水库水文水利计算专题报告Word下载.docx
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六
水库水位
最高洪水位
m
正常蓄水位
507.5
死水位
七
水库库容
调节库容
死库容
1基本资料
1.1流域自然地理特征
水库所处的赵氏河流域是石川河右岸的较大支流之一,其上游分东、西两条支流。
东支流发源于杨塬一带,西支流发源于谢家岭一带,两条支流于耀县坡头镇牛村以南附近汇合即称赵氏河。
该流域呈狭长型,总趋势是北高南低,河道弯曲程度大,流向为西北—东南。
上游为土石山区和丘陵沟壑区,上覆黄土,野草丛生,局部有灌木生长,占全流域的65%;
下游为黄土残塬区,沿河两岸呈二级台地,黄土层较厚,全部为耕地,地面坡度大,水土流失较为严重,占全流域的35%。
流域属温带干旱、半干旱大陆季风气候,气候特点是:
春夏多旱、秋季易涝,无霜期较短,日夜温差较大。
流域多年平均降水量为588.1mm,主要集中在汛期的6—9月,占全年降水的75%以上,并且多以暴雨形式出现。
赵氏河的洪水主要由暴雨形成,其特点是陡涨陡降,历时短,峰高量小。
流域主河床长58.8km,平均河床比降15‰。
全流域年均来水量1440万m3,多年平均来沙量28万吨。
1.2枢纽工程组成
该水库枢纽工程属Ⅳ等小
(1)型工程,主要建筑物等级为4级,原防洪标准采用50年一遇洪水标准设计,相应流量为395m3/s;
100年一遇洪水标准校核,相应流量为559m3/s。
不符合现行国家《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000的规定。
原设计总库容836万m3,目前有效库容637万m3,兴利调节库容370万m3,死库容已淤满。
水库枢纽工程由均质土坝、放水洞和溢洪道三部分组成。
⑴拦河坝:
为均质土坝,最大坝高21.50m,坝顶高程511.50m,坝顶宽10m,坝长209.5m。
大坝迎水坡为干砌石护坡,坡比自上而下依次是:
1:
3、1:
3.5;
大坝背水坡无护坡,仅设立了纵横排水沟,坡比自上而下依次是:
1:
2.75、1:
3.0,并在501.50m高程处设立戗台一处,戗台宽度为2m;
坝趾设有堆石排水棱体。
⑵放水洞:
放水洞建在土坝右岸坝肩的粘土地基之上,进水型式为卧管放水闸孔直径Φ600mm,由人工牵引钢丝绳带动拉杆启闭闸门。
输水洞为城门洞型浆砌石涵洞,全长103m,为无压出流,进口高程494.85m,过水断面宽b=1.60m、高H=1.60m,比降1/200,设计流量3.0m3/s。
⑶溢洪道:
位于大坝左岸,进口为梯形断面,底板高程为507.50m,整个溢洪道工程座落在土基上,泄槽段为一条底宽10m,深5m,边坡比为1:
1的梯形土渠,其全长391m,其中泄槽段下游宽度仅为3m,且未开通,不能运行。
2径流
2.1流域自产径流
水库流域地处渭北干旱半干旱地区,径流由降水补给,由于受东亚大陆季风气候影响,夏季降水量大,冬季降水量小,多年平均降水量在588.1mm左右,降水多集中在6~9月,占全年75%以上,12~2月仅占全年3%左右。
2.2漆河径流复核
漆河在河口设有水文站,水文站是国家基本水文站,控制漆河全流域,1965年设站观测。
该站具有1965年~1996年共计32年的径流系列资料,参见表2-1
漆河年径流量统计表
表2-1
年代
径流量
1965
3174
12
1976
5932
23
1987
1167
1966
3531
13
1977
888
24
1988
4500
1967
2850
14
1978
3110
25
1989
1934
1968
15
1979
1850
26
1990
1651
5
1969
6530
16
1980
979
27
1991
2807
6
1970
3353
17
1981
4080
28
1992
2184
7
1971
1660
18
1982
3860
29
1993
2081
8
1972
1193
19
1983
9560
30
1994
1751
9
1973
1344
20
1984
6250
31
1995
1682
10
1974
986
21
1985
3350
32
1996
2468
11
1975
5063
22
1986
1420
经过频率分析漆水河多年平均径流量3009万m3,统计参数Cv=0.65,Cs=2.5Cv,其不同频率的年径流量见表2-2。
漆河不同频率的年径流量表
表2-2
统计参数
频率(%)
均值
Cv
Cv/Cs
50
75
90
95
3009
0.65
2.5
5597
4333
2497
1595
1083
903
2.3×
库径流量计算.
把×
水库按正常年份灌溉的天数内的逐日可引径流量扣除剩余径流量即为漆河可蓄库径流量,参见表2-3。
漆河可蓄库径流量统计表
表2-3
2097
4318
797
2708
623
2403
2199
2078
1469
2332
898
1177
3184
787
1960
3006
2857
1686
1197
2770
1610
1228
7834
1377
1038
5067
1143
841
2713
1625
5203
977
经过频率计算分析,求得该河多年平均可蓄库径流量2225万m3,统计参数的Cv值Cv=0.75,Cs=3Cv,不同频率径流量参见表2-4。
漆河不同频率的可蓄库径流量表
表2-4
径流量(万m3)
4361
3160
1691
1068
846
779
2.4×
库可蓄库径流量分割
将漆河可蓄库日径流量按×
库兴利库容370万m3比例分割,并辅以当日两条干渠引水流量修正,便得出红星水库的可蓄库径流量。
参见表2-5
水库可引径流量统计表
表2-5
3023
557
1895
438
1681
1539
1453
1029
1631
627
897
2228
550
1371
2105
2001
1180
928
1938
1129
451
5483
963
725
3547
802
589
1898
1136
3641
686
2.5×
水库蓄库径流频率计算
对×
水库年可径流量进行频率计算分析,求得×
水库多年平均可引径流量1549万m3,统计参数Cv=0.75,Cs=3Cv,不同频率径流量参见表2-6
水库不同频率的蓄库径流量表
表2-6
3036
2200
744
542
由于具有长达32年的资料,径流调节计算采用长系列操作法,所以本次径流计算可不进行径流年内分配计算。
3洪水
水库为Ⅳ等小
(1)型工程,原设计洪水标准为50年一遇洪水设计,100年一遇洪水校核,根据《防洪标准》“94”的规定,×
水库设计洪水标准确定为50年一遇洪水设计,300年一遇洪水校核。
3.1洪水特征:
赵氏河流域地处渭北干旱半干旱地区,全年7、8两月多为暴雨,9、10月份多为连阴雨。
洪水多由暴雨形成,但也有连阴雨形成的洪水,暴雨的特性决定着该河的洪水特性。
水库以上属土石山区,植被良好,据调查分析,局部短历时暴雨,强度大,降雨不均匀,形成的洪水陡涨陡落,峰高量小;
连阴雨形成的洪水,由于降水均匀,历时长,笼罩面积大,形成的洪水缓涨缓落,峰小量大。
3.2历史洪水调查:
1984年陕西省水利厅在进行《陕西省洪水调查资料》整编时,对1953年、1964年该河历史调查洪水资料进行了整编。
调查结果参见表3-1。
表3-1
河段名称
流域面积
洪水发生时间
流量
可靠程度
重现期
调查单位
调查时间
月
日
田家沟
203
1933
1050
可靠
100
省院
1964
张家坪
231
1190
秦家河
249
1240
后申河
170
833
参考
铜川
1997
不详
537
30-40
3.3设计洪水计算
赵氏河流域属无资料地区,本次计算主要依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》,《水利水电工程设计洪水计算规范》,《陕西省中小型流域设计暴雨洪水图集》(以下简称图集),《渭南地区水文手册》(以下简称手册),该水库以上流域面积236Km2,坝址以上主河槽长度58.8Km,比降15‰,流域中心所处位置在东经108.85度,北纬34.91度。
由于流域面积小,因此由设计暴雨推求设计洪水时,假定发生标准洪水时一般在同一天气尺度下,流域降雨基本均匀。
玉皇阁坝址上下游是同一场暴雨,产流计算时按全流域计算,不分上下游,汇流计算时将玉皇阁坝址上、下分开计算。
1、×
水库设计洪水计算
水库位于红星水库上游21Km的干流上,总库容1575万m3,灌溉面积4.5万亩,是一座以灌溉为主,兼有防洪的Ⅲ等中型水库。
其控制流域面积178km2,坝址以上主河道长36km,河道比降16.3‰。
设计洪水只计算与×
水库相对应频率的洪水,即50年、300年一遇洪水。
洪水计算采用了以下方法:
1)地区经验公式法
该流域地处咸阳地区和渭南地区的交界,可分别采用咸阳地区经验公式经验公式。
咸阳地区经验公式
,渭南地区经验公式Qmp=KP·
Fn。
两个经验公式中m,n,Kp可分别由《手册》中查得。
用经验公式计算结果参见表2-6。
经验公式设计洪水计算结果
公式类别
洪峰流量(m3/s)
P=0.33%
P=2%
咸阳地区公式
1820
593
渭南地区公式
817
509
2)水文比拟法
表2-7
各频率洪峰流量(m3/s)
Cs/Cv
0.2
0.33
230
1.6
3.5
3230
2792
1940
1430
水库设计洪水比拟用公式:
计算,结果参见表2-8。
表2-8
1304
1127
783
577
3)由暴雨推求设计洪水
根据经审定的《陕西省中小流域设计暴雨洪水图集》及《渭南地区水文手册》,查暴雨、产流、汇流参数,推算设计洪水,汇流计算采用推理公式法,其计算结果见表2-9。
推理公式推求设计洪水成果表
表2-9
项目
时段
Hv
0.1
0.5
3.3
设
计
暴
雨
H24
点雨量
60
0.55
252
229.8
213
200.4
177.6
154.8
138.9
126
面雨量
209.6
194
182.7
161.9
141.2
126.5
114.9
H12
228.8
208.4
192.6
180.6
159.9
138.6
123.8
111.6
199.6
181.7
167.7
157.6
139.4
120.9
107.8
97.4
H6
45
0.6
207.9
189
174.2
162.9
144
124.2
110.3
99
175
159.1
146.3
137.1
121.2
104.6
92.6
83.3
H3
165.6
150.5
138.8
129.7
114.7
98.9
87.9
78.8
136.6
114.3
107
94.6
81.6
72.3
65
H1
115.5
105
96.8
90.5
80
69
61.3
55
92.2
83.8
77
72.2
63.8
48.7
43.9
时段净雨量(mm)
103.1
90.3
72.7
59.9
46.5
38
31.8
1410
1060
910
743
620
洪水总量(万m3)
1840
1290
1070
828
676
566
4)×
水库设计洪水的采用
将以上几种方法计算结果汇总如表2-10,经过比较分析:
经验公式法300年一遇洪水结果两地区差异很大,50年一遇洪水结果差异不大;
300年一遇洪水水文比拟和推理公式差异不大,50年一遇洪水推理公式结果比水文比拟结果偏大三成。
分析认为经验公式法计算结果不可用,从偏安全角度考虑采用推理公式法结果合理。
表2-10
经验公式
水文比拟
推理公式
咸阳
渭南
P=0.33
P=2
将推理公式计算结果和已批准的龙潭水库同频率设计洪水结果比较,两者差别不大,说明采用推理公式计算结果比较合理。
5)×
水库设计洪水过程线
由于赵氏河流域无实测洪水过程,故其设计洪水过程线采用五点概化过程线。
根据《陕西省中小型流域设计暴雨洪水图集》查得五点概化过程线形状系数为:
Ka=0.11,Kb=0.185,kτ=0.21,用已求得洪峰流量和洪水总量计算涨洪历时:
经计算
p=0.33%τ=3.35小时p=2%τ=3.2小时
300年、50年一遇设计洪水涨洪历时均采用3.5小时,洪水总历时经计算均为17小时。
过程线特征值参见表2-11,设计洪水过程线参见表2-12。
水库五点概化过程线表
表2-11
Ta
Qa
Tb
Qb
τ
Qm
T
130
6.5
218
82
137
水库设计洪水过程线表
表2-12
时段末流量
p=0.33%
p=2%
166
104
32.5
9.5
156
98
41
145
91
1.5
97.5
62
10.5
135
85
125
78
480
302
11.5
114
72
830
523
12.5
93
59
1020
642
83
52
4.5
859
541
13.5
73
46
699
440
39
5.5
539
339
14.5
33
378
238
42
15.5
208
129
7.5
197
124
34
16.5
187
117
35
8.5
176
111
36
6)玉皇阁水库设计洪水调洪演算
调洪演算采用蓄率中线法,起调水位为正常蓄水位633.90m,用表2-13做三条辅助曲线分时段调洪,调洪演算计算结果见表2-14。
水库调洪计算辅助曲线图
表2-13
库水位Z
库容V
堰顶以上
W/Δt
下泄流量q(m3/s)
q/2
W/Δt-q/2
W/Δt+q/2
(m)
(万立方米)
库容w
(m3/s)
633.9
324
634.77
394
70
389
382
395
635.77
484
160
889
47.5
936
636.77
584
260
1444
221
110.5
1334
1555
637.9
704
380
2111
406
1908
2314
638.77
784
460
2556
564
282
2274
2838
639.8
909
585
3250
391.5
2859
3642
水库p=0.33%洪水调洪计算表
表2-14
洪水过程
时段平均
入库流量
时段末水
位水位
出库流量
Δt
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