大埔縣梓里水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水復(fù)核計(jì)算

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簡(jiǎn)介： 根據(jù)廣東省規(guī)定的小型水庫(kù)達(dá)標(biāo)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，《水庫(kù)洪水復(fù)核及防洪安全校核》的要求，提高了原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)P＝5%和校核標(biāo)準(zhǔn)P＝0.5%，對(duì)梓里水庫(kù)設(shè)設(shè)計(jì)水位P＝2% P＝0.2%，進(jìn)行復(fù)核。
關(guān)鍵字：水庫(kù) 洪水復(fù)核 流量

水庫(kù)概況

梓里水庫(kù)位于我縣三河鎮(zhèn)梓里村，于1970年動(dòng)工興建，1973年10月竣工，屬小（一）型水庫(kù)。壩頂高程為49.9m（基準(zhǔn)高程為假設(shè)高程），最大壩高29.5m，總庫(kù)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(kù)，周邊植被較好，故水庫(kù)淤積較少，且水質(zhì)良好。據(jù)1974年《大埔縣水利水電工程技術(shù)資料匯編》，梓里水庫(kù)原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為P＝5%，洪水位為47.54m，校核標(biāo)準(zhǔn)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(kù)集水區(qū)內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)國(guó)家《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201－94水利水電工程標(biāo)準(zhǔn)），梓里水庫(kù)（小一型）屬I(mǎi)V等工程，主要建筑物按4級(jí)設(shè)計(jì)，次要建筑物按5級(jí)設(shè)計(jì)。永久性建筑物和泄水建筑物，設(shè)計(jì)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(cè)地形圖量得各項(xiàng)地理參數(shù)如下：

集水面積F＝6.5km²，干流河長(zhǎng)L＝4.7km，河床比降J＝0.0706

集雨區(qū)域特征參數(shù)θ＝ 

4、水庫(kù)集水區(qū)域參數(shù)

梓里水庫(kù)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(shè)計(jì)雨型，設(shè)計(jì)雨型代號(hào)為Ⅰ。采用暴雨低區(qū)的αt～t～F關(guān)系圖（如圖1）。

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

廣東省綜合單位線滯時(shí)m₁～θ關(guān)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(hào)無(wú)因次單位線u_i～u_i。

三、計(jì)算方法

計(jì)算方法按照“多種方法、綜合分析，合理選定”的方針，本水庫(kù)雖屬小一型水庫(kù)，但級(jí)按大中型工程的要求進(jìn)行復(fù)核。

復(fù)核設(shè)計(jì)洪水按無(wú)流量地區(qū)計(jì)算，采用1991年《廣東省徑流查算圖表使用手冊(cè)》中的綜合單位線和推理公式法同時(shí)計(jì)算，推理公式法的原理是先求設(shè)計(jì)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(shí)， —平均后損率，P—流域平均降水量，再推求設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線；綜合單位線法的原理是用無(wú)因次單位線ui～xi表達(dá)的經(jīng)驗(yàn)線型，只需一個(gè)參數(shù)m1即可直接求定時(shí)段單位線。并對(duì)綜合單位線法中單位線滯時(shí)參數(shù)m1及推理公式法中的匯流參數(shù)m結(jié)合下墊面條件進(jìn)行調(diào)整，在使用兩種方法的計(jì)算成果相差不超過(guò)20%的條件下，按相關(guān)規(guī)定要求，采用綜合單位線法的計(jì)算成果。}

四、計(jì)算步驟

1、推理公式法的關(guān)鍵在于正確確定匯流參數(shù)m，本水庫(kù)的集水區(qū)域部分為高丘區(qū)，按推理公式法m～θ關(guān)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(shí)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(guān)系圖的大陸低區(qū)B線選定m₁＝1.3。

（2）適宜計(jì)算時(shí)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(jì)算時(shí)段取Δt＝ 。

3、產(chǎn)流參數(shù)的確定

梓里水庫(kù)地區(qū)屬內(nèi)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(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨量的查算及設(shè)計(jì)面暴雨量的計(jì)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(jì)參數(shù)C_v；根據(jù)《使用手冊(cè)》附表2，C_s＝3.5C_v皮爾遜Ⅲ型曲線K_P值表查出各歷時(shí)暴雨P(guān)＝2%，P＝0.2%的K_P值；按公式H_tp=H_tK_tp, H_tp面=H_tpα_t,計(jì)算H_tp面的值，如下表1：

表1　　　梓里水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水參數(shù)統(tǒng)計(jì)

項(xiàng)目

時(shí)程（小時(shí)）

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(jì)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(jìn)行計(jì)算，所得結(jié)果如表2。

表2　　計(jì)算成果

方法

項(xiàng)目

P＝2%

P＝0.2%

備注

廣東省綜合單位線法SUHM－1A

單位線滯時(shí)m₁

1.3

1.3

雨型分區(qū)：Ⅰ區(qū)

無(wú)因次單位線Ⅱ號(hào)滯時(shí)m₁～θ關(guān)系線B區(qū)

4.58

4.91

1.99

2.32

洪水總量（萬(wàn)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(shí)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(diào)整

由于推理公式對(duì)降雨過(guò)程的變化沒(méi)有充分考慮，計(jì)算方法不盡合理，因而導(dǎo)致洪量過(guò)于集中，調(diào)洪水位偏高。綜合單位線法的時(shí)段單位線是根據(jù)單位線滯時(shí)m₁及各類(lèi)典型無(wú)因次單位線u_i～x_i推求得出，能較好地反映降雨過(guò)程的變化，洪峰流量和洪水過(guò)程的推求有機(jī)地結(jié)合在一起。經(jīng)實(shí)測(cè)洪峰驗(yàn)證，精度也比推理公式法高。因此，兩種方法經(jīng)過(guò)合理協(xié)調(diào)后，設(shè)計(jì)洪峰流量的誤差小于20%即采用綜合單位線法的成果進(jìn)行調(diào)洪演算。

在梓里水庫(kù)用兩種方法設(shè)計(jì)洪水計(jì)算過(guò)程中，主要是對(duì)單位線滯時(shí)m₁進(jìn)行調(diào)整，在一般情況下匯流歷時(shí)τ＞m₁。m₁減小，單位線的峰值q_m增大，m₁＝1.277～1.3作調(diào)整，結(jié)果采用m₁＝1.3，計(jì)算結(jié)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(jì)算公式為δ＝（Q_單－Q_推）/ Q_推

表3　　兩種計(jì)算方法誤差比較

P

方法

Q_m（m³/s）

δ

V（萬(wàn)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(jié)語(yǔ)

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(dāng)P＝2%時(shí)，δ＝13.2%，當(dāng)P＝0.2%時(shí)，δ＝5.6%，故采用綜合單位線法的計(jì)算成果，即P＝2%設(shè)計(jì)洪水位Z_設(shè)＝47.87m，P＝0.2%校核洪水位Z_校＝48.43m。

梓里水庫(kù)此次洪水復(fù)核計(jì)算，提高了原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)P＝5%，Z_設(shè)＝47.87m，P＝0.2% Z_校＝48.43m。