1、 漢中市東排洪渠改造工程分段設計洪峰流量分析計算報告二一年十一月十五日目錄一、流域面積的確定二、分段流量組成三、設計洪水流量計算方法及選用四、設計洪水標準及設計暴雨歷時五、設計洪水計算（一）八里橋水庫入庫洪水計算（二）八里橋水庫下泄流量計算（三）八里橋水庫至東排入水口區間設計洪峰流量計算（四）東排入水口至東排出水口（入漢江處）區間設計洪峰流量計算（五）東排出水口（入漢江處）設計洪峰流量計算六、考慮八里橋水庫入庫洪水受阻因素的東排分段洪峰流量計算一、流域面積確定東排洪渠出水口以上流域面積43.44km2，由以下三部分組成：（1）八里橋水庫控制流域面積24.00km2，其中18.28km2為然流域

2、（未被規劃為城區）面積，5.72km2規劃為城區的流域面積。（2）八里橋水庫至東排洪渠入水口（涵洞）區間面積7.44km2。（3）東排洪渠入水口至出水口（漢江河堤入河口）區間面積12.00km2。二、分段洪峰流量組成東排洪渠出水口設計洪水流量，由以下三部分組成：（1）八里橋水庫的下泄流量：下泄流量由水庫入庫流量經調洪演算后求得。水庫入庫流量被列為城區的5.72km2的洪水流量+18.28km2自然流域的洪水流量。（2）八里橋水庫至東排入水口被規劃為城區的7.44km2流域的洪水流量。（3）東排洪渠入口至出水口區間面積12.00km2流域的洪水流量。三、設計洪水流量計算方法及選用本次洪水計算按集

3、水面積的下墊面條件，可分為未被規劃為城區的自然流域和規劃為（或已經是）城區的流域。1、自然流域洪水流量計算方法對無實測水文資料的自然流域（河流）洪水計算方法較多，也比較成熟，就我市而言，常用的是漢中地區實用水文手冊（以下簡稱水文手冊）推薦的經驗公式法和推理公式法（即用暴雨推求洪水法），有條件的還可采用相似流域比擬法。在這些方法中，從方法的理論基礎，資料可靠程度、適用范圍以及實際使用效果等方面分析，推理公式法最優，故本報告決定采用推理公式法計算自然流域的設計洪水流量。具體作法在計算過程中介紹。2、城區洪峰流量計算方法（1）室外排水設計規范（GB500142006）公式法在市政工程室外排水設計規范

4、（簡稱規范中，推薦的雨水設計流量計算公式為： QpqF （31）式中：Qp雨水設計流量（L/s）； q設計暴雨強度L/（s·km2）； 徑流系數； F匯水面積（km2）。徑流系數：可按規范表3.2.21的規定取值，匯水面積的平均徑流系數按地面種類加權平均計算；綜合徑流系數，可按本規范表3.2.22的規定取值。規范表3.2.21 徑流系數地面種類各種屋面、混凝土或瀝青路面0.850.95大塊石鋪砌路面或瀝青表面處理的碎石路面0.550.65級配碎石路面0.400.50干砌石或碎石路面0.350.40非鋪砌土路面0.250.35公園或綠地0.100.20 規范表3.2.22 綜合徑流系數

5、區域情況城市建筑密集區0.600.85城市建筑較密集區0.450.60城市建筑稀疏區0.200.45設計暴雨強度，應按下列公式計算： 式中：q設計暴雨強度L/（s·km2）； t降雨歷時（min）； P設計重現期（a)； A1、C、n、b參數，根據統計方法進行計算確定。在具有十年以上自動雨量記錄的地區，設計暴雨強度公式，可按規范附錄A的有關規定編制。（2）漢中市城市北區防洪規劃報告中采用的公式： （3-2） t1+mt2式中：Qm洪峰流量（m3/s）； h時段內的凈雨（mm); F流域面積(km2）； 匯流時間； t1地面集水時間（0.250.35h); t2洪水在管渠內運行時間，根

6、據平均流速計算（平均流速根據排水管網設計，在比降為1/10003/1000的情況下，平均流速為0.60.9m/s）； m延緩系數，暗管取2，明渠取1.2； 成峰系數（在室外排水公式中稱徑流系數），參照室外排水公式中的徑流系數確定，其中值見表1。表1 成峰系數選用表序號不透水覆蓋面積情況成峰系數1建筑面積非常稠密的中心區（不透水覆蓋面積>90%）0.91.02建筑面積稠密的中心區（不透水覆蓋面積70%90%）0.60.83建筑較密的居住區（不透水覆蓋50%70%）0.50.74建筑較稀的居住區（不透水覆蓋面積30%50%）0.40.65建筑很稀的居住區（不透水覆蓋面積<30%）0.6

7、0.8（3）本報告采用的計算公式：本報告采用的公式是在分析、借鑒上述兩個公式的基礎上而采用的公式。即： （33）式中 QP雨水設計流量（m3/s）； 設計暴雨強度（mm/h），其中t為設計暴雨歷時（h）,Ht為t時段內的降雨量（mm)； 成峰徑流系數； F集水面積（km2） （1）設計暴雨強度的分析與確定：在城建規范中設計暴雨強度的基本公式為，其理論依據充分，但公式中相關參數的確定，需要系列較長的自記降雨資料，就目前而言尚不具備這樣的條件，加之求解該式較為繁鎖，故不采用。規劃中的公式用的是匯流歷時內的凈雨h（即，凈雨強度），經綜合考慮，漢中市北區防洪排水規劃設計區域單位凈雨量取10mm/h。本

8、報告借用了規劃報告中公式的形式，但對公式中的設計凈雨雨強作了簡化和修正，即改用設計暴雨歷時內的平均降雨強度（）代替，這樣既便于計算，又使公式符合規范公式的含義。（2）成峰徑流系統的確定：是由降雨到形成洪峰流量的轉換系數，其中包括由降雨到凈雨的轉換（產流）和由凈雨到洪水流量的轉換（匯流）。本報告分析認為：在集水面積相等的城區和自然流域，在降雨相同的條件下，產流過程中，城區流域的產流量要大于自然流域的產流量，在洪峰流量的形成中卻與產流相反，即自然流域的洪峰流量要大于城區流域。從規范公式中可知，其徑流系數已經綜合了這方面的因素，故本報告中的值按區域下墊面情況，從規范綜合徑流系數表中查出。四、設計洪水

9、標準及設計暴雨歷時1、設計洪水標準東排洪渠分段設計洪峰流量的洪水標準，按防洪規劃確定的洪水標準執行，即C區D區P3.3%（即30年一遇洪水）。2、設計暴雨歷時及設計暴雨量根據本報告分段洪峰流量計算區域面積大小和城區暴雨特性，采用6小時的設計暴雨，計算時段為1小時，并按水文手冊提供的短歷時暴雨成果和計算方法計算，詳情將在計算成果中介紹。五、設計洪水計算（一）八里橋水庫水庫入庫洪水計算八里橋水庫集水24.0km2，其中5.72km2被規劃為城區，尚有18.28km2為自然流域，故水庫入庫洪水由被規劃為城區的5.72km2面積上的洪水和18.28km2的自然流域的洪水組成。由于需要調洪演算，故必須計

10、算入庫洪水的洪峰流量和洪水總量，洪水過程在調洪演算時概化為三角形。1、自然流域洪水計算（1）洪峰流量計算采用水文手冊中推理公式法推求。1）設計暴雨推求設計暴雨歷時及計算時段：根據水文手冊關于設計暴雨歷時及計算時段的建議，本報告設計暴雨歷時取6小時，計算時段t1.0小時。設計點雨量計算：從水文手冊中查出流域中心處各種歷時的暴雨均值和CV，采用Cs3.5CV，按下式計算相應歷時不同頻率的點雨量。式中：歷時為t，頻率為P的點暴雨量（mm）； t歷時的平均暴雨量（mm); 頻率為p的模比系數。設計點雨量經點面系數換算成面雨量，但由于計算流域面積僅18.28km2，小于20km2，根據水文手冊規定，可不

11、進行點面折減，將流域中心點雨量視作面雨量。設計暴雨計算成果，見表51。表51 設計暴雨量計算成果表 歷時項目136均值（mm)29.040.053.0CV0.50.50.5Cs/Cv3.53.53.5P3.3%暴雨量（mm）64.188.4117.1設計暴雨時程分配：根據水文手冊中的綜合雨型，對流域內6小時雨量進行過程分配。詳見表52表52 設計暴雨時程分配成果表暴雨歷時（h）123456合計綜合雨型（%）10010051.348.710034.733.531.8100P=3.3%雨量（mm）時程分配10.012.564.111.89.69.0117.12）設計凈雨推求：產流量R計算：按蓄滿產

12、流概念計算，即：產流量R設計雨量Htp初損IOIoIm-pa式中Im為流域最大蓄水量，pa為設計條件下流域前期土壤含水量，根據水文手冊，該水庫位于漢江北岸，Im82mm則初損值：IoIm-pa=27.3mm產流量R=117.1-27.3=89.8mm凈雨過程計算：水文手冊中計算產流量R時，僅扣除深層地下水，計算設計凈雨過程時，還應扣除潛流量，即：設計凈雨過程（ht）產流過程（Rt）潛流量本區潛流占產流總量的20%，并按產流時段平均扣除。潛流量89.8×20%18.0（mm），產流時段為4小時，平均每時段為4.5mm。計算結果：見53.表53 設計凈雨過程成果表時段123456合計凈雨

13、量（mm）0054.57.45.24.771.83）洪峰流量計算洪峰流量采用推理公式圖解試法推求。依據公式： 式中，F、L、J分別為計算流域的集水面積(km2）、河長（km）和比降； t、分別為凈雨歷時（h）和匯流歷時（h）；凈雨歷時為t的凈雨強度（mm/h），即將時段凈雨量由大到小依次累計（），再除以相應的歷時（t）； m匯流參數，m0.18 計算洪峰流量的方法步驟如下：計算匯流參數： 式中流域面積F18.28km2，河長L11.2km，河道比降j0.0087。 計算結果：m1.46按公式中計算Q關系，見表54表54 Q關系表Q（m3/s）2050100150200250300（h）4.83

14、.83.22.92.72.52.4按式計算t關系見表55。表55 t關系表 歷時t（h）12345654.561.967.171.871.871.8277157114917360.83繪制Q與Qt曲線，求解設計洪峰流量。見圖51。結果Q3.3%=112.00m3/s。（2）洪水總量計算1）設計凈雨量法：式中設計凈雨量，流域面積，則，（萬m3)2）經驗公式法式中流域面積，設計洪峰流量則，（萬m3)最后選用：（萬m3)。2、城區面積洪水計算（1）洪峰流量計算城區集水面積洪峰流量公式法本區域集水面積5.72km2，設計暴雨采用八里橋水庫流域設計暴雨成果，即6小時暴雨量為117.1mm，則，成峰徑流系

15、數從規范綜合徑流系數表中查得，0.4，流域面積F5.72km2，則按自然流域計算從八里橋水庫除險加固設計中獲得，水庫集水面積24.0km2，當P3.3%，洪峰流量為130，本報告計算的流域面積18.28km2時，則5.72km2的洪峰流量為：綜合比較上述兩種成果，決定采用（2）洪水總量計算設計凈雨量法：（萬m3)。經驗公式法（萬m3）分析比較后，決定采用（萬m3)3、八里橋水庫入庫洪水計算結果采用值如下：入庫洪峰流量入庫洪水總量（萬m3)。（二）水庫下泄流量計算水庫下泄流量，根據計算的入庫洪水（洪峰流量、洪水總量及洪水過程）經調洪計算后求得。1、調洪演算依據的資料（1）入庫洪水：采用本報告計算

16、成果，即：入庫洪峰流量入庫洪水總量（萬m3)入庫洪水過程：概化三角形。（2）庫容、溢洪道泄流曲線：采用2007年12月水庫除險加固主體工程實施方案設計報告中的庫容曲線和新溢洪道泄流曲線，見表56。表56 八里橋水庫水位庫容與改建后溢洪道泄流流量關系表庫水位（m)水頭（m）泄流量（）滯洪庫容（萬）526.92000527.000.081.03.3527.500.5813.019.0528.001.0833.037.0528.501.5858.561.0529.002.0886.791.0529.502.58122.0123.0530.003.08160.0154.8注：溢流堰頂高程526.92m

17、 2、調洪演算方法及結果采用簡化三角形圖解法。即繪制溢洪道堰頂以上庫容（V）與相應泄流量(q)的關系（即qV）曲線，在流量坐標上截取。在庫容坐標上截取萬m3，作兩截點的連線與qV曲線相交，交點的流量坐標值即為p3.3%洪水時溢洪道的最大下泄流量，即q72.0m3/s。（詳見圖52）。 (三)水庫至東排入水口區間洪峰流量計算八里橋水庫以下至東排入水口區間面積7.44km2，為城區面積，洪峰流量按下式計算：本區域集水面積7.44km2，設計暴雨與八里橋水庫流域相同，即P=3.3%,6小時暴雨量為117.1mm，19.5mm/h，成峰徑流系數從規范綜合徑流系數表中查得，0.4，則。（四）東排入水口至

18、東排出水口（入漢江處）區間設計洪水流量計算東排入水口至東排出水口，區間集水面積為12.0km2，屬城區范圍，設計洪水標準P=3.3%（即30年一遇洪水），其洪峰流量仍采用公式33計算，即：（1）該區設計暴雨計算設計暴雨按水文手冊提供的短歷時暴雨均值及CV等值線圖推求，其方法與自然流域的設計暴雨計算相同，計算結果見表57。表57 P3.3% 6小時設計暴雨計算成果表 歷時 項目136均值2941.054.0變差系數0.50.50.53.53.53.5雨量64.190.6119.3（2）設計暴雨強度：（3）徑流系數：該區屬城區范圍，根據地面情況從規范綜合徑流系數表中查得0.4。（4）計算結果：將、

19、F代入上式 ，求得該區間洪峰流量（五）東排出口（入漢江處）設計洪峰流量計算東排出口處設計洪峰流量，由東排入水口洪水流量和東排入水口至東排出水口區間面積所形成的洪峰流量組成。經計算，東排入口處設計洪峰流量為88.1m3/s，故東排出口（入漢江處）設計洪峰流量為114.7m3/s。東排洪渠分段流量成果詳情見匯總表58.表58 東排洪渠分段流量成果匯總表分段位置水庫溢洪道 出口水庫溢洪道至東排入水口區間東排入水口東排入口至出口 區間東排出水口(入漢江處)區域面積(km2)24.007.4431.4412.0043.44洪峰流量(m3/s)72.016.188.126.6114.7備 注水庫下泄流量六

20、、考慮八里橋水庫入庫洪水受阻因素的東排分段洪峰流量計算八里橋水庫地處漢中盆地的北邊緣，位于漢江北岸支流的李子溝上，集水面積24km2，有三條主要支溝，以李子溝為最大，全長14.6km，平均比降8.7，其次是圪塔卡、唐家溝，源短溝窄。流域內有黎明、廟溝、馬堰溝、獅子頭等小（二）型水庫4座，水庫詳情見表61。集水面積10.5km2，截止目前已淤積96萬m3，對溝道洪水攔蓄作用甚小，因此八里橋入庫洪水計算不考慮4座小（二）型水庫的調蓄作用。表61 八里橋水庫上游4座小（二）型水庫情況統計表水庫名稱所在鄉鎮集水面積(km2）壩高(m)總庫容(萬m3)淤積庫容（萬m3）黎明武鄉1.911.136.319

21、.48廟溝武鄉0.415.531.518.57馬堰溝武鄉7.015.389.152.79獅子頭武鄉1.29.020.05.16合計武鄉10.5176.996.0八里橋水庫流域呈長條形，上窄下寬，平均寬1.5km，是長度的十分之一。流域內有石門水庫的東干渠和南干渠自西向東橫貫，對入庫洪水起控制作用的是石門水庫南干渠（原褒河渠的東干渠），該渠于八里橋水庫入庫口以北不遠處自西向東穿過，為給八里橋水庫入庫洪水留以通道，在石門南干渠與水庫三條支溝相交處，修建了過水涵洞，這三處涵洞是洪水進入八里橋水庫的通道，它的過洪能力（能通過的最大流量）對水庫的最大入庫洪水流量起著控制作用。1、入庫洪水計算在考慮石門水庫南干渠對八里橋水庫入庫洪水的阻礙因素后，其入庫洪峰流量應為南干渠三個涵洞的最大泄水流量與涵洞至水庫區間面積上的流量之和。南干渠三處過水通道均為頂部呈拱形，下部為矩形的涵洞，其過水斷面尺寸見表62。經計算，三處涵洞最大可下泄流量37.1m3/s。表62 八里橋水庫上游石門南干渠涵洞斷面尺寸統計表涵洞編號123合計斷面尺寸（m)寬&#