存在引洪渠的小型水库洪水组合分析

李大伟

(惠州市华禹水利水电工程勘测设计有限公司，广东 惠州 516000)

在广东省内的小型水库没有实测的洪峰流量、洪水总量、洪水过程线资料的情况下，小型水库的安全鉴定和除险加固洪水计算采用暴雨资料推算设计洪水。目前主要根据水库的地理参数、2003年广东省水文总站编制的《广东省暴雨参数等值线图》和1991年广东省水文总站编制《广东省暴雨径流查算图表使用手册》，采用推理公式法(1988年修订)和综合单位线法2种方法计算设计洪水，并协调2种方法的设计洪峰流量相差不超过20%，原则上采用广东省综合单位线方法的设计洪水和调洪演算的成果。

目前没有引洪渠道的常规小型水库采用上述洪水计算方法得到的洪水成果与实测洪水成果比较接近，但是对于存在引洪渠的小型水库，如果直接采用包含引洪渠部分的小型水库的集雨面积或者不含引洪渠部分的小型水库的集雨面积，并按照上述方法进行洪水计算，可能会造成洪水计算结果产生较大的误差。

1 工程概况

流田水库位于博罗县泰美镇芹塘管理区，距泰美镇府所在地12km，水库坝轴线中心点坐标为东经114.485940°、北纬23.373843°。

流田水库所在流域为公庄河流域，所在河流为公庄河的一级支流流田水，流田引洪渠位于流田水库西南侧。

公庄河为东江一级支流，发源于龙门县桂山掌牛岭，经博罗县的黄陂与水东陂水汇合后称公庄河，经獭子、红花截到杨村，有柏塘河汇入，到耀潭有麻陂水汇入，最后流经泰美出东江。流域面积1183km2，河长79.2km，平均坡降0.945‰，其中公庄河博罗段长度57.4km。公庄河流域主要支流有麻陂河、柏塘河、宝泉河、水东陂水、雷公河和官山河等。

流田水为公庄河的一级支流，发源于米坳山山顶，先由南向北流经流田水库后，转向东经流田水库溢洪道下泄，于G35高速桥处出公庄河。流域面积1.12km2，河长2.32km，平均坡降5.87‰。

流田水库引洪渠发源于旗岭下山顶，先由南向北流经现状山塘后，沿山脚一直向东，最后于流田水库库尾汇入流田水库。流域面积2.86km2，河长4.77km，平均坡降8.60‰。

流田水库总库容96万m3，属小(2)型水库。流田水库1964年12月竣工投入使用，主要任务是灌溉和防洪，有效灌溉面积60hm2，保护下游村庄人口3000人。流田水库工程包括主坝1座，副坝3座、溢洪道1座及输水涵管3座。水库总集雨面积3.69km2，其中水库本身的集雨面积0.83km2，河长1.41km，坡降12.88‰；流田水库引洪渠集雨面积2.86km2，河长4.77km，平均坡降8.60‰。

2 计算的基本参数

2.1 地理参数

根据1∶5000地形图，量测流田水库地理参数详见表1。

表1 流田水库地理参数

2.2 设计暴雨参数

根据2003年广东省水文总站编制的《广东省暴雨参数等值线图》和广东省暴雨径流查算图表成果，查测流田水库的设计暴雨参数详见表2。

2.3 产汇流参数

根据广东省暴雨径流查算图表使用手册，查测得流田水库的产汇流参数详见表3。

表3 流田水库产汇流参数

3 洪水组合方法及对比分析结论

流田水库存在通过引洪渠跨流域引水特殊情况，洪水计算时采用不同洪水组合原则，按3种方案分别进行计算，并与实测洪水成果进行对比分析，从而得到相对合理的洪水组合原则。

3.1 引洪渠的最大过流能力计算

由于流田水库引洪渠在入库箱涵前有一个隘口，本次引洪渠的最大过流能力由该隘口段渠道控制，因此引洪渠最大过流能力采用谢才公式计算：

(1)

式中，R—水力半径，m；i—底坡；n—糙率；A—过水断面面积，m2。

引洪渠最大过流能力计算结果，见表4。

表4 引洪渠最大过流能力计算

3.2 洪水组合方法

洪水组合A：按流田水库总集雨面积、河长、坡度和对应暴雨参数及径流特征等参数，通过协调2种方法的设计洪峰流量相差不超过20%，采用综合单位线法计算得到的洪水成果。

洪水组合B：不计引洪渠部分的洪水影响，仅考虑水库本身洪水的作用，采用水库本身集雨面积、河长、坡度和对应暴雨参数及径流特征等参数，通过协调2种方法的设计洪峰流量相差不超过20%，采用综合单位线法计算得到的洪水成果。

洪水组合C：兼顾水库本身的洪水和引洪渠部分的洪水的共同作用，首先按2部分自身集雨面积、河长、坡度和对应暴雨参数及径流特征等参数，并通过协调2种方法的设计洪峰流量相差不超过20%，分别采用综合单位线法计算得到水库本身和引洪渠入库的洪水成果；然后把引洪渠部分洪水成果按引洪渠最大过流能力进行削峰处理；最后，使用削峰后的引洪渠部分洪水过程线与水库本身洪水过程线进行同频率合理叠加，最终得到水库的洪水成果。

采用广东省水文局洪水计算软件，分别按以上3种不同的洪水组合，利用计算机辅助进行计算，并与实测还原洪水进行对比，具体见表5。

表5 流田水库洪水计算及实测还原洪水成果

3.3 洪水成果对比分析结论

将A、B、C 3种不同洪水组合方法计算的洪水成果与实测洪水成果进行对比，可知：方案A与实测洪水相比洪峰流量偏大34.5%～79.1%，24h的洪水总量偏大65.8%～70.4%，72h的洪水总量偏大64.9%～77.1%；方案B与实测洪水相比洪峰流量偏小44.7%～29.8%，24h的洪水总量偏小62.7%～61.7%，72h的洪水总量偏小62.9%～60.1%；方案C与实测洪水相比洪峰流量偏大3.5%～5.7%，24h的洪水总量偏大2.8%～5.7%，72h的洪水总量偏大2.2%～6.3%。

按洪水组合方案A计算的洪水成果与实测还原洪水成果相比明显偏大，而按洪水组合方案B计算的洪水成果与实测还原洪水成果相比明显偏小，只有按洪水组合方案C计算的洪水成果与实测还原洪水成果比较接近。

流田水库按洪水组合方案C计算比较合理的主要原因是方案C同时考虑的引洪渠的引洪作用和引水渠自身的最大过流能力，在综合比较分析水库本身和引洪渠的地理参数及暴雨参数的基础上，首先分别分析计算2部分的洪水作用，其次计算引洪渠的最大过流能力，然后将引洪渠洪水作用按引洪渠最大过流能力进行消峰处理，最后把2部分的洪水进行合理叠加，叠加原则为引洪渠部分洪水过程线中小于引洪渠过流能力的直接进行洪水过程线同频率叠加，大于引洪渠过流能力的洪水过程线采用引洪渠的最大过流能力叠加，最后计算得到的洪水成果与实测还原洪水成果基本一致；而方案A夸大的引洪渠的引洪作用，方案B忽略了引洪渠的引洪作用。

4 结语

对跨流域引水渠部分洪水进行削峰处理后与水库本身的同频率洪水合理叠加的洪水计算方法可应用于小型水库安全鉴定和除险加固的洪水计算，通过分析水库本身和引洪渠2部分的洪水作用大小，按最大过流能力将引洪渠部分的洪水进行削峰后，采用计算机模拟同频率洪水叠加计算，以科学论证存在引洪渠的小型水库的洪水计算方法。本文在常规水库洪水计算方法的基础上，对于存在引洪渠的小型水库的洪水计算方法进行了改进和细化，使水库的洪水计算方法具有更广的适用性和更好的实用性。