大埔县梓里水库设计洪水复核计算

水库概况

梓里水库位于我县三河镇梓里村，于1970年动工兴建，1973年10月竣工，属小（一）型水库。坝顶高程为49.9m（基准高程为假设高程），最大坝高29.5m，总库容约为139m³,集发电、防洪、灌溉、种养于一体的综合利用的水库，周边植被较好，故水库淤积较少，且水质良好。据1974年《大埔县水利水电工程技术资料汇编》，梓里水库原设计标准为P＝5%，洪水位为47.54m，校核标准为P＝0.5%，洪水位为48.45m。

二、基本资料

1、集水区域下垫面情况

梓里水库集水区内大部份属高丘区，局部为低山及低丘，土壤以砂壤土为主，水性属中上，植被中等，属针叶林为主的灌木草坡。

2、工程审核标准

根据国家《防洪标准》（GB50201－94水利水电工程标准），梓里水库（小一型）属IV等工程，主要建筑物按4级设计，次要建筑物按5级设计。永久性建筑物和泄水建筑物，设计洪水位采用50年一遇（P＝2%），校核洪水位采用500年一遇（P＝0.2%）。

3、工程集水区域地理参数

根据1：10000航测地形图量得各项地理参数如下：

集水面积F＝6.5km²，干流河长L＝4.7km，河床比降J＝0.0706

集雨区域特征参数θ＝

4、水库集水区域参数

梓里水库集水区域位于《广东省暴雨径流查算图表》分区的韩江分区，采用韩江的设计雨型，设计雨型代号为Ⅰ。采用暴雨低区的αt～t～F关系图（如图1）。

根据粤水电总字〔1992〕12号文，查广东省分区产流参数表，采用内陆产流参数表。

广东省综合单位线滞时m₁～θ关系图k ,大陆低区B线。

工程集雨面积F＜500 km², 采用广东省综合单位线Ⅱ号无因次单位线u_i～u_i。

三、计算方法

计算方法按照“多种方法、综合分析，合理选定”的方针，本水库虽属小一型水库，但级按大中型工程的要求进行复核。

复核设计洪水按无流量地区计算，采用1991年《广东省径流查算图表使用手册》中的综合单位线和推理公式法同时计算，推理公式法的原理是先求设计洪峰流量Q_m，Q_m＝0.278（  ）F，τ＝  _{，式中Sp—洪峰径流系数，τ—流域平均汇流历时，  —平均后损率，P—流域平均降水量，再推求设计洪水过程线；综合单位线法的原理是用无因次单位线ui～xi表达的经验线型，只需一个参数m1即可直接求定时段单位线。并对综合单位线法中单位线滞时参数m1及推理公式法中的汇流参数m结合下垫面条件进行调整，在使用两种方法的计算成果相差不超过20%的条件下，按相关规定要求，采用综合单位线法的计算成果。}

四、计算步骤

1、推理公式法的关键在于正确确定汇流参数m，本水库的集水区域部分为高丘区，按推理公式法m～θ关系图选定m=0.65。

2、综合单位线法参数的确定

（1）单位线滞时m₁的确定

集水区域部分为高丘区，部分为低山及低丘区，J＝0.028，θ＝15.5。查m₁～θ关系图的大陆低区B线选定m₁＝1.3。

（2）适宜计算时段的Δt的确定

根据集雨面积F＝6.5km²,查《广东省暴雨径流查算图表》附表5，适宜计算时段取Δt＝  。

3、产流参数的确定

梓里水库地区属内陆，F＜500 km²,平均后损率

P＝2%，f₁d=4.58mm/h, f₃d=1.99mm/h,

P＝0.2%，f₁d=4.91mm/h, f₃d=2.32mm/h,

4、设计点暴雨量的查算及设计面暴雨量的计算

根据1991年广东省水文总站编制的《广东省水文图集》查得集水区域中心的参数H_t、暴雨统计参数C_v；根据《使用手册》附表2，C_s＝3.5C_v皮尔逊Ⅲ型曲线K_P值表查出各历时暴雨P＝2%，P＝0.2%的K_P值；按公式H_tp=H_tK_tp, H_tp面=H_tpα_t,计算H_tp面的值，如下表1：

表1　　　梓里水库设计洪水参数统计

项目

时程（小时）

备注

1

6

24

72

暴雨参数H_t

52.5

83

116

150

P=2%

S_p=104.32

n_p=0.71

P=0.2%

S_p=138.6

n_p=0.69

变差系数C_v

0.37

0.41

0.45

0.45

模比系数K_tp

P=2%

1.987

2.12

2.28

2.28

P=0.2%

2.64

2.89

3.2

3.2

换算系数α

1

1

1

1

面暴雨量H_tp=H_tp面

P=2%

104.3

175.96

264.48

342

P=0.2%

138.6

239.87

371.2

480

五、计算成果

依据上述确定的各种参数，使用综合单位线法和推理公式法电算程序进行计算，所得结果如表2。

表2　　计算成果

方法

项目

P＝2%

P＝0.2%

备注

广东省综合单位线法SUHM－1A

单位线滞时m₁

1.3

1.3

雨型分区：Ⅰ区

无因次单位线Ⅱ号滞时m₁～θ关系线B区

4.58

4.91

1.99

2.32

洪水总量（万m³）

W_t

64.83

86.9

W₂₄

106.14

165.21

W₇₂

129.17

203.24

洪峰流量（m³/s）

119.91

162.24

推理公式法（1988年修订）TL－1A

汇流参数

0.65

0.65

雨型分区：Ⅰ区

地形因素：高丘区

暴雨因素：低区

平均损失率（mm/h）

f₂₄

4.58

4.91

f₇₂

1.99

2.32

暴雨递减指数n_p

汇流时间t（h）

洪峰流量（m³/s）

0.  71

2.07

104.1

0.  69

1.88

153.1

六、推理公式法与综合单位线法成果的调整

由于推理公式对降雨过程的变化没有充分考虑，计算方法不尽合理，因而导致洪量过于集中，调洪水位偏高。综合单位线法的时段单位线是根据单位线滞时m₁及各类典型无因次单位线u_i～x_i推求得出，能较好地反映降雨过程的变化，洪峰流量和洪水过程的推求有机地结合在一起。经实测洪峰验证，精度也比推理公式法高。因此，两种方法经过合理协调后，设计洪峰流量的误差小于20%即采用综合单位线法的成果进行调洪演算。

在梓里水库用两种方法设计洪水计算过程中，主要是对单位线滞时m₁进行调整，在一般情况下汇流历时τ＞m₁。m₁减小，单位线的峰值q_m增大，m₁＝1.277～1.3作调整，结果采用m₁＝1.3，计算结果较为理想，P＝2%，P＝0.2%各自用两各方法算得的洪峰流量值误差均小于20%，采用误差计算公式为δ＝（Q_单－Q_推）/ Q_推

表3　　两种计算方法误差比较

P

方法

Q_m（m³/s）

δ

V（万m³）

Q_m（m³/s）

Z_m（m）

2%

推理公式法

104.1

13.2%

单位线法

119.91

129

82.4

47.87

0.25

推理公式法

153.1

5.6%

单位线法

162.24

139

113.2

48.43

七、结语

从表3中可知，推理公式法与综合单位线法推求的洪峰流量值Q_m的误差δ，当P＝2%时，δ＝13.2%，当P＝0.2%时，δ＝5.6%，故采用综合单位线法的计算成果，即P＝2%设计洪水位Z_设＝47.87m，P＝0.2%校核洪水位Z_校＝48.43m。

梓里水库此次洪水复核计算，提高了原设计标准P＝5%，Z_设＝47.87m，P＝0.2% Z_校＝48.43m。

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