王鶴翔

(遼寧省供水局，沈陽 110003)

遼寧省水庫抗雨能力計(jì)算分析

王鶴翔

(遼寧省供水局，沈陽 110003)

為了提高防汛的主動性，深入分析水庫的防洪能力。在汛期，如何從被動防汛轉(zhuǎn)化為主動防汛，更好的分析水庫的防洪能力，以做到科學(xué)調(diào)度，提前預(yù)泄部分庫容，以更好的迎接洪水。文章結(jié)合水庫流域內(nèi)的水情自動測報(bào)系統(tǒng)，建立了土壤含水量與徑流系數(shù)關(guān)系，分析計(jì)算了遼寧省27座大型水庫的抗暴雨能力。實(shí)例研究表明，本方法具有很強(qiáng)的時(shí)效性和可操作性，可以為防洪決策提供有效的計(jì)算支持。

可抗御暴雨總量；徑流系數(shù)；抗雨能力；計(jì)算分析

1 研究背景

水庫作為控制性水利工程，起到重要的興利防洪作用。在汛期，如何從被動防汛轉(zhuǎn)化為主動防汛，更好的分析水庫的防洪能力，以做到科學(xué)調(diào)度，提前預(yù)泄部分庫容，以更好的迎接洪水。

遼寧省共有水庫792座，其中大型水庫30座，中型水庫76座，小型水庫686座。在水庫防汛過程中，尤其是流域整體防洪考慮，根據(jù)水庫的工程特性及當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，在防汛會商時(shí)，一次性快速大量的計(jì)算庫的抵御暴雨能力，已為決策者更好的提供計(jì)算支持，

2 方法介紹

2.1 可抗御暴雨總量計(jì)算

2.1.1 計(jì)算面臨時(shí)刻可抗御降雨能力增值△P

△P=[V(Z汛)-V(Z0)]/F·α0

(1)

式中：V(Z汛)為汛限水位Z汛對應(yīng)的庫容；V(Z0)為對應(yīng)面臨時(shí)刻運(yùn)行水位Z0的庫容；F為流域面積；α0為相應(yīng)面臨時(shí)刻徑流系數(shù)的最高值。

2.1.2 計(jì)算不同設(shè)計(jì)頻率洪水折合可抗御暴雨量Pf抗御

Pf抗御=Wf/F·αm

(2)

式中：Wf為對水庫調(diào)洪起控制作用的設(shè)計(jì)頻率f%的洪量值；F為流域面積；αm為流域暴雨徑流系數(shù)的最高值。

2.1.3 計(jì)算面臨時(shí)刻可抗御暴雨總量Pf總

Pf總=Pf抗御+ △P

(3)

2.2 徑流系數(shù)計(jì)算

徑流系數(shù)α的計(jì)算是一個關(guān)鍵因素，采用的方法是以省直水庫歷史場次洪水為樣本，統(tǒng)計(jì)每場洪水的前期土壤含水量、降雨、凈雨歷史資料，建立土含和降雨的相關(guān)關(guān)系。在實(shí)際應(yīng)用過程中，利用報(bào)汛軟件，省直水庫每日早8點(diǎn)上報(bào)當(dāng)日土壤含水量，以省直水庫流域所在位置為代表反應(yīng)遼寧省各地區(qū)土壤含水量情況。以大伙房水庫代表撫順地區(qū)，清河、柴河水庫的均值代表鐵嶺地區(qū)，以觀音閣水庫代表本溪、大連、丹東地區(qū)，葠窩和湯河水庫的均值代表沈陽、遼陽、鞍山、盤錦、營口地區(qū)，白石和鬧德海水庫的均值代表朝陽、阜新、錦州、葫蘆島地區(qū)。

3 實(shí)例研究

統(tǒng)計(jì)土壤含水量與徑流系數(shù)的相關(guān)關(guān)系如圖1，畫出兩者的外包線，即為面臨時(shí)刻徑流系數(shù)的最高值。即計(jì)算省直水庫時(shí)刻抗雨能力如表2。

表1 以大伙房水庫為例

4 拓展實(shí)例

將大型水庫抗雨能力拓展至全省小(1)型、小(2)型水庫計(jì)算，采用上述徑流系數(shù)帶入。

Pf總=XP+[V(Z汛)-V(Z0)]/F·α0+Pa

(4)

式中：XP為24h設(shè)計(jì)暴雨；V(Z汛)為汛限水位Z汛對應(yīng)的庫容；V(Z0)為對應(yīng)面臨時(shí)刻運(yùn)行水位Z0：的庫容；F為流域面積；α0為相應(yīng)面臨時(shí)刻徑流系數(shù)的最高值；Pa為前期影響雨量。

計(jì)算結(jié)果如表4。

圖1

表2 省直水庫抗雨能力計(jì)算表

將此方法應(yīng)用于其余21座大型水庫，其中3座水庫未完工驗(yàn)收，此處不予計(jì)算，結(jié)果如表3。

表3 大型水庫抗雨能力表

表4 全省小(1)型水庫抗雨能力分析表

表5 全省小(2)型水庫抗雨能力分析表

5 結(jié) 論

文章介紹了一種水庫抗暴雨能力的計(jì)算方法，本方法通過徑流系數(shù)的計(jì)算，充分考慮了流域的下墊面狀況，并根據(jù)水庫的設(shè)計(jì)洪量和當(dāng)前蓄水量反算了水庫可抵御地面凈雨量。通過省管9座水庫徑流系數(shù)的計(jì)算結(jié)果應(yīng)用到相近流域中去，計(jì)算了其它18座大型水庫，以此類推，可計(jì)算全部水庫的抗雨能力。本方法能夠在防汛會商時(shí)，快速有效的計(jì)算多個水庫的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)不同的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算不同抗暴雨等級，并結(jié)合實(shí)際的天氣預(yù)報(bào)，水庫可以預(yù)泄部分水量，騰出庫容以攔蓄大洪水，因此，本計(jì)算方法特別適用于多個水庫的同時(shí)計(jì)算，可以有效利用到實(shí)際防洪調(diào)度中，為決策者提供技術(shù)支持。

[1]武晟，汪志榮.不同下墊面徑流系數(shù)與雨強(qiáng)及歷時(shí)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006,11(05):55-59.

[2]楊春輝，張玥，孟祥國.改進(jìn)的API模型在尼爾基洪水預(yù)報(bào)中的應(yīng)用 [J].東北水利水電,2013(09)：47-50.

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TV697

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2017-09-22

王鶴翔(1988-)，男，遼寧沈陽人，助理工程師，從事水庫防汛調(diào)度及運(yùn)行管理工作。