汤秀娥　郑学华

（海城市河务管理处　辽宁　海城　114200）



海龙川水库除险加固设计洪水计算及分析

汤秀娥郑学华

（海城市河务管理处辽宁海城114200）

摘要海龙川水库经过多年运行，加上冬季气温较低，经过反复冻融破坏，风化岩堆积加剧。工程存在老化等诸多病害隐患，急需除险加固工程建设。本文对该水库的除险加固洪水进行了计算与分析，从中可以看出，本次计算设计暴雨、设计洪水成果及坝下泄洪流量均在合理范围内。该次水库洪水分析为水库除险加固工程建设提供了详实数据依据，也为类似工程建设提供参考和借鉴。

关键词海龙川水库；设计洪水；除险加固；计算分析

1　工程概况

海龙川水库位于海城市南部，坝址位于岔沟镇海龙川村，水库集雨面积2.94km2，属于山区小型水库。水库主要由拦河大坝、输水洞、开敞式溢洪道组成。水库原设计总库容20.6万m3，防洪库容为10.2 万m3，兴利库容9.9万m3，属于小（二）型水库，工程等别为Ⅴ等，主要建筑物级别为5级。该水库工程始建于1958年，属于“三边”、“三无工程”，施工质量差，施工质量得不到保证，存在着先天不足，虽然经过几次加固改造，但已运行多年，加上冬季气温较低，经过反复冻融破坏，风化岩堆积加剧。工程存在老化等诸多病害隐患[4]。

2　水文与气象

2.1流域概况

海龙川水库距海城市内40km，位于岔沟镇海龙川村。该水库修建在海城河支流上，坝址以上河道长度2.33km，河道平均比降为1.24‰，多年平均径流量69.6万m3。水库集雨面积2.94km2，属于山区小型水库[1]。

2.2气象情况

海城河流域属温带季风气候区，四季分明、雨量充沛，主要气候特点是降水偏多，主要集中在7、8月间，夏季平均气温较高。流域内多年平均气温8.7℃左右，12月～2月平均气温在0℃以下，一月最冷，实测极端最低气温达- 34.9℃，7月～8月平均气温最高，平均气温高于23℃，极端最高气温达36.6℃。气温年内变化较大，一般超过40℃，多年极端温差超过70℃。流域内多年平均降水量703.6mm。降水量的年际变化较大，丰水年和枯水年相差2倍以上，年最多降水量（1964年）达1081.0mm，年最少降水量（2000年）仅为447.1mm。降雨在年内分配极不均匀，雨量多集中在夏季，6月～9月约占全年降水量的72%以上，其中7、8月更为集中，占全年51%。流域内多年平均蒸发量1659.4mm。5月～6月份相对湿度小，气温上升快，风速大，是蒸发量最大时期，为536mm。11月～2月为结冻期，蒸发量最小。流域内多年平均日照小时数2624.5h，5月份最多，多年平均为268.4h，12月日照时数最短在172.7h。流域内冬季受西伯利亚冷空气南下及地形影响，海城站多年平均最大风速16.5m/s，最大风速为20m/s，其相应风向为SSE。春季最大风速为20m/s，汛期最大风速为13.5m/s。流域内初霜一般在9月下旬，最早在9月14日；终霜期一般在5月上旬，最晚在5月11日。流域内降雪最早日期在10 月3日，最晚终雪日在4月29日。流域内极端最高地温63.1℃，发生在1961年的6月26日，极端最低地温- 41.7℃，发生在1987年的1月13日。最大冻土深度为118cm[2]。

3　设计洪水计算与分析

3.1暴雨洪水特性分析

本流域洪水主要由暴雨产生，一次洪水过程大部分在1天之内，最长可达3天，河道坡度较陡，属于陡涨陡落的山溪河流。一次降雨即形成一次洪峰，其洪水过程线多为单峰型[5]。

3.2设计洪水推求方法

由于海龙川水库无实测流量资料，且流域面积较小，采用无资料地区设计暴雨计算方法《辽宁省中小河流（无资料地区）设计暴雨洪水计算方法》（辽宁省水文水资源勘测局1998年8月编），可只采用推理公式法计算设计洪水[6]。

3.3设计暴雨的计算

海龙川水库坝址以上河道长度2.33km，河道平均比降为1.24‰，多年平均径流量69.6万m3。水库集雨面积2.94km2，属于山区小型水库。该地区南近渤海，为暖温带季风气候区，本次进行设计暴雨计算，采用设计暴雨计算公式PP=KP×P（式中KP为皮尔逊Ⅲ型曲线模比系数，脚码P为某一频率值。），其计算结果如表1[7]。

3.4洪水过程线的计算

（1）τ值计算：

其中汇流参数x、y由辽宁省水文手册可查得为0.96、0.73。

计算1、6、24小时和三日的设计面雨量及n1P、n2P值，Cs采用3.5Cv。当F=0.6km2，t=24小时，点面折减系数KF=1。计算W三p及W（三-24）p和W24。各值见表2。

3.5设计洪水成果合理性分析

本次采用辽宁省中小河流设计暴雨洪水计算公式QP=0.278φP×iP×F进行计算洪峰流量。两次设计洪水采用的计算方法基本相同。本次计算设计暴雨、洪水成果与原设计成果比较见表3，复核结果与原设计成果接近，在合理范围内，基本吻合。说明历次设计洪水成果相近，基本合理[4]。

表1　海龙川水库设计面雨量计算表

表2　设计洪水和各种不同频率的洪峰表

表4　下游河道水位～流量关系表

图1　海龙川水库下游河道水位～流量关系曲线图

4　坝下流量关系分析

本次分析计算了溢洪道消力池下游泄水渠桩号0+111.2断面的水位～流量关系曲线。按公式Q=A×R2/3×i1/2计算，式中Q、A、R、i、n分别为流量、过水断面面积、水力半径、水力坡度、糙率。横断面数据为实测；河道糙率根据河段特征为无沙滩、多石、多草，取值为0.035；水力坡度为实测，取值为89‰。（高程系统为假定高程，断面资料测量时间2011年。）水位流量关系曲线见表4；并根据下游河道水位～流量关系数据点绘下游河道水位～流量关系曲线，详见图1。

根据海龙川水库坝下泄流量计算结果和点绘海龙川水库下游河道水位～流量关系曲线，从中可以看出该次设计洪水计算结果均在泄流量的合理范围内；水库下游河道水位～流量关系曲线平缓圆滑，没有特殊情况发生。坝下泄流量和河道与泄流量关系稳定。

5　结语

通过对海龙川水库除险加固工程洪水的计算与分析，水库的设计洪水在安全泄洪的防御范围之内，不会发生溃坝情况，同时计算结果为今后水库除险加固工程建设提供了可靠、详实的基础数据依据。水库除险加固工程实施后，将确保水库行洪安全，保证下游人们群众生命和财产安全，为经济社会可持续发展打下坚实基础。陕西水利

参考文献

[1]杨艳英.上英水库除险加固工程设计洪水计算与分析[J].水利规划与设计，2015（06）：37.39+62.

[2]张艳丽.海城市海龙川水库溢洪道加固设计与计算分析[J].水利技术监督，2015（01）：49.51.

[3]赵珩；罗希；万珍；杨祖强.前进水库溢洪道消能防冲设计[J].中国水能及电气化，2013 （12）：57.60.

[4]徐强.水库工程管理存在的问题及措施[J].水利规划与设计，2014（09）：8.9+59.

[5]敖立飞.基于某实例水库工程设计洪水的分析[J].黑龙江水利科技，2013（10）：170.172.

[6]陈民，薛茜.密云水库后汛期设计洪水分析[J].水利水电工程设计，2000（02）：41.42.

[7]王卓娟，乔娟.湖北省小型水库设计洪水计算[J].三峡大学学报，2011（03）：13.14.

（责任编辑：唐红云）

中图分类号：TV698

文献标识码：A