中小型水库最大纳雨能力快速估算研究

（ １ ５～ １ ６日） ，防汛 部 门需 要 了解该 水库 面 临 的防汛 形
水 涵 ，设 有 一 输 水 洞 ，其 进 水 口底 高 程 为 １ ４ ． ０ ８ ｍ， 最 大 流量 为 ４ ． ２ ５ ｍ ／ ｓ 。该水 库没 有累 积 的径 流 系数 经 验 数据 ，故 参考所 在 县 级 区域 的平 均 径 流 系数 ，并 根 据 前期 降雨 情况调 整选 用 。
Ｎ ｏ ． １ Ｊ ａ ｎ ．２ ０ １ ４
３ 最 大纳 雨能 力计算 实例
２ ０ １ ３年 ８月 中旬前期 ，该水 库 雨 量站 录 得大 到暴
雨 。８月 １ ５日 ８时该 水 库 水位 为 ２ ３ ． ５ ６ ｍ，相 应 库 容
现 以江 门市某 中型水 库 为 例 分 析某 段 时 间 内不 超 过汛 限水位 时 的最大 纳 雨 能力 。某一 中型水 库 的特 征 水位（ 库容 ） 见表 １ ；溢 洪 道 为开 敞式 宽 顶 堰 ，堰 顶 高
第 １期 ２ ０ １ ４年 １月
ห้องสมุดไป่ตู้
广 东水 利水 电
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Ｎｏ ． １
Ｊ ａ ｎ ．２ ０ １ ４
中小型水库最大纳 雨能力快速 估算研 究
陈 鸿 文
（ 广 东省 水 文局 江 门水文 分局 ，广 东 江 门 ５ ２ ９ ０ ０ ０ ）
限
最 大纳 雨能 力 指 考 虑水 库 工 程 参 数 、泄水 设 施 运 行调 度 、集 雨 区土壤 含水 量 （ 前 期 降雨 ） 和 产 汇 流特 性 等 因素 ，在 防汛 安全 情 况 下 一 段 时 间 内水 库 允 许 容 纳 的最 大 降雨 量 。最大 纳 雨 能 力 反 映 了一 段 时 间 内水 库 的防洪 能力 。
程为 ２ ４ ． ０ ８ ｍ，最 大 泄量 为 ２ ０ ３ ｍ ／ ｓ ；该 水 库 没 设 放
为 １ ３ ９ ２ Ｘ １ ０ ｍ ，据气 象 部 门预 计 未 来 ２ ｄ ，受 台风 严重 影 响 ，该 县 市 可 能 出现 ２ ５ ０～３ ０ ０ ｍ ｍ 过 程 降 雨
我 国南方地 区 中小 型 水库 及 塘 坝工 程 数 量 多 、分 布广 ，这 些水 库为 历 年各 地 防汛 抗 旱 发 挥 了 重 要 的不 可替代 的作用 ；在实 际工 作 中 ，中小 型 水 库 大 多都 没 有建 立适 合 的 预 报方 案 ，调 度 预案 相 对 粗 放 ，部 分 水 库库 容小 、防洪 标 准 不 高 ，因此 在 未来 场 次 降雨 中 如 何 简捷地 预判 一 个地 区各 中小 型水 库最 大纳 雨 能力 ，
提 前 向水库 和 防汛 部 门发 出 预警 ，在 防汛 调 度 工作 中 显 得尤 为 重要 。本 文 结 合 水情 工作 实 际 ，提 出 一种 基
输水 洞 和放 水涵 ，两者 的设 计 最 大 流量 相 比溢 洪道 最 大 泄水 流量 小得 多 ，因此 为求 简 捷 预 测 纳雨 能 力 ，可 以合并 简化 除溢 洪 道之 外 的其 他 泄水 设 施 最 大 泄水 流 量 或者 对泄 量不 大 的泄水 设 施 不 予考 虑 ｌ ２ Ｊ 。多数 中小 型水 库 溢洪 道堰 顶 高程 与汛 限水 位 高 程 相 同 。本 文 介 绍 的纳 雨能力 计 算方 法如 下 ：
收稿 日期 ：２ ０ １ ３—１ ０— ２ ３ ；修 回 日期 ：２ ０ １ ３—１ ２— ２ ７
作者 简介 ：陈鸿文 （ １ ９ ７ ６ ） ，男 ，硕士 ，高级工 程师 ，主要从事水文水资源分 析计 算和水文预报工作 。
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３ ３・
２ ０ １ ４年 １月 第 １期
陈鸿文 ，等 ：中小型水库最大纳雨能 力快速估算研究
２ 最大 纳 雨能 力预 测方 法
为ｚ 汛 限 对 应 的库 容 （ １ ０ Ｉ Ｔ Ｉ ） ；
为ｚ 对 应 的 库
容（ １ ０ Ｉ ｌ ｌ ） ；
， 为某 一 库水 位 ｚ 对 应 的库 容 （ １ ０
ｍ ） ；Ｑｔ … 为 除溢 洪 道 之 外 的其 他 泄 水 设 施 最 大 泄 水 流量 （ ｍ ／ ｓ ） ，如 果 实 际 没有 泄 流 或 者假 定 不 泄 流 时 ，
（ ｋ ｍ ） ； 为单 位换 算 系数 （ 一般 取 １ ０ ） 。 水库 在汛 期 的实 际 防 洪 过 程 中 ，多数 时候 要 求 不 得 超 汛 限 ，即 Ｚ 不大于 Ｚ ，此 时溢 洪道 不泄 流 ，假
定 采 用其 他泄 水设 施 泄 流 ，预 测 最 大 纳雨 能 力 时 采 用
摘 要 ：中小型水库数量众 多，为 了在未来场 次降雨中及 时预 判其 最大 纳雨能 力，以便水 库和 防汛部 门预 先采取措 施。
该文结合＿ Ｙ － 作 实 际提 出 一 种基 于 实 时 水 雨 情 信 息预 测 水 库 最 大 纳 雨 能 力 的 方 法 ，利 用该 方 法 可 以 简捷 地 批 量 预 测 各 水 库 最 大纳 雨 能 力 ，提 前 发 出预 警 ，并 可 以 根 据 实 际 需 求调 整预 测 目标要 素 ，为 水 库 和 防 汛部 门 全 面 决 策提 供 技 术 支撑 。 关 键 词 ：纳 雨 能 力 ； 可 纳 最 大 降 雨 量 ；防 洪 调 度 ；水 库 预 报 中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｖ ６ ２ １ 文 献标 志 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ８— ０ １ １ ２ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ —０ ０ ３ ３— ０ ２
２ ． １ 必要 的资料准备 预测 水 库 纳 雨 能 力 ，需 要 收 集 水 库 的有 关 资 料 ， 主要有 ：水库各特征水位 、库容曲线 、溢流关系曲线 、 集 雨 区径 流 系 数 Ｏ ｔ 、泄 水设 施 高 程 和 型 式 （ 包 括 溢 洪 道 、输水 洞 、放 水 涵 ） 、水 库 实 时水 雨 情 信 息 等 ，要
库 实 际运行 调度 时 ，蒸发 渗 漏损 失 相 比可 调库 容 或 者
１ ）该 方法 主要 是 给 水 库 防洪 调 度 提 前发 布 预警 ， 不是 精 细化预 报 ，因此 更 多 地 适用 于水 文 资 料少 、库 容不 大 、设 计 标 准 不 高 的 中小 型 水 库 、 山 塘 的安 全 度汛 。 ２ ）该 方法 所需参 数少 、简 单快捷 ，可 以编制 小 程 序 ，也可 以直接 在 Ｅ ｘ ｃ ｅ ｌ 中利用 Ｏ ｉｃ ｆ ｅ自带 的 函数 实 现 批量 化作 业预 报 Ｊ ，还 可 以直接 在 水雨 情 实 时 遥 测 信 息 系统 中构建 中小 型水库 最大纳 雨能 力预 警模块 。
一
标要 素 ，结 合水 雨情 实 时 信 息 、水 库 工情 信 息 、下 游 防洪 保护 区防洪 需要 以及 达到 防 汛 部 门预 想 的 调 度效 果 ，可 以连 续发 布跟 踪 预 警 ，及 时 为 中小 型 水 库 防 汛决 策提 供技术 支撑 。
表１ 某 中型 水 库各 级 特 征 水 位 及 相 应 库 容
势 和最 大纳雨 能力 。根据 （ １ ） 式计 算 结果见 表 ２ 。 由表 ２知 道 ，到 １ ７ 日 ８ 时 ，该 水 库 最 大 纳 雨 能 力 仅 为 １ １ ０ ｍ ｍ，远 低 于预报 的 ２ ｄ过 程 雨量 。类 似 地 可 以预 测 江 门市 其余 各 中小 型水 库本 场 次 降 雨 过程 中 的最 大 纳雨 能 力在 ５ ０～２ ６ ０ ｍ ｍ 之 间。据 此 发布 预 警 ，建 议 防汛部 门密切 关 注本 轮 降雨 过 程 ，及 时 要求 有 关 水 库 采 取打 开溢洪 道 闸 门预泄 流量 的措施 ，确保 水 库 防汛
全面 了解 汛 限水 位 ｚ 汛 限、溢 洪 道堰 顶 高 程 ｚ 堰 顶、输 水 洞和 放水 涵进 水 口底 高程 ｚ ，以及 泄水 设施 的最大 泄
以 ０计 ；Ｑ ＂ ｍ ａ ｘ 为 溢洪 道最 大泄水 流 量 （ ｍ ／ ｓ ） ；Ａ ｔ 为 从 ｔ 时刻起 算 未来 时段 （ Ｓ ） ；Ｏ ｌ 为 △ 时段 内的径 流 系 数 ， 与集 雨 区下 垫 面 和 前 期 降 雨 有 关 ；Ｆ 为 集 雨 区 面 积
１ 最大 纳 雨能 力概 念
（ ， 一 ）＋（ Ｑ ＋Ｑ … ）× Ａ ｔ
允许 — — — — ＿＿ — 一
式中
Ｐ 允 许 为不超 过 ｚ 汛 限时 的 最 大 纳 雨 能力 （ ｍｍ） ；
Ｐ 为不 超 过 某 一 库 水 位 ｚ 时最大纳 雨能力 （ ｍｍ） ， ｚ 可 以是设 计 洪水 位 ｚ ｛ 计 或 者 防汛部 门要 求 的某 一 个 随机 的库 水 位 ，但 均 大 于 ｚ ，ｚ 指 当前 库 水 位 （ ｍ） ；
Ｄ ， ７
（ 限一 ）＋Ｑ … × Ａ ｔ
… …
允许 ～
于实时水雨情信息预测水库最 大纳雨能力 的方法 ，并 认 为根 据 防 汛 部 门实 际需 求 可 以 调 整 预 测 目标 要 素 ， 供水 情 预报 人员 、水 库 管理 工作 者和 防汛 部 门参考 。
３ ）根 据实 际需要 ，该 方法 可 以调 整不 同的预 测 目
下 泄水 量而 言 ， 比例 很 小 ，故 可 忽 略不 予 考 虑 ；②认
为在 △ 时 间内水库 非恒定 地按 照最 大泄 量下 泄 ，因此
该 方法 预测 的最大 纳 雨 能力 存 在 偏 大 的可 能 ，在 防 汛
预警决策时应加以考虑 ；③ 中小型水库数量众多 ，为 了提高 预警 效率 ，可 进 一 步简 化 预 报方 法 ，即对 除 溢 洪 道之 外 的 其 他 泄 水 设 施 最 大 泄 水 流 量 不 予 考 虑 ； ④ 本方法 径 流系数 选取 比较粗 化 ，有条 件 的水 库 可 以根据 降雨 系列拟 合 确定 ，或 者 直 接 选用 水 库 管 理单 位 累积 的径 流系数 ；如 果 一段 时 间 内径 流 系数 假 定取 定值 ，则 可 以建立 不 超 过 汛 限水 位 时 的库 水 位 与 最 大可纳降雨量关系查算表 （ 图） ，单个水库实际应用时 直 接查 阅该查 算表 （ 图） 即可 ，非 常方便 。 ２ ）利 用最 大纳 雨能力 的概 念 ，根据 防汛 部 门实 际 需求 ，调 整 预 测 目标 要 素 ，可 以得 到新 的 预 警 思 路 。 比如 ：① 假 定 不 同 量级 的 未来 降 雨 降 落 在 集 雨 区 内 ， 反推 △ 时间后 的库水 位 ，并与水 库 特征水 位 比较 后发 布防汛预警；②汛期 中小型水库一般要求不得高于汛