何圣賢

(黃巖區(qū)長(zhǎng)潭水庫(kù)管理局，浙江臺(tái)州 318024)

1 工程及流域概況

長(zhǎng)潭水庫(kù)位于浙江省臺(tái)州市黃巖區(qū)境內(nèi)，1958年10月動(dòng)工興建，1964年底完工，水庫(kù)樞紐工程由大壩、溢洪道、泄洪洞、發(fā)電洞、供水洞及電站等組成，是一座以灌溉、供水為主，結(jié)合防洪、發(fā)電的多年調(diào)節(jié)的大(Ⅱ)型水庫(kù).2002年，水利部大壩安全管理中心認(rèn)定為“三類壩”，2002年10月開(kāi)始水庫(kù)實(shí)施了除險(xiǎn)加固工程，內(nèi)容包括對(duì)水庫(kù)大壩進(jìn)行防滲加固、溢洪道改造以及配套管理設(shè)施建設(shè)等.竣工驗(yàn)收后水庫(kù)工程規(guī)模真正達(dá)到了100 a一遇洪水設(shè)計(jì)，1 000 a一遇洪水校核的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)庫(kù)容從6.91億 m3提升到7.32億 m3，水庫(kù)灌溉農(nóng)田6.9萬(wàn) hm2，防洪保護(hù)人口87萬(wàn)，農(nóng)田1.7 萬(wàn) hm2，以及甬臺(tái)溫高速公路、104國(guó)道和路橋機(jī)場(chǎng)，城鎮(zhèn)日供水量85萬(wàn)t，多年平均發(fā)電量1 800萬(wàn)kW·h.

水庫(kù)位于永寧江流域上游，壩址位于潮濟(jì)以上3.5 km，應(yīng)家坑附近，集水面積 441.3 km2，多年平均降雨量，平均徑流量 5.56億 m3，主河道長(zhǎng)34.2 km，河道平均比降 8.363‰，流域內(nèi)山地植被尚好，水土流失較少.

2 水庫(kù)流域暴雨分析

2.1 面雨量權(quán)重的確定

水庫(kù)壩下水文站為國(guó)家級(jí)水文站，始建于20世紀(jì)50年代，上游寧溪水文站和白石水文站自水庫(kù)修筑完成后設(shè)立，一直延續(xù)至今，1992年，水庫(kù)管理局委托水利部南京水利水文研究所對(duì)庫(kù)區(qū)進(jìn)行了實(shí)地調(diào)查，進(jìn)行科學(xué)論證后，建立了雨量自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，增設(shè)了王家店、上洋、嶼頭、馬鞍山、同里岙等站點(diǎn).

水庫(kù)工程于1964年完工時(shí)，當(dāng)年分析分期設(shè)計(jì)暴雨時(shí)，因?yàn)榱饔騼?nèi)降水量站實(shí)測(cè)雨量資料時(shí)間短、站點(diǎn)疏、資料少，故在面雨量統(tǒng)計(jì)是按無(wú)條件統(tǒng)計(jì)進(jìn)行頻率計(jì)算.[1］隨著歷史車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)前水庫(kù)雨量站點(diǎn)的資料年限增長(zhǎng)了40多年，因此，本次設(shè)計(jì)暴雨易采用面雨量頻率計(jì)算法.

庫(kù)區(qū)流域內(nèi)的面雨量針對(duì)性地選擇寧溪、長(zhǎng)潭、白石、上垟和垟頭五個(gè)降水量站，資料起迄年限分別為1952－2010年、1956－2010年、1962－1995年、1962－2010年和1968－1995年.其中1962－1995年資料較齊全，唯垟頭站缺1962－1967年，但附近下余、白巖崗站有早期觀測(cè)資料，用此兩站代替，銜接成連續(xù)系列.在這些資料的基礎(chǔ)上，就能全面統(tǒng)計(jì)出1962－1995年臺(tái)汛期、梅汛期及非汛期的1日、3日、7日流域面雨量.

流域面雨量采用泰森多邊形面積權(quán)重法計(jì)算，根據(jù)測(cè)算，各站點(diǎn)面積權(quán)重分別為:寧溪0.163、長(zhǎng)潭 0.144、白石 0.264、上垟 0.205、垟頭 0.224.

2.2 流域歷史暴雨統(tǒng)計(jì)

寧溪站位于流域中心，代表性較好，經(jīng)單站與流域面雨量同期資料相關(guān)，相關(guān)系數(shù)均在0.87以上，相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表1.據(jù)此可插補(bǔ)展延1952－1961年與1996－2010年面雨量資料.經(jīng)插補(bǔ)后，長(zhǎng)潭水庫(kù)流域臺(tái)汛期與梅汛期暴雨系列為1952－2010年共59年(非汛期暴雨系列為1962－2010年共49年).其中，較大暴雨統(tǒng)計(jì)成果見(jiàn)表2.該表中的大暴雨全都發(fā)生在臺(tái)汛期.

表1 寧溪站與長(zhǎng)潭水庫(kù)面雨量相關(guān)系數(shù)表

表2 水庫(kù)流域較大暴雨統(tǒng)計(jì)成果表

2.3 面雨量頻率計(jì)算

暴雨經(jīng)驗(yàn)頻率一般采用下式[2］計(jì)算:

式中:P—經(jīng)驗(yàn)頻率;

m—各項(xiàng)樣本在系列中的位次;

n—系列項(xiàng)數(shù).

本次計(jì)算中采用矩法計(jì)算統(tǒng)計(jì)資料的均值H、變差系數(shù)Cv及偏態(tài)系數(shù)Cs.采用皮爾遜Ⅲ型曲線適線的方法來(lái)確定Cv、Cs值.

通過(guò)頻率分析所求得的設(shè)計(jì)暴雨成果見(jiàn)表3.

由于流域大暴雨大多發(fā)生在臺(tái)汛期，臺(tái)汛期的暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)明顯大于梅汛期及非汛期.由表3可見(jiàn)，臺(tái)汛期設(shè)計(jì)暴雨與年最大甚為接近，梅汛期設(shè)計(jì)暴雨要小得多，而非汛期則更小.臺(tái)汛期暴雨起到控制性作用，故推薦采用臺(tái)汛期設(shè)計(jì)暴雨分析成果.

表3 長(zhǎng)潭水庫(kù)設(shè)計(jì)暴雨成果表

2.4 暴雨日程分配

設(shè)計(jì)暴雨的日程分配，選擇位于水庫(kù)流域中心的寧溪雨量站作統(tǒng)計(jì)雨型的代表站.在1952－2010年中臺(tái)汛期3日雨量大于150 mm，7日雨量大于300 mm的15場(chǎng)暴雨，梅汛期3日雨量大于75 mm，7日雨量大于160 mm的16場(chǎng)暴雨，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合擴(kuò)初時(shí)所采用的日程分配，推薦見(jiàn)表4所列的日程分配百分?jǐn)?shù).

表4 設(shè)計(jì)暴雨日程分配百分?jǐn)?shù)表

2.5 暴雨時(shí)程分配

設(shè)計(jì)暴雨的時(shí)程分配:最大1日暴雨時(shí)程分配運(yùn)用暴雨衰減指數(shù)代入暴雨強(qiáng)度公式求得時(shí)段雨量分配系數(shù)，各時(shí)段的雨量按《浙江省可能最大暴雨圖集》中的規(guī)則排列[3］.其余幾日時(shí)程分配仍采用擴(kuò)大初設(shè)時(shí)統(tǒng)計(jì)結(jié)果.暴雨衰減指數(shù)np本次分析了各時(shí)段雨量均為年最大的多場(chǎng)暴雨，其結(jié)果與擴(kuò)大初設(shè)所用值較接近.np值取用如下.

臺(tái)汛期:重現(xiàn)期N＞100a，np=0.55;

梅汛期:各重現(xiàn)期np均為 0.55.[4］

不同暴雨衰減指數(shù)np的暴雨時(shí)程分配百分?jǐn)?shù)見(jiàn)表5.

表5 設(shè)計(jì)暴雨時(shí)程分配百分?jǐn)?shù)表

3 結(jié)語(yǔ)

本文以長(zhǎng)潭水庫(kù)流域的歷史暴雨作為研究對(duì)象，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，分析了長(zhǎng)潭水庫(kù)庫(kù)內(nèi)寧溪、白石等雨量站及臨海等周邊雨量或者氣象站的日降雨記錄資料短時(shí)降雨資料，建立了長(zhǎng)潭水庫(kù)設(shè)計(jì)暴雨時(shí)程分配雨型和設(shè)計(jì)暴雨面分布雨型.

從長(zhǎng)潭水庫(kù)水文的實(shí)際過(guò)程來(lái)看，最大暴雨和短時(shí)暴雨的推求，應(yīng)充分考慮庫(kù)區(qū)面雨量的權(quán)重和雨形成的氣象特征，并根據(jù)選擇典型的水文測(cè)站和不同的暴雨入流方向，針對(duì)性地確定不同的站點(diǎn)，按照實(shí)測(cè)短時(shí)雨量資料率定出暴雨公式中100 a一遇的暴雨衰減參數(shù)，從而求出短歷時(shí)的可能最大暴雨.從計(jì)算結(jié)果看，成果穩(wěn)定合理，方法行之有效.

[1]鄧培德.暴雨選樣與頻率分布模型及其應(yīng)用[J］.給水排水，1996(6):26－28.

[2]霍勇峰.山西省設(shè)計(jì)暴雨雨型分析[J］.水資源與水工程學(xué)報(bào)，2011(6):158－161.

[3]李濤濤，董聰麗.羅田水庫(kù)分期設(shè)計(jì)暴雨推求[J］.水電能源科，2008(4):39－42.

[4]徐林福.采用暴雨資料計(jì)算小流域設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線的兩種方法探討[J］.甘肅水利水電技術(shù)，2009(9):20－21.