明湖水库除险加固工程设计洪水计算与分析

明湖水库除险加固工程设计洪水计算与分析

卢鸿菊

（云南省文山市水利工程建设管理中心，文山云南663099）

摘要：本文以文山市明湖水库除险加固工程为例，根据国家工程设计标准，进行水库的设计暴雨、设计洪水计算与分析，并提出相应的研究建议，为水库除险加固工程提供设计依据。旨在为工程建设提供详实的数据依据，同时为类似工程建设提供参考和与借鉴。

关键词：明湖水库；除险加固；暴雨；洪水；

引言

在水利工程除险加固设计过程中，一定要综合对比各个设计方案的科学性和合理性，因地制宜，选择最佳的设计方案，采取先进合理的施工方法，充分发挥出除险加固的效果，确保水利工程在运行过程中具有良好的稳定性，发挥更大的综合效益。

明湖水库自1958年建成以来一直带病运行，群众曾对水库主体结构进行加固处理，但受到工程技术和资金的局限，出现水库渗漏等重要问题，在坝脚形成浸汇水区及上游坝坡受到不同程度损坏等问题，影响水库的正常运转，2011年经安全评价复核，大坝为“三类坝”，急需进行除险加固。

1 分析内容

简述明湖水库除险加固工程流域概况及工程、资料情况，对于明湖水库设计洪水和设计暴雨进行计算分析，并对各自成果进行合理性分析，综合分析明湖水库除险加固工程设计洪水成果，得出相应结论。

2技术流程

根据明湖水库的实际情况，构建出水库除险加固工程设计洪水计算流程图，见图1。

图1明湖水库除险加固工程设计洪水计算流程图

3实例分析

3.1概况

明湖水库位于东经104°53′54″，北纬23°37′05″，属红河流域泸江水系。水库坝址海拔高程1453.00m，径流面积为1.39km2，多年平均来水量27.8万m3，主河道长2.26km，平均比降0.025，流域形状系数0.27。工程主要建筑物有：大坝、溢洪道和放水涵管。大坝为均质土坝，最大坝高为3m，总库容为32.87万m3，兴利库容为20.52万m3，调洪库容9.44万 m3，死库容为5.73万m3，是一座以灌溉为主的小（2）型水库。

明湖水库属亚热带低纬高原季风山地气候，降水的年内分配不均匀，一般5～10月份为雨季，降水量占年降水量的82.8%，旱季降水量占年降水量的17.2%，降水量的年际变化不很大。多年平均气温17.9℃，多年月平均气温均高于10.6℃，其中5～9月份平均气温高于21℃，极端最高气温达37.7℃，极端最低气温-3.0℃。

3.2洪水分析

明湖水库洪水由暴雨形成，历年暴雨多发生在5～9月。4、10、11月均有暴雨出现，一次暴雨多集中在3天内，一次洪水主要由24小时暴雨行成，洪水过程陡涨陡落洪量集中。根据文山气象站1956～2009年降雨统计，最大1小时雨量占最大24小时雨量的47.7%，最大6小时雨量占最大24小时雨量的70.7%。

明湖水库大坝坝址地处偏僻地区，建坝前为山间小河，水库下游村寨群众文化落后，无观测资料，缺乏暴雨调查资料，无水文观测资料，距水库径流区最近的气象站为文山市气象站，水库距文山市气象站43km，海拔相差不大，暴雨有直接移用的条件。大坝建成后，小河流变成水库，下游原河道已基本不存在，故洪水也无法调查。

3.3设计暴雨与洪水计算

3.3.1设计暴雨计算

明湖水库地处水文分区的Ⅲ3区，径流流域面积1.39km2，河长2.26km，河道平均比降25‰。以坝址以上集水面积重心查读各不同时段暴雨等值线图和Cv等值图。本次复核计算的明湖水库设计暴雨见表 1。

表1 明湖水库设计暴雨各频率计算成果表

文山市气象站资料系列为1956～2009年，根据设计规范要求, 最大1、6、24小时降水资料系列应≥30年，980～2009年（n=30）实测资料满足规范要求。暴雨资料中，大暴雨占9.8%，暴雨占84.3%，大雨占5.9%。且资料成果可靠，系列长，经分析系列具有较好的代表性，因此设计暴雨直接采用实测系列进行频率分析计算能满足设计要求。

3.3.2设计洪水计算

由于受资料所限，产、汇流参数不能进行分析，除设计暴雨外，其余参数仍采用《云南省暴雨洪水查算实用手册》中的有关参数进行计算。

设计暴雨雨型根据1、6、24小时设计暴雨量在实测资料中选择，同时两者进行比较，经地区综合检查确定设计洪水。

由《云南省暴雨洪水查算实用手册》查得产流分区3，汇流分区3，暴雨区划10，得到计算设计洪水参数表，见表2。

表2 设计暴雨洪水参数

根据表2参数计算得明湖水库各频率洪水过程，见表3。

表3 明湖水库设计洪水成果表

明湖水库设计洪水计算根据表3参数采用方法二的计算成果。

3.4设计洪水分析与安全性评价

设计暴雨雨型与《云南省暴雨洪水查算实用手册》的雨型相比较，实测雨型过程相对平缓，计算出的洪峰相对偏小。故设计雨型采用《云南省暴雨洪水查算实用手册》确定的以 1h 为时段分配的区域性综合成果，设计暴雨选用地区综合成果，经与周围单站短历时暴雨成果比较并修正后，选用的暴雨成果对工程的安全有保证，设计洪水成果是安全可靠的。

水库安全评价阶段和本次水库除险加固阶段设计暴雨与设计洪水的计算方法是相同的，但是在参数选取上有所不同的，致使设计暴雨洪水略有不同。从明湖水库原设计暴雨成果和设计洪水的计算成果同大坝安全评价阶段计算的设计暴雨和设计洪水成果及本次设计的计算成果进行比较分析可以看出: 设计洪量及校核洪量位于综合线上，安全评价成果满足要求。为了确保水库除险加固工程的顺利完成和确保水库枢纽工程的安全，此次设计暴雨和设计洪水采用安全评价时的成果进行计算与分析。

3.5设计洪水合理性分析

明湖水库设计洪水是用《云南省暴雨统计参数图集》（2007年）查算设计暴雨（洪水）。为分析洪水的可靠性，将文山市审查通过的各水库设计洪水成果采用双对数坐标点绘文山市设计洪峰～流域面积和24小时设计洪量～流域面地区综合图进行分析，见图2～图5。

图2                                 图3

图4                                 图5

图2设计p=10%设计洪峰流量~流域面积综合图

图3设计p=5%设计洪峰流量~流域面积综合图

图4设计p=10%设计流量~流~域面积综合图

图5设计p=5%设计流量~流~域面积综合图

从图2~图5中可以看出，明湖水库设计、校核洪峰、位于综合线上，设计洪量及校核洪量位于综合线上，满足计算要求。

4提出建议

1、进一步加强洪水不确定因素的研究

随着水文水资源信息对的不断更新和扩大，影响因素多样化，不确定因素趋于主导地位，需要引入新理论、新方法来推动水文不确定因素的分析研究。

2、加强文山州地区新的产、汇流规律研究

随着高原典型流域特性的变化、长系列水文资料不断的延长，能够保证设计洪水成果更加符合云南高原流域现状，应加强对文山州各暴雨洪水分区的降雨径流关系、设计雨型、瞬时单位线参数的研究。

5结语

通过对明湖水库除险加固工程存在问题进行思考与调研，在水库除险加固工程实施前，应根据水库流域地区最大1小时、6小时、24小时降水资料系列，同时满足30年实测资料的规范要求，对水库除险加固中的设计暴雨、设计洪水进行计算与分析，通过工程实施运行来看，明湖水库的洪水计算是合理的，满足安全性要求。根据计算结果，为坝区水库主体工程的加固与施工提供了基础数据，保证了水库在防洪、供水等方面发挥重要保障。

参考文献

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