龍灣湖水庫工程設計洪水計算要點

何生虎，陳 卓

（河南靈捷水利勘測設計研究有限公司，河南 南陽 473000）

1 工程概況

老灌河西峽縣境內河長109.40 km，落差298.50 m，平均比降3.30‰，控制流域面積3 473 km2，總控制流域面積4 219 km2。有17個梯級、29座小水電站，總裝機28 520 kW，龍灣湖水庫為第17級，壩址位于檔子嶺電站攔河壩上游200 m處。

龍灣湖水庫以供水、防洪為主，兼顧灌溉、生態、應急、發電等，中型水利樞紐工程。水庫從老灌河向丹水河、黃水河流域的丹田陽區域年調水2 354 萬m3，解決丹水、田關、陽城三個鄉鎮7.70萬人生活用水、丹田陽工業園區用水和2 333.34 hm2高標準農田灌溉用水。削減老灌河流域洪峰10.80%，與上游石門水庫雙重應急調節，可以確保老灌河流域南水北調中線水源水質安全。增加水電裝機容量3 800 kW。

2 設計暴雨

2.1 天然情況下設計洪水計算

2.1.1 特大洪水處理

特大洪水處理是指特大洪水重現期的確定、經驗頻率和統計參數的處理。對于調查考證期N 中有a 個特大洪水的不連續洪水系列，其經驗頻率采用下列數學經驗公式計算：

2.1.2 洪水峰量頻率計算

據西峽、米坪兩水文站洪水系列資料，點繪經驗頻率點據，采用不連續系列矩法初估統計參數，選用皮爾遜Ⅲ型曲線作為理論頻率曲線，用經驗適線法確定洪峰和洪量統計參數。

米坪、西峽水文站洪水峰量頻率計算成果表（此略），相應的洪水頻率曲線圖（此略）。經計算，米坪水文站與西峽水文站洪峰模數相近，符合地區分布規律。

2.1.3 洪峰、洪量推求

2.1.3.1 各分區同頻率設計洪水計算

據洪峰洪量模數相近原則，由西峽水文站設計洪峰和洪量推求擬建壩址處及區間發生設計頻率（P）洪水。按設計洪峰流量公式：最大一天設計洪量公式：各分區天然情況下設計洪峰、洪量見表1。

2.1.3.2 分區相應洪水計算

擬建壩址與石門水庫壩址處發生同頻率（P）洪水時，區間發生相應洪水：W區間=W壩址t-W石門t。擬建壩址與區間發生同頻率（P）洪水，石門水庫發生相應洪水：W石門t=W壩址t-W區間t。

2.1.4 設計洪水過程線計算

由上述計算求得分區相應設計洪峰流量及一日、三日洪量，可選擇典型過程線通過同頻率放大推求設計洪水過程線。石門水庫從西峽站實測洪水過程中選擇1958、1964、1968、1983、2010年等多場大洪水，經過比較，2010年洪水洪峰、洪量均最大，且主峰靠后，對水庫工程防洪安全不利。龍灣湖壩址設計洪水計算時需考慮上游石門水庫削峰影響，因此其典型設計過程線需選取與上游石門水庫同年份典型洪水過程，亦采用2010 年實測洪水，推求龍灣湖水庫壩址設計洪水過程。天然情況下各分區設計洪水過程線表（略）。

3 水庫水位庫容與水庫泄流分析計算

3.1 水庫水位～面積～庫容曲線

水庫庫容曲線據實測1:1 000 地形圖，逐級量算相鄰高程面積，推求庫水位～面積關系，再由公式：ΔV=ΔZ×（F1+）/3推求水庫水位～庫容關系，求得部分ΔV后，進行累加可得出各種水位下的相應容積，點繪成圖，即可得水位～面積～庫容關系表（略），曲線見圖1。

圖1 龍灣湖水庫水位Z～庫容V曲線圖

3.2 水庫泄流曲線計算

龍灣湖水庫防洪限制水位207.00 m 與正常蓄水位為211.50 m 之間的庫容為防洪與興利結合庫容1095 萬m3，結合深4.50 m，洪水期以207.00 m為起調水位。

水庫泄洪建筑物采用WES堰有閘控制，19孔閘門，每孔凈寬10 m，汛期限制水位207.00 m與閘堰頂高程一致，汛期閘門全開，洪水經泄洪閘下泄。由公式：Q=σsεmnb，經計算得龍灣水庫泄流曲線結果見表2和圖（略）。

表2 水庫水位～泄流關系表

4 調洪演算

4.1 調洪演算原理

水庫調洪在水量平衡和動力平衡支配下，用單輔助線法計算。水量平衡公式將水量平衡方程變換得到

4.2 調洪演算結果

堰頂高程水位207 m為起調水位，根據不同頻率入庫設計洪水過程線，按照入庫流量超過下泄流量的部分由水庫攔蓄，逐時段查算輔助曲線，確定水庫出庫流量過程。具體調洪演算過程表（略）。不同頻率洪水調洪演算成果見表3。

表3 龍灣湖水庫調洪演算成果表

5 水庫回水計算

根據實測的龍灣湖水庫壩址上游河道縱橫斷面圖，將河道劃分為適宜計算河段后，運用水面線基本方程，從起始斷面（即壩址）開始，逐段自下而上推算至上游，水庫主河道老灌河回水曲線表及支流古莊河回水曲線表（略）。

6 結語

綜上可知，龍灣湖水庫工程設計洪水計算分析主要包括設計暴雨洪水計算，水庫水位庫容與水庫泄流分析計算，水庫調洪演算與水庫回水計算。