大埔縣梓里水庫設計洪水復核計算

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簡介： 根據(jù)廣東省規(guī)定的小型水庫達標驗收標準，《水庫洪水復核及防洪安全校核》的要求，提高了原設計標準P＝5%和校核標準P＝0.5%，對梓里水庫設設計水位P＝2% P＝0.2%，進行復核。
關鍵字：水庫 洪水復核 流量

水庫概況

梓里水庫位于我縣三河鎮(zhèn)梓里村，于1970年動工興建，1973年10月竣工，屬?。ㄒ唬┬退畮臁雾敻叱虨?9.9m（基準高程為假設高程），最大壩高29.5m，總庫容約為139m³,集發(fā)電、防洪、灌溉、種養(yǎng)于一體的綜合利用的水庫，周邊植被較好，故水庫淤積較少，且水質良好。據(jù)1974年《大埔縣水利水電工程技術資料匯編》，梓里水庫原設計標準為P＝5%，洪水位為47.54m，校核標準為P＝0.5%，洪水位為48.45m。

二、基本資料

1、集水區(qū)域下墊面情況

梓里水庫集水區(qū)內大部份屬高丘區(qū)，局部為低山及低丘，土壤以砂壤土為主，水性屬中上，植被中等，屬針葉林為主的灌木草坡。

2、工程審核標準

根據(jù)國家《防洪標準》（GB50201－94水利水電工程標準），梓里水庫（小一型）屬IV等工程，主要建筑物按4級設計，次要建筑物按5級設計。永久性建筑物和泄水建筑物，設計洪水位采用50年一遇（P＝2%），校核洪水位采用500年一遇（P＝0.2%）。

3、工程集水區(qū)域地理參數(shù)

根據(jù)1：10000航測地形圖量得各項地理參數(shù)如下：

集水面積F＝6.5km²，干流河長L＝4.7km，河床比降J＝0.0706

集雨區(qū)域特征參數(shù)θ＝ 

4、水庫集水區(qū)域參數(shù)

梓里水庫集水區(qū)域位于《廣東省暴雨徑流查算圖表》分區(qū)的韓江分區(qū)，采用韓江的設計雨型，設計雨型代號為Ⅰ。采用暴雨低區(qū)的αt～t～F關系圖（如圖1）。

根據(jù)粵水電總字［1992］12號文，查廣東省分區(qū)產(chǎn)流參數(shù)表，采用內陸產(chǎn)流參數(shù)表。

廣東省綜合單位線滯時m₁～θ關系圖k ,大陸低區(qū)B線。

工程集雨面積F＜500 km², 采用廣東省綜合單位線Ⅱ號無因次單位線u_i～u_i。

三、計算方法

計算方法按照“多種方法、綜合分析，合理選定”的方針，本水庫雖屬小一型水庫，但級按大中型工程的要求進行復核。

復核設計洪水按無流量地區(qū)計算，采用1991年《廣東省徑流查算圖表使用手冊》中的綜合單位線和推理公式法同時計算，推理公式法的原理是先求設計洪峰流量Q_m，Q_m＝0.278（ ）F，τ＝ _{，式中Sp—洪峰徑流系數(shù)，τ—流域平均匯流歷時， —平均后損率，P—流域平均降水量，再推求設計洪水過程線；綜合單位線法的原理是用無因次單位線ui～xi表達的經(jīng)驗線型，只需一個參數(shù)m1即可直接求定時段單位線。并對綜合單位線法中單位線滯時參數(shù)m1及推理公式法中的匯流參數(shù)m結合下墊面條件進行調整，在使用兩種方法的計算成果相差不超過20%的條件下，按相關規(guī)定要求，采用綜合單位線法的計算成果。}

四、計算步驟

1、推理公式法的關鍵在于正確確定匯流參數(shù)m，本水庫的集水區(qū)域部分為高丘區(qū)，按推理公式法m～θ關系圖選定m=0.65。

2、綜合單位線法參數(shù)的確定

（1）單位線滯時m₁的確定

集水區(qū)域部分為高丘區(qū)，部分為低山及低丘區(qū)，J＝0.028，θ＝15.5。查m₁～θ關系圖的大陸低區(qū)B線選定m₁＝1.3。

（2）適宜計算時段的Δt的確定

根據(jù)集雨面積F＝6.5km²,查《廣東省暴雨徑流查算圖表》附表5，適宜計算時段取Δt＝ 。

3、產(chǎn)流參數(shù)的確定

梓里水庫地區(qū)屬內陸，F＜500 km²,平均后損率

P＝2%，f₁d=4.58mm/h, f₃d=1.99mm/h,

P＝0.2%，f₁d=4.91mm/h, f₃d=2.32mm/h,

4、設計點暴雨量的查算及設計面暴雨量的計算

根據(jù)1991年廣東省水文總站編制的《廣東省水文圖集》查得集水區(qū)域中心的參數(shù)H_t、暴雨統(tǒng)計參數(shù)C_v；根據(jù)《使用手冊》附表2，C_s＝3.5C_v皮爾遜Ⅲ型曲線K_P值表查出各歷時暴雨P＝2%，P＝0.2%的K_P值；按公式H_tp=H_tK_tp, H_tp面=H_tpα_t,計算H_tp面的值，如下表1：

表1　　　梓里水庫設計洪水參數(shù)統(tǒng)計

項目

時程（小時）

備注

1

6

24

72

暴雨參數(shù)H_t

52.5

83

116

150

P=2%

S_p=104.32

n_p=0.71

P=0.2%

S_p=138.6

n_p=0.69

變差系數(shù)C_v

0.37

0.41

0.45

0.45

模比系數(shù)K_tp

P=2%

1.987

2.12

2.28

2.28

P=0.2%

2.64

2.89

3.2

3.2

換算系數(shù)α

1

1

1

1

面暴雨量H_tp=H_tp面

P=2%

104.3

175.96

264.48

342

P=0.2%

138.6

239.87

371.2

480

五、計算成果

依據(jù)上述確定的各種參數(shù)，使用綜合單位線法和推理公式法電算程序進行計算，所得結果如表2。

表2　　計算成果

方法

項目

P＝2%

P＝0.2%

備注

廣東省綜合單位線法SUHM－1A

單位線滯時m₁

1.3

1.3

雨型分區(qū)：Ⅰ區(qū)

無因次單位線Ⅱ號滯時m₁～θ關系線B區(qū)

4.58

4.91

1.99

2.32

洪水總量（萬m³）

W_t

64.83

86.9

W₂₄

106.14

165.21

W₇₂

129.17

203.24

洪峰流量（m³/s）

119.91

162.24

推理公式法（1988年修訂）TL－1A

匯流參數(shù)

0.65

0.65

雨型分區(qū)：Ⅰ區(qū)

地形因素：高丘區(qū)

暴雨因素：低區(qū)

平均損失率（mm/h）

f₂₄

4.58

4.91

f₇₂

1.99

2.32

暴雨遞減指數(shù)n_p

匯流時間t（h）

洪峰流量（m³/s）

0.  71

2.07

104.1

0.  69

1.88

153.1

六、推理公式法與綜合單位線法成果的調整

由于推理公式對降雨過程的變化沒有充分考慮，計算方法不盡合理，因而導致洪量過于集中，調洪水位偏高。綜合單位線法的時段單位線是根據(jù)單位線滯時m₁及各類典型無因次單位線u_i～x_i推求得出，能較好地反映降雨過程的變化，洪峰流量和洪水過程的推求有機地結合在一起。經(jīng)實測洪峰驗證，精度也比推理公式法高。因此，兩種方法經(jīng)過合理協(xié)調后，設計洪峰流量的誤差小于20%即采用綜合單位線法的成果進行調洪演算。

在梓里水庫用兩種方法設計洪水計算過程中，主要是對單位線滯時m₁進行調整，在一般情況下匯流歷時τ＞m₁。m₁減小，單位線的峰值q_m增大，m₁＝1.277～1.3作調整，結果采用m₁＝1.3，計算結果較為理想，P＝2%，P＝0.2%各自用兩各方法算得的洪峰流量值誤差均小于20%，采用誤差計算公式為δ＝（Q_單－Q_推）/ Q_推

表3　　兩種計算方法誤差比較

P

方法

Q_m（m³/s）

δ

V（萬m³）

Q_m（m³/s）

Z_m（m）

2%

推理公式法

104.1

13.2%

單位線法

119.91

129

82.4

47.87

0.25

推理公式法

153.1

5.6%

單位線法

162.24

139

113.2

48.43

七、結語

從表3中可知，推理公式法與綜合單位線法推求的洪峰流量值Q_m的誤差δ，當P＝2%時，δ＝13.2%，當P＝0.2%時，δ＝5.6%，故采用綜合單位線法的計算成果，即P＝2%設計洪水位Z_設＝47.87m，P＝0.2%校核洪水位Z_校＝48.43m。

梓里水庫此次洪水復核計算，提高了原設計標準P＝5%，Z_設＝47.87m，P＝0.2% Z_校＝48.43m。