江西狮子山水闸设计洪水及合理性分析

郝利芬

（丰城市水利水电勘测设计室，江西 丰城 331100）

0 引言

江西省丰城市狮子山水闸位于丰城市荣塘镇境内，距丰城市区约10 km。水闸流域属鄱阳湖环湖区河流清丰山溪，闸址以上控制流域面积518 km2，设计过闸流量648 m3/s，设计灌溉面积0.8万亩，实际灌溉面积0.75万亩，是一座以灌溉为主，兼顾防洪等综合利用的中型水利枢纽工程[1]。多年来，受物力、财力及施工条件限制，且运行多年，工程自然老化、水毁严重，为全面评价水闸的安全状况，了解水闸的运行状态，有关专家对狮子山水闸进行了安全鉴定审查，认定狮子山水闸属三类闸，需对水闸进行除险加固[2]。

1 流域及水文条件

1.1 流域概况

狮子山水闸流域属鄱阳湖环湖区河流清丰山溪，上游约40 km处有紫云山水库，约32 km处有黄金水库，紫云山水库和黄金水库下泄洪水均下泄进入清丰山溪，流经狮子山水闸。紫云山水库坐落在清丰山溪上游，水库集雨面积77.04 km2，主河道长度为18.53 km，主河道平均比降为5.72‰，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、发电、养殖等综合利用的大（2）型水库；黄金水库位于清丰山溪丰水河支流石江河，水库控制流域面积55.2 km2，主河道长15.3 km，河床平均比降15.0‰，水库总库容5079万m3，是一座以灌溉为主的中型水库。

1.2 水文条件

狮子山水闸流域属亚热带气候区，雨量充沛，多年平均气温为17.6℃，多年平均降雨量1540.3 mm，年最大降雨量2689 mm，年最小降雨量1042.6 mm，降雨年内分配不均匀，多集中在4～6月份，约占全年的46.2%，9月～次年1月份枯水季节仅占全年降雨量的20.8%。降雨主要受海洋季风影响，多锋面气旋雨、台风雨及热雷雨。多年平均蒸发量992.4 mm（E601型），多年平均湿度81%，日照时数1788 h，无霜期265 d。

2 设计洪水分析

狮子山水闸控制流域面积518 km2，主河道长67 km，主河道加权平均坡降2.02‰。水闸闸址处设计洪水由三部分组成，分别是区间洪水、上游紫云山水库和黄金水库下泄洪水。

狮子山水闸流域内没有水文测站，在清丰山溪附近流域的水文站中，与水闸工程面积接近的仅有宜丰水文站。宜丰水文站位于宜春市宜丰县，属于锦河支流宜丰河，集雨面积519 km2，主河道长度52.5 km，主河道纵比降2.85‰。由于其资料观测精度较高，满足设计要求，故选取宜丰水文站作为水文参证站。

2.1 区间洪水计算

2.1.1 历史洪水及重现期

宜丰河宜丰水文站河段历史洪水采用1983年11月由江西省水利厅刊发的《江西省洪水调查资料》中的成果，详见表1。

表1 宜丰水文站河段历史调查洪水成果表

宜丰水文站1829年洪水，洪峰流量为1620 m3/s，排名第一，重现期约为180年；1973年实测洪峰流量为1230 m3/s，排名第二，重现期约为90年。

2.1.2 设计洪水推求

根据宜丰站1957年～2011年共55年实测最大洪峰流量资料系列，详见表2，结合历史洪水调查资料，将五次历史洪水及1969年实测洪水作特大值处理，经P～Ⅲ曲线适线，当=370 m3/s、Cv=0.70、Cs=3.0Cv时，经验点据与理论频率配合较好，求得宜丰站各频率的设计洪水，再用流域面积比的1次方换算到狮子山水闸闸址处，其成果见表3。

表2 宜丰水文站历年最大洪峰流量表

表3 宜丰站及狮子山水闸设计洪水成果表

2.2 紫云山水库下泄洪水计算

紫云山水库坝址附近没有水文站，故设计洪水根据《江西省暴雨洪水查算手册》间接推求。由于紫云山水库控制集雨面积大于50 km2，采用瞬时单位线法进行推求计算的成果[3]（成果引自2010年长江勘测规划设计研究有限责任公司设计的《江西省丰城市紫云山水库除险加固工程初设报告》），具体成果见表4。

表4 紫云山水库各频率设计洪水成果表

2.3 黄金水库下泄洪水计算

黄金水库坝址附近没有水文站，故设计洪水根据《江西省暴雨洪水查算手册》间接推求，由于黄金水库控制集雨面积大于50 km2，采用瞬时单位线法进行推求计算的成果[3]（成果引自2002年我院设计的《江西省丰城市黄金水库除险加固工程初设报告》），具体成果见表5。

表5 黄金水库各频率设计洪水成果表

水闸区间流域洪水与上游水库泄流叠加之后的组合洪水即为防洪工程设计洪水。由于水库距离水闸闸址较远，洪峰滞后，经计算，滞后约一个时段，因此将下泄洪水与区间洪水错开一个时段进行叠加[4]。组合洪水成果见表6。

表6 狮子山水闸闸址处洪水成果表

3 合理性分析

将设计洪水成果与水闸所在地区的其他水利工程设计洪水成果及附近水文站成果进行比较，详见表7。

表7 设计洪水成果对比表

对狮子山水闸和其周边水利工程设计洪水成果进行比较，其设计洪水成果偏小较多；与附近水文站成果比较，成果偏小，但偏差不大。分析本次设计成果偏小的原因，主要在于狮子山闸上游有大（2）型水库紫云山水库和中型水库黄金水库，两座水库调蓄能力较大，尤其是紫云山水库。因此，由于水库的调蓄作用，会致使下游狮子山水闸闸址处洪峰流量较无水库时偏小。综上所述，本次设计成果基本合理[5]。

4 结论

结合狮子山水闸所处流域的概况和水文条件，对水闸出险加固工程的设计洪水进行分析，确定其设计洪水由三部分组成，分别是区间洪水、上游紫云山水库和黄金水库下泄洪水。区间洪水计算是选择与水闸工程面积接近的宜丰水文站1957年～2011年共55年实测最大洪峰流量资料，经P～Ⅲ曲线适线法求得；紫云山水库和黄金水库下泄洪水计算，是采用瞬时单位线法，根据《江西省暴雨洪水查算手册》间接推求。由三部分设计洪水得出狮子山水闸的设计洪水，并分析其合理性，确定设计洪水计算成果基本合理。