白沙水庫設計洪水復核探析

（河南省白沙水庫管理局）

白沙水庫設計洪水復核探析

□馬曉琳

（河南省白沙水庫管理局）

設計洪水復核是水庫管理工作中的重要課題，也是病險水庫除險加固的的基本環節之一，對設計洪水復核成果進行分析，探索科學合理的設計洪水計算方法，最大限度的發揮水庫的綜合效益意義重大。通過對白沙水庫建庫以來歷次洪水復核的成果進行比較分析，尋求適宜的設計洪水計算方法，提出水庫設計洪水復核中應注意的一些問題。

設計洪水；復核；探析

1 水庫工程概況

1.1 工程情況

水庫位于淮河流域潁河的上游，控制流域面積985km2，1951年開工建設，1953年建成，后于1956年2月至1957年12月進行擴建加固，2003-2006年完成了水庫除險加固，設計洪水標準100a一遇，校核洪水標準2000a一遇，總庫容2.78億m3，水庫上游建成中小型水庫42座，其中中型水庫3座，小（1）型水庫7座，小（2）型水庫32座，總控制面積379.90km2，占白沙水庫以上流域面積的38.60%，總庫容7 828萬m3。

1.2 水文情況

水庫流域屬于溫帶地區，氣象特征為半干旱氣候，多年平均降雨650 mm，年內分配不均，汛期降雨量占全年65%。流域1951年開始設立雨量站網，當時設站較少，只有2～3站，且分布不均，1954年以后，雨量站網逐年增多，布置合理均勻，一般年份7～9站，平均110～140 km2一站。水庫壩址建庫前無水文測站，1953年水庫建成后開始設立水庫水文站，觀測庫水位及出庫流量，1964年在水庫上游建一處河道水文站，控制面積627 km2。

2 水庫設計洪水復核情況及分析

2.1 水庫洪水復核開展情況

白沙水庫建庫初期，因水文資料短缺，只能采用有限的降雨資料推求設計洪水，并依此進行規劃。水庫建成后，先后于1955年、1962年、1977年、1982年、1986年、1998年和2014年進行過多次設計洪水復核。其中1955年和1962年只有間接法（根據暴雨資料）推求設計洪水成果，1977年及以后每次均采用直接法和間接法推求設計洪水成果。產流計算采用降雨徑流相關曲線法，匯流計算采用經驗單位線法。實測洪峰流量資料是根據庫水位和入庫洪水反推而得，但由于上游42座中小型水庫的影響，故進行了洪水還原。

2.2 洪水復核成果分析

2.2.1 直接法與間接法推求設計洪水比較分析

1998年設計洪水復核根據雨量資料和流量資料計算的設計洪水成果比較如表1。

由表1可以看出，兩種方法計算的設計洪水成果存在著如此大的差別，筆者分析原因主要有以下兩點：一是白沙水庫上游興建了40余座中小型水庫，控制流域面積占38.60%，改變了原有的產流、匯流條件，影響了洪水基本資料，計算洪水系列雖經過還原處理，但受資料條件的限制，也只能是估算，精度是不太高的，還原量有不足的可能，這是導致直接法成果比間接法成果小的原因之一；二是白沙水庫庫區被一山咀插入庫內，使庫區形成上下兩部分，中間約有2km長，最窄處平均寬約100 m，當洪水進入上部分時，形成滯蓄作用，影響洪水順利地到達壩前，由此觀測的水位不能反映實際的洪水漲落情況。

2.2.21998 年與1986年設計洪水成果比較分析

1986年和1998年設計洪水均采用了直接法和間接法，現僅對1986年和1998年設計洪水間接法成果進行比較分析，表2是1998年與1986年間接法成果的對比情況。

由表2可以看出，洪峰流量兩次成果比較接近，24h洪量和3d洪量1998年成果比1986年成果偏小。筆者通過分析認為偏小的主要原因在產流環節。1986年降雨徑流關系采用的是《圖集》4線，1998年的降雨徑流關系是根據本流域的降雨、徑流資料分析而定的線，通過比較，《圖集》4線明顯高于點群，且高于中小型水庫大量修建前的點據，所以1986年成果比1998年成果大。

2.2.3 與鄰近流域大型水庫設計洪水成果比較分析

將1998年設計洪水成果（間接法）與鄰近流域的下湯、昭平臺、板橋、石漫灘、燕山、薄山、南灣等大型水庫10 000a一遇設計洪水成果比較，如表3，表中列出了10000年一遇洪峰的洪峰模數和10 000a一遇各時段洪量的洪量模數。

從表3中可以看出，白沙水庫的設計洪水洪峰和流量在鄰近流域中是最小的。分析其原因，主要是由于板橋、下湯、石漫灘等水庫都處在河南省暴雨中心或邊緣地帶，屬于暴雨高值區，凈雨深較高；而白沙水庫在地理位置上和歷史氣象資料中屬于低值區，所以凈雨深偏小。

2.2.4 白沙水庫設計洪水復核成果的采用

通過以上各方面的綜合分析、比較后，認為白沙水庫設計洪水采用根據雨量資料計算的成果較好，雨量計算法有45年雨量資料系列，雨量站網較多而均勻，平均約110～140 km2一站，代表性較好，從區域綜合平衡來看，設計參數都符合地區規律。根據流量資料計算的設計洪水，雖然資料系列也較長，中間環節少，但就白沙水庫來說，存在著許多問題，如水位資料的代表性差，庫區存在卡口段以及上游中小型水庫的還原問題等，因此，直接法計算的設計洪水成果精度較差一些，從間接法計算過程來看，雖然中間環節較多，但在實際計算中，每一步均經過深入的分析、研究及比較，如暴雨的時程分配，降雨經流關系以及單位線的采用等，都經過橫向、縱向比較和多方驗證，所以，根據雨量資料計算的設計洪水成果是比較可靠的。

表1 1998年直接法與間接法推求的設計洪水成果對比表

3 水庫設計洪水復核應注意的問題

3.1 注重基本資料的選取與甄別

表2 1998年與1986年設計洪水成果對比表

基本資料是水文計算與復核的關鍵依據，一是要充分利用實測暴雨洪水資料，并重視利用歷史洪水資料；二是重視運行期及后續新增的水文氣象等資料，保持資料的一致性和連續性；三是要對各種基本資料進行檢查和甄別，去偽存真，保持資料的可靠性，以提高設計洪水計算的精度。

3.2 選擇合適的洪水復核方法

設計洪水復核的計算方法一般有3種，一是根據流量資料直接推求設計洪水；二是根據雨量資料推求設計洪水，三是根據采用地區綜合法估算設計洪水。三種方法各有適用條件，計算者要根據各自水庫流域的自然地理因素和水文資料條件合理選用。

3.3 注意流域生活與工程環境的變化

流域環境條件的變化都會對設計洪水的精度產生影響，一要注意流域人類生產活動的影響，如灌溉引水、生活提水等；二是要注意上游水庫等調蓄工程對下游洪水的影響，一般調節后的下泄洪水過程比自然洪水過程洪峰和時段洪量要小一些；三是要注意流域上游水土保持工程的變化情況，水土保持環境的變化勢必對流域的產流和匯流產生影響。

表3 白沙水庫萬年一遇設計洪水成果與鄰近水庫對比表

3.4 考慮壩址洪水與入庫洪水的區別

由于水庫地形條件的差異，壩址設計洪水與入庫設計洪水會有所差別，必要時應改用入庫設計洪水作為設計依據。在水文復核實際計算中，選擇壩址洪水還是入庫洪水，要根據兩者的差別大小和水庫調洪原則而定。

3.5 注重進行復核成果的合理性分析

設計洪水復核完成后，設計者要對成果進行合理性分析，一是設計洪峰流量及不同時段洪量成果合理性分析；二是不同階段設計成果合理性對比分析；三是地區性綜合分析：通過比較分析，應查找分析不同階段設計洪水差異的原因，并對不同階段設計洪水成果作出評價，最終確定推薦采用的設計洪水成果。

TV87

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1673-8853（2017）04-0085-02

2017-2-25

編輯：劉長垠 韋詩佳

馬曉琳，女，工程師。