1、天福廟水庫防洪復核計算設計任務天福廟水庫位于湖北省遠安縣黃柏河東支的天福廟村，大壩以上流域面積 km 2河長，河道比降，總庫容6367萬，是一座以灌溉為主，結合防洪、發電、 攔沙、養殖等綜合利用的水利工程。天福廟水庫于1974年冬開工建設，1978年 建設成，已運行近30年。1975年技術設計時，水文系列年限僅20年，系列太 短，也缺乏大洪水的資料。本次課程設計的任務，是在延長基本資料的基礎上， 按現行規范要求對水庫的防洪標準進行復核，其具體任務是：選擇水庫防洪標準。歷史洪水調查分析及洪量插補。設計洪水和校核洪水的計算。調洪計算。壩頂高程復核。流域自然地理概況，流域水文氣象特性(一)流域及工程

2、概況天福廟水庫位于湖北省遠安縣黃柏河東支的天賦廟村，大壩以上流域面積， 河長，河道比降，總庫容6367萬，是一座以灌溉為主，結合防洪、發電、攔 沙、養殖等綜合利用的水利工程。天福廟水庫于1974年冬開工建設，1978年建設成，大壩為漿砌石雙曲拱壩， 壩前河底高程348m，壩高，電 站總裝機6040kw。水庫死水位 378m，死庫容714萬m3，正常 蓄水位409m，相應庫容6032萬。 設計洪水位(P=2%),校核(P=%) 洪水位，壩頂高程，防浪墻頂高 程。庫區吹程1000m。(二)水文氣象資料氣象特征。天福廟流域地 處亞熱帶季風區，四季分明，夏 季炎熱多雨，冬季低溫少雨，秋 溫高于春溫，春

3、雨多于秋雨，氣 溫年內變化較大，無霜期長。多 年平均氣溫。C，歷年最高氣溫達 40C，最低氣溫-12C，平均風 速s,多年平均最大風速s，風向 多為NE。流域多年平均降水量， 流域暴雨頻繁，洪水多發，4-10月為汛期，汛期降雨量占全年降KSi 1 黃柏洲*任無何腐水卑ftrEi黑雨量的%左右，尤其以7月最大，占全年的。月降雨量最少是12月，僅占全年 的%。水文測站。黃柏河干流上1958年設立池灣河水文站，1971年設立小溪塔 水文站，1961年在東支設立分鄉水文站。天福廟水庫建成后，先后開展了降雨、 水位、泄流觀測，有比較完整的運行資料。分鄉水文站是重要的參證站，控制流 域面積。鄉站歷史洪水。

4、根據1982年省雨洪辦對宜昌市歷史洪水調查成果的審定 結果，分鄉站洪水的排位為1935年、1984年、1826年、1930年、1958年，資 料可靠，可直接采用。經審定認為，分鄉站1935年洪水1826年以來的第1位， 重現期為176年，1984年洪水于1826年、1930年洪水相當，分別確定為1826 年以來的地24位，1958年洪水為1826年以來的地5位。分鄉站歷史洪水成果見表KS1-1表 KS1-1分鄉站歷史洪水成果表序號年份洪峰流量 （m3 / s）1d洪量(X108m3)3d洪量(X108m3)重現期備注11935468017621984373931826不能定量41930不能定量

5、5195828204.天福廟水庫洪峰洪量系列。見KS1-2。表KS1-2天福廟水庫洪峰、洪量系列年份洪峰Qm3 / s1d洪量X108m33d洪量X108m3年份洪峰Qm3 / s1d洪量X108m33d洪量X108m31958180319805711959131198112619602661982582196120019834371962640198423891963103619851211964452198621819655191987438196618919882221967774198959219688381990634196942819918041970598199285119713

6、891993425197264199416719734451995261防洪標準選擇工 程 等 級水庫防洪治澇灌溉供水水電 站工程規模總庫容城鎮及 工礦企 業的重 要性保護農 田（萬 畝）治澇面積（萬畝）灌溉面積（萬畝）城鎮及 工礦企 業的重 要性裝機容量一大 型10特別重 要500200150特別重 要120二大 型10重要5001002006015050重要12030三中型中等100306015505中等305四小 型一般3051535一般51五小 型531工程等級永久性水工建筑 物級別臨時性水工 建筑物級別工程等級永久性水工建筑 物級別臨時性水工 建筑物級別主要建 筑物次要建 筑物主要建

7、 筑物次要建 筑物1134445522345553345水 工 建 筑 物 級 別防洪標準重現期（年）山區、丘陵區平原區、濱海區設計校核設計校核洪凝土 壩、漿砌 石壩及其 他水工建 筑物土壩、堆石壩一10005000可能最大洪水（PMF）300100200010005002000或 100005000二5001002000100050002000100501000300三100501000 500200010005020300100四5030500200100030020101000503020200100300200105020由天福廟庫容量資料得其總庫容6367萬，根據防洪標準GB 502

8、01-94 查得天福廟水庫工程等級為三級,天福廟水庫位于湖北省遠安縣黃柏河東支的天 賦廟村，屬于丘陵區水庫，設計防洪標準為50100年,p=1%2%，而實際設計防 洪標準為p=2%在此范圍內，說明符合設計標準。校核防洪標準為5001000 年,p=%而實際校核標準為p=%在此范圍內，說明符合設計標準在此范圍內， 說明符合設計標準。峰、量選樣及歷史洪水調查天福廟水庫壩址19591977年峰、量系列根據分鄉站資料換算得到，洪 峰按面積比指數的2/3次方換算，洪量按面積比的1次方換算。天福廟水庫壩址19782001年峰、量系列直接采用天福廟入庫洪水系列 計算。分析分鄉站歷史洪水，并換算至天福廟水庫壩

9、址。根據天福廟水庫壩址 19782001年峰、量系列建立峰、量相關關系；根據此峰、量關系計算歷史洪 水的1d、3d洪量。分析解答過程如下。首先根據天福廟水庫壩址19782001年峰、量系列建 立峰、量相關關系。天福廟水庫洪峰、1天洪量系列年份洪峰m3 / s1天洪量108m3kxkykx-1ky-1(kx-1)2(ky-1) 2(kx-1) *(ky-1)1978299197963419805711981126198258219834371984238919851211986218198743819882221989592199063419918041992851199342519941671

10、995261199648719975441998974199917020006132001471合計13030-1 V 13030(1)均值 x = VXi = 2廠=542.92口3 / sy = 1V y =孝=0.182 婦血n i 24年份洪峰m3 / s3天洪量 yx 108m3kxkykx-1ky-1(kx-1)2(ky-1)2（kx-1）*（ky-1）19782991979634198057119811261982582198343719842389198512119862181987438198822219895921990634199180419928511993425199

11、41671995261199648719975441998974199917020006132001471合計13030=457.184m3 / sx16.3094(K - 1)2=542.92n 1x（2）均方差by7.062823(K - 1)2t = 0.182 x 108 xn 一 1=0.101 x 108 m3（3）相關系數rS (K 一 1)(K 一 1)xy(K 一 1)2 S (K - 1)2xy9.9450(16.3094 x 7.06280.927相關系數的顯著檢驗：在二時n=24時查的二。因為r可推斷出總體是相關的，r， 密切相關。（4）回歸系數Ry/xbybx0.92

12、7 x .01 x 108457.184=20479.1y倚x的回歸方程b亍(xbx-x)（5）代入數據得y=+（6）s = b 1 一 r2天福廟水庫洪峰、=0.101x 108x 1 0.927 2 = 3.788 x 106m3 / s3天洪量系列（1）均值 x螞=54292m3 / s241 s y ni7.11=O.2961x108m3乙=542.92 嚴蕓=0.155 x 108 m3=457.184 m3 / s6.3397=0 . 29 61 x 108 x238.9212t、,， (K - 1)(K - 1)相關系數r = 、I x .，y = 0.877 (K - 1)2

13、(K - 1)216.3094 X 6.3397xy相關系數的顯著檢驗：在二時n=24時查的二。因為r可推斷出總體是相關的，r， 密切相關。(4)回歸系數Ry/xbrbx0.155 x 10810.877 x = 29733.1457.184y倚x的回歸方程br 亍(xbx-x)代入數據得s = b ：1 一 r2將分鄉站歷史洪峰、洪量換算成天福廟的歷史洪峰、洪量，洪峰按面積比指 數的2/3次方換算，洪量按面積比的1次方換算。y=+.35=0.155 x 108 x 1 0.8772 = 7.45 x 106m3 / s洪峰比:f (1083.0 )23 = 0.6393、目 553.6 _洪

14、量比：1083.0.1826年1天洪量為X108m31830年1天洪量為X108m31935年3天洪量為y=+.35y3=x 108m31826年3天洪量為X108m31830年3天洪量為X108m3天福站歷史洪水成果表序號年份洪峰流量 (m3 / s)囪洪量 (X108m3 )3打共量 (X108m3)重現期備注119352992176219842390318262400不能定量418302300不能定量519581803根據洪峰與洪量的關系計算1935年1天洪量y=+y1=x 108m3結果如表上格所示設計洪水計算對天福廟水庫壩址洪峰及1d、3d洪量系列分別進行頻率計算，推求出 各設計頻率

15、的設計洪峰和1d、3d設計洪量。洪水調查期為1826到2001年，所 以N=176,1935年、1984年、1826年、1930年、1958年作為歷史洪水即a=5實 測洪峰、洪量資料44年，n=44，l=2。1）對洪峰流量頻率計算類型年份洪峰流量（m3 / s）從大到小排序 （m3 / s）序號pM%序號Pm%1234567特大值系列19352992299211984239024002182624002390319302300230041958180318035實測值系列19591311036319602669744196120085151962640848619631036838719644

16、528048196551977491966189640101967774634111968838634121969428613131970598598141971389592151972645821619734455711719742405441819758485191919762724872019771624712119782994522219796344452319805714382419811264372519825824282619834374252719851213892819862182992919874382723019882222663119895922613219906342

17、403319918042223419928512183519934252003619941671893719952611703819964871673919975441624019989741314119991701264220006131214320014716444D M1按統一樣本法計算經驗頻率，即PM= E=PM,a+ (1 - P )M,a如表中第5和7列所示分別為特大洪水和一般洪水的經驗頻率。根據表中第2列洪峰流量系列，計算年最大洪峰流量均值Q，離勢系數CvN=176,啟 Q = 11885n?j3)=/s18142773 Q = 19132皿 (-Q)=/s27764641 q

18、+q N L j n - 1 i i J176r11885I+ 176 - 5 x 1913244 - 2 J=510m 3 / s17-Q-Ij azl1 - QVN _ a a mr 1+1151018142773 + x 277646442=0.83.根據上步初估參數成果，取Q = 510m 3 / s、C=、C /C =3,查表頻率p的中V S Vp的值，由Qp = Q（9pCv + 1）計算各p的洪峰流量Qp，進行第一次配線，如附圖1 所示，可見線條下端較高，上端較低。因此，需要調整參數，適當增加Cv再次 配線。取Q = 510m 3 / s C=、C /C =3進行第二次配線，如附

19、圖1所示，總體上V S V配合良好，可以作為推求的該處年最大洪峰流量理論頻率曲線。頻率P第一次配線Q = 509m 3 / s CV = CS=3CV=第二次配線Q = 509m 3 / s CV = CS=3CV=kpkp(1)(2)(3)(4)(5)(6)12060513271010222072950366由Qp跳=Q(PpCv + 1)計算得，設計洪峰p=2%和校核洪峰p二% Q % = Q(p C + 1) = 510 x (3.09 x 0.9 + 1) = 1928m3 / s Q % = Q(p C + 1) = 510 x(5.92 x 0.9 + 1) = 3227m3 /

20、s洪峰流量頻率由線4,2004,0003,600 3,60Q 3,400 3,2003,000 2,60 0QDQOOGOOODOOQ 村20ooBOm-402oow-4020 j ? N 4 4 1 4 JI22酬坂.一.一.-.-.一.一. _:- - i i - - - 一 _;i- i4nHiilI -iiiii iI -ii 一”i一 ii”105 1 25-020 3。W 50 6& 70 SO 90 95 98 S9 99.999.99頻率第一次配線洪峰流量頻率曲線.in.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-. - 二 二二.二.:z.二. - .“.-.“.-.-.-.“

21、.-.“.-.-.-.“.-.i.-.“.-.“.-.5. - .-.-.一.-.-.-.-.5.-.-.-.-.-.5.- - .5.-.5.-.-.-.5.-.5.-.5.-.“.-.i.-.5.-.5.-.“.- -i.-.6.-.5.4，：.6.5.0004.SQ0 00 4.4004200 4.000 3.S003.6003.4003200 3.000 2.B002.002.4002200 2.000:：i- -bx - ft - - - - .-.-.-.i.-.5.-.5.-.5.-.iw.-.5.-. 二二二一二二二二一二二二- 二二.*.-.:.:.蠻瞻計慎伶計圮皇貿JI:K

22、+估洪峰和洪量成果的合理性分析根據理論頻率曲線得到的設計洪峰和校核洪峰流量分別為1928m3 /s、3227 m 3 / s，相應的設計1d洪量和校核1d洪量分別為0.47 x 108 m 3和 0.72 x 108m3，設計3d洪量和校核3d洪量分別為0.76 x 108m3和1.15 x 108m3。計 算結果與實測資料比較，176年中第二大洪水的經驗頻率為。設計頻率為2%， 設計洪峰洪量與設計1d洪量、3d洪量比第二大洪水相應數據稍小；176年中第 一大洪水的經驗頻率為。校核頻率為%，校核洪峰洪量與校核1d洪量、3d洪量 比第一大洪水相應數據偏大。故計算結果比較合理。2.選擇典型洪水過程

23、線天福廟水庫典型洪水過程線（1984年7月2628日）見表KS1-3。表KS1-3典型洪水過程線（）時段洪量(m3 / s )時段洪量 (/s)時段洪量(m3 / s )0244912550226513275242853529546305573156832579335810345911356012366113376214386315396416406517416618426719436820446921457022467123477224483.按同頻率放大法計算設計洪水和校核洪水過程線1天洪量二X108m31天洪量二X108m3項目洪峰(m3 / s)洪量(m 3 / s)d1天3天p=2%

24、的設計洪峰、洪量19281316121066p=%的設計洪峰、洪量32272007532066典型洪水過程線的洪峰、洪量23891524723661時段(1h)70-240-72設計洪峰、洪量各時段放大比:Kq=1928/2389=K =13161 /15247= K =(21066-13161)/(23661-15247)=72)校核洪峰、洪量各時段放大比：Kq=3227/2389=匕=20075/15247二 KW3 =(32066-20075)/( 23661-15247) =2將放大倍比按其控制時間相應地填入表中，與對應的典型洪水流量相乘，得放 大流量，如下表所示。p=2%設計洪水過程

25、線與典型洪水過程線時典型放大倍比放大流量修勻時典型放大倍比放大修勻間m3 / sm3 / s流量皿/s間流量皿/s流量皿/s流量m3 / s(1)(2)(3)(4)(5)(1)(2)(3)(4)(5)0/91/83893742431572834973841422108549493839394031345936116340403839415681161135541363751791135315474234356209015461808433334723892062/192819954431328184618474530319126512664629301086786447293011663764

26、482829124275504927281350543750262714363364512627153103115225261629829953262425172712725433341820120255232419187188562324201581595722232115613513658212222138119120592122231211041056020212490/98956119202510210362181926868763171827787964161728646565151629505166141530383967141531514849681314326157586912

27、1333525370111234464771111011354445721011364243p=2%設計洪水過程線與典型洪水過程線p二%設計洪水過程線與典型洪水過程線時 間典型流量m3 / s放大倍比放大流量 m3 / s修勻流量m3 / s時 間典型流量m3 / s放大倍比放大流量m3 / s修 勻 流 量0138/12813337636415727557563862632108514321433396061313451775177640405758415682070207141555651791236423654252536209027592760435051723893153/32253

28、1894447488213828232824454647914651934193546454610100513271328474344117681015101648424312494652653494142135847727735040411442155655751394015358473474523839163444554565326373817313414415545152182323073085535361921628628756353620183242243573435211562062075833342213818218359323323121160161603132設計洪水調洪計算

29、（1）天福廟水庫庫容曲線和泄洪建筑物泄流曲線天福廟水庫庫容曲線根據原庫區1:2000地形圖進行復核計算，與刊布成果 一致，見表KS1-4。左岸溢洪道堰頂高程,2孔，每孔凈寬，亦為弧形閘門控制。 兩岸溢洪道堰型均為WES標準型剖面實用堰，流量計算公式為Q二由該式計算泄洪建筑物泄流曲線，見表KS1-4。表KS1-4天福廟水庫庫容曲線和泄水建筑物泄流曲線庫水位庫容104m3左岸溢洪道q1（m3 / s）壩頂溢洪道q2（m3 / s）合計泄流量q（m3 / s）3983460000設計洪水洪峰流量為Q=192知/s，小于調洪起調水位下的泄流校核洪水洪 峰流量，采用控制泄流方式即可，控制閘門開度，使下泄

30、流量等于入庫流量。校 核洪水流量為Q=322徹/ s，大于調洪起調水位下的泄流量q限=294阮/ s量。 繪出庫容曲線ZV和蓄泄曲線qV，如圖所示4500 4124加J41D3=500/43S3000Z5DDf-406ZOuu/-mi153313 33432-400網。30007000確定調洪的起始條件、溢洪道屬于有閘門控制，調洪起調水位為正常蓄水位 409m，相應的庫容為七二6045乂10頃，下泄流量Q1 =2940叩/ s。推求下泄流量過程線qt。整個下泄流量過程的計算如下表所示；已知第 一時段的 Q1 =2760m3 / s，Q2 =3189m3 / s，并由起始條件得 V1 =6045

31、乂10頃， 下泄流量1 =2013 m3 / s ,現在要求出第一時段末的 七和q2 ；求法是：假定 q2=3000m3 / s 由式得Q1 + Q2 At q + q2 At + V22i2760 + 31892760 + 3000 x 3600 x 3600 + 60450000=6079 x 104m3在曲線qV中，以七二6085 x 104m3查的=3000/s,與原假設不符，故重設進2760 + 31892x 3600 行計算。再假 = 2950/s，可得2760 + 2950 x 3600 + 604500002=6088 x 104m3由查得2 =2950/s，與假設相符，故V = 6088x 10w , q2 =2950/s即為所求，接下來以第一時段所求的匕，作為第二時段初的匕，q1，重重復第一時段的試算過程，又可求得第二時段的匕，q2。如此連續試算，既得下泄流量過程q 。流量下泄表時間t (h)時段At流量Q m3 / s* At 2qm3 / sAt 2Vm3Z (m)00133133604540910-175616002007561600200604540921-21433394020014333940200604540932-31776577620017765776200