庄门源水库工程蓄水安全鉴定设计自检报告SK1060Q01520.docx
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庄门源水库工程蓄水安全鉴定设计自检报告SK1060Q01520
1概述
1.1工程概况
松阳县地处浙西南山区,东临丽水,南接云和、龙泉,西界遂昌,北连武义。
松阴溪自西北至东南穿流县域中部,地势西南西北高,东部低,沿松阴溪两岸为狭长的河谷盆地,地表平坦,俗称“松古盆地”。
庄门源水库坝址位于赖家村上游200m,松阴溪支流庄门源溪上。
庄门源水库工程任务是以供水为主,结合防洪、发电及改善水环境等综合利用。
庄门源水库建成后的任务以供水为主,结合防洪、发电及改善水环境等综合利用,水库由挡水建筑物(面板堆石坝)、泄水建筑物(溢洪道)、供水放空建筑物及发电厂房等建筑物组成。
坝址集水面积13.1km2,校核洪水位287.70m,总库容343万m3,正常蓄水位285m,正常库容299万m3,水电站装机容量420KW。
主要供水对象折子山工业园区规划总用地面积约5705.63亩,总人口为1.21万人,古市镇湖溪片和赤寿乡沿山片受益人口0.7411万人,备用水源受益区为松古平原。
庄门源水库工程于2012年10月11日正式开工,2013年5月20日成功截流,2014年7月30日完成主坝坝体堆石填筑,水库计划于2015年4月中旬下闸封孔蓄水。
根据《水利水电工程蓄水安全鉴定暂行办法》的规定和《浙江省松阳县庄门源水库工程蓄水安全鉴定工作大纲》的要求,结合本工程的实际建设情况,经过对与工程蓄水安全有关的设计方面问题进行复核以后,编制完成本报告。
本工程与蓄水安全鉴定有关的建筑物有大坝以及泄水、放水、发电引水建筑物等。
1.2设计工作简介
受松阳县水利局委托,我院于2009年7月接受浙江省松阳县庄门源水库工程的前期设计工作,2010年5月,我院编制完成《浙江省松阳县庄门源水库工程项目建议书》。
2010年8月浙江经济建设投资咨询中心有限公司对项目建议书进行了咨询,2011年5月,浙江省丽水市水利局组织有关专家对项目建议书进行了审查。
同年6月,完成浙江省松阳县庄门源水库工程项目建议书》(报批稿)。
同年8月以“浙发改农经[2011]927号”文对项目建议书作了批复。
2012年3月,编制完成《浙江省松阳县庄门源水库工程可行性研究报告》。
2012年4月浙江省水利水电咨询中心对可研进行了咨询,2012年5月我院按照咨询意见完成了《浙江省松阳县庄门源水库工程可行性研究报告》送审稿。
2012年5月17日,丽水市水利局在丽水市组织召开《松阳县庄门源水库工程可行性研究报告》(送审稿)评审会议,并给出了评审意见。
2012年7月,我院根据评审意见对报告进行了补充完善,完成了本《松阳县庄门源水库工程可行性研究报告》。
2012年7月26日浙江省发改委在杭州市组织召开《松阳县庄门源水库工程可行性研究报告》评审会议,并给出了评审意见。
2012年8月,我院根据评审意见对报告进行了补充完善,完成了本《松阳县庄门源水库工程可行性研究报告》(报批稿)。
2012年9月,浙江省发改委以“浙发改农经[2012]号”文对可行性研究报告作了批复。
2012年9月,根据可研批复,完成了《松阳县庄门源水库工程初步设计报告》(送审稿)。
2012年11月,完成了《松阳县庄门源水库工程初步设计报告》(报批稿)。
根据浙江省发展和改革委员会的批复,我院于2012年12月完成了溢洪道部分施工图设计,2013年3月完成了本工程大坝部分施工图设计,至2013年6月我院施工图设计工作基本完成。
2设计洪水复核
2.1水文
2.1.1流域概况
松阴溪古称松川,为大溪左岸最大支流。
发源于遂昌、龙泉两县边境的北园,东北流经源口和遂昌县城,流至二都街折东南流经古市镇、松阳县城西屏镇、踏埠头,流至港口,右纳小港,经雅溪口至大港头汇入大溪。
松阴溪河长119km,比降6.6‰,流域面积1981km2。
庄门源为松阴溪左岸支流,起源于望松乡砌石玄村东北包山头山西麓,流经庄门、大湖溪、白角外、塘头、下五木村后,折东南经上河村,至黄埠头村西,注入松阴溪,流程12.55km,流域面积29.55km2。
流域内群山连绵,植被较好,雨量充沛。
流域为山区、半山区,植被覆盖较好,以次生灌乔木植被为主。
庄门源水库坝址位于松阳县古市镇庄门村附近,坝址以上流域面积为13.1km2,河长6.56km,比降62.09‰。
2.1.2气象
设计流域内无气象台站。
附近地区有遂昌气象站。
遂昌站设立于1956年11月,站址位于松阴溪流域内的遂昌县妙高镇君子山“山顶”,东经119°17′,北纬28°36′,观测场海拔高度237.8m。
观测项目有气压、气温、湿度、降水、积雪、积冰、日照、蒸发、地温、风、云等。
据遂昌站观测资料统计,多年平均气温16.8℃,月平均最高气温33.1℃(7月),月平均最低气温1.4℃(1月);多年平均水汽压16.7hPa,多年平均相对湿度79%;多年平均蒸发量1225.5mm(蒸发皿直径为20cm);多年平均风速1.1m/s,实测最大风速16.0m/s,相应风向NNW,详见表2-1。
表2-1遂昌站气象特征值表
月
份
平均
气温
(℃)
平均最高气温(℃)
平均最低气温(℃)
平均水汽压(hPa)
平均相对湿度(%)
平均蒸发量
(mm)
平均
风速
(m/s)
最大
风速
(m/s)
相应
风向
1
5.3
11.1
1.4
7.0
77
44.0
1.2
10.0
NNW
2
6.7
11.9
3.0
8.0
80
461.3
1.2
10.0
NNW
3
11.2
16.1
7.1
10.8
80
68.3
1.3
13.3
N
4
16.9
22.1
12.1
15.3
79
102.8
1.2
10.0
NNW
5
21.8
25.7
16.4
19.9
80
125.1
1.2
14.0
SE
6
24.3
28.6
19.7
24.8
83
130.1
1.0
16.0
NNW
7
27.7
33.1
22.2
28.4
81
197.1
1.1
13.7
NNW
8
27.1
32.5
21.9
27.5
77
185.3
1.2
13.0
NNW
9
23.4
28.4
18.9
23.1
81
129.9
1.0
12.0
N
10
17.9
23.5
13.1
16.2
79
96.4
0.9
11.0
NNW
11
12.4
18.3
7.7
11.5
79
67.9
0.9
10.7
NNW
12
7.2
13.4
2.9
8.0
77
50.1
1.0
11.0
SSW
年
16.8
33.1
1.4
16.7
79
1225.5
1.1
16.0
NNW
2.1.3水文基本资料
设计流域内无水文站,流域附近有治岭头、西源、古市、松阳(西屏)等雨量站,以及上包、靖居口等水文站。
各站设立年份不一,资料系列长短不一,各站点基本情况详见表2-2,流域水系及测站分布见附图一。
本次设计所采用的雨量及流量资料均经浙江省水文局逐年整编、审定,较为可靠。
表2-2测站基本情况一览表
河名
站名、站别
设立年份
测站高程(m)
集水面积
(km2)
观测项目
松阴溪
治岭头
1965
580
降水量
松阴溪
西源
1961
降水量
松阴溪
遂昌
1933
195
降水量
松阴溪
古市
1982
140
降水量
松阴溪
松阳
1935
135
降水量
小港
上包
1959
119
491
降水量、水位、流量
松阴溪
靖居口
1939
118
1857
降水量、水位、流量、
泥沙等
2.1.4径流
本流域径流主要由降水形成,径流与降水的年际、年内变化基本同步。
据分析,流域多年平均径流深942.3mm,最丰年1747.5mm(1975年),最枯年434.3mm(1979年)。
丰枯水年径流量之比为4.02倍。
最大月平均流量2.354m3/s(1995年6月),最小月平均流量0.012m3/s(1965年1月)。
年内水量逐月分配,大致近似周期性的季节变化,汛期(4—9月)径流占全年的68.7%,枯水期大多为10月至翌年2月这五个月合计径流量仅占年总量的8.9%。
庄门源水库年径流特征值如下:
多年平均降水量1641.7mm;
多年平均径流深942.3mm;
多年平均径流系数0.574;
多年平均流量0.391m3/s;
多年平均径流总量1234万m3。
2.1.5洪水分析
由于设计流域内无实测流量资料,而雨量资料可采用的系列较长,故设计洪水采用暴雨推求。
2.1.5.1初步设计阶段设计洪水
(1)暴雨适线
根据流域雨量资料条件,设计暴雨主要采用治岭头站资料推求。
资料系列1965~2008。
该站资料系列为1965~2008年共44年。
暴雨选样分年最大、非汛期,计算时段为一日、24小时和三日。
非汛期24小时雨量按一日雨量的1.13倍计。
。
通过采用皮尔逊Ⅲ型曲线拟合适线的方法求得的设计暴雨成果见表2-3。
表2-3庄门源水库设计暴雨成果表
分期
时段
均值(mm)
Cv
Cs/Cv
各频率设计值(mm)
0.1%
0.20%
1%
2%
3.30%
5%
10%
20%
年最大
24h
96
0.4
4
302
280
226
203
185
171
147
122
三日
131
0.36
4
374
348
286
259
239
223
194
164
非汛期
一日
44
0.4
3
99
90
83
78
68
57
24h
H24=1.13H日
113
103
95
88
77
65
三日
73
0.37
3
157
143
133
124
109
93
(2)设计雨型
日程分配:
本次复核据流域及周边流域已发生的大雨,选其中较常见的典型雨型作为设计雨型。
据实测暴雨资料分析,最大24小时雨量置于第2天,第1天及第3天各占(H三-H24)的50%。
时程分配:
以暴雨衰减指数Np值控制,按下述方法计算各时段分配数Fi。
Fi=24Np-1×(i1-Np-(i-1)1-NP)
式中:
i为时段数,即为1~24,
当i=1时,Fi=24Np-1。
分配时最大时段雨量置于第21小时左右,老二项位于老大项的左边,其余各项按大小次序,奇数项排在左边,偶数项排在右边,当右边排满24小时,余下各项全部排在左边。
经实测暴雨统计分析,结合查读《浙江省可能最大暴雨图集》,确定水库流域的暴雨衰减指数取值为:
年最大0.64~0.66
(3)合理性分析
本次复核设计暴雨成果与以往设计成果及附近流域其他工程的设计暴雨比较表见表2-4、表2-5。
表2-4水库年最大设计暴雨成果比较表
工程
时段
各频率(%)设计暴雨(mm)
1
2
5
10
20
庄门源水库
24h
226
203
171
147
122
三日
286
259
223
194
164
黄南水库
H24
265
237
198
169
139
H三日
321
291
250
218
184
成屏水库一级
H24
245
219
184
157
129
H三日
320
288
246
212
178
梧桐源水库
H一日
224
201
170
146
121
H三日
282
255
219
191
161
东坞水库
24h
245
219
184
157
129
三日
318
285
241
207
171
由表2-4可见,本工程设计暴雨成果和邻近地区的水库的设计暴雨成果相比,较为协调,符合暴雨的地区分布规律。
治岭头站年最大24小时和三日雨量分别为176.9mm、200.9mm,但相邻流域的马山凹站1975年最大24小时和三日雨量分别达到了286mm、308.9mm,龙井下站1994年最大三日雨量308.9mm,考虑工程的安全性及与附近工程设计成果的协调性Cs/Cv取值为4。
另据查浙江省水文局最新编制的《浙江省短历时暴雨等值线》,分析水库短历时设计暴雨,并复核本次设计暴雨及设计雨型成果,成果见表2-5。
由表可以看出,本次复核24小时、三日设计暴雨与查图法成果接近。
表2-5水库不同方法设计暴雨成果比较表
计算方法
历时
均值(mm)
Cv
Cs/Cv
各频率(%)设计暴雨(mm)
1
2
5
10
20
暴雨衰减指数法
1小时
77
70
58
50
41
6小时
141
127
107
92
76
面暴雨频率分析法
24小时
96
0.4
4
226
203
171
147
122
三日
131
0.36
4
286
259
223
194
164
查图法
1小时
35
0.43
3.5
85
76
64
55
45
6小时
63
0.4
3.5
145
131
112
97
81
24小时
98
0.4
3.5
226
204
174
150
126
三日
133
0.37
3.5
296
268
229
199
167
经综合考虑,设计洪水采用暴雨频率法所得24小时、3日设计暴雨及暴雨衰减指数推求。
综上所述,本次计算Np取值及设计暴雨成果是协调的、合理的。
(4)产流计算
采用蓄满产流原理的简易扣损法。
土壤最大含水量Imax为100mm,土壤前期含水量为75mm,初损为25mm,最大24小时后损为1mm/h,其余二日均为0.5mm/h。
(5)汇流计算
庄门源水库集水面积13.1km2,小于50km2,采用浙江省合理化公式法推求设计洪水。
庄门源水库设计洪水成果比较见表2-6。
年最大设计洪水过程见表2-7。
表2-6庄门源水库设计洪水成果表
坝址
分期
项目
各频率设计值
0.10%
0.20%
1%
2%
3.3%
5%
10%
20%
坝址
年最大
洪峰流量(m3/s)
248
230
190
175
159
147
126
104
洪峰模数(m3/s/km2)
18.9
17.6
14.5
13.3
12.1
11.2
9.6
7.9
三日洪量(万m3)
416
382
301
266
241
220
185
148
非汛期
洪峰流量(m3/s)
81
74
68
63
45
洪峰模数(m3/s/km2)
6.2
5.6
5.2
4.8
3.5
三日洪量(万m3)
137
121
99
83
66
表2-7庄门源水库坝址设计洪水过程
时段(h)
流量(m3/s)
时段(h)
流量(m3/s)
0.2%
1%
2%
0.2%
1%
2%
1
0.3
0.3
0.3
37
21.5
16.3
13.9
2
0.3
0.3
0.3
38
25.0
19.1
16.5
3
0.3
0.3
0.3
39
29.6
22.8
19.8
4
0.3
0.3
0.3
40
38.2
29.7
26
5
0.3
0.3
0.3
41
47.8
37.5
33
6
0.3
0.3
0.3
42
58.7
46.4
41.1
7
0.3
0.3
0.3
43
131.8
107.7
98.2
8
0.3
0.3
0.3
44
229.7
189.8
174.8
9
0.3
0.3
0.3
45
115.5
94.4
86.2
10
0.3
0.3
0.3
46
32.4
25.1
21.8
11
0.3
0.3
0.3
47
26.9
20.6
17.8
12
0.3
0.3
0.3
48
16.5
12.6
10.8
13
0.3
0.3
0.3
49
2.4
1.8
1.6
14
0.3
0.3
0.3
50
0.4
0.3
0.3
15
0.3
0.3
0.3
51
0.5
0.3
0.3
16
0.3
0.3
0.3
52
0.5
0.3
0.3
17
0.3
0.3
0.3
53
0.6
0.3
0.3
18
0.3
0.3
0.3
54
0.7
0.4
0.3
19
4.7
1.8
0.3
55
0.8
0.5
0.3
20
10.8
3.8
0.4
56
0.9
0.5
0.3
21
6.2
3
1.4
57
1.0
0.6
0.4
22
2.8
2.2
1.9
58
1.1
0.7
0.5
23
2.1
1.7
1.4
59
1.2
0.8
0.6
24
5.3
3.9
3.2
60
1.3
0.9
0.7
25
11.4
8.3
6.9
61
1.5
1.1
0.9
26
12.7
9.3
7.7
62
1.9
1.5
1.2
27
13.2
9.6
8
63
2.5
1.9
1.7
28
13.7
10.1
8.4
64
3.5
2.9
2.5
29
14.3
10.5
8.8
65
4.7
3.9
3.5
30
14.9
11
9.2
66
6.0
5.1
4.6
31
15.6
11.5
9.7
67
14.7
13.1
12.3
32
16.3
12.1
10.2
68
26.4
23.8
22.7
33
17.1
12.8
10.8
69
12.8
11.3
10.7
34
18.0
13.5
11.4
70
2.8
2.2
1.9
35
19.0
14.3
12.2
71
2.1
1.7
1.4
36
20.2
15.3
13
72
1.3
1
0.9
(6)设计洪水成果比较
本次设计洪水与相邻流域其他工程设计洪水成果比较见表2-8。
各工程设计洪水成果较为协调,洪水特征值基本符合流域产、汇流规律,故本次洪水成果是合理的。
表2-8庄门源水库与邻近工程设计洪水成果比较表
工程
面积
项目
单位
各频率(%)设计值
1
2
10
20
庄门源水库
13.1
洪峰
(m3/s)
190
175
126
104
洪模
(m3/s/km2)
14.5
13.3
9.6
7.9
黄南水库
207.8
Qm
(m3/s)
1333
1169
800
633
洪模
(m3/s/km2)
6.4
5.6
3.8
3
成屏一级水库
185
Qm
(m3/s)
1335
1198
774
586
洪模
(m3/s/km2)
7.2
6.5
4.2
3.2
梧桐源初设
53.2
Qm
(m3/s)
520
475
341
281
洪模
(m3/s/km2)
9.8
8.9
6.4
5.3
应村水库
79.8
洪峰
(m3/s)
924
789
484
363
洪模
(m3/s/km2)
11.6
9.9
6.1
4.6
东坞水库
29
洪峰
(m3/s)
444
401
267
209
洪模
(m3/s/km2)
15.3
13.8
9.2
7.2
谢村源水库
47.2
洪峰
(m3/s)
584
518
366
300
洪模
(m3/s/km2)
12.4
11
7.8
6.4
谢村源一级电站
24.9
洪峰
(m3/s)
328
299
213
174
洪模
(m3/s/km2)
13.2
12
8.6
7
2.1.5.2设计洪水复核
初步设计阶段水库面雨量资料系列采用1965~2008年共44年。
本次复核面雨量资料系列为1965~2014年共50年。
本次复核暴雨频率分析,适线采用参数取值与初步设计阶段相同(水库年最大24小时、三日暴雨频率曲线详见附图二)。
因此,本次复核水库的设计暴雨成果与初步设计相同。
较大暴雨统计见表2-9。
表2-9实测大暴雨(前十位)统计表
序号
24小时雨量
(mm)
发生年份
三日雨量
(mm)
发生年份
1
176.9
1975
233.5
2014
2
156.2
1997
200.9
1997
3
147
2014
200.6
1974
4
144.1
1974
199.8
1975
5
140.8
2004
173.3
2000
6
135.9
2007
173
2009
7
125.9
1994
173
2012
8
114.5
1976
162.8
1989
9
110.5
1992
159.8
1992
10
108.3
1986
158.8
1995
2.1.5.3洪水复核结论
综上复核分析,资料系列延长至2008年后,设计暴雨成果采用初步设计阶段的暴雨成果。
初步设计阶段采用的设计成果基本符合地区暴雨洪水分布规律。
可以认为,初步设计阶段采用的设计暴雨洪水成果是安全、可靠的。
故本阶段仍推荐采用初步设计阶段的设计洪水成果。
2.2工程防洪能力复核
2.2.1防洪标准
庄门源水库建成后的任务以供水为主,结合防洪、发电及改善小流域等综合利用。
水库由挡水建筑物(面板堆石坝)、泄水建筑物(溢洪道)、供水放空建筑物及发电厂房等建筑物组成。
水库总库容343万m3,正常蓄水位285m,正常库容299万m3,主要供水对象为赤寿生态工业区块,古市镇湖溪片和赤寿乡沿山片,备用水源受益区为松古平原。
三个受益区中松古平原较为重要,但考虑到松古平原供水主要水源为东坞水库,庄门源水库仅作为备用水源,因此确定供水对象重要性为一般。
根据《防洪标准》(GB50201-94)及《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)规定,确定本工程等别为Ⅳ等,水库规模为小
(1)型。
确定各水工建筑物洪水标准,主要建筑物:
拦河坝、溢洪道、供水放空建筑物为4级建筑物;次要建筑物
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