彭家橋水庫設計洪水計算方法分析

吳 昊

( 貴州省水利水電勘測設計研究院，貴陽550002)

1 流域概況

彭家橋水庫位于貴州省西部六盤水市水城縣木果鄉境內，壩址區距縣政府所在地水城縣約41 km。水庫壩址位于長江流域烏江水系烏江南源三岔河三級支流冷水河的下游河段( 二級支流為連山河、一級支流為大河)。水庫壩址以上集水面積為36.5 km2，其中，明流區11.8 km2，伏流區9.8 km2，洼地區14.9 km2，主河道長7.54 km，主河道加權平均坡降為61.5‰。

2 設計洪水

2.1 參證站的選擇

本工程所處冷水河流域內無實測水文、氣象、雨量等測站分布。在冷水河匯入連山河匯口處的木果鄉設有木果雨量站，連山河匯入三岔河之后的水城縣設有水城縣氣象站。測站基本情況見表1。

木果雨量站自1969年建站以來，具有1969年至今連續完整的降水資料系列，該站據設計流域最近，統計其多年平均最大1 d降水量均值成果比《貴州省暴雨洪水計算實用手冊》［1］上查設計流域“年最大24 h點暴雨均值等值線圖”成果偏小5%左右，因此對木果雨量站降水資料系列只做參考使用。

表1 設計流域鄰近測站基本情況表

水城氣象站自1951年建站以來，具有1952年至今連續完整的降水資料系列，該站距設計流域也較近，統計其多年平均最大1 d降水量均值成果與《貴州省暴雨洪水計算實用手冊》上查設計流域“年最大24 h點暴雨均值等值線圖”成果基本一致，因此選擇水城氣象站作為設計洪水計算的氣象及降水參證站。［2］

2.2 設計暴雨

彭家橋水庫所在流域附近設有木果雨量站、水城氣象站，其暴雨統計分析成果見表2。

表2 設計流域鄰近測站暴雨統計分析成果表

設計流域從《貴州省暴雨洪水計算實用手冊》上查“年最大24 h點暴雨均值等值線圖”，年最大24 h點暴雨均值在85 mm左右，暴雨變差系數Cv 為0.45 左右;據表2 中暴雨統計參數，結合貴州省最新有關的暴雨等值線圖，確定設計流域最大24 h 降水量均值3.5。設計暴雨成果見表3。

表3 設計流域設計暴雨成果表

2.3 歷史洪水

2.3.1 壩址處歷史洪水調查

設計人員在彭家橋水庫壩址附近及庫區進行了洪水調查。洪水調查范圍主要集中在水庫壩址至伏流出水口的河段上，前后共走訪了4 位老鄉，共調查到歷史洪水點據4個。洪痕點據在實測L 5斷面位置處，實測高程1 718.59 m( 黃海高程) 。

本次調查到兩場歷史洪水，分別是1991年及1976年洪水，根據洪水調查對照木果雨量站最大1 d降水量分析，1991年暴雨排位第一，1976年暴雨排位不靠前，推測1991年洪水應為設計流域最大的一場洪水。

在高校學生黨建工作中，主要是挑選一些優秀的學生作為黨員的候選者，并對他們進行重點培養。但是，一般黨員培養年限大概在一年左右，一年過后不再繼續對這批學生進行重點培養。因此，高校學生黨建工作缺乏長遠的計劃或目標。在此方面，很多黨建工作者認為，對學生的培養是短期的，以促進學生入黨為目標，對學生入黨后的表現則漠不關心。并且由于高校學生黨建工作對學生的培養是短時間的，因此學生在加入黨組織后，難以形成自律，黨建工作無法發揮長遠的作用。

根據曼寧公式及實測縱橫斷面資料，計算歷史洪水水面線時糙率取值為0.045 ～0.055，比降為0.009 ～0.011。按照調查的歷史洪水洪痕點計算出1991年洪水在L 5斷面的洪峰流量為180 m3/s，比擬至壩址斷面洪峰流量為186 m3/s。由于該區洪災記載不完整，只能根據實測暴雨情況，并結合歷史洪水調查結果，確定歷史洪水的重現期。由木果雨量站實測40 a資料系列推知1991年洪水重現期約為40 a一遇。［3］

2.3.2 伏流進出口處歷史洪水調查

彭家橋水庫壩址以上流域有9.8 km2的伏流區，設計人員在伏流入伏口及伏流出水的4個出水洞處進行了走訪及歷史洪水調查。據居住在入伏口大巖洞附近的村民講，發生大暴雨時，河流的水都會直接流進大巖洞，入伏口從未發生過雍水現象。

根據調查結果，由實測水位推算伏流出水處的洪峰流量，可知大巖洞入伏口至冷水河出伏口的伏流段幾乎不會發生阻水的情況，對洪水并無較大的削峰滯洪作用。

2.3.3 洼地區歷史洪水調查

彭家橋水庫壩址以上流域有14.9 km2的洼地區，分為5 片較小的洼地，設計人員也對洼地區進行了歷史洪水調查。據各洼地附近居住的村民講，3號、4 號洼地發生最大的洪水時，雍水要15 d左右的時間才會消落完，5 號洼地最長也要消落10 d左右，其余的也要消落3 ～5 d。

2.4 設計洪水計算

2.4.1 明流及伏流區洪水計算

彭家橋水庫明流及伏流區洪水采用雨洪法進行計算，由前述可知，伏流區對洪水并無較大的削峰滯洪作用，因此，在計算洪水時，按明流區和伏流區統一考慮，匯流系數取值取下限計算。彭家橋水庫暴雨統計參數根據水城氣象站實測暴雨資料進行統計分析，并結合流域附近各站暴雨統計參數及有關等值線圖確定為: H24h= 87 mm，Cv = 0.45，Cs =3.5 Cv。

設計洪水計算公式及產匯流參數在《貴州省暴雨洪水計算手冊( 修訂本) 》上查取。根據《貴州省暴雨洪水計算實用手冊( 修訂本) 》的要求，不同的流域特征應采用不同的雨洪計算公式，其水庫流域特征以流域特征值θ ( θ =L/J1/3/F1/4) 和集水面積反映。彭家橋水庫壩址流域特征值采用1/10 000地形圖量算。量算成果見表4。

表4 壩址明流+伏流區流域特征值量算成果表

設計洪水適用計算公式為:

式中: Qp為設計洪峰流量，m3/s; R 為匯流系數，取0.32;F 為流域形狀系數，f =F/L2; J、L 分別為主河道比降、河長，河長以km 計; F 為流域面積，km2; C為洪峰徑流系數; H24h為最大24 h降水量均值，mm;θ 為流域的幾何特征值，θ = L/J1/3/F1/。

根據現場踏勘調查，流域內植被一般，且流域內有較大的巖溶伏流，因此產匯流分區定為Ⅰ1區( 黔中地區) ，匯流系數并取下限0.32，暴雨衰減指數n3=0.8，Δn3為5 區。有關的地理參數根據1/10 000地形圖量取。明流+伏流區雨洪法設計洪水成果見表5。

表5 壩址以上明流+伏流區設計洪水成果表

2.4.2 洼地區洪水計算

彭家橋水庫壩址以上洼地區集水面積為14.9 km2，共分為5 片，各片流域特征值采用1/10 000地形圖量算，量算成果見表6。洼地部分的洪水計算，主要依據當地村民提供的洪水消落時間，按洪量與時間關系推算洪水流量。

表6 彭家橋水庫壩址以上洼地區流域特征值量算成果表

各洼地設計洪水適用計算公式為:

式中: Qp為設計洪峰流量，m3/s; r 為匯流系數，取0.24; f 為流域形狀系數，f = F /L2; J、L 分別為主河道比降、河長，河長以km 計; F 為流域面積，km2; C為洪峰徑流系數; H1h為最大24 h降水量均值，mm; θ為流域的幾何特征值，θ = L /J1/3/F1/4。

根據現場踏勘調查，流域內植被一般，且流域內有較多的巖溶伏流及洼地，因此產匯流分區定為Ⅰ1區，匯流系數取0.24，暴雨衰減指數n3=0.8，Δn3為5 區。洼地區雨洪法設計洪水成果見表7。

表7 彭家橋水庫壩址以上洼地區設計洪水成果表

洼地區經現場洪水調查，滯洪非常嚴重，常年洪水都要淹3 ～5 d，洪水較大時要淹7 ～10 d，因調查到設計流域最大一場洪水重現期約為40 a，為安全計，本次洪水洪量按50 a一遇標準考慮，5 片洼地區總洪量約為205 萬m3; 滯洪時間按5 a計算，得到洼地補充壩址以上流域明流+ 伏流區洪水約為5 m3/s，因此按5 m3/s進行洪水過程疊加計算。彭家橋水庫壩址設計洪水成果見表8。

表8 彭家橋水庫壩址設計洪水成果表

3 設計洪水成果合理性分析

本次設計洪水明流+伏流區采用雨洪法計算，洼地區采用洪量與時間關系推算洪水流量進行疊加。從暴雨統計參數來看，以水城氣象站為參證站，暴雨統計參數與貴州省最新的有關暴雨等值線圖是吻合的;壩址P =0.1% ～20%洪峰模數為33.6 ～8.1 m3/s·km2( 面積比指數0.67) ，符合區域規律。1991年歷史洪水洪峰流量185 m3/s，重現期約為40 a;壩址50 a一遇設計洪水成果比擬至L 5斷面為205 m3/s，與本次設計洪水成果基本符合。洪水成果符合流域的暴雨特性和流域特征，設計洪水成果基本合理。

4 結 語

本文對貴州省彭家橋水庫特殊流域地形的設計洪水進行了詳細分析計算，由于該水庫設計流域屬無實測水文資料地區，針對設計流域明流及伏流區采用鄰近測站暴雨資料對設計洪水進行計算; 洼地區則根據調查得到的洪水消落時間，按洪量與時間關系推算洪水流量，然后進行疊加得到彭家橋水庫設計洪水，最后通過歷史洪水調查結果驗證設計洪水成果，兩者差別不大，說明該工程采用雨洪法加調查法進行設計洪水的計算可作為無實測水文資料地區設計洪水的計算方法。

［1］貴州省水利電力廳. 貴州省暴雨洪水計算實用手冊［S］. 貴陽:貴州省水力電力廳，1983.

［2］長江流域規劃辦公室水文處. 水利工程實用水文水利計算［M］. 北京:水利出版社，1983.

［3］水利部長江水利委員會水文局，水利部南京水文水資源研究所. 水利水電工程設計洪水計算手冊［S］. 北京:中國水利水電出版社，1995.