江巷水库设计洪水地区组成分析

程嫄嫄 袁晓继

一、流域概况

拟建的江巷水库位于淮河中下游南岸一级支流池河上游，池河主源陈集河发源于定远、凤阳两县交界处的凤阳山南麓，河道总长182km，流域面积5021km2。池河石角桥以上为上游，石角桥至明光市区为中游，明光市区以下为下游。

江巷水库坝址以上河道分北、中、南三支，控制流域面积735km2，占整个池河流域面积的14.6%。北支为陈集河，自北向南流，河道长47km，控制流域面积216.3km2，上游建有双河水库（中型，集水面积92km2）及张山、西洋山、湾孙等3座小（1）型水库（总集水面积112.5km2）；中支为源于长丰县造甲店的储城河，自西向东流，河道长约29km，流域面积227.8km2，上游建有明城寺水库（中型，集水面积20.8km2）及储城、牛老坝、周老坝、曹冲等4座小（1）型水库（总集水面积125.4km2）；南支为源于肥东县青龙场的青龙河，自西南流向东北，河道长约32km，流域面积290.9km2，上游已建青龙、草冲2座小（1）型水库（总集水面积46km2）。三条支流在江巷水库坝址处汇合，江巷坝址以上的中小型水库控制面积为283.9km2，均为灌溉水库。

二、设计洪水地区组成

江巷水库防洪控制断面为下游石角桥，石角桥以上防洪标准为20年一遇，遭遇20年一遇以下设计洪水时，需通过水库控泄调度，控制石角桥洪峰不超过其安全泄量。

以石角桥站洪水过程作为控制，挑选几个典型年实际发生的洪水，来分析坝址和坝址～石角桥区间洪水组合。其中石角桥洪水采用典型年石角桥站实测洪水过程，按20年一遇设计洪峰、洪量同倍比缩放，坝址洪水采用坝址以上实测暴雨以间接法推求，坝址至石角桥区间洪水采用石角桥洪水过程减去坝址洪水演进至石角桥站的洪水过程求得。

1.洪水传播时间分析

由于石角桥站以上没有水文站，江巷水库坝址至石角桥站的传播时间参考石角桥水文站和下游明光水文站实测洪水流速，并考虑上下游地形差异，得到洪水平均传播速度约为7km/h，江巷水库坝址至石角桥站距离62km，传播时间约为9h。

2.典型年选择

选择典型年的原则：发生较大洪水的年份；水文资料较完整的年份；对水库下游防洪断面防洪不利的年份。

根据石角桥站实测洪峰流量统计，洪峰大于1000m3/s的依次有1991年、2003年、1954年、1980年、1969年、1974年、1957年、1971年8个年份，由于石角桥以上流域雨量站设立年份不一，1970年前域内雨量站较少，尤其缺乏时段雨量摘录资料，难以用实测暴雨数据分析上下游洪水，故将实测雨量资料较为完整的1991年、2003年、1980年、1974年洪水作为典型年，分析洪水地区组成。

3.天然洪水来源及组成分析

流域内只有石角桥站有实测流量资料，故通过暴雨统计分析洪水来源及组成。根据典型年坝址和石角桥面上各站最大24h、3d、7d暴雨统计，石角桥场次洪水历时一般在3～5d，峰现时间一般在最大1d暴雨后的第2～3d。从典型年暴雨分布看，1991年坝址～石角桥区间暴雨较大，区间比坝址大7%；2003年、1980年和1974年均是坝址较大，区间较小，其中2003年坝址暴雨比区间大17%；1974年坝址比区间大29%；1980年坝址比区间大8%，该年坝址与区间暴雨最为接近。4个大洪水典型年中，有3年暴雨中心发生在坝址以上。

表1 典型年最大7d暴雨分布表

表2 典型年设计洪水（P=5%）地区组成计算成果表

表3 防洪库容对比表

三、设计洪水地区组成计算

1.设计洪水地区组成计算

石角桥设计洪水过程由典型年实测洪水过程按20年一遇设计洪峰、洪量同倍比缩放计算，坝址设计洪水过程考虑以下3种洪水组合：

（1）坝址发生20年一遇设计洪水，坝址设计洪水由20年一遇设计暴雨推求。

（2）坝址发生按典型年缩放的洪水，坝址设计洪水由典型年设计暴雨推求，再按石角桥典型年实测洪水放大至20年一遇的比例同倍比缩放。

（3）坝址发生典型年实测洪水，坝址洪水由典型年实测暴雨计算。求得的坝址洪水考虑洪水传播时间，由马斯京根法演算至石角桥（X=0.37，K=9，T=3h，N=3），区 间 洪 水 以 石角桥设计洪水为控制，减去演进后的坝址洪水后得，考虑区间洪水计算误差，按传播时间9h内洪峰流量增量的20%修正区间洪水。

将挑选出的1991年、2003年、1980年、1974年四个典型年分上述三种洪水组合，共组合了12场洪水，计算结果见表2。

2.设计洪水地区组成选择

由于该流域一般在主雨发生30h后，石角桥出现最大洪峰，坝址洪水至石角桥站传播时间一般为9h，洪水预见期大于坝址洪水传播时间，水库洪水调度方式采用的预报调度方式，即根据区间洪水预报，按水库下泄流量与9h后的区间洪水叠加后，不超过石角桥安全泄量为原则进行调度。

根据上述方式对12场洪水组合进行调洪演算，选取对水库防洪最为不利的、所需防洪库容最大的洪水组合。对水库防洪最为不利的洪水组合是坝址发生20年一遇设计洪水（组合1），防洪库容在3200～3500万m3左右，其中1991年洪水组合防洪水位最高，达43.94m，防洪库容3530万m3。组合2和组合3的8场洪水防洪库容在1600～1900万m3左右，但对水库规模不起控制作用。最终选定设计洪水组合1中的1991年典型年设计洪水组合用于水库防洪库容计算。防洪库容比较见表3。

四、结语

本文采用典型年防洪控制断面实测流量放大至设计流量作为控制，坝址以上洪水过程采用三种不同组合，由暴雨推求而得，区间洪水由石角桥洪水错峰减去演进至石角桥的坝址洪水求得，由于江巷水库防洪调度采用预报调度方式，计算时由于流域内水文站网密度较小，无法对区间洪水进行预报，采取对区间洪水按传播时间9h内洪峰流量增量的20%修正区间洪水进行处理，水库建成后须增加水文站网密度，建设水文自动测报系统，按甲级预报精度要求，编制石角桥以上流域洪水预报方案，为水库防洪调度提供实时、准确的决策依据■