贵州东方世纪科技股份有限公司
摘要：合理准确地计算水文水利是保障水库除险加固工程质量的关键环节，本文总结了小型水库除险加固工程设计过程中水文水利计算的主要内容及基本方法、有关注意要点。
关键词：除险加固；水文水利计算；小型水库
前言
随着运行时间的增加，水库均会出现不同程度的自然侵蚀、老化或者人为破坏等问题，除险加固工程主要工作就是排查水库安全隐患，及时修补和加固，从而确保水库的安全稳定运行[1]。在除险加固工作中，非常重要的一点就是合理准确地计算水文水利，包括雨量、洪流量等，从而确保除险加固工程设计的科学、合理。
1.水文水利计算基本内容及方法
水文水利计算的内容相对复杂，包括面暴雨量、汇流、产流、水位、泄洪量等，其基本的流程见图1，主要包括以下几点：
1.1暴雨设计
暴雨设计应根据当地气候条件以及水库坝址流域的中心位置地理条件，并结合当地暴雨洪水查算的有关手册进行计算，主要计算出年最大1h、6h、24h暴雨平均值与变差系数[2]。若当地雨站存有降雨量相关资料，可进行查阅并同暴雨洪水查算手册的结果进行比对，将两种结果进行综合后选取最合适的暴雨平均值（P）与变差系数，然后由暴雨均值（P）、点面系数（a）和模比系数（Kp）三个指标的乘积计算出各时段内水库的面雨量（H）。最后再结合查算手册中暴雨时程分布有关数据，以各时段比重百分数推算出具体雨量，然后求出各频率下对应时段的暴雨分配量。
1.2洪水设计
洪水设计包括汇流好产流的计算，最终目的是计算出洪水过程线[3]。①产流计算：首先要查阅查算手册有关产流分区的有关资料数据，然后得出对应流域的前期土壤含水量（Pa）和最大蓄水量（IM），然后以公式计算出24h的平均暴雨强度（I），并结合对应附表数据，由经验公式计算出各频率对应的下渗率，最后获得净雨过程表。②汇流计算：查阅查算暴雨洪水查算手册，找出该水库的推理公式法进行分区，然后由以下公式计算出地面的洪峰流量：，其中，Q表示流量（m3/s）T、t表示时间（h），h表示各时段所对应总净雨量（mm），F表示流域面积（km2），m表示汇流参数，J表示河道平均坡降，L表示主河道长度（km）。然后再点绘QT～T与Qt～t的曲线，两条曲线相交点就是需要计算出的汇流时间（T）与地面洪峰流量（QM地下），然后再以概化五点折腰多边形过程线进一步推求出地面流量过程线，通过对应百分数求出各转折点峰值，计算公式为：，其中，QM地下表示地面径流的终止点，以QM地下为顶点作等腰三角形（底宽为腰的2倍），然后由三角形地面径流过程的时间推算出地下径流过程；T表示地面径流过程的底宽（h），R下表示地下径流的深度（mm），W表示洪水总量（104m3）。从QM地下开始，每往后增加1个时段，总流量都会减少1个，然后根据公式得出地下径流过程，将地下径流过程同地面径流过程相加即可获得设计洪水过程。
1.3调洪计算
洪水调节计算主要考虑库容曲线、泄流曲线和洪水过程线3个要素[4]。由设计洪水求出洪水过程线；库容曲线的计算，首先需要复核地形图，然后再由地形图求出水位-容积的关系式，最后由关系式绘制库容曲线；泄流曲线其实就是小型水库水位-流量的关系曲线，通常小型水库的溢洪道为明渠或者宽顶堰，可由对应的流量计算公式求出溢洪道的泄流曲线。结合以上3种要素基本资料，可通过试算法以水量平衡公式计算出各频率设计洪水对应的洪水调节数据。
1.4坝顶高程的复核
各频率所对应最高洪水位可由洪水调节可计算出，并且需要对坝顶高程进行复核，以确保计算结果符合规范要求。以土石坝小型水库为例，以（SL274-2001）《碾压式土石坝设计规范》有关要求为依据，坝顶高程=最大风壅的水面高度（e）+坝顶最大波浪爬高（R）+安全加高（A）。然后采用相应公式，通常选用鹤地水库公式和莆田试验站公式两种，结合水库具体流域条件和地理环境条件合理选择。
2.注意要点分析
①及时、准确、全面收集有关资料：在进行水库的除险加固工程设计时，需提前收集好相关的资料数据，并确保治疗数据的全面、准确，从而保证符合结果的准确性，保障除险加固设计的科学合理性，使水库得以安全稳定地继续运行。主要包括水库初步设计有关资料、水库登记注册资料、水库安全鉴定证书、水库三定三查资料、水库历年来的除险加固相关资料、水库地形图、当地暴雨流量查算手册等有关资料。②做好同有关部门的协调工作：在进行水库水文水利计算时，还需注意同当地水利部门、水利施工单位等有关部门的沟通协调，充分理解水库相关的信息，以使除险加固工程设计更加合理。③严格现场检查：在进行除险加固设计和水文水利计算时必须到水库实地展开现场检查，因为水库的地形条件、来水情况等复杂多变，仅依靠书面资料有时难免不能充分切合实际情况，因此必须经过现场检查收集最新的数据信息，主要包括水库的具体流域条件、运行管理情况、来水特点、历年洪水情况和洪水成因、历年溢洪道控制高程和过水深度等。进一步了解水库的来水渠道、闸门控制方式、渠道的高度、长度、净宽、坡降以及衬砌形式，了解溢洪道高程、闸孔净宽、闸顶高程、闸门开启度、闸孔数等。④明确洪水标准：根据（SL252-2000）《水利工程水电工程等级及洪水标准》有关说明，土石坝小型水库的设计洪水标准如下：小（一）型水库为30年一遇，小（二）型水库为20年一遇，而校核洪水标准则分别为300年一遇和200年一遇。在实际应用过程，还需结合水库坝高、总库容变化、下游交通设施条件和重要程度、上下游水头条件等相关因素综合分析，从而对洪水标准作出适当的调整。⑤合理确定水位：水位包括正常的蓄水位和死水位，在通常情况下，水库水位一般是维持不变的，但是在实际的除险加固和水文水利计算中还应该根据水源地、水库库容等实际情况综合考虑。⑥合理分析：在计算出设计洪水后，还需进行合理地分析，可将计算成果同当地其他水库或附近流域的其他水库设计成果进行比对分析，若是两者存在较大的差异，则需考虑计算成果的合理性，重新对整个计算过程以及使用的参数进行审核，确保各项参数符合要求，并检验计算过程。
结语
水库在使用过程中随着自然环境、使用时间推移、认为破坏等因素会出现不同程度的老化、损坏、缺陷，需要定期地进行检查和修复，除险加固工作的目的就是及时排查潜在的安全隐患，并对损坏、老化的水库进行修补加固，因此除险加固对保证水库的饿稳定安全运行、投入成本以及效益有重要意义。作为除险加固工程设计的重要环节，水文水利计算的准确性和合理性十分关键，相关人员需掌握水文水利的基本计算方法，在计算过程中需考虑资料收集、合理分析等要点，确保计算结果的准确、合理。
参考文献：
[1]李连国，李祖海.团结水闸除险加固工程泄流能力分析与计算[J].陕西水利，2014（06）：57-58.
[2]胡梅.库除险加固水文水利计算成果的几点思考[J].科技传播，2013（09）：51-52.
[3]杨艳英.苇子沟水库除险加固工程洪水计算与分析[J].内蒙古水利，2016（02）：24-25.
[4]虞慧，张丽玲，胡久伟.浅析小型水库除险加固工程设计中水文水利计算[J].江西水利科技，2013（03）：218-212.
论文作者:刘海璇
论文发表刊物:《基层建设》2016年10期
论文发表时间:2016/7/26
标签：水库论文; 洪水论文; 求出论文; 水文论文; 过程论文; 暴雨论文; 水利论文; 《基层建设》2016年10期论文;