布良水库水文分析计算设计

摘要：本文采用适合小流域水文计算的推理公式法对隆安县那降水库进行水文分析计算，利用静库容法进行洪水调节，得出水库各设计标准的设计水位、下泄流量、相应库容。

关键词：布良水库、静库容、设计洪水

Abstract: in this article, the suitable for small watershed hydrology calculation formula method of reasoning of this county it down on reservoir hydrological analysis and calculation, the use of static capacity of flood regulation method, and concludes that the reservoir the design level of the design standards, and analyzed, the corresponding capacity.

Key words: good reservoirs, static cloth capacity, the design flood

中图分类号： P334+.5文献标识码：A文章编号：

1流域基本情况

布良水库地处南宁市隆安县都结乡三乐村,东径107°33′，北纬23°14′，布良水库坝址位于布良河中游，水库坝址以上集雨面积19.75km2（明6.45 km2、暗13.3 km2），主河道长8.69 km，主河道平均坡降2.72‰。是一座以灌溉为主，兼顾防洪、发电、养殖等综合利用的中型水库。

水库设计灌溉面积4.59万亩，历史最大灌溉面积3.84万亩，现灌2.2万亩。保护下游0.1万人口，电站总装机2×100kW。布良水库于1970年7月动工兴建，1973年4月基本建成。水库投入运行近40年来，为当地的工、农业生产和经济建设做出了较大的贡献。

根据隆安县气象观测站的资料统计：多年平均气温21.7℃，历年极端最高气温38.7℃（1964年），历年极端最低气温-0.8℃（1964年）；多年平均降雨量1255.2mm，多年平均蒸发量1652.5mm，最大年蒸发量1915.6mm（1963年），最小年蒸发量1509 mm（1981年）；多年平均相对湿度为80%；多年平均风速2.1m/s，多年平均最大风速18m/s，历年最大风速23m/s。

2 设计基本资料和依据

布良水库坝址以上集雨面积为19.82km2（明6.52 km2、暗13.3 km2），主河道长8.80km，主河道平均坡降2.72‰。

布良水库大坝为土坝组成，大坝按100年一遇(P=1%)洪水设计，1000年一遇(P=0.1%)洪水校核，消能防冲洪水标准为30年一遇(P=3.33%)洪水设计。

2.1设计洪水复核计算

2.1.1设计暴雨计算

⑴实测资料法

本次复核计算，收集到隆安县气象站年最大24小时的降雨量，同时收集到布良水库雨量站1973～2005年实测年降雨量、年最大日降雨量、年最大三日降雨量资料，经过把隆安县气象站年最大24小时的降雨和布良水库的最大日降雨量对比分析，前者比后者大多在1.1倍数左右，因此本次复核将布良水库雨量站1973～2005年实测年降雨量、年最大日降雨量乘以1.1的系数换算成年最大24h降雨量。

⑵图表法

根据原广西水文总站1984年编制《广西暴雨径流查算图表》中的各时段暴雨参数等值线图和2010年3月广西水文水资源局编制的广西暴雨统计参数等值线图集，查得布良水库坝址以上流域各时段年最大点暴雨量均值和变差系数Cv值见表1。

表1 布良水库各时段年最大点暴雨量统计参数查图成果表

计 算 项 目 均值（mm） Cv Cs/Cv

1h 56.0 0.35 3.5

6h 87.0 0.45 3.5

24h 110 0.42 3.5

3天 150 0.40 3.5

⑶成果分析及采用

将表1中的水库站统计成果与表2中的查图成果进行比较分析，水库站统计成果偏小，这主要是在统计过程中没有考虑流域和邻近流域历史特大暴雨，以及水库站暴雨资料观测精度不够所致，而《广西暴雨径流查算图表》和广西暴雨统计参数等值线图集中的暴雨成果，是经过本流域及邻近流域各个雨量站的暴雨资料综合分析计算而得，且通过地区综合平衡，其精度较高，代表性较强，成果合理，可用于修正设计暴雨的计算。

2.1.2 设计洪水的推求

(1)设计暴雨过程计算

水库坝址控制的流域面积不超过100km2，因此直接用坝首站的点设计暴雨代替流域面设计暴雨。根据布良水库各时段各频率的面暴雨量成果推求暴雨指数，再按暴雨指数n值应用暴雨公式计算出各历时累积暴雨量，然后相邻两历时值相减则得各时段按大小排列的时段降雨量，再查《广西暴雨径流查算图表》的分区综合雨型表得流域设计雨型分配大小排列次序，其量级按求出的时段降雨量对号，则得设计降雨过程线，再进行净雨过程线的推求。设计最大24小时雨型采用广西分区综合24小时雨型表查得。各历时设计暴雨量计算公式为：

当0＜t≤1小时：

当1＜t≤6小时：

当6＜t≤24小时：

式中：n1p=1+1.285Lg(H0p/H1p)；n2p=1+1.285Lg(H1p/H6p)；

n3p=1+1.661Lg(H6p/H24p)；n4p=1+2.096Lg(H24p/H72p)

其设计暴雨的历时取24小时，时段长t取1.0h，产流期平均入渗率取6mm/h，稳定入渗率取2mm/h。根据所计算的设计暴雨过程，扣初损和稳渗后即得各时段净雨过程。

（2）设计洪水

造成本流域洪水的主要因素是暴雨，洪水期与暴雨期相对应，主要集中在每年的5至10月，其中7、8月最多，6、9两个月出现的机会相当，7至9月的暴雨主要受台风的影响而成，11月至次年4月也偶有暴雨发生，但形成的洪峰不大。

由表3中不同频率的设计暴雨，采用原广西水文总站编制的《广西暴雨径流查算图表》中介绍的产汇流计算方法，分别应用推理公式法和纳希瞬时单位线法推求设计洪水，其设计暴雨的历时取为24h，时段长t取1h，产流期平均入渗率取6mm/h，稳定入渗率取2mm/h，Wm＝120mm，W0＝0.7Wm＝84mm，初损I0=Wm－W0＝36mm，雨型采用流域所在分区的综合雨型。

水库所在地区为岩溶区，汇流分区是三区，应用推理公式和纳希瞬时单位线法推求设计洪水时，采用岩溶区计算公式计算。

由于本水库流域面积19.75平方公里，不符合瞬时单位线经验公式面积在200至2000平方公里的条件，计算出的水库的设计洪峰流量和校核洪峰流量分别为246 m3/s和332 m3/s。

3水库洪水调节计算

3.1基本资料

(1)水库现状特征水位

布良水库具有多年调节性能，原注册登记正常高水位336.4m，死水位314.70m，汛期限制水位336.4m，原注册登记的设计洪水位337.97m，校核洪水位338.38m。本次初步设计测量复核其正常高水位为336.4m，计算设计洪水位338.04m，校核洪水位338.57m。

(2)水位～面积～库容关系曲线

水位～面积～库容关系表摘录于2004年10月广西水利工程管理局印制的《广西壮族自治区中型水库基本资料》中的汇编资料，成果见表6。经对水库库容的变化分析认为，水库所在流域内属低山区，库区周围植被良好，岸坡稳定，为少沙河流，库区泥沙淤积程度很小，淤积量不大。经本次核查，其水位～库容关系曲线成果可靠，予以采用，因此本次复核水库库容采用原水位～库容关系成果。

（3）水库泄流能力曲线

①水库现状泄流能力曲线

布良水库正常溢洪道的型式为宽顶堰型式，堰顶高程336.40m，溢流前缘净宽22m，为开敞式宽顶堰型式，无闸门控制，水库起调水位应从336.40m起调。因此布良水库溢洪道泄流的水力计算公式如下：

q＝σsε1mb H3/2

式中：σs――淹没系数，取σs＝1.00；

ε1――侧收缩系数，取ε1＝1.00；

m――流量系数，

b――溢流堰宽度(m)；b1＝22

H――堰上总水头（m）。

3.2调洪计算及成果分析

根据《水库大坝安全评价导则》(SL258-2000)中有关洪水调节计算的规定，调洪计算一般采用静库容法；布良水库采用静库容法调洪计算，以1小时为调洪计算时段，根据上述计算出的各频率洪水过程线，应用水库的Z～V、Z～q关系曲线，以溢洪道堰顶高程336.40m为起调水位，采用单辅助线法进行水库洪水调节计算，求得各种频率洪水最高洪水位和相应最大下泄流量。

4 结论

水库防洪标准为100年一遇洪水设计，1000年一遇洪水校核，符合《防洪标准》(GB50201-94)及《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)的要求。经调洪计算和比较分析，最后确定采用的成果是：100年一遇设计洪水位为338.04m，1000年一遇校核洪水位为338.57m，水库总库容为1636万m3，最大下泄流量为98.2m3/s。

参考文献：

[1] 广西南宁市隆安县布良水库除险加固工程初步设计报告.南宁：南宁水利电力设计院。

[2]周之豪,沈曾源等.水利水能规划第二版.2005.3

[3]葛维亚等.水利工程实用水文水利计算.1983.9

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。