（贵州省水利水电勘测设计研究院 贵阳 550002）
摘要：本文介绍了附廓水库坝址入库设计洪水计算方法，并分析该水库库区伏流洞洪水计算方法，经历史洪水调查，通过调洪演算拟定伏流洞泄流公式，最后确定水库坝址设计洪水采用成果。文章对库尾伏流洞泄流能力计算进行探讨，以期对其类似工程设计洪水计算有所帮助。
关键词：历史洪水、设计洪水、雨洪法、流量法、频率计算、伏流洞泄流能力
1历史洪水
1.1坝址河段历史洪水
附廓水库坝址河段无历史洪水调查资料。附廓水库建成以来，曾经历了1964年和1996年两次大洪水。1964年4月附廓水库刚好完成水库的加高加固及闸门改造工程，6月份即发生大水。根据黔西气象站的历年最大一日暴雨分析，1964年一日暴雨为1952年来最大，为155.6mm。由于缺乏当时库水位观测资料，因此无法准确推算出1964年洪水的量级，只能依据黔西县志的记载及平桥、火石坝水文站的洪水调查资料分析，并结合黔西气象站暴雨分析，确定1964年洪水重现期为50年一遇左右。
1996年6月30日夜，黔西县各地普降暴雨，依据闸门的开启高度和下游坝后水位推求出水库的最大下泄流量在90.0m3/s左右。96年洪水重现期则根据实测暴雨量和黔西县城河道的洪水调查结果，结合历史记录确定为20年一遇左右。
2 设计洪水
2.1水文站设计洪水
石板塘水文站具有1963～2003年共41年实测洪水资料及历史洪水调查成果。经综合分析，确定1964年洪水作为特大值，其重现期为110年（1964年洪水非全流域洪水，洪水主要集中在黔西县城以下，黔西县城以上洪水较小）。经对洪峰系列进行频率计算，并以P-Ⅲ型理论频率曲线适线，成果见下表。
2.2坝址设计洪水
设计流域内无任何实测洪水资料，坝址设计洪水采用“雨洪法”和 “流量法”进行计算。
(1)雨洪法
根据黔西气象站等站实测暴雨资料进行统计分析，与地区分析成果综合比较后，确定坝址以上流域暴雨统计参数为: 24=85.5mm， Cv=0.42，Cs=3.5Cv。设计洪水计算的公式及产汇流参数在《贵州省暴雨洪水计算实用手册》（修订本）上查取。流域产汇流分区定为Ⅰ2区，暴雨衰减指数n3=0.80，Δn3为Ⅳ区。有关的地理参数根据1/5万、1/万地形图量取。本流域属无资料地区，坝址设计洪水采用《贵州省暴雨洪水计算实用手册》（修订本）上的“雨洪法”进行计算。
计算公式如下：
QP=0.357r10.922?f0.125?J0.082?F0.834?[C?KP?H24]1.23（25≤F<300km2,θ>30
(公式1)
QP=0.357r10.922?f0.36?J0.24?F0.716?[C?KP?H24]1.23（25≤F<300 km2,θ≤30
(公式2)
QP=0.234r10.848?f0.331?J0.221?F0.834?[C?KP?H24]1.23（10≤F<25 km2,）(公式3)
式中：QP—设计频率P的洪峰流量（m3/s）；
r1—汇流系数（附廓水库坝址取0.24）；
f—流域形状系数（f=F/L2，L—主河道河长km）；
J—分水岭至出口断面的主河道平均坡降（m/m）；
F—流域集水面积（km2）；
C—洪峰径流系数,C=0.835~0.518(P=0.2%~20%)；
KP—设计频率P的P-Ш型理论曲线的模比系数；
H24—设计最大24h点雨量均值（mm）；
θ—流域的几何特征值，θ=L/J1/3/F1/4。
由于设计流域植被较差，岩溶较发育，在设计洪水计算中，设计流域产、汇流系数取均值（r1＝0.24）。设计洪水过程线采用《贵州省暴雨洪水计算手册（修订本）》上的概化过程线推求。
①不建桃园洼地连库隧洞时的入库洪水计算
由于附廓水库流域内存在几个连续天然落水洞，对洪水的影响很大。奶母田洼地进口以上控制的流域集水面积有44.5km2，主河道河长9.3km，主河道平均坡降29.0‰（采用公式2）；桃园洼地进口以上控制流域的集水面积有23.8km2，主河道长7.55km，主河道平均坡降31.3‰（采用公式3）；奶母田洼地进口、桃园洼地进口至附廓水库坝址区间流域集水面积有19.3 km2，主河道长6.70km，主河道平均坡降16.4‰（采用公式3）。落水洞控制的集水面积占坝址以上流域面积的80%，因此计算水库坝址处的设计洪水时，必须考虑库尾几个落水洞对洪水的滞洪削峰作用。
②奶母田、桃园洼地过流能力计算
经历史洪水调查分析并作调洪演算来拟定其泄流公式，奶母田、桃园洼地天然落水洞的过流能力可通过下面的计算公式来计算。
奶母田洼地计算公式q=S×（Z上－1299）^0.5 (公式4)
式中：q—奶母田洼地天然落水洞的出流能力，m3/s；
Z上—奶母田洼地天然落水洞上游水位，m；
S—奶母田洼地天然落水洞的综合泄流系数，S=50。
桃园洼地计算公式q= S×（Z上－Z下）^0.5 (公式5)
式中：q—桃园洼地天然落水洞的出流能力，m3/s；
Z上—桃园洼地水位，m；
Z下—附廓水库库水位，m；
S—桃园洼地天然落水洞的综合泄流系数，S=8.5。
桃园洼地连库隧洞的泄流公式q=M×A×(Z上－Z下)0.5 (公式6)
式中：q—桃园洼地连库隧洞的出流能力，m3/s；
Z上—桃园洼地水位，m；
Z下—附廓水库库水位，m；
M—综合流量系数；
A—桃园洼地连库隧洞过流面积，m2。
本次对附廓水库坝址洪水计算时考虑三种组合分析，即“区间、奶母田洼地同频，桃园洼地相应”、“区间、桃园洼地同频，奶母田洼地相应”和“奶母田洼地、桃园洼地同频，区间相应”，通过分析，对附廓水库最不利组合为“奶母田洼地、桃园洼地同频，区间相应”。
通过调节计算，得出附廓水库的坝址设计洪水成果，见下表。
①拟建桃园洼地连库隧洞时的入库洪水计算
由于桃园洼地天然洞与水库是连通的，属完全淹没出流，过流能力较小，随着时间的推移，可能出现天然洞被泥沙淤积堵塞的现象，为避免因天然洞堵塞而造成桃园洼地片区的淹没增加以及减少水库的来水量，本次设计考虑打一连库隧洞，所以附廓水库坝址设计洪水过程需考虑连库隧洞的泄流作用。奶母田洼地天然落水洞，桃园洼地天然落水洞、连库隧洞泄流公式见公式4、5、6，采用“奶母田洼地、桃园洼地同频，区间相应”的洪水组合得出附廓水库的坝址设计洪水成果。
(1)流量法
为了进一步论证洪水成果的合理性，本次又采用 “流量法”进行比较计算。
石板塘水文站的集水面积为1553km2，可将石板塘水文站洪峰均值按面积比拟到设计坝址，比拟时洪峰流量的面积比指数采用0.67、0.75，变差系数Cv则考虑面积的差异和设计流域下垫面因素结合地区变化规律取值，即可求得附廓水库坝址的设计值，成果见下表。
石板塘水文站的集水面积为1553km2，附廓水库坝址的设计洪水采用水文比拟法比拟石板塘水文站的成果而得，坝址的洪峰流量按下面公式进行推求。
Q设＝（F设/200）n1×（200/F参）n2×Q参 (公式7)
式中：Q设—坝址洪峰流量（m3/s）
Q参—参证站洪峰流量（m3/s）
F设—坝址集水面积（km2）
F参—石板塘水文站集水面积（km2）
n1、n2—洪峰流量面积比指数。
洪峰流量面积比指数，经过分析采用n1＝0.75、n2＝0.67，变差系数Cv则考虑面积的差异并结合地区变化规律选取，计算成果见下表。
通过对两种方法的成果比较分析，不建桃园洼地连库隧洞时，P=0.2％时“雨洪法”成果较“流量法”成果小11.5％，P＝1％是基本一致，主要是因为附廓水库的集水面积较水文站小得多，且下垫面有一定差异造成。从洪水地区组成来看，“雨洪法”成果符合地区规律，采用雨洪法成果。
2.3设计洪水成果合理性分析
从暴雨统计参数来看，以黔西气象站为参证站，暴雨统计参数与贵州省最新的有关的暴雨等值线图是吻合的；从区域综合分析角度看，设计洪水P=0.2％~20％洪峰流量模数为32.9~12.2m3/s.km2，与调查历史洪水成果基本吻合，洪水成果符合贵州中部岩溶地区的洪水变化规律，洪水成果合理。
作者简介
曾才茂（1976—），男，贵州人，助理工程师，从事水文水资源专业工作；石浩（1978—），男，贵州人，高级工程师，从事水文水资源专业工作。
论文作者:曾才茂,石浩
论文发表刊物:《电力设备》2016年第6期
论文发表时间:2016/6/20
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