華晶晶

（昭通市水利水電勘測設(shè)計研究院，云南 昭通 657000）

1 流域概況

尹武水庫行政區(qū)劃屬昭通市巧家縣老店鎮(zhèn)尹武村，壩址位于牛欄江左支流老店河的源頭河流尹武溝上，屬金沙江水系。老店河全流域徑流面積276 km2，流域南部高，北部低，最高點2 811 m，最低點1 050 m（與牛欄江匯口）。尹武溝落水洞以上徑流面積69.80 km2，主河長11.20 km，形狀系數(shù)0.556，河道比降20.80‰，尹武水庫壩址定于河流上游陸家村，控制徑流面積為4.30 km2。

2 洪水特征及歷史洪水調(diào)查

2.1 暴雨洪水特性

尹武水庫位于昭通市南部，雖距“滇東北大暴雨區(qū)”較遠，但水庫流域的平均海拔為2 550 m，暴雨的量級較大，多年平均24 h 暴雨量為61.80 mm。由于流域面積不大，洪水過程一般24 h，主雨段集中6 h。根據(jù)小海子站的暴雨、洪水資料分析，流域每年從5月進入雨季，其中6-9月為暴雨洪水頻發(fā)季節(jié)，屬于主汛期。10 月以后隨著降水量減少，流域開始進入枯水季節(jié)。

2.2 調(diào)查洪水

尹武水庫所在尹武溝流域面積69.80 km2，流域無歷史洪水調(diào)查資料。2020年11月19日，對水庫壩址河段進行了水文調(diào)查，采用流速儀法測得壩址河段流量為0.057 m3/s。

經(jīng)現(xiàn)場踏勘，水庫壩址斷面現(xiàn)狀水深0.20 m，常遇洪痕高于水面約0.95 m。根據(jù)壩址河段實測縱橫斷面，采用水力學(xué)公式推求實測橫斷面的水位流量關(guān)系。

式中：Q、R、S、A、n 分別為流量、水力半徑、比降、面積、糙率。

經(jīng)計算，尹武水庫壩址常年洪水位為2 322.80 m，常遇洪水洪峰流量為13.50 m3/s。

3 設(shè)計洪水分析

3.1 設(shè)計暴雨分析計算

考慮到《云南省暴雨統(tǒng)計參數(shù)圖集》成果資料年限截止1998年，至今資料已收集20余年，有必要對暴雨等值線查圖值進行檢驗。根據(jù)項目區(qū)周邊站點資料情況，此次設(shè)計采用小海子站短歷時暴雨長短系列資料進行省等值圖資料的檢驗。

小海子站最大1 d暴雨資料為1961-2010年，最大1 h、6 h、24 h 暴雨資料為1965-2012 年，其中1983、1988、1990 年缺測。根據(jù)小海子站最大1 h、6 h、24 h暴雨與最大1 d暴雨的相關(guān)關(guān)系（見圖1）可插補延長小海子站最大1 h、6 h、24 h暴雨資料系列至1961-2012年。

圖1 小海子站短歷時暴雨相關(guān)圖

根據(jù)小海子站1961-2012年暴雨資料，用P-Ⅲ型頻率分布適線，其統(tǒng)計參數(shù)為H1=27.80 mm、Cv1=0.30、Cs=3.5Cv；H6=47.70 mm、Cv6=0.34、Cs=3.5Cv；H24=66.00 mm、Cv24=0.27、Cs=3.5Cv。

根據(jù)小海子站1961-1998年暴雨資料系列，其統(tǒng)計參數(shù)為H1=28.70 mm、Cv1=0.30、Cs=3.5Cv；H6=48.50 mm、Cv6=0.34、Cs=3.5Cv；H24=66.50 mm、Cv24=0.28、Cs=3.5Cv。

通過對小海子站短歷時暴雨資料進行長（1961-2012年）、短（1961-1998年）系列比較可知，短系列暴雨均值略大于長系列暴雨均值，相應(yīng)的暴雨Cv（除最大24h 暴雨Cv外）則相等，設(shè)計暴雨也以短系列偏大于長系列，但差別不大。

根據(jù)《圖集》查得的尹武水庫最大1 h、6 h、24 h 暴雨分別為：H1=30.90 mm，Cv1=0.43；H6=44.80 mm，Cv6=0.40；H24=61.80 mm，Cv24=0.36，由此推求設(shè)計暴雨成果。

3.2 暴雨洪水法

據(jù)水庫流域特征值和主雨段平均雨強推求流域匯流參數(shù)m1、n、k，由n、k推求成果見表1。

表1 暴雨洪水法設(shè)計洪水成果表

3.3 地區(qū)綜合法

根據(jù)《昭通地區(qū)水文特性研究》推薦公式計算洪水：

式中：Q0m—多年平均洪峰流量，m3/s；P24，0—面暴雨均值；P24—點24時暴雨均值；η—點面折減系數(shù)；C—洪峰流量綜合系數(shù)，取5；A—面積，km2；n—指數(shù)。

壩址多年平均洪峰流量為9.16 m3/s。由經(jīng)驗公式按尖瘦型W24，0=0.775×Qm1.16計算水庫壩址多年平均最大24 h 洪量10.10萬m3。地區(qū)綜合法水庫設(shè)計洪水成果見表2。

表2 地區(qū)綜合法設(shè)計洪水成果表

3.4 水文比擬法

3.4.1 小海子站洪水資料審查

小海子水文站于1960年建站，該站資料系列至2012年，精度滿足要求，水文資料是可靠的、資料系列是一致的?，F(xiàn)對其洪水資料進行系列代表性分析。

從1963-2012 年連續(xù)50 a 的年最大洪峰流量均值模比系數(shù)過程線和差積曲線可知，實測洪水資料中包括了大、中、小各種量級的洪水，其中1963-1964、1966-1968、1969-1970、1973-1974、1977、1984-1985、1991年的洪峰流量明顯高于多年平均洪峰流量，屬于大水年份；而1975、1978、1980、1982、1986、1990、1996-1997、1999-2000、2002-2011年洪峰流量明顯低于多年平均洪峰流量，處于枯水段。

從洪峰流量逆時序累積均值和Cv值過程線可知：隨著資料年限的增加，不同時期的洪峰流量均值和Cv值的變幅在不斷減少，均值、Cv值逐漸趨于穩(wěn)定。由此可見，實測洪峰流量資料具有代表性。加入調(diào)查洪水后，資料系列代表性進一步增加。

3.4.2 參證站洪水

在昭通地區(qū)水利局1981 年組織的全區(qū)歷史洪水調(diào)查中，在小海子河段調(diào)查到1924年與1933年兩次大洪水，洪峰流量分別為298、184 m3/s，在金沙江沿岸區(qū)，1924年發(fā)生了近100年一遇的歷史大洪水，而在昭通市中部的橫江流域，其100 年一遇洪水發(fā)生于1931年。

按經(jīng)驗頻率公式：

式中：a—歷史洪水個數(shù)，2 個；N、M 歷史洪水排位期、序號；m、n 實測洪水序號、個數(shù)；L 實測系列中提出的大洪水，為0。

小海子站最大洪峰統(tǒng)計參數(shù)為：Qm，0=75.10 m3/s，Cvq=0.70，Csq=4Cvq。

歷史洪水調(diào)查中未調(diào)查到洪水過程，無洪量，經(jīng)小海子站實測洪峰流量與相應(yīng)洪量建立相關(guān)關(guān)系，相關(guān)關(guān)系為W24=1.682×Qm，從而推求得小海子站1924 年、1933 年調(diào)查洪水24小時洪量分別為501、309 萬m3。按洪峰流量的頻率計算方法和適線，小海子站最大24 小時洪量統(tǒng)計參數(shù)為：W24h，0=132.50萬m3，Cvw=0.60，Csw=3.5Cvw。

3.4.3 水庫設(shè)計洪水計算

將參證站洪峰流量按24 時暴雨（P24）、面積（A）、比降（J）、流域形狀系數(shù)（B）的比指數(shù)1.15、2/3、1/4、1/3 次修正為水庫的洪峰流量。經(jīng)計算，水庫多年平均洪峰流量為12.30 m3/s。

將參證站最大24時洪量按面積（A）、24時暴雨（P24）的比指數(shù)0.95、1次修正為水庫的最大24 h洪量，成果為10.30萬m3。

參照昭通地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)面積洪峰Cv等值線圖，結(jié)合小海子站及周邊水庫、站點洪峰Cv，尹武水庫洪峰Cvq采用0.75，Cvw采用0.70，按Csq=4Cvq、Csw=3.5Cvw計算水庫設(shè)計洪水成果見表3。

表3 水文比擬法設(shè)計洪水成果表

3.5 合理性檢查及洪水成果的采用

3.5.1 成果比較及采用

由上述三種方法計算得到三種洪水成果見圖2，①地區(qū)綜合法是依據(jù)昭通市調(diào)查、實測水文資料研究的地區(qū)性方法，但由于該區(qū)的水文站點較少，調(diào)查洪水資料少，加之其成果受Cv值影響很大，而Cv 按面積公式計算后調(diào)整采用，具有不確定性，故其成果可作比較。②水文比擬法是移用鄰近流域小海子站的水文資料和歷史洪水調(diào)查資料，設(shè)計流域與參證站面積存在一定差異性，雖經(jīng)面積、24 h暴雨、比降和形狀系數(shù)等修正，但其成果偏小，僅作比較。③“暴雨洪水法”物理成因清楚，產(chǎn)、匯流計算方法成熟，暴雨分析采用較不利于工程的省等值線暴雨，并經(jīng)過小海子站實測暴雨資料的檢驗。從工程安全考慮，推薦洪峰較大、洪量最大的暴雨洪水法成果。

圖2 尹武水庫壩址設(shè)計洪水過程線圖

尹武水庫壩址30年一遇設(shè)計洪水洪峰流量為41.60 m3/s，最大24 h 洪量為38.90 萬m3；300 年一遇校核洪水洪峰流量為61.20 m3/s，最大24 h洪量為54.80萬m3。

3.5.2 采用成果與面上綜合成果對照

用暴雨推求的設(shè)計洪水過程起漲快，符合流域洪水及水文特性?，F(xiàn)采用尹武水庫壩址30年一遇洪峰模系數(shù)與鄰近流域水庫及昭通市小流域代表水文站點設(shè)計洪峰模系數(shù)比較，見表4。

表4 洪峰模數(shù)比較表

從表中可見，尹武水庫設(shè)計洪峰模系數(shù)小于北部新華站，與附近長海、騾馬河、小空山、銅廠水庫等接近，大于南部小海子站，符合昭通地區(qū)的分布規(guī)律，在面上是平衡協(xié)調(diào)的，故此次設(shè)計推薦的暴雨法洪水成果是合理的。

4 結(jié)論

結(jié)合尹武水庫流域?qū)嶋H，收集了流域多年水文數(shù)據(jù)。利用地區(qū)綜合法、水文比擬法、暴雨洪水法等多種方法計算水庫設(shè)計洪水參數(shù)。從安全方面考慮，尹武水庫采用暴雨洪水法計算成果作為設(shè)計洪水參數(shù)。通過合理性分析，采用成果復(fù)核昭通地區(qū)分布規(guī)律，設(shè)計洪水成果較為合理。