云南東風水庫設計洪水復核分析

屠水云，殷詩茜，曾 營

（1.云南地礦工程勘察集團公司，云南 昆明 650041；2.昆明理工大學國土資源工程學院，云南 昆明 650093）

1 水庫概況

東風水庫位于玉溪市紅塔區東北部沙頭村、南盤江一級支流曲江上游河段，屬中型水庫工程，控制徑流面積309.5 km2。水庫在玉溪市中心城區上游，緊鄰城區東北部。水庫樞紐工程由大壩、1#隧洞、2#隧洞、溢洪道組成，于1958 年動工，1960 年基本完工，設計洪水標準為50 a 一遇，校核洪水標準為1 000 a一遇。防洪河道洪水經地區洪水組合分析后，要求水庫50 a 一遇洪水的泄洪流量控制在80 m3/s以內。水庫總庫容為9 025 萬m3，是一座以防洪、灌溉、城市供水為主的綜合利用水庫。水庫是玉溪市中心城區城市供水的主要水源地，同時確保下游35.14 萬人、0.93 萬hm2耕地及東南亞國際大通道213 國道線、泛亞鐵路昆玉段等重要基礎設施的防洪安全。根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000）[1]，水庫為中型工程，工程等別屬Ⅲ等，攔河壩、輸水隧洞、溢洪道均為3 級永久性水工建筑物。為了解水庫目前的安全性態，為水庫能安全充分地發揮經濟效益提供科學依據，開展設計洪水復核為大壩安全評價鑒定提供了重要依據[2]。

2 水庫設計洪水復核

水庫調洪計算和大壩抗洪能力現狀是安全鑒定的重要工作之一，而設計洪水復核則為其提供了基礎依據[2]，設計洪水成果的合理與否直接影響到洪水預警的精準度和災害的損失程度，因此應對水庫的設計洪水成果進行檢驗復核[3]。水庫有3 條主要入庫河流，壩址處已有董炳河和九溪河的大矣資、河口2 個水文站，兩者有長達幾十年的水位、流量、降水等觀測及整編資料。建立建庫前區域降雨與壩址洪水的相關關系，推求歷年洪水，并依據水庫周圍雨量站資料插補入庫洪水，對水庫設計洪水進行復核[4]。

2.1 流域概況及暴雨洪水特性

水庫地處曲江的上游段，為南盤江一級支流，屬珠江流域西江水系。水庫上游水系呈向心狀，主要支流董炳河、九溪河及趙園河分別由北、東、南三面注入水庫。水庫控制徑流面積309.5 km2。

流域內主要以冷鋒切變型和冷鋒低槽型天氣系統產生的暴雨為主。流域洪水與暴雨大致對應，年最大洪水多發生在5—9 月，占總年數的89%，10 及11 月也偶有年最大洪水發生。組成水庫的年最大洪水董炳河與九溪河出現機率相當，但從量級上看董炳河略大。九溪河與董炳河同屬山區性河流，盡管上游眾多水庫壩塘對短歷時洪量有一定攔蓄作用，其多峰型洪水過程部分仍呈陡漲陡落之勢。

2.2 水庫洪水計算

由于建庫前已有42 a 降雨資料，東風水庫及其鄰近的東風、安化、玉溪氣象站降雨資料充足，所以筆者搜集到了3 個氣象站的降雨資料進行水庫設計洪水復核計算。水庫采用“大矣資+河口”兩站同時刻組合后洪峰洪量系列，經過比較選用年最大洪峰洪量系列，按經驗方法以面積的2/3 次方和0.95 次方將洪峰洪量比擬至水庫壩址。

2.2.1 設計洪水計算

根據水庫實測洪峰洪量系列加入歷史洪水組成的不連續系列進行設計洪水頻率計算，理論頻率曲線采用P-Ⅲ型曲線，其中偏態系數Cs與變差系數Cv呈經驗倍比關系[5]，運用經驗適線法分析計算。其計算結果，詳見表1。

表1 東風水庫各頻率設計洪水計算成果統計 設計洪峰（/m3·s-1）；洪量/萬m3

本次成果較初次設計成果有所降低，其中洪峰流量降低較少，均值有所降低，Cv值增加較小且稀遇洪水基本不變化。

2.2.2 暴雨洪水途徑推求東風水庫設計洪水

筆者收集了玉溪、東風水庫、安化氣象站短歷時的雨量資料，分別作玉溪、東風水庫、安化氣象站的時段暴雨的頻率計算，以矩估計法初估均值、變差系數Cv和偏態系數Cs等統計參數，以P-Ⅲ型曲線適線法確定以上統計參數。各時段設計暴雨參數，詳見表2—3。

表2 各站短歷時暴雨統計參數統計

表3 各時段設計暴雨量統計

2.2.3 設計洪水成果合理性分析

經調洪計算，各頻率暴雨設計洪水成果詳見表4。

表4 東風水庫各頻率暴雨設計洪水成果

從表4可發現，非常運用校核洪水2 000 a一遇的洪峰值高達904 m3/s，洪量達3 680萬m3；正常設計洪水100 a一遇的洪峰值為827 m3/s，洪量達221萬m3。而水庫的防洪標準為50 a 一遇，大壩安全鑒定階段復核溢洪道最大過量為165 m3/s，不能滿足泄洪要求，需對溢洪道進行改建。

本次計算洪水成果和第一次東風水庫安全鑒定時一致。近幾年，玉溪市所作中型水庫初步設計及除險加固初步設計的水文分析成果，在雙對數紙上點繪其洪峰、洪量與徑流面積關系。由此可看出，各庫峰量點在線上下有一定波動，主要原因是各庫暴雨、下墊面以及地理參數差異所致。東風水庫在實測流量途經附近洪峰波動較洪量稍大，符合洪峰受地形、下墊面影響大于洪量的規律。其洪水成果符合地區分布規律，因此本次洪水復核成果是合理的。實測資料法計算成果與第一次水庫安全鑒定成果在24、72 h洪量上僅小0.49%、0.88%，從安全角度考慮，設計洪水成果仍然采用第一次水庫安全鑒定的成果。

3 結語

為了解水庫目前的安全狀態，對東風水庫開展安全評價時主要對水庫設計洪水進行了復核。筆者采用對臨近站洪峰、洪量頻率分析的方法對其設計洪水進行復核計算，采集了董炳河和九溪河的大矣資、河口2 個水文站長達幾十年的水位、流量、降水等觀測及整編資料，并結合該地區綜合性檢查證明了本次洪水復核成果的合理性，與第一次水庫安全鑒定時的計算成果一致，證明水庫的設計洪峰、洪量合理可靠[6]。