水库防洪作用研究方法探析

1、水库防洪作用研究方法探析摘 要：分析水库对下游的防洪作用，通常根据一定的调 洪原则计算水库逐时下泄流量，再与区间洪水数值叠加得到 控制断面洪水过程。由于该方法仅考虑了流量叠加，未考虑 水库至控制断面区间的水动力演进问题，在分析区间面积较 大的案例时容易夸大水库的防洪作用。本文通过某中型水库 的对下游保护对象防洪作用的分析，比较两种不同分析方法 得到结论的差异，为类似工程项目提供一种分析思路。关键词：水库；防洪作用；水动力1引言水库洪水调度运行方式通常根据流域的洪水特性和防洪 系统的情况，选择分级控制泄量、补偿凑泄以及错峰等方式。 在评价防洪水库对下游保护对象的防洪作用时，通常将水库 调蓄前后下

2、泄流量与区间流量数值叠加得到保护对象断面 水库调蓄前后洪峰流量。举例而言，某水库坝址洪峰 500m3/s ,经水库调蓄，下泄洪水峰值200m3/s ,水库至防 洪控制断面区间400m3/s ,因此该防洪控制断面过流流量由 天然的900m3/s下降到了 600m3/so该计算方法目前普遍运 用于各类水库规划设计当中。但，应该看到该计算方法存在 一个假设，即区间汇入河道的洪峰流量不随干流洪峰流量的 变化而变化。忽略了洪水演进的水动力特点，实际情况下是 不存在的。以上例而言，水库调蓄前，河道上游流量 500m3/s ,区间汇入干流流量400m3/s ,因此防洪控制断面 流量900m3/s ;在水库调

3、蓄后上游流量变为了 200m3/s ,由 于上游洪峰流量的降低，导致了河道水面的降低，应该使得 区间支流汇水更加迅速，实际会增大区间汇入河道的流量， 即在水库调蓄后，区间汇入的流量将大于400m3/so因此, 实际水库调蓄后，其防洪控制断面流量将大于600m3/so由上述分析，采用传统方法，将水库调蓄前后流量与区 间流量简单数值相加会过于乐观地估算水库对下游的防洪 作用。2实例某水库是某流域规划推荐水库，距离下游主要防洪保护对象水头镇约16km ,水库位置。水库坝址20年一遇洪峰流量约670m3/s，流域规划初拟水库调度原则如下:1 ）水库从汛限水位（等于正常水位）起调；2 ）当水库水位大于大

4、于汛限水位，且小于防洪高水位（蓄 满600万m3 ）,水库采用闸门控制下泄流量，并控制泄洪洞 开度，当来水小于200m3/s ,按照来水下泄，当来水大于 200m3/s ,水库关闭泄洪设施，直到水库蓄满防洪库容600万m3o3 ）当水位大于防洪高水位时，水库控制闸门开度以来水 下泄，至闸门全开，全力泄洪，以确保水库及下游安全。4）在任何时候，下泄流量不得大于本次洪峰流量。根据该调度原则，水库建成前后岳溪汇入鳌江干流洪峰 流量过程。有调洪计算结果，水库调峰蓄洪后20年一遇第44时段下泄0m3/s，较水库调蓄前天然洪峰减小约524m3/s，第45 时段下泄流量350m3/s ,较水库调蓄前天然洪峰

5、流量减小约320m3/s ,该流域流域规划采用传统计算方法，将水库下泄与区间洪水叠加，认为因水库建设，使得下游防洪保护 对象20年一遇流量减少了约320m3/s524m3/s ,可降低防洪保护对象20年一遇水位约0.4m。本文对水库至防洪保护对象区间河道内洪水演进过程采用数值模拟，采用一维非恒定流对区间河道进行概化，一维 非恒定流模型。其基本方程圣维南偏微分方程组为:式中z、q、f、v和k分别表示某一时刻t及在某空间位置s断面的水位、流量、相应过水断面积、断面平均流速 和流量模数；q为单位河长旁侧入流量。在考虑了洪水演进后水库下游各特征断面削减洪峰流量成果由计算成果，当考虑了河道洪水演进后，由

6、于水库的调 洪削峰作用仅能降低防洪保护对象断面处洪峰流量约 80m3/s ,较常规方法估算的320m3/s 524m3/s减小了约 400% ,以该方法计算,水库调蓄可降低防洪保护对象20年 一遇水位约0.07m ,较常规方法估算的0.4m减小0.33m。分析原因，传统的水库洪水调度分析，将区间入流作为 了与水库下泄无关的常数处理，即水库调蓄前后不影响区间 汇入的流量，直接将水库水库坝址削减的洪峰叠加至防洪保 护对象断面。事实上，水库调蓄下泄流量减少，使得干流洪 水位的降低，有利于区间汇流，从而加大了水库坝址至防洪 保护对象区间的流量。这种现象在有大支流汇入的断面表现 得尤为突出，如表2所示的

7、南雁（怀溪河口）断面，在支流 汇入前水库削减流量为403m3/s ,支流汇入后水库削减流量 仅为244m3/s ,水库对下游的防洪作用被大幅度降低。3结语在计算水库对下游的防洪效益时，传统方法将水库下泄洪水与区间洪水直接相加得到防洪控制断面洪水的方法，因 为忽略了坝址流量变化对区间洪水汇入的影响，其估算的防 洪效益往往偏大。建议在拟定水库洪水调度原则，分析对下 游防洪作用时，构建坝址至防洪保护对象洪水演进数值模 型，充分考虑不同洪水下泄对区间汇水的影响，从而客观实 际的分析水库调峰蓄洪对防洪保护对象的防洪作用。参考文献: 口徐鼎甲，推求水库设计洪水及防洪库容的一种方法 人民黄河，1996年3月第3期2 周惠成，碧流河水库下游河道的现状防洪能力，辽 宁工程技术大学学报，第25卷增刊3 徐伟成，上犹江水库防洪作用分