水庫水文工程設(shè)計論文

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1工程水文在水利工程設(shè)計中的任務(wù)

工程水文是水利工程設(shè)計中必需的重要基礎(chǔ)資料，并貫穿了水利工程設(shè)計規(guī)劃、項目建議書、可研、初設(shè)各階段。在水利工程設(shè)計前期必須編制工程水文分析計算報告，而且必須通過水文水資源局主管部門審查通過。工程水文的任務(wù)是為水利工程設(shè)計提供以下各方面相關(guān)資料:河流水系概況、氣象、水文基本資料、徑流、洪水、泥沙、冰情、水質(zhì)及水面蒸發(fā)等，這基本涵蓋了工程水文所涉及的所有內(nèi)容，尤其是泥沙、徑流及洪水資料在確定水利工程規(guī)模方面起到了重要作用，而水庫工程是較典型水利工程，以下就泥沙、徑流、洪水資料在某水庫工程設(shè)計中的應(yīng)用作為論述。

2工程水文在水庫工程設(shè)計中的運用

2．1水庫基本概況

該水庫為山區(qū)水庫，主要任務(wù)是以工業(yè)、城鎮(zhèn)生活供水和灌溉為主，兼顧防洪。要求灌溉服從工業(yè)和城鎮(zhèn)生活用水。水庫所在河流上游2．5km處有國家基本水文站，具有1962～2010年49年完整的、經(jīng)審編的實測水文資料，主要觀測項目有水位、流量、懸移質(zhì)輸沙率、水溫、降水、水面蒸發(fā)、氣溫、水質(zhì)監(jiān)測等。

2．2泥沙資料在水庫工程設(shè)計中的運用

水庫建成后，并不是全部容積都可用來進行徑流調(diào)節(jié)，因為泥沙的沉積遲早會將部分庫容淤滿，因此要根據(jù)河流泥沙資料計算水庫死水位，由此推出死庫容。

(1)泥沙基本資料:水庫所在河流上設(shè)置有水文站點，河流實測懸移質(zhì)泥沙資料從1962年開始，共收集了該站1962～2010年共49年實測輸沙率及輸沙量資料。水庫多年平均入庫懸移質(zhì)輸沙量為1．53×104t，多年平均入庫推移質(zhì)輸沙量為0．38×104t，以懸移質(zhì)干容重1．3t/m3計，推移質(zhì)干容重1．8t/m3計，折算成體積，該水庫多年平均入庫懸移質(zhì)輸沙量為1．18×104m3，多年平均入庫推移質(zhì)輸沙量為0．21×104m3，則庫沙比(V/WS)為2058，屬于泥沙問題不嚴(yán)重的水庫。

(2)水庫泥沙沖淤計算:各月入庫流量、出庫流量和相應(yīng)的壩前水位采用徑流調(diào)節(jié)計算的長系列成果，各月入庫含沙量采用相應(yīng)的實測系列值，進行水庫泥沙淤積計算。水庫庫水位變化較大時，計算時段步長和水位根據(jù)水庫徑流調(diào)節(jié)成果按月進行初步劃分，以水位變化0．1m為一個單位進行水位內(nèi)插，根據(jù)劃分的水位步長再細(xì)分時段步長，由此繪制水庫不同淤積水平年淤積縱斷面圖，再采用一維不平衡輸沙數(shù)學(xué)模型進行淤積分析計算，即可計算出水庫各水平年淤積量，從而得出死庫容值。見表1。最終可根據(jù)水庫運行水平年確定淤積水平年為50年，故該水庫死庫容為247×104m3。因為泥沙計算是一門專業(yè)性很強的計算，其計算過程在河流泥沙專業(yè)書籍中均詳述，該文中就不敘述了。

2．3徑流資料在水庫工程設(shè)計中的運用

(1)徑流基本資料:該水庫壩址處無實測水文資料，壩址上游2．5km處設(shè)有國家基本水文站，具有1962～2010年49年較完整的實測水文資料，根據(jù)該水文站集水面積，按徑流深等值線圖法計算出的區(qū)間水量，演算至擬建水庫壩址，推出該水庫壩址處1962～2010年49年長系列徑流資料。

(2)徑流調(diào)節(jié):徑流調(diào)節(jié)步驟為:①確定水庫壩址處的徑流資料，可直接引用水文資料最終結(jié)果;②確定水庫所轄范圍內(nèi)的用水項，確定設(shè)計水平年，設(shè)計保證率;③進行需水預(yù)測，確定各業(yè)需水過程線;④分別就現(xiàn)狀年和設(shè)計水平年進行水資源供需分析，確定水資源可利用量(與設(shè)計保證率相對應(yīng))、參與平衡計算的需水量，并得出供需分析結(jié)論;⑤徑流調(diào)節(jié)計算，采用長系列法(利用表2中數(shù)據(jù))逐月平衡計算，可得出水庫興利庫容，再采用典型年法(與設(shè)計保證率相對應(yīng)的某年)對興利庫容進行復(fù)核。該水庫項目供水范圍是該縣工業(yè)園區(qū)、22億m3煤制天然氣項目和水庫下轄灌區(qū)。主要需水項為工業(yè)用水及農(nóng)業(yè)灌溉用水?，F(xiàn)狀年2011年，設(shè)計水平年為2025年。根據(jù)規(guī)范要求:工業(yè)園區(qū)工業(yè)和生活用水保證率為95%，灌區(qū)中農(nóng)業(yè)常規(guī)灌溉用水設(shè)計保證率為75%，滴灌灌溉用水保證率為85%。然后按照步驟③④⑤即可計算得出水庫興利庫容。該水庫最終推薦長系列計算興利庫容2578×104m3，對應(yīng)正常蓄水位為804．55m。具體計算過程在水利計算及水利規(guī)劃等相關(guān)書籍中都有詳細(xì)計算方法及過程，該文中就不敘述了。

2．4洪水資料在水庫工程設(shè)計中的運用

洪水基本資料:該水庫壩址上游2．5km處國家基本水文站具有1973～1991年19年實測洪水資料及1992～2010年19年洪峰流量調(diào)查資料，共計38年洪峰流量系列資料。設(shè)計洪水典型過程線的選擇，主要考慮對工程控制運用較為不利，峰高、量大的洪水過程線。最終選定1988年4月29日～5月6日洪水過程作為典型洪水。選列該水庫4月29、30兩日不同頻率設(shè)計洪水過程線，其余各日情況類似。一般為正常蓄水位;③選擇泄洪方式，一般分為溢洪道單獨泄洪，溢洪道與放水洞(定流量)共同泄洪等幾種泄洪方式;④對應(yīng)洪水標(biāo)準(zhǔn)進行洪水調(diào)節(jié)，多采用試算法。采用設(shè)計洪水過程線調(diào)節(jié)出來的為設(shè)計洪水位，對應(yīng)庫容為攔洪庫容;采用校核洪水過程線調(diào)節(jié)出來的為校核洪水位，對應(yīng)庫容為調(diào)洪庫容。該水庫根據(jù)《水利水電樞紐工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》SL252－2000的規(guī)定，本工程等別Ⅲ等，工程規(guī)模為中型，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)采用50年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)采用1000年一遇。該水庫起調(diào)水位為水庫正常蓄水位804．55m。采用溢洪洞單獨泄洪方式，溢洪洞型式為側(cè)槽式溢洪洞，根據(jù)《溢洪道設(shè)計規(guī)范》選擇正確計算公式后，編制表格即可進行洪水調(diào)節(jié)計算。該水庫最終計算出設(shè)計洪水位為806．64m，攔洪庫容為232×104m3;校核洪水位為808．04m，調(diào)洪庫容為392×104m3。具體計算過程在水利計算及水利規(guī)劃等相關(guān)書籍中都有詳細(xì)計算方法及過程，該文中就不敘述了。

3結(jié)語

通過以上工程實例，充分說明工程水文資料在水庫工程規(guī)模確定起著至關(guān)重要的重要，在水利工程設(shè)計時必須掌握可靠的水文資料，并將其合理運用，才能得出可靠設(shè)計成果。

作者:申慧單位:中工武大設(shè)計研究有限公司新疆分公司