２０１３年第７期 （第４１卷） 黑龙江水利科技 Ｎｏ．７．２０１３ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ （Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．４１） 文章编号：１００７—７５９６（２０１３）０７—００４７—０３ 不规则溢洪道水库洪水调节实例分析 罗骏燕 （贵阳市水利水电勘测设计研究院，贵阳５５０００２） 摘要：水库溢洪道工程布置分为设置闸门和自由溢流两种方式，堰型有宽顶堰、实用堰及泄 洪洞等。由于地形条件及其他特殊条件制约，有些水库溢洪道布置未能按照常规布 置，而是由不同堰型、不用出流方式、不同尺寸和不同底板高程联合组成的不规则溢洪 道泄洪方式，特别在除险加固工程中，常见此情况，如果按常规洪水调节方式调节洪 水，势必造成水库洪水调节不够准确，影响水库校核洪水位确定，造成水库设计不安 全。以除险加固工程罗革凼水库为例，针对水库不规则溢洪道由多种堰型和多种出流 方式联合组成的复杂泄洪系统，采用“半图解法”进行洪水调节分析，为不规则溢洪道 洪水调节提供例证。 关键词：宽顶堰；实用堰；泄洪洞；自由出流；淹没出流；半图解法；调洪 中图分类号：ＴＶ６９７．１ 文献标识码：Ａ Ｂｒｉｅｆ Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ Ｆｌｏｏｄ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｉｒｒｅｇｕｌａｒ Ｓｐｉｌｌｗａｙ ＬＵＯ Ｊｕｎ—ｙａｎ （Ｇｕｉｙａｎｇ Ｃｉｔｙ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ＆Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ，Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｇｕｉｙａｎｇ １５０００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｓｐｉｌｌｗａｙ ｉｓ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｔｗｏ ｗａｙｓ，ｎａｍｅｌｙ ｇａｔｅ ａｎｄ ｆｒｅｅ ｏｖｅｆｆａｌｌ，ａｎｄ ｔｈｅ ｗｅｉｒ ｔｙｐｅｓ ｈａｖｅ ｂｒｏａｄ ｃｒｅｓｔｅｄ ｗｅｉｒ，ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｗｅｉｒ ａｎｄ ｆｌｏｏｄ ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ ｔｕｎｎｅ１．Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ ｂｙ ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｓｐｅｃｉａｌ ｆａｃｔｏｒｓ，ｓｏｍｅ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｓｐｉｌｌｗａｙｓ ｃａｎ ｎｏｔ ｂｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｒｅｇｕｌａｒｌｙ， ｉｎｓｔｅａｄ ｔｈｅｙ ａｒｅ ａｎ ｉｒｒｅｇｕｌａｒ ｓｐｉｌｌｗａｙｓ ｃｏｎｓｉｓｔｅｄ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｗｅｉｒ ｔｙｐｅｓ，ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｆｏｒｍｓ， ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｉｚｅｓ ａｎｄ ｌｆｏｏｒ ｅｌｅｖａｔｉｏｎ，ｅｓｐｅｃｉｌａｌｙ ｉｎ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｐｒｏｊｅｃｔ ｔｈｉｓ ｋｉｎｄ ｓｐｉｌｌｗａｙ ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ．Ｉｆ ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｆｌｏｏｄ ｂｙ ｔｈｅ ｒｏｕｔｉｎｅ ｆｌｏｏｄ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｌｆｏｏｄ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｗｉｌｌ ｂｅ ｎｏｔ ａｃｃｕｒａｔｅ ｅｎｏｕｇｈ，ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｈｅｃｋ ｆｌｏｏｄ ｌｅｖｅｌ ａｎｄ ｒｅｓｕｌｔｅｄ ｉｎ ａｎ Ｕｌｌｓａｆｅ ｄｅｓｉｇｎ．Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｐｒ０ｊｅｃｔ ｆｏｒ Ｌｏｕｇｅｄａｎｇ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｉｎ ｔｅｒｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｂｙ ｖａｒｉｏｕｓ ｗｅｉｒ ｔｙｐｅｓ ａｎｄ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｆｏｒｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐｉｌｌｗａｙ，ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｓｅｍｉｇｒａｐｈｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ，ｆｌｏｏｄ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｉｔ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｌｏｏｄ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｒｒｅｇｕｌａｒ ｓｐｉｌｌｗａｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｒｏａｄ ｃｒｅｓｔｅｄ ｗｅｉｒ；ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｗｅｉｒ；ｆｌｏｏｄ ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ ｔｕｎｎｅｌ；ｆｌｅｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ；ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ ｌｆｏｗ；ｓｅｍｉｇｒａｐｈｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ；ｆｌｏｏｄ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ［收稿日期］２０１３—０１—２６ ［作者简介】罗骏燕（１９８１一），女，侗族，贵州铜仁人，工程师，从事工程水文分析计算及水利规划工作。 一４７— ２０１３年第７期 （第４１卷） 黑龙江水利科技 Ｎｏ．７．２０１３ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ （Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．４１） １ 流域概况 罗革凼水库位于白云区沙子哨农场，距贵阳市 ２７ ｋｍ。坝址以上流域集水面积７．２４ ｋｍ ，主河道长 ｌ ２７８．５ ｍ，进口净宽为５．９０ ｍ。水库左岸溢洪道为 梯形实用堰，堰顶高程为１ ２７８．２ １ＴＩ，进口净宽为 ５．９５ １ＴＩ。左岸溢洪道下游约７．５ ｍ处为公路桥涵洞， 涵洞孔口为半圆拱，半径为２．０ ｉｎ，公路桥涵洞底板 高程为１ ２７６．９ ｍ。水库左岸溢洪道泄洪由梯形实 用堰和公路桥涵洞控制。 ４．２水库泄洪过程分析 ４．０２ ｋｍ，主河道平均坡降２８．７％ｏ。流域内多为侵 蚀、溶蚀型低中山地貌，高原峰丛地形。 流域属黔中山原湿润性灰石带绿栎林区，主要 树种有青烤、红烤、小叶青冈栎等，次生植物为灌丛 草坡，土壤有黄壤、石灰土、黄棕壤等。 ２暴雨及洪水特性 本地区地处黔北暴雨区和普（定）郎（岱）暴雨 区的过渡带上，为一般雨区，形成该区域暴雨的主要 天气类型是冷锋低槽和两高切变。 罗革凼水库属典型的山区雨源性河流，洪水均 由暴雨所致，具有陡涨陡落、峰量集中、涨峰历时短 等山区性河流的特点。暴雨天气一般发生在每年的 ５＿＿７月，其中以６月为最多。暴雨历时一般在１ ｄ左 右，多集中在１２ ｈ以内，洪水汇流时间短，一般涨峰 历时为２ ｈ左右，洪量较为集中。 ３ 设计洪水 水库所在流域内无实钡０洪水资料，采用“雨洪 法”进行设计洪水计算。根据《贵州省最新暴雨等值 线图》及《贵州省暴雨洪水计算实用手册（小汇水流 域部分）》（修订本）选取汇流参数ｒ 、径流系数ｃ 及设计洪水计算相关公式。 根据国家相关规范，罗革凼水库为小（Ｉ）型工 程，洪水标准按３０ ａ（Ｐ＝３．３３％）设计，３００ ａ（Ｐ： ０．３３３％）校核。经计算其３０ ａ（Ｐ＝３．３３％）一遇设 计洪水洪峰流量为９２．７ １ＴＩ ／ｓ，３００ ａ（Ｐ＝０．３３３％） 一遇校核洪水洪峰流量为１３８ ｉｎ ／ｓ。 据设计洪水计算成果及《贵州省最新暴雨洪水 计算实用手册（小汇水流域部分）》（修订本）概化 线，计算该水库洪水过程线。 ４洪水调节 ４．１水库溢洪布置 罗革凼水库泄洪方式为左、右岸泄洪设施共同 控制，水库右岸溢洪道为宽顶堰，堰顶高程为 一４８一 水库由左、右岸溢洪道共同泄洪，右岸溢洪道泄 洪按宽顶堰进行，洪水起调水位为溢洪道堰顶高程 （１ ２７８．５九），相应库容为１６７万ｍ 。左岸泄洪为一 渐变过程，开始为实用堰泄洪，先是自由出流，当洪 水达到一定高程后，就会变为淹没出流，随着洪水位 增高，洪水泄洪就会由实用堰控制变为公路桥涵洞 （涵洞底板高程为１ ２７６．９ ｍ）控制。 根据《水力学》中淹没出流和闸口出流的判别条 件及计算公式进行分析，当洪水位达１ ２７８．９ ｍ时， 溢洪道泄洪由实用堰自由出流变为淹没出流，当洪 水位达到１ ２７９．５ ｉｎ时，溢洪道泄洪由实用堰变为泄 洪洞控制。 左溢洪道洪水调节过程中流量系数会随库水位 变化而变化。根据《水力学》，各堰型计算公式为： 宽顶堰的计算公式为： Ｑ：Ｍ×Ｂ×ｈ ｆ １ １ 实用堰的计算公式为： Ｑ＝ｓ × ×ｍ×Ｂ×（２×ｇ） ×ｈ （２） 泄洪洞的计算公式为： Ｑ＝ ×Ａ ｘ（２×ｇ ｘ ｈ） （３） 式中：Ｑ为流量，ｉｎ ／ｓ；Ｍ为流量系数，取１．５５；８ 为 侧收缩系数，取０．９７； 为淹没系数，（自由出流为 １．０，淹没出流为０．９）；ｍ为流量系数，取０．４２； 为 流量系数， 为０．４８～０．５４；Ａ为过水断面面积， ＩＴＩ ；Ｂ为进口宽，Ｉｎ；ｈ为水头，ＩＴＩ；ｇ为重力加速度， 取９．８ｍ／ｓ 。 ４．３水库洪水调节 由于罗革凼水库由宽顶堰、实用堰和泄洪洞联 合组成泄洪设施，泄洪过程特殊，采用“半图解法”进 行洪水调节计算。右岸溢洪道（宽顶堰）泄流量按宽 顶堰公式计算，流量系数 取１．５５。 左岸溢洪道泄流量按泄洪渐变过程分析计算： 罗骏燕：不规则溢洪道水库洪水调节实例分析 第７期 ２８１．２９ ｍ，总库容为２６９．６４ ｍ ／ｓ。 １）以梯形实用堰自由出流方式计算，按《水力 为１学》中淹没出流判别式（Ｈ。／Ｈ。＜２．０为淹没出流） 流变为淹没出流，流量系数ｍ取０．４２。 由于罗革凼水库泄洪设施特殊性，不同水位采 根据历史洪水调查成果，采用此方法进行洪水调节， 分析，水位到达１ ２７８．９ ｍ时，溢洪道泄洪由自由出 用不同方法控制洪水泄洪，符合水库实际运行情况。 ２）根据公路桥涵洞上、下游水位，结合孔口出流 成果合理。判别式（ｅ／Ｈ≤０．６５为孔口出流）分析判断，洪水位 达到１ ２７９．５ ｍ时，溢洪道泄洪由实用堰变为泄洪洞 ５ 结语 控制，泄流量以泄洪洞公式计算，流量系数 随库水 位变化而变化。 本文通过分析该除险加固工程罗革凼水库溢洪 道布置特点，不同水位采用不同方法控制洪水泄洪， 通过以上分析计算得到水库洪水演算曲线表 采用“半图解法”进行洪水调节分析计算，与所调查 （见表１），绘制洪水调节工作曲线图，然后进行洪水 的历史洪水比较，采用此方法进行的洪水调节成果 符合水库实际运行情况。 调节计算。通过计算得：３０ ａ一遇（Ｐ＝３．３３％）设 合理，计洪水位为１ ２０８．３７ ｍ，相应设计库容为 本文针对多种溢洪布置联合泄洪的水利工程进 供水利水电工作者参考。 ２３２．９８万ｒｌｌ ；３００ ａ一遇（Ｐ＝０．３３３％）校核洪水位 行分析，旨在抛砖引玉，表１水库洪水演算曲线表 参考文献： ［１］雷卫民，吴继锋．胜利水库溢洪道水毁原因分析［Ｊ］．陕 西水利，２００８（０１）：７５—７７． ［３］于海波，孙志勇，李丽英．大伙房水库除险加固工程第一 非常溢洪道形式选择［Ｊ］．沈阳农业大学学报，２００４ （２０）：８０—８２． ［４］施建华．南安市坂头水库溢洪道水毁抢险及加固措施 ［Ｊ］．中国农村水利水电，２００５（０５）：４３—４５． ［２］刘发品，张敬海，杨中华．溢洪道扩挖应作为小型水库除 险加固的突破口［Ｊ］．中国水利，２００８（１５）：６７—６８． －－－——４９・－・——
