江西獅子山水閘設計洪水及合理性分析

郝利芬

（豐城市水利水電勘測設計室，江西 豐城 331100）

0 引言

江西省豐城市獅子山水閘位于豐城市榮塘鎮境內，距豐城市區約10 km。水閘流域屬鄱陽湖環湖區河流清豐山溪，閘址以上控制流域面積518 km2，設計過閘流量648 m3/s，設計灌溉面積0.8萬畝，實際灌溉面積0.75萬畝，是一座以灌溉為主，兼顧防洪等綜合利用的中型水利樞紐工程[1]。多年來，受物力、財力及施工條件限制，且運行多年，工程自然老化、水毀嚴重，為全面評價水閘的安全狀況，了解水閘的運行狀態，有關專家對獅子山水閘進行了安全鑒定審查，認定獅子山水閘屬三類閘，需對水閘進行除險加固[2]。

1 流域及水文條件

1.1 流域概況

獅子山水閘流域屬鄱陽湖環湖區河流清豐山溪，上游約40 km處有紫云山水庫，約32 km處有黃金水庫，紫云山水庫和黃金水庫下泄洪水均下泄進入清豐山溪，流經獅子山水閘。紫云山水庫坐落在清豐山溪上游，水庫集雨面積77.04 km2，主河道長度為18.53 km，主河道平均比降為5.72‰，是一座以灌溉為主，兼顧防洪、發電、養殖等綜合利用的大（2）型水庫；黃金水庫位于清豐山溪豐水河支流石江河，水庫控制流域面積55.2 km2，主河道長15.3 km，河床平均比降15.0‰，水庫總庫容5079萬m3，是一座以灌溉為主的中型水庫。

1.2 水文條件

獅子山水閘流域屬亞熱帶氣候區，雨量充沛，多年平均氣溫為17.6℃，多年平均降雨量1540.3 mm，年最大降雨量2689 mm，年最小降雨量1042.6 mm，降雨年內分配不均勻，多集中在4～6月份，約占全年的46.2%，9月～次年1月份枯水季節僅占全年降雨量的20.8%。降雨主要受海洋季風影響，多鋒面氣旋雨、臺風雨及熱雷雨。多年平均蒸發量992.4 mm（E601型），多年平均濕度81%，日照時數1788 h，無霜期265 d。

2 設計洪水分析

獅子山水閘控制流域面積518 km2，主河道長67 km，主河道加權平均坡降2.02‰。水閘閘址處設計洪水由三部分組成，分別是區間洪水、上游紫云山水庫和黃金水庫下泄洪水。

獅子山水閘流域內沒有水文測站，在清豐山溪附近流域的水文站中，與水閘工程面積接近的僅有宜豐水文站。宜豐水文站位于宜春市宜豐縣，屬于錦河支流宜豐河，集雨面積519 km2，主河道長度52.5 km，主河道縱比降2.85‰。由于其資料觀測精度較高，滿足設計要求，故選取宜豐水文站作為水文參證站。

2.1 區間洪水計算

2.1.1 歷史洪水及重現期

宜豐河宜豐水文站河段歷史洪水采用1983年11月由江西省水利廳刊發的《江西省洪水調查資料》中的成果，詳見表1。

表1 宜豐水文站河段歷史調查洪水成果表

宜豐水文站1829年洪水，洪峰流量為1620 m3/s，排名第一，重現期約為180年；1973年實測洪峰流量為1230 m3/s，排名第二，重現期約為90年。

2.1.2 設計洪水推求

根據宜豐站1957年～2011年共55年實測最大洪峰流量資料系列，詳見表2，結合歷史洪水調查資料，將五次歷史洪水及1969年實測洪水作特大值處理，經P～Ⅲ曲線適線，當=370 m3/s、Cv=0.70、Cs=3.0Cv時，經驗點據與理論頻率配合較好，求得宜豐站各頻率的設計洪水，再用流域面積比的1次方換算到獅子山水閘閘址處，其成果見表3。

表2 宜豐水文站歷年最大洪峰流量表

表3 宜豐站及獅子山水閘設計洪水成果表

2.2 紫云山水庫下泄洪水計算

紫云山水庫壩址附近沒有水文站，故設計洪水根據《江西省暴雨洪水查算手冊》間接推求。由于紫云山水庫控制集雨面積大于50 km2，采用瞬時單位線法進行推求計算的成果[3]（成果引自2010年長江勘測規劃設計研究有限責任公司設計的《江西省豐城市紫云山水庫除險加固工程初設報告》），具體成果見表4。

表4 紫云山水庫各頻率設計洪水成果表

2.3 黃金水庫下泄洪水計算

黃金水庫壩址附近沒有水文站，故設計洪水根據《江西省暴雨洪水查算手冊》間接推求，由于黃金水庫控制集雨面積大于50 km2，采用瞬時單位線法進行推求計算的成果[3]（成果引自2002年我院設計的《江西省豐城市黃金水庫除險加固工程初設報告》），具體成果見表5。

表5 黃金水庫各頻率設計洪水成果表

水閘區間流域洪水與上游水庫泄流疊加之后的組合洪水即為防洪工程設計洪水。由于水庫距離水閘閘址較遠，洪峰滯后，經計算，滯后約一個時段，因此將下泄洪水與區間洪水錯開一個時段進行疊加[4]。組合洪水成果見表6。

表6 獅子山水閘閘址處洪水成果表

3 合理性分析

將設計洪水成果與水閘所在地區的其他水利工程設計洪水成果及附近水文站成果進行比較，詳見表7。

表7 設計洪水成果對比表

對獅子山水閘和其周邊水利工程設計洪水成果進行比較，其設計洪水成果偏小較多；與附近水文站成果比較，成果偏小，但偏差不大。分析本次設計成果偏小的原因，主要在于獅子山閘上游有大（2）型水庫紫云山水庫和中型水庫黃金水庫，兩座水庫調蓄能力較大，尤其是紫云山水庫。因此，由于水庫的調蓄作用，會致使下游獅子山水閘閘址處洪峰流量較無水庫時偏小。綜上所述，本次設計成果基本合理[5]。

4 結論

結合獅子山水閘所處流域的概況和水文條件，對水閘出險加固工程的設計洪水進行分析，確定其設計洪水由三部分組成，分別是區間洪水、上游紫云山水庫和黃金水庫下泄洪水。區間洪水計算是選擇與水閘工程面積接近的宜豐水文站1957年～2011年共55年實測最大洪峰流量資料，經P～Ⅲ曲線適線法求得；紫云山水庫和黃金水庫下泄洪水計算，是采用瞬時單位線法，根據《江西省暴雨洪水查算手冊》間接推求。由三部分設計洪水得出獅子山水閘的設計洪水，并分析其合理性，確定設計洪水計算成果基本合理。