小型水库水文与水利计算复核_水库水文水利计算
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小型水库水文与水利计算复核
单位： 泾县水务局建管所作者: 晋青 简介：目前我国已建成各类水库8.4万余座，其中小型水库占96％。这些小型水库星罗棋布，遍及全国山区丘陵，在防洪﹑灌溉﹑乡镇供水﹑发电﹑养殖等方面发挥了很大的经济效益，对促进我国农村经济发展和人民生活水平的提高起了重要作用。但由于历史原因，大多数小型水库是在缺乏水文﹑地质等基础资料情况下修建的，不少水库标准低﹑质量差﹑隐患多，加上长期以来技术力量不足，管理水平低，致使不少水库安全存在问题，此类情况对于我县同样存在。故做好小型水库的水文等基础资料的统计与计算的问题对于当前的小型水库的修建及以后的管理有着重要的意义。
关键字：小型水库复核抗洪供水设计标准
一﹑水文水利计算复核的内容
已建水库的水文水利计算复核，与水库设计中水文水利计算的基本方法相同。其主要区别在于，复核是在设计的水文水利计算基础上，增补水库运行以来实际发生的水文现象系列资料，重新进行水文统计系列的分析和水利计算，核定水库工程现状下抗洪能力和供水能力的大小。
对小型水库抗洪能力的复核，主要是查清水库的基本数据和核算洪水的过程。水库的基本数据主要包括集水面积﹑库容﹑溢洪道的泄洪能力等。核算洪水过程是根据延长后的水文系列，进行频率计算，并根据典型的洪水过程，计算一定重现期的洪峰流量﹑洪水总量和洪水过程线。然后选用适当的方法进行调洪计算，核定调洪后水库最高水位，检验是否超过设计最高洪水位，或者核定设计最高洪水位可抗御的洪水所相应的频率，将复核结果与设计进行比较。
对小型水库供水能力的复核，主要是查清有关基本数据和算清三笔水帐。与供水能力有关的数据主要包括集水面积﹑库容﹑径流系数﹑输水建筑物过水能力﹑灌区面积﹑种植结构等。三笔水帐是：来水量﹑需水量和水的损失量。根据延长后的水文系列，进行保证率计算。根据用水户的实际需要，计算总的需水量，并根据工程情况估算水量损失。这样，即可核定水库供水的保证率，检验水库的实际供水能力，并与设计进行比较。
小型水库的规模大小相差较大，水文水利计算复核的内容和深度不可能要求完全一致。规模较大接近中型的小(1)型水库，一般要求复核的内容全面一些。对于规模较小的小(2)型水库，复核内容可以简略。鉴于我泾县小型水库的情况，复核内容可以简略。
1﹑抗洪能力的复核
1．1收集整理有关基本资料，并进行查核。
基本资料的查核，主要包括下列内容，(1)工程技术指标：坝高﹑坝顶高程﹑防浪墙高﹑防浪墙顶高程；溢洪道堰顶高度﹑堰顶高程，侧墙高度﹑侧墙顶高程；泄水陡坡段的坡度；参与泄洪的涵（隧）洞，进口底板高程，纵坡坡比，闸门处断面尺寸，涵（隧）洞断面尺寸等。(2)利用地形图量算复核的项目：集水面积；水库水位与面积﹑水位与库容关系曲线。
所收集的基本资料必须齐全和准确，否则会因资料不全﹑数据不准而导致水库实际抗洪能力达不到设计认定的标准。
1．2进行洪水频率计算，求出有关洪水频率的洪峰流量
水利水电工程的规划设计和运用中各种防洪标准所依据的洪水称为设计洪水。它一般包括设计洪峰流量﹑洪水总量﹑洪水过程线洪水的地区组成和分期设计洪水等内容，根据工程的规模及要求而定。小型水库一般只需提供设计洪峰流量。
要求出设计洪峰流量需应用频率计算法（数理统计法中的一个主要内容）分析，设计洪水中的年最大流量﹑年径流量﹑年降雨量等都是观测所取得的有限样本，从而运用国内广泛采用的经验频率与理论频率相结合的方法推求出频率设计值，称为适线法，最后通过洪水的复核计算得出设计频率的洪峰流量。
1．2．1经验频率计算就是将以上所述观测的有限的水文样本按从大到小的次序进行排列，然后用经验频率公式计算出频率。经验频率计算公式：
P=(m／n+1)×100％
式中 P—等于或大于某变量的经验频率;
m—系列按从大到小排列时各随机变量的顺序号；
n—观测资料的总项数。
根据计算，以水文变量为纵坐标，以经验频率为横坐标，绘制一条平滑的曲线，即经验频率曲线。再依据曲线中的随机变量的规律计算出某些特征数字，从而反映随机变量的统计规律。
1．2．2理论频率计算就是依据具有一定数学方程式的频率曲线计算。一般采用皮尔逊Ⅲ型曲线，其数学方程式为：Xp=(aCV+1)x=Kpx
式中Xp—频率为P的随机变量;
a—离均系数；
Kp—模比系数，Kp= Xp／x
x—均值，CV—离差系数。
因此，只有知道Xp﹑CV﹑Cs，就可查模比系数表，计算不同频率P的变量Xp，从而绘制出皮尔逊Ⅲ型的理论频率曲线。
1．2．3洪水复核计算的方法
目前我省洪水复核计算采用《安徽省暴雨参数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积设计洪水计算办法》（1984年编，以下简称“84年办法”），通过暴雨资料间接推求，即间接计算法。
1．3进行调洪演算，求出有关洪水频率调洪后的最高库水位
调洪计算的基本原理是水库水量平衡。在时段t内，入库流量﹑出库流量和水库蓄水量之间的关系，用水量平衡方程式表示为：
t×(Q1+Q2)／2V1=V
式中Q1 ﹑Q2—时段t始末入库流量;
q1 ﹑q2—时段t始末入库流量；
V1 ﹑V2—时段t始末的水库蓄水量
t—时段长，取值的大小视水库流量的变幅而定。水升降明显的小河，取值可小些；流量变化平缓的大河，取值可大些。
常见的小型水库调洪计算方法主要是半图解法，即将以上的水量平衡方程
式变换为：
q2+2V2／t= Q1+Q2-2q1+(q1+2V1／t)
令M= q+2V／t，则上式变为M2= Q1+Q2-2q1+M1右边均为已知，计算前，先
建立q～M曲线，即为解决调洪演算的辅助曲线。再按一下步骤进行。
（1）由已知起调条件确定q1查q～M曲线得出M1。
（2）由变换的的公式计算M2。
（3）由M2查q～M曲线得出q2。
（4）重复（2）、(3)，直至计算时段末。
（5）求出调洪库容和设计洪水位。
2﹑ 供水能力的复核
小型水库供水能力的复核是指对已成水库运用期内上游实际来水情况和供水目标实际需水情况重新进行计算复核，以判明水库是否有设计预定的供水能力，能否发挥预期的经济效益。
小型水库供水能力的复核主要是查清来水、需水和输水的情况。目前许多小型水库第一次修建时所依据的径流资料系列短或者当地缺乏资料等。其次运行多年后，集水区内的情况发生了变化。可能导致小型水库在运行中不能反映实际的径流情况。因此，小型水库修建加固后运行一定时间后，应根据实际情况复核其来水、需水和输水的情况。
目前，我地区及周边地区大多规模较小的水库供水能力的复核主要是基本资料的查核以及水库来水量的复核。
2﹑1基本资料的查核
基本资料包括以下几部分。
（1）气象水文资料。主要有降水、气温、风力、湿度、日照、冰冻期、径流、水质、泥沙等。
（2）水库特征资料。主要有集水面积、丰枯期流量、年径流总量、库区面积和容量、供水渠系特征以及历年旱、涝灾害情况等。
（3）社会经济情况。主要包括区域人口、耕地面积、作物结构、耕作制度、经济发展水平和规划前景等。
2﹑2水库来水量的查核
水库的来水量指在一年内进入水库的水量。由于我县及周边地区属于湿润地区，年降水量大。所以降水和蒸发的大小决定了水库来水量的多少。因而，直接对降雨量进行分析核算即可。
一般在分析降雨量时，主要运用经验与理论相结合的分析方法，选择若干干旱程度不同的年份作为代表年。在分析时最好采用本水库实际观测资料，如果无此条件，可借用条件类似的邻近地区资料。资料系列要尽量可能长一些，最好有20年以上的资料。分析时，按全年降雨量进行排列及频率计算，求得相应年份的降雨量。
二﹑水文水利计算复核的目的1﹑抗洪能力的复核的目的：在水库设计时，须选定一次适当的洪水作为设计标准，进而确定工程规模及建筑物尺寸。如果选定的设计洪水标准高一些，水库抵抗超标洪水的能力就更大些，但工程规模就要大一些，所有工程投资就会相应增多。反之，则水库抵抗洪水能力就低。因此，要经复核选定适当的设计洪水标准并进行设计。
2﹑供水能力的复核的目的：在水库设计中，要确定水库能供多少水，来水面积有多大进而确定水库的供水能力。否则会直接影响到灌溉供水，而小型水库灌溉供水是最主要的效益。
