旺隆水库工程设计洪水分析计算

徐若愚

(遵义水利水电勘测设计研究院，贵州 遵义 563002)

旺隆水库位于赤水河右岸一级支流鸭岭河上游河段，处于赤水市旺隆镇胜丰村境内。地理位置E105°30′91″，N28°40′59″，坝址距旺隆集镇8 km，距赤水市区36 km，距遵义市区233 km。工程任务是为集镇及农村人畜饮水供水、农田灌溉。水库校核(P=0.2%)洪水位445.69 m，设计(P=2%)洪水位444.59 m，正常蓄水位442.00 m；水库总库容441×104m3，兴利库容349×104m3，属多年调节水库。该水库为小(Ⅰ)型水库，工程等别为Ⅳ等。为了给工程规划设计和投资提供详细决策数据依据[1-2]，确保旺隆水库防洪调度安全，采用赤水气象站暴雨资料对该流域进行水文分析，获得与旺隆水库坝址处实际相切合的设计洪水计算成果，确保水库工程高效优质的规划建设。

1 流域概况

鸭岭河属于长江流域赤水河右岸的一级支流，发源于赤水市旺隆镇胜丰村的坪子上，河源山顶高程1 145 m。河流由西南向东北，流经龙岩乡、廻龙山、皮匠垇到旺隆镇后，纳东来之水兴隆溪和柏杨溪后折向东南，经过狮坪上于贵州省赤水市葫市镇鸭岭寺汇入赤水河，汇口处高程228 m。鸭岭河全流域面积70.5 km2，河长15.1 km，河道平均比降5.71‰，流域形状系数0.309，呈树枝状。旺隆水库坝址以上流域面积11.1 km2，主河道长4.37 km，主河道加权平均坡降为83.1‰，流域形状系数0.581，流域几何特征参数5.49，多年平均径流量775×104m3。

2 设计洪水分析

2.1 暴雨特性

旺隆水库坝址以上流域属于一般暴雨区，流域暴雨的主要天气系统是冷锋低槽和两高切变，其次是长江横切变。受山区地形地貌影响，易发生强度及量级大而历时短的灾害性暴雨。一般5月份入汛，10月份结束，暴雨集中在6-9月份。根据设计流域附近的赤水气象站1961-2016年共56年资料统计，实测最大日暴雨量180.2 mm(1989年7月)，年最大日暴雨多出现在6-8月份，占73.2%，其中6月份为最频繁，占37.5%。赤水气象站1961-2016年暴雨日发生机率统计见表1。

表1 赤水气象站年最大日暴雨发生机率统计表

2.2 设计暴雨

旺隆水库所在的鸭岭河流域内无水文站，无实测洪峰流量资料[3-4]。设计流域附近有赤水气象站，该测站资料系列连续完整，精度较高。赤水气象站有1961-2016共56年实测年最大24 h暴雨量资料，对其进行频率计算。赤水气象站最大24 h暴雨频率分析成果见表2。

表2 赤水气象站最大24 h暴雨频率分析成果

赤水气象站1961-2016年最大24 h暴雨系列值适线后得H24=90.0 mm，Cv=0.38。旺隆水库流域属赤水河的右岸支流，根据《贵州省短历时暴雨统计参数等值线图集》查询得到鸭岭河流域年最大24 h点雨量均值H24=90.0 mm，年最大24 h点雨量Cv值Cv=0.45，见表3。

综合考虑鸭岭河流域降水规律，旺隆水库设计洪水暴雨成果采用值H24=90.0 mm，Cv=0.45，Cs=3.5Cv。

表3 旺隆水库流域设计暴雨分析成果

2.3 设计洪水计算

旺隆水库坝址以上流域地理参数根据最新1∶10 000地形图量算，旺隆水库流域地理参数成果见表4。

表4 旺隆水库流域地理参数成果

根据流域面积和流域几何特征参数，洪峰流量使用《贵州省暴雨洪水计算实用手册》中的修订公式计算。经综合分析，旺隆水库产汇流分区定为Ⅱ2区，Ⅱ2区汇流系数r1取值范围为0.36～0.40，此处取0.38；暴雨衰减指数n3取0.80，Δn3为Ⅲ区。

洪峰表达式为：

Qmp=0.254r10.922·f0.360·J0.240·F0.819·[CH24p]1.212(10

(1)

式中：Qmp为设计频率洪峰流量，m3/s；r1为汇流系数，取0.38；f为流域形状系数，取0.581；J为主河道加权平均坡降，83.1%；F为流域面积，11.1 km2；C为洪峰径流系数，取0.67～0.87；H24P为设计频率下最大24 h暴雨量。

洪量表达式为：

Wmp=0.1Fh24p

(2)

式中：F为流域面积，11.1 km2；h24P为设计频率洪量径流深。

根据式(1)、式(2)计算得旺隆水库坝址处各频率设计洪水洪峰流量及洪量成果，见表5。

表5 旺隆水库坝址处设计洪水计算成果表

设计洪水过程线根据《贵州省暴雨洪水计算实用手册》中概化过程线推求，得到旺隆水库洪水过程线，见图1。

图1 旺隆水库坝址处不同频率洪水过程线图

2.4 设计洪水成果合理性分析

1) 方法。设计流域属特小流域，流域面积11.1 km2，邻近的赤水气象站流域面积16 622 km2，是设计流域1 497倍。设计采用《贵州省暴雨洪水计算实用手册》中的“雨洪法”修订公式进行计算，该公式采用各中小流域水文站实测资料假定有关参数，并在实际工程中通过大量论证，符合贵州省的特定地理环境、水文地质条件和暴雨产汇流条件，被广泛应用于贵州省中小流域的暴雨洪水计算[5-6]。旺隆水库设计洪水采用“雨洪法”公式进行分析计算，符合设计流域实际情况，计算成果合理可行。

2) 与历史洪水比较。经调查可知，1989年洪水洪峰流量约124 m3/s、1980年洪水洪峰流量145 m3/s；1989年洪水重现期确定为34年一遇，1980年洪水重现期确定为67年一遇。将调查到的洪水洪峰流量采用水文比拟法移用到旺隆水库坝址处，得到1989年洪水洪峰流量为150 m3/s、1980年洪水洪峰流量为175 m3/s；而分析得到旺隆水库坝址处34年一遇洪水洪峰流量为158 m3/s、67年一遇洪水洪峰流量为185 m3/s。设计洪水成果与历史洪水成果较为接近，说明设计洪水计算分析成果合理。

3 结 论

在旺隆水库工程规划设计中，通过优化旺隆集镇供水水源结构、合理分配利用鸭岭河流域水资源，达到保障供水安全和促进当地社会经济可持续发展的目的。通过对赤水气象站和鸭岭河流域的暴雨洪水特性规律进行水文分析，采用符合流域特征的“雨洪法”修订公式计算获得旺隆水库坝址断面的设计洪水成果，为工程规划建设提供了符合鸭岭河流域的数据支撑，保障了水库防洪、兴利调度和安全供水，同时对改善鸭岭河流域生态环境起到积极作用。