岩溶地区水库设计洪水分析--以夹岩水利枢纽为例

第 ６ 期
流域内设有周家洞、七星关、洪家渡、总溪河、对江等 水文站，设计洪水计算主要以上游站七星关、下游站洪家 渡等站为设计依据。
３ 暴雨洪水特性
形成本流域暴雨的主要天气系统为两高切变、长江 横切变和低槽冷锋 ３ 种类型，其中又以长江横切变产生的 暴雨笼罩面积大，持续时间长。 暴雨多出现在 ５ －９ 月，又 以 ６ －７ 月为最多。 由于流域内地形复杂，全流域性的大 暴雨较少，暴雨在地区上的分布与年降水的分布基本一 致，西北部为低 值 区， 东 南 部 为 高 值 区， 一 次 暴 雨 持 续 时 间一般为 １ ～２ ｄ。
２０ １ ２２０ １ ２３０ １ ２５０ ０畅８ １畅５３
注：连通洞和畅通情况下 Ｐ ＝０畅０２％设计洪峰、洪量加大 １０％
５ 设计洪水合理性分析
１ ９１０、２ ６００ ｍ３ ／ｓ，两者差异甚微。 综上所述，设计洪水成果基本合理。
从上下游水 文 站 的 洪 水 统 计 分 析 成 果 来 看， 洪 峰 均 值模数从上游向下递增与暴雨地区变化规律是一致的，
第２０２１０４卷年第６
６期 月
水利科技与经济
Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｃｏｎｏｍｙ
ＶｏＪｌｕ畅ｎ２畅０， ２０Ｎ１ｏ４畅６
岩溶地区水库设计洪水分析
———以夹岩水利枢纽为例
杨 周，刘冬梅
（ 贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳 ５５０００２ ）
Ｗ夹，Ｐ 时，伏流入口也发生同频率的洪水 Ｗ伏，Ｐ ，伏 －夹区间 发生相应洪水，即 Ｗ区 ＝Ｗ夹，Ｐ － Ｗ伏，Ｐ 。
２） “ 伏流 －夹 岩 区间 与夹 岩 同频 率， 伏 流 入 口 相
址设计洪水过程。
应”，即当夹岩设计断面发生频率为 Ｐ 的设计洪水 Ｗ夹，Ｐ
设计洪水地区组成分析采用同频率组成法。 在设计 时，伏流 －夹岩区间也发生同频率的洪水 Ｗ伏，Ｐ ，伏流入口
通过比较，计算方法二成果较方法一成果偏大，主要 原因是对江站所在白甫河暴雨相对高于坝址以上六冲河 干流，两流域产汇流条件不一致导致。 畅通情况下最终 采用计算方法一的成果。
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图 １ 流域水系示意图
［收稿日期］ ２０１３ －１２ －３１ ［作者简介］ 杨 周（１９８２ －），男（布依族），贵州都匀人，工程师，主要从事水文水资源评价、水文水利设计工作；刘冬
梅（１９６８ －），女，重庆人，高级工程师，主要从事水资源水文方面工作 畅
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杨 周，等：岩溶地区水库设计洪水分析———以夹岩水利枢纽为例
［ 参考文献］
七星关受伏流影响洪峰均值模数小，七星关以下进入暴 ［１］ 长江流域规划办公室水文处 畅水利工程实用水文水
雨中心，模数又增大。 洪峰、洪量的 Ｃｖ 值也是从上游向下
利计算［ Ｍ］畅北京：水利出版社，１９８０畅
游递减，符合一般变化规律。
［２］ 贵州省水利水电勘测设计研究院 畅夹岩水利枢纽项
水源工程由混凝土面板堆石坝、岸边溢洪道、泄洪兼 放空隧洞、坝后发电系统和库尾伏流分洪隧洞等 ５ 部分组 成。 夹岩水库库尾共有 ３ 段伏流（ 暗河），分别为大天桥 暗河、中天桥暗河及小天桥暗河，河段从大天桥进口至小 天桥出口长约６ ｋｍ。库尾伏流分洪隧洞由大中天桥、小天
桥 ２ 段、各 ２ 条隧洞组成。
２ 流域及水文站概况
六冲河为长 江 流 域 乌 江 最 大 的 一 级 支 流， 发 源 于 赫 章县可乐乡，在赫章县城后进入伏流后于毛家洞出露地 表，与北面的大河汇合后进入天桥伏流区，河流在纳雍县 境王家寨下游１７ ｋｍ梯子岩处再次进入伏流，两进两出之 后汇入洪家渡水库，于化屋基汇入乌江干流，六冲河全长 ２６８ ｋｍ，天然落差１ ２９３畅５ ｍ，平均比降 ０畅４７３％，全流域面 积１０ ６６５ ｋｍ２ 。六冲河干流上除洪家渡电站为大型水电站 外，其他均为无调节性能的小型水电站。 流域水系图见 图 １。
水（Ｐ ＝０畅０２％ ～０畅１％）小于“区间同频，伏流相应” 情况； 计算最终采用全畅通情况下，校核频率洪峰、洪量同时加
连通洞对中小洪水削峰较小，“伏流同频，区间相应” 情况 大 １０％的设计洪水成果。
下，洪水组合后坝址设计洪水（ Ｐ ＝０畅２％ ～２０％） 略大于
采用的设计洪水成果见表 ２。
“ 区间同频，伏流相应” 情况。
各级频率（ ％） 设计洪峰流量 ／ｍ３ · ｓ －１
０畅０２ ０畅１ ０畅２ ０畅５ １
２
５
５ ４８０ ４ ３００ ３ ８３０ ３ １９０ ２ ７２０ ２ ２６０ １ ６７０
３ ４１０ ３ １８０ ２ ９５０ ２ ５１０ ２ １９０ １ ８４０ １ ４２０
２ ８１０ ２ ３１０ ２ ０２０ １ ７４０ １ ５３０ １ ３３０ ９３０
根据七星关、 洪 家 渡 水 文 站 实 测 洪 水 系 列 综 合 分 析
目建议书［ Ｒ］畅贵阳：贵州省水利水电勘测设计研究
坝址设计洪水，该方法已反映了七星关水文站及区间洪
院，２０１２畅
水的差异性。 考虑连通洞作用的坝址设计洪水成果介于 ［３］ 王国安，李文家 畅水文设计成果合理性评价［ Ｍ］畅郑
根据施工安 排， 施 工 分 期 设 计 洪 水 采 用 现 状 情 况 下
二情况下小；Ｐ ＝０畅２％ ～２０％，设计洪峰情况相反。 主要 坝址设计洪水成果。
原因是由于受连通洞泄流能力的限制，对较大洪水削峰
由于伏流段较长，蓄水后伏流洞是否淤堵，淤堵程度
较大，而此时区间相应洪水较小，洪水组合后坝址设计洪 不能确定，伏流洞过流能力也无法确定。 为安全计，调洪
流域的洪水具有以下特性：洪水大多集中发生在 ５ － ８ 月，洪水由暴雨形成的，较大的洪水过程涨水历时一般 为２４ ｈ左右，退水历时 ３ ～５ ｄ或更久，一次洪水的洪量主 要集中在 １ ～３ ｄ，洪水陡涨缓落，水位变幅较大。 洪水过 程多为单峰型，单峰型洪水峰高，但量不大。
４ 设计洪水
４畅１ 历史洪水
５ ０９０ ４ ４９０ ４ ０３０ ３ ２６０ ２ ９７０ ２ ５２０ １ ９３０
５ ０９０ ４ ４９０ ４ １００ ３ ４６０ ３ ０４０ ２ ５８０ １ ９９０
从表 １ 可知，随洪水量级的增加，削峰能力增大。 较
两种方法计算的坝址洪峰流量相差都在 ６％范围内。
大洪水 Ｐ ＝０畅０２％ ～０畅１％，坝址设计洪峰方法一比方法
根据伏流削峰能力分析，２ 年一遇左右的洪水，天桥 伏流基本畅通，故考虑七星关站常年一遇洪水情况下，伏 流入口和七星关站洪水流量相一致。 七星关站的常年一 遇洪峰流量与伏流入口处的调查历史洪水合并，组成伏 流入口处洪峰流量系列，与七星关站同期洪峰流量一起 点绘于图（ 图 ２），得到两断面同期年洪峰流量相关关系 图。 根据相关插补得到伏流入口历年的洪峰流量。 假定 伏流入口和七星关站洪水频率一致，采用频率法计算伏 流入口设计洪水后，按面积比移至七星关站断面，得到不 受伏流影响的七星关站设计洪水成果。
［ 摘 要］ 在岩溶地区设计洪水计算中，规范提出用流量资料计算设计洪水时，应分析明流区 与伏流暗河区出流组成及其在设计条件下的变化，检查设计洪水成果的合理性。 ［ 关键词］ 伏流；设计洪水；流量法；水利水电工程；岩溶地区
［中图分类号］ ＴＶ１２２ ＋畅３ ［文献标识码］ Ｂ ［文章编号］ １００６ －７１７５（２０１４）０６ －００６８ －０３
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设计拟在伏流河段采取连通洞方式降低对上游壅水
１） “伏流入口与夹岩同频率，区间相应”，即当夹岩
的影响，考虑连通洞的设计洪水按伏流不过流，连通洞过 设计断面发生频率为 Ｐ 的设计洪水（ 以设计洪量表示）
流情况下计算。 根据水工专业提供的泄流能力，对伏流 入口进行调洪计算。 伏流下泄流量经河道至坝址，与连 通洞出口 －夹岩坝址区间设计洪水相叠加，得到夹岩坝
方法一：根据七星关站（ 畅通无伏流） 、洪家渡站同频 率设计洪峰推算各频率洪峰面积比指数，分别按两站设 计洪水成果按面积比指数推求坝址设计洪水，取两者的
方法二：根据对江站、洪家渡站同频率设计洪峰流量 推算各频率洪峰面积比指数，分别依据两站设计洪水成 果按面积比指数推求坝址设计洪水，取两者的最大值作 为设计成果。
图 ２ 伏流入口 －七星关站年洪峰相关关系图
４畅４ 坝址设计洪水
最大值作为设计成果。
现状情况的设计洪水分别依据七星关站、洪家渡站 设计洪水成果按面积比指数推求坝址设计洪水，通过比 较，取两者的最大值作为设计成果。 畅通情况下的设计 洪水即不考虑伏流影响，畅通情况与现状情况洪量相同。 设计洪峰流量计算采用两种方法比较。
表 ２ 水库坝址设计洪水成果表
项目
Ｑｍ ／ｍ３ · ｓ －１
现状情况下 连通洞 全畅通
Ｗ２４ｈ ／１０８ ｍ３ Ｗ３ｄ ／１０８ ｍ３
０畅０２ ４ ６４０ ５ ８４０ ７ ０５０ ２畅８５ ５畅２４
０畅０５ ４ １８０ ４ ７３０ ５ ６８０ ２畅３６ ４畅３４
各级频率（ ％） 设计值
０畅１ ０畅２ ０畅５ １
贵州省水文总站等单位曾对六冲河干流河段进行过 历史洪水调查，成果刊布在枟贵州省洪水调查枠 上。 设计 单位还对伏流河段进行了水文专项调查，并对历史洪水 重现期和洪峰流量进行了分析。
４畅２ 水文站设计洪水分析
七星关站首先根据本站水位流量关系以及与下游站 相关分析插补缺测洪峰流量。 根据本站峰量关系插补缺
情况下，考虑以下两种同频率地区组成：
发生相应洪水，即 Ｗ伏 ＝Ｗ夹，Ｐ － Ｗ区，Ｐ 。
表 １ 考虑连通洞作用下坝址设计洪水成果表
方法
方法一 伏流同频 ＋区间相应