江巷水庫設計洪水地區組成分析

程嫄嫄 袁曉繼

一、流域概況

擬建的江巷水庫位于淮河中下游南岸一級支流池河上游，池河主源陳集河發源于定遠、鳳陽兩縣交界處的鳳陽山南麓，河道總長182km，流域面積5021km2。池河石角橋以上為上游，石角橋至明光市區為中游，明光市區以下為下游。

江巷水庫壩址以上河道分北、中、南三支，控制流域面積735km2，占整個池河流域面積的14.6%。北支為陳集河，自北向南流，河道長47km，控制流域面積216.3km2，上游建有雙河水庫（中型，集水面積92km2）及張山、西洋山、灣孫等3座小（1）型水庫（總集水面積112.5km2）；中支為源于長豐縣造甲店的儲城河，自西向東流，河道長約29km，流域面積227.8km2，上游建有明城寺水庫（中型，集水面積20.8km2）及儲城、牛老壩、周老壩、曹沖等4座小（1）型水庫（總集水面積125.4km2）；南支為源于肥東縣青龍場的青龍河，自西南流向東北，河道長約32km，流域面積290.9km2，上游已建青龍、草沖2座小（1）型水庫（總集水面積46km2）。三條支流在江巷水庫壩址處匯合，江巷壩址以上的中小型水庫控制面積為283.9km2，均為灌溉水庫。

二、設計洪水地區組成

江巷水庫防洪控制斷面為下游石角橋，石角橋以上防洪標準為20年一遇，遭遇20年一遇以下設計洪水時，需通過水庫控泄調度，控制石角橋洪峰不超過其安全泄量。

以石角橋站洪水過程作為控制，挑選幾個典型年實際發生的洪水，來分析壩址和壩址～石角橋區間洪水組合。其中石角橋洪水采用典型年石角橋站實測洪水過程，按20年一遇設計洪峰、洪量同倍比縮放，壩址洪水采用壩址以上實測暴雨以間接法推求，壩址至石角橋區間洪水采用石角橋洪水過程減去壩址洪水演進至石角橋站的洪水過程求得。

1.洪水傳播時間分析

由于石角橋站以上沒有水文站，江巷水庫壩址至石角橋站的傳播時間參考石角橋水文站和下游明光水文站實測洪水流速，并考慮上下游地形差異，得到洪水平均傳播速度約為7km/h，江巷水庫壩址至石角橋站距離62km，傳播時間約為9h。

2.典型年選擇

選擇典型年的原則：發生較大洪水的年份；水文資料較完整的年份；對水庫下游防洪斷面防洪不利的年份。

根據石角橋站實測洪峰流量統計，洪峰大于1000m3/s的依次有1991年、2003年、1954年、1980年、1969年、1974年、1957年、1971年8個年份，由于石角橋以上流域雨量站設立年份不一，1970年前域內雨量站較少，尤其缺乏時段雨量摘錄資料，難以用實測暴雨數據分析上下游洪水，故將實測雨量資料較為完整的1991年、2003年、1980年、1974年洪水作為典型年，分析洪水地區組成。

3.天然洪水來源及組成分析

流域內只有石角橋站有實測流量資料，故通過暴雨統計分析洪水來源及組成。根據典型年壩址和石角橋面上各站最大24h、3d、7d暴雨統計，石角橋場次洪水歷時一般在3～5d，峰現時間一般在最大1d暴雨后的第2～3d。從典型年暴雨分布看，1991年壩址～石角橋區間暴雨較大，區間比壩址大7%；2003年、1980年和1974年均是壩址較大，區間較小，其中2003年壩址暴雨比區間大17%；1974年壩址比區間大29%；1980年壩址比區間大8%，該年壩址與區間暴雨最為接近。4個大洪水典型年中，有3年暴雨中心發生在壩址以上。

表1 典型年最大7d暴雨分布表

表2 典型年設計洪水（P=5%）地區組成計算成果表

表3 防洪庫容對比表

三、設計洪水地區組成計算

1.設計洪水地區組成計算

石角橋設計洪水過程由典型年實測洪水過程按20年一遇設計洪峰、洪量同倍比縮放計算，壩址設計洪水過程考慮以下3種洪水組合：

（1）壩址發生20年一遇設計洪水，壩址設計洪水由20年一遇設計暴雨推求。

（2）壩址發生按典型年縮放的洪水，壩址設計洪水由典型年設計暴雨推求，再按石角橋典型年實測洪水放大至20年一遇的比例同倍比縮放。

（3）壩址發生典型年實測洪水，壩址洪水由典型年實測暴雨計算。求得的壩址洪水考慮洪水傳播時間，由馬斯京根法演算至石角橋（X=0.37，K=9，T=3h，N=3），區 間 洪 水 以 石角橋設計洪水為控制，減去演進后的壩址洪水后得，考慮區間洪水計算誤差，按傳播時間9h內洪峰流量增量的20%修正區間洪水。

將挑選出的1991年、2003年、1980年、1974年四個典型年分上述三種洪水組合，共組合了12場洪水，計算結果見表2。

2.設計洪水地區組成選擇

由于該流域一般在主雨發生30h后，石角橋出現最大洪峰，壩址洪水至石角橋站傳播時間一般為9h，洪水預見期大于壩址洪水傳播時間，水庫洪水調度方式采用的預報調度方式，即根據區間洪水預報，按水庫下泄流量與9h后的區間洪水疊加后，不超過石角橋安全泄量為原則進行調度。

根據上述方式對12場洪水組合進行調洪演算，選取對水庫防洪最為不利的、所需防洪庫容最大的洪水組合。對水庫防洪最為不利的洪水組合是壩址發生20年一遇設計洪水（組合1），防洪庫容在3200～3500萬m3左右，其中1991年洪水組合防洪水位最高，達43.94m，防洪庫容3530萬m3。組合2和組合3的8場洪水防洪庫容在1600～1900萬m3左右，但對水庫規模不起控制作用。最終選定設計洪水組合1中的1991年典型年設計洪水組合用于水庫防洪庫容計算。防洪庫容比較見表3。

四、結語

本文采用典型年防洪控制斷面實測流量放大至設計流量作為控制，壩址以上洪水過程采用三種不同組合，由暴雨推求而得，區間洪水由石角橋洪水錯峰減去演進至石角橋的壩址洪水求得，由于江巷水庫防洪調度采用預報調度方式，計算時由于流域內水文站網密度較小，無法對區間洪水進行預報，采取對區間洪水按傳播時間9h內洪峰流量增量的20%修正區間洪水進行處理，水庫建成后須增加水文站網密度，建設水文自動測報系統，按甲級預報精度要求，編制石角橋以上流域洪水預報方案，為水庫防洪調度提供實時、準確的決策依據■