时，需维持其不降不涨的P是12 mm；当Q洪峰在20～40 m3/s之间时，需维持其不降不涨的P是7 mm；当Q洪峰在40～60 m3/s之间时，需维持其不降不涨的P是10 mm；……，发现Q洪峰从40 m3/s开始呈规律性变化——Q洪峰每增加20 m3/s，P就要相应增加3 mm。

6）从洪峰流量到流量降落为2.50 m3/s时的流量变化规律

为了研究从洪峰到降落时的流量曲线变化规律，挑选历史上68场洪水，分析研究从洪峰流量到流量降落为2.50 m3/s时，经历了多长时间及还能来多少水，结果见表7。流量为2.50 m3/s以下时的退水曲线是有规律性的。

表7 洪峰流量-经历时间-来水量关系查算表

［1］林三益.水文预报［M］.北京：中国水利水电出版社，2003，7.

［2］詹道江，叶守泽.工程水文学［M］.水利水电出版社，2000，10.