淤地坝调洪演算探讨

杨世锋 张献才

在淤地坝工程设计中,正确地进行调洪演算是确保工程安全性与经济性的重要内容,其结果决定大坝的高度和溢洪道的尺寸。

在坝系调洪中,拟建工程上游设置了溢洪道的骨干坝时,调洪演算采用SL 289-2003水土保持治沟骨干坝工程技术规范中:

其中,qp为频率为p的洪水时溢洪道最大下泄流量,m3/s;q′p为频率为p的上游工程最大下泄流量,m3/s;Qp为区间面积频率为p的设计洪峰流量,m3/s;W′p为本坝泄洪开始至最大泄流量的时段内,下游工程的下泄洪水量,104m3;Wp为区间面积频率为p的设计洪水总量,104m3;Vz为滞洪库容,104m3。

在公式中存在一个假定,即上游工程的下泄流量和下游工程的区间洪峰是同频率、同步达到最大值,该假定明显具有局限性,是一种偏安全的设想,势必会造成工程设计的不合理。

针对上述问题,可以应用洪水过程线进行坝系的调洪演算,即对上游工程进行库容详调,绘制泄洪过程线;与下游工程的区间洪水过程线叠加,求出的曲线作为下游工程的入库洪水过程线,然后拟定溢洪道的尺寸,采用入库出库水量平衡公式进行调洪演算,校核修正溢洪道的尺寸,使工程设计合理化。

1 工程实例

以陕西省富县沙西沟小流域坝系工程为例,根据以上方法进行调洪演算。

1.1 基本资料

沙西沟骨干坝流域面积57.92 km2,区间面积6.27 km2,沙西沟骨干坝(GG12)上游分布有太安2号(GG08)、乱石沟 2号(GG10)及碾子河(GG11)三座骨干坝,其中GG08太安2号和GG10乱石沟2号设置有溢洪道。

沙西沟小流域建设时序见表1。

表1 沙西沟小流域建设时序

1.2 调洪演算

根据建设时序,故将本次调洪计算分为了以下三种情况:

1)建成后第一年。此时GG08太安2号、GG10乱石沟 2号及GG11碾子河三座骨干坝尚未建成,应按全流域洪水调洪。

采用入库出库水量平衡公式,绘制双辅助曲线,采用半图解法进行水库调洪演算,溢洪道泄流采用宽顶堰公式,溢洪道净宽取10 m,经计算,洪水过程线及泄流过程线见图1。

经计算,30年一遇设计洪水位 978.77 m,最大下泄流量143.74 m3/s,最大溢流水深4.17 m。

2)建成后第二年。此时GG10乱石沟 2号及GG11碾子河两座骨干坝已建成,GG08太安2号尚未建成,应考虑GG10乱石沟2号骨干坝的洪水调洪。

叠加上游工程泄流过程线与下游工程区间洪水过程线得到下游工程的入库洪水过程线如图2所示。

调洪演算后,30年一遇洪水过程线及泄流过程线见图3。

经计算,30年一遇设计洪水位 978.33 m,最大下泄流量121.36 m3/s,最大溢流水深3.73 m。

3)建成后第三年。此时GG08太安2号,GG10乱石沟2号及GG11碾子河三座骨干坝都已建成,应考虑GG10乱石沟2号及GG10乱石沟2号骨干坝的洪水调洪。

叠加上游工程泄流过程线与下游工程区间洪水过程线得到下游工程的入库洪水过程线如图4所示。

调洪演算后,30年一遇洪水过程线及泄流过程线见图5。

经计算,30年一遇设计洪水位 977.82 m,最大下泄流量97.44 m3/s,最大溢流水深 3.22 m。

1.3 调洪演算成果分析

分析以上计算过程及结果,从经济性出发,最终可选择第三种情况时的计算成果,但是在工程建成的第一年和第二年,洪水期应设置汛限水位,拿出一定的库容作为滞洪库容存蓄洪水。

2 结语

本文根据淤地坝设计的实践,利用洪水过程线的方法计算了陕西省富县沙西沟小流域坝系,给工程设计以指导,更寄望能抛砖引玉,求出坝系调洪演算更合理的计算方法。