淺析電力工程受水庫影響的水庫出口設計洪峰流量

皮春冶 林海濤 趙 鷹

上海電力設計院有限公司

0 分析背景

依據《電力工程水文技術規程》（DL/T5084-2012）, 當電力工程位于水庫、水閘下游，應分別按下列情況計算設計洪水：

若區間無較大支流匯入，且流域面積增加不大于3%，可直接采用與所需設計洪水同頻率的水庫、水閘下泄流量推算工程點設計洪水位；若區間流量較大，且距水庫、水閘較遠時，應考慮區間來水和河槽調蓄對水庫下泄流量的影響，據此推算出與所需設計洪水同頻率的設計洪水流量和設計洪水位。

當上游水庫、水閘潰壩對電力工程有影響時，水庫、水閘防洪標準中校核標準應高于電力工程防洪標準一個或一個以上等級，否則應計算水庫潰壩洪水。防洪標準等級應符合現行國家標準《防洪標準》GB 50201的規定。

根據《電力工程水文技術規程》（DL/T5084-2012）規程的要求，可見計算水庫出口的洪峰流量，對電力工程的影響較大，本文從以下幾方面對受水庫影響的水庫出口設計洪峰流量計算進行分析說明。

1 收集資料

②當不需要考慮水庫、水閘對電力工程潰壩影響時，即水庫、水閘的設計標準不低于電力工程的設計標準，水庫、水閘的下泄流量與電力工程不一致時，水庫出口設計洪峰流量的計算需要根據收集到的水庫調洪演算曲線、水庫水位—庫容曲線、起調水位、下游水位—下泄量曲線等資料進行計算。

③當水庫、水閘的校核標準低于電力工程的設計標準時，應當按照水庫、水閘的庫容等資料進行潰壩洪水計算，作為電力工程受水庫影響的水庫出口設計洪峰流量。

④當水庫、水閘的設計標準低于電力工程的設計標準，水庫、水閘的校核標準不低于電力工程的設計標準時，水庫出口設計洪峰流量的計算需要根據收集到的水庫調洪演算曲線、水庫水位—庫容曲線、起調水位、下游水位—下泄量曲線等資料進行計算。

通過分析上游水庫、水閘的設計資料，即可根據以上的幾種情形，計算水庫出口設計洪峰流量。出現情況①可以直接使用資料結果、出現情況③需要根據相關潰壩洪水的經驗公式計算、出現情況②和④需要根據收集到的水庫資料進行計算。由于情況①經常遇到，取值比較簡單，情況③的計算比較簡單，本文主要分析情況②和情況④下的計算。

當上游水庫、水閘對電力工程有影響時，首先應當收集資料進行分析確認，主要收集的水庫、水閘資料包括水庫、水閘的設計標準、校核標準，設計下泄流量、校核下泄流量，水庫、水閘的運行方式等。

2 分析資料

通過收集到的上游水庫、水閘資料初步判斷是否需要進行潰壩影響分析。具體分為以下幾種情況：

①當不需要考慮水庫、水閘對電力工程潰壩影響時，即水庫、水閘的設計標準不低于電力工程的設計標準，水庫、水閘的下泄流量與電力工程一致時，水庫、水閘下泄流量即為電力工程受水庫影響的水庫出口設計洪峰流量。

3 利用水庫資料計算水庫出口洪峰流量

當不需要考慮水庫、水閘對電力工程潰壩影響時，即：水庫、水閘的設計標準不低于電力工程的設計標準，水庫、水閘的下泄流量與電力工程不一致時，水庫出口設計洪峰流量的計算需要根據收集到的水庫調洪演算曲線、水庫水位—庫容曲線、起調水位、下游水位—下泄量曲線等資料進行計算。

當水庫、水閘的設計標準低于電力工程的設計標準。水庫、水閘的校核標準不低于電力工程的設計標準時，水庫出口設計洪峰流量的計算需要根據收集到的水庫調洪演算曲線、水庫水位—庫容曲線、起調水位、下游水位—下泄量曲線等資料進行計算。

通過收集到水庫、水閘資料進行計算，資料包括水庫調洪演算曲線、水庫水位—庫容曲線、起調水位、下游水位—下泄量曲線等。

首先利用水庫、水閘降雨資料、水庫、水閘流域匯水面積等水文情勢資料，計算得到水庫、水閘處與電力工程設計標準一致的洪峰流量。具體的計算方法有地區經驗公式法、水科院法、水文比擬法等。利用以上幾種計算方法，結合實際的水文情勢，進行綜合分析比較，最終確定符合實際滿足設計標準的洪峰流量。

根據收集到的水庫、水閘的水位—庫容曲線、水庫—下泄曲線、進行水庫、水閘調洪演算計算，將水庫、水閘的起調水位代入水庫、水閘水位—庫容曲線，將計算得到的設計洪峰流量作為入庫洪水進行計算。

最后進行水庫、水閘調洪演算計算，可以計算出水庫、水閘在電力工程設計標準的設計洪峰流量下，水庫、水閘的水位—庫容曲線；根據水庫、水閘庫容—下泄流量曲線，查到水庫、水閘最高水位下的下泄流量，根據以上計算過程，可以計算電力工程設計標準的下泄流量。此計算結果即為水庫出口設計洪峰流量。

水庫、水閘調洪演算的計算是一個復雜的計算過程，每座水庫、水閘的調洪演算都不盡相同。水庫、水閘調洪演算過程通過《工程水文氣象分析計算制圖系統（EHP V2．0）》水文氣象軟件實現（該軟件由北京長興視訊科技有限公司開發）。

4 小結

本文利用水文計算與水利計算相關的知識，適用于由于河流水系區域與資源條件限制，大部分河流水文站的數量有限或者水文站之間的距離較大，或者水文站的資料不能直接采用上下游水文站對比分析方法的問題。適用于河流水系沒有滿足要求的水文站資料，河流水系存在一定數量的水庫、水閘，同時電力工程位于水庫、水閘影響范圍。

當水庫、水閘的設計標準低于電力工程的設計標準，水庫、水閘的校核標準不低于電力工程的設計標準時，水庫出口設計洪峰流量的計算需要根據收集到的水庫調洪演算曲線、水庫水位—庫容曲線、起調水位、下游水位—下泄量曲線等資料進行計算。解決了在水庫、水閘下游電力工程受水庫影響的水庫出口設計洪峰流量計算問題，是對上下游水文站對比分析方法的一種補充。

當水庫、水閘設計標準低于電力工程的設計標準時，常規的計算方法是計算水庫、水閘潰壩洪水，并將潰壩洪水計算結果推演至電力工程地點，得到電力工程地點的設計洪峰流量。由于計算水庫、水閘潰壩洪水多采用經驗公式計算，人為影響因素較大，計算精度有限，而計算的結果往往會特別大，由此計算出的電力工程處設計洪峰流量結果偏于安全，增加了工程的投資。

驗證結果的方法是進行上下游水文站對比分析。但是，由于區域資料限制，絕大部分流域水文站的數量不能滿足計算要求。

采用合理的分析與計算方法，可以正確計算與電力工程設計標準一致的水庫、水閘出口洪峰流量，計算結果安全、準確，在滿足電力工程的安全要求的同時，也會節約很大的設計成本。

例如：計算某百年一遇設計要求的電力工程上游2 km 處有一水庫，計算水庫的潰壩洪水約為8 000 m3/s，而采用分析計算后，電力工程處設計標準百年一遇下泄流量僅為500 m3/s。滿足安全要求前提下大幅節約設計成本。

通過分析上游水庫、水閘的設計資料后，可以根據各種情形，分別計算水庫出口設計洪峰流量。若區間無較大支流匯入，且流域面積增加不大于3%，可直接采用與所需設計洪水同頻率的水庫、水閘下泄流量推算工程點設計洪水流量和設計洪水位；若區間流量較大，且距水庫、水閘較遠，應考慮區間來水和河槽調蓄對水庫下泄流量的影響，據此推算出與所需設計洪水同頻率的設計洪水流量和設計洪水位。