周家崗水庫洪水預報方法探析

張 寧

(遼寧省丹東水文局，遼寧 丹東 118001)

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周家崗水庫洪水預報方法探析

張 寧

(遼寧省丹東水文局，遼寧 丹東 118001)

文章利用周家崗水庫原有的報汛基礎資料，經過詳細地整理成果資料，并借用了周家崗水庫相鄰站的部分分析成果，對周家崗水庫的降雨與徑流關系及洪峰流量的關系等進行了計算分析，通過對周家崗水庫預報方案編制，針對中小型水庫流域面積小、匯流時間短、基礎資料缺乏無法直接編制水庫洪水預報方案的特點，以借用相鄰站(庫)預報參數的方法建立適宜的洪水預報方案的方法。探討解決缺乏資料的中小型水庫預報方案的編制方法。

中小型水庫；借用參數；洪水預報；洪水調度

1 問題提出

丹東地區現有50余座水庫中，多為中小型水庫，這些中小型水庫在防洪、灌溉和水產養殖等方面發揮著重要作用。汛期如何保證這些水庫安全度汛,充分發揮水庫效益，做好中小型水庫洪水預報是關鍵。針對中小型水庫流域面積小、匯流時間短、基礎資料缺乏無法直接編制水庫洪水預報方案的特點，以借用相鄰站(庫)預報參數的方法建立適宜的洪水預報方案是文章探討的方法。通過對周家崗水庫預報方案編制，探討解決缺乏資料的中小型水庫預報方案的編制方法[1]。

2 水庫概況

周家崗水庫位于黃海岸流域棗兒溝河上游。水庫壩址以上集雨面積4.932km2、主河流長2.78km，平均比降5.08‰、多年平均降雨量983mm左右。始建于1958—1963年，于2004年4—9月進行除險加固。樞紐工程包括土壩、溢洪道、輸水洞3部分[2]。該水庫屬于小(1)型水庫。按50a一遇洪水設計，500a一遇洪水校核?？値烊轂?11×104m3。

3 洪水預報

周家崗水庫洪水預報方案：產流方案采用降雨徑流相關法；洪峰流量推求采用洪水總量與洪峰流量相關。

3.1 采用資料

周家崗水庫為小(1)型水庫，由于資料短缺，所以無法進行降雨徑流關系的編制。但該水庫與何家崗水庫相距較近(直線7km)，地理位置相似，考慮他們的相似性周家崗水庫的產流計算直接借用何家崗水庫資料。何家崗水庫位于黃海岸流域龍態河上游的吊水樓子河上，是一座中型水庫，始建于1956年9月，竣工于1957年7月。壩址以上集雨面積為30.28km2、河道比降為5.77‰ 、匯流時間3h左右、多年平均降雨量為910mm左右。水庫樞紐工程由土壩、溢洪道、輸水洞三部分組成。該水庫洪水預報方案的分析資料取自1972年以來的觀測記載的水庫降雨、水位、泄量資料以及較完整的報汛資料。預報方案的產流部分采用降雨徑流關系法，精度較高[3]。

3.2 產流部分

3.2.1 流域平均降雨量計算

考慮到周家崗水庫面積較小，一個雨量站完全可以代表整個流域的降雨量，所以作業預報取周家崗水庫降雨量為流域平均雨量。

3.2.2 產流參數的確定

該水庫無蒸發資料，最大初損值Im及折算系數K均采用何家崗水庫資料。

表1 周家崗水庫折算系數K值表 Im=110mm

3.2.3 徑流深的計算

用周家崗水庫的P+Pa數據，在何家崗水庫降雨徑流關系P+Pa-R相關圖中查得R何(W何)值。

則：R周=R何

根據周家崗水庫與何家崗水庫流域面積用下列公式進行換算洪水總量W。

W周=W何(F周/F何)=W何(4.932/30.28)=0.163W何

或W周=R何.F周

3.2.4 前期影響雨量Pa的計算

前期影響雨量Pa自6月1日起算，利用周家崗水庫的降雨資料，初始值取5月上、中旬降雨量的1/5與5月下旬降雨量的2/3之和。

逐日Pa計算公式

Pa。t+1=K(Pa。t+Pt-Rt)

(1)

式中：Pa.t、Pa.t+1分別為t、t+1日前期影響雨量，mm；Pt為流域平均降雨mm；Rt為Pt所產生的徑流量，mm；K為日折算系數；Im為流域內最大初損值，mm。

考慮到地區的相似性采用大洋河資料，Im=110mm。

3.2.5 降雨徑流深相關圖

借用何家崗水庫降雨徑流關系。

3.3 匯流部分

3.3.1 峰量相關圖

由于入庫資料短缺，因此洪峰流量Qm及W計算借用何家崗水庫Qm-R(W)相關關系中的中低水部分的計算點據，根據周家崗水庫與何家崗水庫流域面積按下列公式進行換算[4]。計算公式如下

Qm周=(F周/F何)0.75Qm何=0.2565Qm何

W周=W何(F周/F何)=0.163W何

或W周=R何×F周

用換算10個點據及周家崗水庫的設計校核洪峰流量和洪水總量數據，以W周為橫坐標，Qm周為縱坐標，點繪Qm周-W周(峰量關系)相關關系圖。相關關系較好。利用所求的R周(W周)值，在Qm周-W周相關圖中查得Qm周值。

表2 周家崗水庫峰量關系表

注：表內數據為何家崗水庫換算得，其中W周=W何(F周/F何)=0.163W何Qm周=(F周/F何)0.75Qm何=0.2565Qm何

3.3.2 推求洪水歷時

洪水過程線可概化成三角形，用求三角形底邊的方法推求洪水歷時，已知R(或W)和Q入m，可根據三角形的面積值即為洪水總量W，所以：

W=1/2Q入mT

T=2W/Q入m

T=5.56×W/Q入m

(2)

式中：T為洪水歷時，h；W為洪水總量，萬m3；Q入m為入庫洪峰流量，m3/s；5.56為單位換算系數。

一次洪水的漲洪歷時(T漲)與退洪歷時(T退)，可用洪水歷時(T)的固定百分率來確定。取T漲=1/3T，這樣，也就預報出洪峰出現時間，T退=2/3T。有了W、Q入m、T、T漲，就可繪出洪水過程線了。

4 洪水調度

4.1 水庫調度原則

周家崗水庫汛期調度運用計劃。

水庫汛期水位控制在限制水位18.00m以下，溢洪道最大泄流量44.9m3/s。下游河道允許最大泄量25m3/s。

4.2 洪水預報調度綜合相關圖

將水庫入庫洪水預報相關圖與簡易調洪計算圖綜合繪制在一起，繪制水庫洪水預報調度綜合相關圖(即四象限圖)[5]。

圖1 周家崗水庫洪水預報調度綜合相關圖

綜合相關圖中第三象限為降雨徑流關系，可根據計算的P+Pa查圖得R(W)；

第四象限為峰量相關圖Qm-R(W)，根據R(W)查得Qm，用公式T=5.56×W/Q入m

計算洪水歷時；

第一象限分別為庫容曲線、泄量曲線以及汛限水位、校核洪水位下可蓄水量；

第三象限為預測水庫水位，即在不同入庫洪水時水庫可能達到的庫水位[6]。

5 方案精度評定

本方案精選了12次峰量相關數據，建立Qm-R相關圖，方案點據50.0%在±20%外包線范圍內。由降雨徑流統計計算結果可以看出，降雨徑流關系合格率達到了75%，說明本方案所采用的一些計算參數如K值、Im值等基本上是合理的。在峰量關系曲線中，由于利用水庫出流過程反推入庫過程存在較大誤差，使中低水點群關系較散亂，且高水部分缺乏實測點據，只好借用設計洪水數據來校正曲線走向，因此曲線走向隨意性略偏大[7]。這一點也是進行水庫預報方案編制過程中普遍存在的瓶頸問題之一，需在今后水庫的實際預報應用中，加強各種相關實測資料的累積與整理，對現有預報圖表進行逐步的修正，以適應實際工作需要[8]。

6 結 論

中小型水庫預報方法簡單易用，即可作為水庫洪水預報，也可作為水庫洪水估報。采用簡易四象限調度綜合相關圖，可以直觀的查算出未來可能發生的水庫最高水位，最大泄量等，管理部門可根據預報結果及調度方案進行調度。通過對上述分析，由于缺乏實測資料，是水庫預報方案編制過程中普遍存在的瓶頸問題之一，我們要對水庫水情進行實時監測，加強各種相關實測資料的累積與整理，對信息資料要隨時搜集和整理，對現有預報圖表進行逐步的修正，為水庫洪水預報預警提供詳實資料，以適應實際工作需要，確保水庫安全。

[1]王霞，鄭偉雄，陳志剛.某梯級水庫潰壩應急分析[J].水利規劃與設計，2009(01)：52-53.

[2]才慶欣.南票區水資源狀況及開發利用分析[J].水利規劃與設計，2014(09)：27-29.

[3]賈瑞紅.水庫在防洪作業中實現水資源防洪系統的最優調度[J].水利技術監督，2013(06)：13-15.

[4]高宏.喀左縣水資源開發利用分析[J].水利規劃與設計，2015(03)：34-35，45.

[5]陸軍.盤山縣水資源供需平衡分析及主要問題[J].水利規劃與設計，2015(03)：18-20.

[6]武曉峰，唐杰.地下水人工回灌與再利用[J].工程勘察，1998(04)：37-39.

[7]李福仲，劉力真.郭家村水庫洪水預報調度系統研究[J].水利技術監督，2008(02)：46-48.

[8]張紹軍.實踐最嚴格水資源管理制度的探索[J].水利技術監督，2013(05)：23-26.

1007-7596(2017)01-0096-03

2016-12-26

張寧(1983-)，女，遼寧丹東人，工程師，從事水文水資源評價工作。

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