深圳市北部水源工程管理处 广东深圳 518000
摘要：水库防洪调度线直接关系到水库安全的破坏率或一定破坏率条件下的水库兴利效益。因此,研究其合理的计算方法,具有重要的实际意义。文章结合实例，运用广东省综合单位线和推理公式法设计洪水计算程序，两种方法计算的洪峰流量差值为15.8%（P=2%），9.0%（P=0.1%），误差均小于20%，符合规定的误差范围。为水资源利用率和保障水库安全运行提供参考。
关键词：水库调度；计算；洪峰流量；安全运行
1工程概况
鹅颈水库始建于1977年属小一型水库，库容为583万m3，2010年开始扩建，2016年底完工，扩容后总库容为1466.5万m3，属中型水库，调整后集雨面积为4.16km2，枢纽工程等别为Ⅲ等，主要水工建筑物级别为3级，次要水工建筑物级别为4级。水库的防洪标准：设计洪水重现期为50年一遇（P=2%），校核洪水重现期为1000年一遇（P=0.1%）。
1.1水库大坝
主坝在原坝体基础上由下游加高培厚，加高后主坝为均质土坝，坝基防渗处理采用帷幕灌浆与塑性砼防渗墙结合的方式。主坝总长376m，坝顶高程为69.0m，坝顶总宽7.7m，净宽6.0m，库内侧设一混凝土防浪墙，墙顶高程70.0m。
副坝坝址位于主坝左侧，坝型为均质土坝。坝总长度70m，坝顶高程为69.0m，坝顶总宽7.7m，净宽6.0m，库内侧设一混凝土防浪墙，墙顶高程70.0m。
1.2输（泄）水涵洞
输水（泄洪）涵洞为水库输水、泄洪共用的建筑物，布置主坝左侧，沿原溢洪道轴线，下游坝脚处设一支管向下游供水。涵洞进口处设一控制塔，塔高28.2m，塔顶设一引桥与坝顶连接，出口设一消力池。涵洞结构为圆形混凝土暗涵，内衬钢管，洞径2.0m，洞长220m。
2水文条件
2.1流域概况
鹅颈水库调整后集雨面积4.16km2，总库容1466.5万m3，水库库区山高陡峭，林木茂盛，植被较好，雨量充沛，水源充足。水库位于深圳市光明街道凤凰村，在茅洲河一级支流鹅颈水上游。茅洲河发源于羊台山北麓，流经石岩、公明、光明、松岗、沙井等地，在沙井民主村注入珠江口。茅洲河干流全长46km，其中与东莞长安交界长10.2km，流域面积391km2，在深圳市境内313km2，河床平均比降3‰～7‰，总落差480m，为深圳市第一大河流。
茅洲河流域地势较为平缓，大部分土地面积为台地和平原，全流域平均高程为44.6m，中下游河道平均坡降小于3‰，上游各支流平均高程均小于100m。流域内中上游植被覆盖相对较好，下游地区相对较差，且以鱼塘为主。茅洲河流域已建水库控制面积为129km2。
水库区内属于丘陵地形，地形较复杂，总体特征是由北至南，由西至东，地势基本由高到低，区内地貌以剥蚀堆积地貌和侵蚀堆积地貌为主。库区及其周边出露以燕山期侵入体为主体及第四系冲洪积、坡残积层。水库库尾水田工业区附近，开发建设速度较快，挖山填湖，修建厂房及居民区，原有地形发生了较大的变化。原水田水库已经填平，回填后边坡仍未做水土保持措施，工业区侧的水保措施没有起到效果，边坡出现较多沟痕。
2.2气象
本库区地处北回归线以南，属亚热带海洋性季风气候，冬暖夏凉，气候宜人，雨量充沛，四季常青。年平均气温22.20℃，最高气温是7月，月平均气温28.20℃，极端最高气温38.70℃，最低气温仅1.4℃，极端最低气温0.20℃。年平均降雨量1680.7㎜，主要集中在4～9月，降雨型式有锋面雨和热带风暴雨两种，降雨强度较大，一日的暴雨量最大值可达385.80㎜。1952～1978年，共发生台风121次，平均每年4.60次，78%集中在7～9月份；最多年份有7次，最少年份只有1次，台风风力达8级以上的天数，年平均为3.90天，最多年份为6天，最少年份为2天。流域属亚热带海洋性季风气候，光照充足，雨量充沛。
2.3 径 流
鹅颈水库区域，雨量充沛，库区水源补给为雨源型。其径流量变化与降雨量密切相关，径流的分析计算采用《广东省水文图集》（1991年）径流深等值线图。
鹅颈水库多年平均年降雨量为1605.8mm，多年平均年径流深为850mm。年径流变差系数CV=0.38，多年平均年径流系数α=0.53，水库集雨面积为4.16km2，多年平均年径流量为450.5万m3。
采用考虑深层补给量的降雨量年内分配法，深层补给量按年径流的8%逐月平均分配，降雨量的年内分配则采用典型年的降雨量资料，计算得各设计保证率的年降雨量、年径流深如表1。
表1 设计年降雨量、年径流
运用广东省综合单位线和推理公式法设计洪水计算程序，设计洪水计算成果表如表2所示。两种方法计算的洪峰流量差值15.8%（P=2%），9.0%（P=0.1%），误差均小于20%，符合规定的误差范围。按“查算图表”应用范围的规定，采用广东省综合单位线法的设计洪水计算成果，据此进行水库调洪演算。鹅颈水库区域50年一遇形成的洪水洪峰流量为94.62m3/s，1000年一遇形成的洪峰流量为143.15m3/s。
表2 鹅颈水库设计洪水计算成果表
3水库简易调度法（抗洪能力）
水库的抗洪能力，是指某一蓄水位时，能够防御某一标准的洪水不出险情。如果库水位很低，空库容很大，说明抗洪能力强，如果库水位高，空库容很小，则水库的抗洪能力就低，危险性就增大。水库流域面积小，集流时间短，降雨后库水位迅速上涨，降雨后作预报再考虑防洪措施往往来不及。为此需预先作好防洪准备，根据降雨前的库水位，估计出水库尚能容纳的能抵御的降雨量和水量。应用时，可根据当时的库水位和天气预报，迅速判定在降雨后水库的安全程度，以便及时采取措施，确保水库及其下游安全渡汛。
3.1按洪水径流系数制作抗洪能力图表
水位不超过溢洪道底时的抗洪能力计算，还可以蓄洪的库V1等于溢洪道底高程的相应库容减去现时水位库容。（表3）
表3 鹅颈水库抗洪能力查算表
式中 --现时水位到溢洪道底高程的允许最大降雨量，mm；
10---单位换算系数；
V1---现时水位到溢洪道底之间尚能蓄洪的库容，万m3；
a---洪水径流系数，可根据当地前期（10~15天）降雨量情况，当地土壤湿润情况或降雨径流相关确定；
F---水库集雨面积，km2；
如表3中现时水位在66.00m，此水位到排洪水位之间是1.7m，还可以蓄洪的库容为173.51万m3，水库流域内前期降了大雨，径流系数(a=0.9)，故水库现时水位至排洪水位的允许最大降雨量 =463mm,远大以水库72小时最大暴雨均值217mm
降雨后水库来水量的计算公式：
W = 0.1× P×α×F
W：---来水量 万m3
0.1：--单位换算系数
P：---降雨量 mm
F: ---水库集雨面积 km2
α: ---径流系数
α径流系数的大小通常与水库地形、地质情况，集水面积的大小，地表森林覆盖情况，集水面积内耕作情况，降雨前期土壤饱和情况，以及月降雨量等因素有关，南方湿润地区降雨与径流相当密切。
在估算某次降雨形成径流量（即水库来水）时，径流系数可在0.3-0.7之间取值。
4 结束语
综上所述，水库调度在水资源开发、利用和管理中占据着十分重要的地位。针对水库中的径流预测和优化调度问题，径流系数是可以通过实践，计算出来，可长期摸索在实践中逐步修定。文章通过实例进一步验证运用广东省综合单位线和推理公式法设计洪水计算程序的高效性、实用性，能够很好地指导水库的实际调度工作。
参考文献：
[1] 武世峰.论喜河水库优化调度方式[J]. 西北水电. 2012(06)
[2] 郭旭宁,秦韬,雷晓辉,蒋云钟,王浩.水库群联合调度规则提取方法研究进展[J].水力发电学报. 2016(01)
[3] 李昱.复杂水库群供水优化调度方法及应用研究[D].大连理工大学 2016
论文作者:陈永光
论文发表刊物:《防护工程》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/21
标签：水库论文; 径流论文; 降雨量论文; 水位论文; 库容论文; 洪水论文; 高程论文; 《防护工程》2018年第1期论文;