工程水文在水庫工程設(shè)計中的應(yīng)用

鄧義軍

【摘要】基于目前水庫工程設(shè)計中應(yīng)用工程水文過程的問題缺陷，文章以實際工程案例分析了工程水文在水庫工程設(shè)計中的任務(wù)，并提出了工程水文在水庫工程中的設(shè)計運用，其目的是為相關(guān)建設(shè)者提供一些理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】工程水文；水庫工程設(shè)計；水文基本資料；徑流調(diào)節(jié)；供水資源運用

引言

隨著我國市場經(jīng)濟發(fā)展進程的不斷加快，人們對水庫工程建設(shè)使用質(zhì)量的需求越來越大，這是保護現(xiàn)代化經(jīng)濟建設(shè)成果的重要課題內(nèi)容。由于工程水文是影響水庫大壩工程建設(shè)質(zhì)量的關(guān)鍵因素，為此，設(shè)計人員應(yīng)將水文基本資料、徑流調(diào)節(jié)、供水資源以及泥沙等工程水文情況，來優(yōu)化水庫工程項目的設(shè)計。這是促進現(xiàn)代化經(jīng)濟建設(shè)背景下水利工程建設(shè)使用快速穩(wěn)定發(fā)展的重要組成部分，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)將其重視起來。

1、工程概況

遵義水源壩水庫工程地處遵義市紅花崗區(qū)水源壩村，距離遵義市26km左右，水源壩水庫上壩址以上集水面積803km2，主河道河長58.96km，主河道平均比降3.95‰；下壩址以上集水面積832km2，主河道河長60.54km，主河道平均比降3.81‰。

2、工程水文在水庫工程設(shè)計中的運用

2.1 水文基本資料運用

設(shè)計流域湘江干支流設(shè)有高橋水文站、九節(jié)灘水文站、觀音閣水文站、湘江水文站。高橋站集水面積與設(shè)計壩址相差較大，且代表性不夠，不宜作為設(shè)計流域參證站。湘江站是湘江上游的控制站，控制集水面積554km2，測驗精度較高，資料系列較長，代表性較好，位于水源壩水庫上游約23km，與設(shè)計壩址集水面積差異較小，經(jīng)綜合分析，選定湘江（龍溪橋）水文站為本次設(shè)計的水文參證站，九節(jié)灘、觀音閣集水面積與上游紅巖、海龍水庫接近，可作為其水庫水文分析計算參證站，另設(shè)計流域附近的松林、金頂、高坪、湘江雨量站及遵義市、遵義縣氣象站可作為水文計算分析站。

2.2 泥沙情況運用

經(jīng)地區(qū)水文報告中的水土流失資料，泥沙并沒有一個實測的資料來提供支撐，故水庫工程泥沙設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)《貴州省地表水資源》以及實地踏勘的結(jié)合來進行參數(shù)確定。具體來說，就是根據(jù)“貴州省多年平均懸移質(zhì)輸沙模數(shù)圖”，設(shè)計流域多年平均懸移質(zhì)輸沙模數(shù)涉及G=50t/km2～100t/km2、G=100t/km2～200t/km2、G=200t/km2～500t/km2三個分區(qū)，結(jié)合鄰近工程和流域內(nèi)踏勘泥沙情況，考慮面積加權(quán)因素，水源壩水庫上、下壩址多年平均懸移質(zhì)輸沙模數(shù)G=140t/km2，推移質(zhì)按懸移質(zhì)的20%計。

2.3 徑流調(diào)節(jié)運用

由于本工程所處的徑流特性為，山區(qū)雨源型河流，徑流均由降水補給，系省內(nèi)降水徑流低值區(qū)之一，多年平均徑流深500mm左右。該區(qū)徑流洪枯懸殊，年內(nèi)分配不均，汛期5～10月徑流量占全年徑流量的77%左右；年際變化也較大，徑流變差系數(shù)0.30左右。為此，水庫工程設(shè)計人員就可根據(jù)這一特性，計算出湘江、九節(jié)灘以及觀音閣水文站徑流情況。具體來說，設(shè)計人員根據(jù)湘江水文站1971～2010年共39年（水文年）實測系列徑流資料，作頻率分析計算，得湘江水文站實測徑流系列年徑流深為472mm，還原后徑流深為524mm。經(jīng)計算，湘江水文站實測多年平均流量為8.29m3/s，11～4月平均流量3.85m3/s，最小月平均流量2.24m3/s；湘江水文站還原后多年平均流量為9.21m3/s，11～4月平均流量4.35m3/s，最小月平均流量2.81m3/s。根據(jù)九節(jié)灘水文站1971～2010年共39年（水文年）徑流資料，作頻率分析計算，多年平均流量為1.76m3/s，11～4月平均流量0.783m3/s，最小月平均流量0.393m3/s。根據(jù)觀音閣水文站1971～2010年共39年（水文年）徑流資料，作頻率分析計算，多年平均流量為1.85m3/s，11～4月平均流量0.824m3/s，最小月平均流量0.414m3/s。

對于水庫大壩壩址的徑流計算，設(shè)計人員要根據(jù)水文站徑流計算結(jié)果，確定上、下壩址的集水面積，即803km2和832km2。而對于水源壩水庫上、下壩址徑流主要依據(jù)上游的湘江水文站徑流資料，依據(jù)SL278-2002《水利水電工程水文計算規(guī)范》進行計算。因設(shè)計流域集水面積約為水文參證站控制集水面積的1.5倍，故采用面積加降水、徑流系數(shù)修正的水文比擬法比擬湘江水文站還原天然徑流計算壩址天然徑流。經(jīng)計算，上壩址天然多年平均流量為12.6m3/s，11～4月平均流量5.94m3/s，最小月平均流量3.83m3/s；下壩址天然多年平均流量為13.1m3/s，11～4月平均流量6.17m3/s，最小月平均流量3.98m3/s。

2.4 供水資源運用

由于設(shè)計流域位于黔北暴雨區(qū)的邊緣，因此，為一般雨區(qū)。通常在5月份進入汛期，10月份結(jié)束，大暴雨集中在6～9月，歷時1天左右。據(jù)遵義市氣象站1951～2010年共60年資料統(tǒng)計，實測最大一日降水量183.9mm（1995年6月23日），遵義市氣象站多年平均最大一日降水量為84.4mm。經(jīng)分析觀察，暴雨洪水特性有：峰高量不大，歷時不長，一般為3～5天；洪水過程陡漲緩落，多為單峰型，中小洪水有的也呈雙峰型，復式洪峰很少出現(xiàn)。如表1所示 ，為湘江水文站各分期洪水成果。

為此，設(shè)計人員確定的洪水設(shè)計過程包括：由于水源壩水庫壩址處無實測洪水資料，因此，確定上游的湘江水文站集水面積是水源壩水庫壩址以上集水面積的0.67倍，且降水特性、下墊面條件基本相似。壩址洪水計算以上游的湘江水文站為參證站，以水文比擬法推求。24h、72h洪量與1日、3日洪量的換算關(guān)系根據(jù)洪水水文要素摘錄資料結(jié)合有關(guān)工程設(shè)計資料分析，分別為1.10、1.05，變差系數(shù)Cv考慮湘江水文站成果并結(jié)合地區(qū)變化規(guī)律選取，經(jīng)分析流域內(nèi)各水文站及鄰近工程面積影響指數(shù)，洪峰流量、24h、72h洪量的面積比指數(shù)分別為0.67、0.84、0.90。經(jīng)計算，上壩址洪峰流量為490m3/s，Cv為0.86，Cs/Cv為4.0；下壩址洪峰流量為502m3/s，Cv為0.86，Cs/Cv為4.0。

結(jié)束語

綜上所述，水庫工程項目的設(shè)計建設(shè)是解決周邊人民群眾用水緊張問題關(guān)鍵。然而，作用質(zhì)量卻受工程水文地質(zhì)條件的影響。為此，設(shè)計人員應(yīng)將工程水文報告中的資料進行充分運用，以降低泥沙、徑流以及洪水等水文問題對水庫工程設(shè)計造成的不良影響，從而最大限度的保護地區(qū)進行現(xiàn)代化經(jīng)濟建設(shè)的成果。

參考文獻：

[1]宋剛.防滲墻施工技術(shù)在水庫堤壩工程中的應(yīng)用及管理思路芻議[J].河南水利與南水北調(diào)，2016，04：60-61.

[2]麻振偉.淺析大壩砼防滲墻在水庫除險加固工程中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代物業(yè)（上旬刊），2012，02：27-29.

[3]呂琨鵬.防滲處理設(shè)計在水庫除險加固工程中的應(yīng)用[J].黑龍江水利科技，2014，10：211-212.

[4]王建英.水土保持措施和監(jiān)測技術(shù)在水庫工程中的應(yīng)用——以小海子水庫工程為例[J].中國水運（下半月），2015，02：153-154.

[5]邢喜梅.復合土工膜在水庫除險加固工程中的應(yīng)用研究[J].水利技術(shù)監(jiān)督，2013，05：55-57.