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文檔簡介
防洪調度計算設計
目錄
1概述............................................................4
1.1工程概況.....................................................4
1.1.1大壩........................................................4
LL2溢洪道.......................................................4
1.1.3引水隧洞....................................................5
1.2工程建設與加固歷史...........................................5
2水庫防洪計算...................................................6
2.1流域自然地理概況............................................6
2.2流域水文氣象特征..............................................7
2?3木??????????????????????????????????????????????7
2.4洪水.........................................................8
2.4.1查《手冊》法計算設計暴雨...................................8
2.4.2實測資料法計算設計暴雨.....................................9
2.4.3推理公式法計算設計洪水....................................10
2.5調洪計算.....................................................11
2.5.1防洪標準...................................................11
2.5.2基本資料...................................................12
2.5.3調洪演算...................................................15
3水庫興利調度計算..............................................16
3.1灌溉.........................................................16
3.1.1灌溉范圍、現(xiàn)狀及灌溉設計保證率...........................16
3.1.2作物組成、綜合畝灌溉定額及灌溉用水量.....................16
3.1.3灌溉庫容..............................................20
1儂
1.1工程概況
XX水庫位于XX縣XX鎮(zhèn)XX村,坐落在XX鄉(xiāng)支流XX溪上,距XX
縣城58km,地理位置為東經(jīng)114°38'27〃,北緯28°51’02〃,壩址以
上控制流域面6.75km?,主河道長3.85km,設計灌溉面積5300畝,是一座
以灌溉為主,兼有防洪、養(yǎng)殖等綜合利用效益的重點小(一)型水庫。
根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252-2000),水庫樞紐工
程等級為IV等,主要永久性建筑物為4級建筑物,次要建筑物屬5級。水
庫正常高水位為256.70m(黃海高程,下同),水庫死水位243.00m,死庫
容1.33萬n?。設計洪水標準為30年一遇,設計洪水位258.31m,校核洪水
標準為300年一遇,校核洪水位258.86m,相應總庫容為131.56萬,近
期非常運用洪水標準為200年一遇。
1.1.1大壩
大壩為沖抓套井粘土心墻砂殼壩,壩頂高程260.40m,壩頂長137m,
壩頂寬8.0m,最大壩高27.58m。上游坡比為1:2.2、下游馬道以上1:2.2、
馬道以下1:2.5。下游壩坡設置一條踏步,踏步布置于大壩中部,寬度2m,
踏步每步高15cm,與壩坡對應設置踏步寬度,踏步用C15碎現(xiàn)澆,下設15cm
厚的砂卵石墊層。下游坡采用草皮護坡。同時為避免雨水漫流沖刷壩坡,
在下游壩坡面上設置縱、橫排水溝,縱向排水溝設置于馬道及下游坡腳處,
斷面尺寸().4X0.4m,橫向排水溝設置于大壩上、下游坡面與兩岸交線處,
排水溝斷面尺寸為0.4X0.4m,縱、橫排水溝相互連通。
1.1.2溢洪道
溢洪道位于大壩的右側,澆筑碎底板和邊墻,堰頂高程為256.70m,首
端底寬2.13m,堰高1.5m,末端底寬3.0m,堰高4.8m,采用C20碎結構。
一級泄槽底寬4nb長46nb底坡0.184,二級泄槽長10m,進口底寬為4.0m,
漸變?yōu)?.0m和消力池相接。將現(xiàn)有的漿砌石擋墻及碎底板拆除后重建鋼筋
佐結構,一、二級底板厚度均為30cm。兩側設頂寬50cm的碎擋土墻。
泄槽采用一級消能,消力池池長28m,寬6nb深2.2m。消力池后接砌
石海漫及尾水渠。
1.1.3引水隧洞
隧洞布置在大壩左壩肩,直線布置,其進出口段與山坡近于正交,全
長11.346m,進口底板高程為243.00m,出口為242.00m,出口設鋼襯管和
閘閥與灌溉渠相接,進口閘門段布置在山體之外,啟閉臺通過工作橋與山
坡相連,啟閉臺高程為260.0m。隧洞工作閘門設置在出口處,采用e600
閘閥控制,進口閘門作為檢修閘門用,為靜水啟閉。隧洞徑為L3m,采用
C25鋼筋混凝土襯砌。
1.2工程建設與加固歷史
XX水庫大壩為心墻土壩。1958年初進行實地勘察、設計,同年年底開
工,當時設計最大壩高25.5m。1960年壩高完成至252.00m,并在壩體上構
筑臨時溢洪道,水庫開始蓄水。1961年6月9日山洪暴發(fā),臨時溢洪道沖
毀,壩體缺口,壩體土石方?jīng)_毀近三分之一,三個大隊受災,沖毀農田296
畝、房屋98間,大壩停工,同年底開始在右側山坡開挖溢洪道,1962年底
溢洪道開挖完畢。1963年11月大壩復工,1965年3月完工,大壩加高至
260.40m,1965年4月蓄水。大壩的壩體及粘土心墻全部靠人工施工,質量
難以保證:①大壩心墻回填的土料不均、沒有通過檢驗和取樣測試,只能
憑肉眼觀察認可。②夯壓密度不均,整個壩面數(shù)十人打夯,夯擊的密度和
力度很難達到均衡一致。③心墻土層鋪設的厚度很難按規(guī)范規(guī)定施工,影
響碾壓質量。
因右壩肩單薄且漏水嚴重,1984年至1988先后對右壩肩進行了兩次加
固處理。
2008年3月XX省XX水利水電勘察設計有限責任公司對其進行了水庫
除險加固勘察、設計工作,并編制了初步設計報告。
2水庫防洪計算
2.1流域自然地理概況
XX水庫位于XX縣XX鎮(zhèn)XX村,大壩坐落在修河右側XX小溪,主
河道長5.1km,河道的平均縱比降為0111,控制流域面積3.4knR整個流
域范圍內山青水綠,上游兩岸植被良好,人類活動影響小,水土流失影響
不明顯。
XX水庫壩址控制流域面積3.4km2,本次對壩址以上流域參數(shù)進行了復
核,其結果與安全鑒定及除險加固初設報告中的結果基本一致,故延用除
險加固初設報告中的取值。
表2-1流域參數(shù)比較表
流域面積(km?)主河道長(km)平均坡降(%。)
安全評價報告3.45.10.111
初步設計報告3.45.10.111
本階段采用值3.45.10.111
2.2流域水文氣象特征
水XX水庫地處亞熱帶濕潤季風氣候區(qū),氣候溫和,日照充足,無霜期
長,四季分明。XX縣歷年氣象統(tǒng)計要素如下:
①氣溫:年平均氣溫16?17℃,極端最高氣溫44.9℃,極端最低氣溫
-11.6℃o
②無霜期:多年平均為239?266天,初霜一般出現(xiàn)于11月下旬,結束
在次年3月中旬。
③蒸發(fā):多年平均蒸發(fā)量為1342mm,最大年蒸發(fā)量為1567mnb最小年
蒸發(fā)量為1078mm。
④濕度:多年平均濕度為75?80%,歷年最小相對濕度為3虬
⑤風向、風速:多為東北風,年平均風速為2.9m/s,多年平均最大風
速12m/so
⑥降水:流域內雨量充沛,多年平均降雨量約1577mm,雨量分配不均,
年降水量的40-50%集中在第二季度。
2.3水文資料情況
XX水庫所在的流域范圍內沒有水文站和雨量站,缺少入庫實測洪峰流
量及本流域暴雨資料,所以本次復核設計洪水主要采用《XX省暴雨洪水查
算手冊》推算,其設計暴雨采用查手冊法及根據(jù)XX縣氣象站年最大短歷
時降雨資料進行計算,并對兩種方法計算的洪水成果進行比較,取其較不
利的洪水作為計算成果。
2.4洪水
本工程采用XX省水文總站1986年編制的《XX省暴雨洪水查算手冊》
(以下簡稱手冊)提供的方法計算,根據(jù)《手冊》使用規(guī)定,集水面積小
于30km2的流域,一股采用推理公式法計算設計洪水。
241查《手冊》法計算設計暴雨
XX水庫流域內無實測降雨資料,可采用查《手冊》的方法或采用鄰近
雨量站的資料進行暴雨計算。XX水庫集雨面積較小,庫區(qū)流域暴雨洪水的
產、匯流歷時短,具有典型的山溪性河流特征,故重點計算最大24小時設
計暴雨值。由《手冊》可查得各時段的模比系數(shù)Kp,從而求得各時段點暴
雨量,再由點面折算系數(shù),將點暴雨量轉化成整個流域的面暴雨量。計算
結果如下表所示。
表2-2手冊法推算XX水庫設計暴雨雨量表
頻率(%)
53.30.50.33
24小時暴雨均值(inn)110(點面折減系數(shù)a=0.999)
24小時點暴雨量(而)202.4223.3294.8315.7
24小時面暴雨量(nin)202.2223.1294.5315.4
6小時暴雨均值(mm)80(點面折減系數(shù)a=0.996)
6小時點暴雨量(mm)150.4167.2223.2235.2
6小時面暴雨量(mm)149.8166.5222.3234.3
3小時暴雨點面折減系數(shù)a=0.994
3小時點暴雨量(mm)113.2125.9169.0178.6
3小時面暴雨量(mm)112.5125.1168.0177.5
1小時暴雨均值(mm)37(點面折減系數(shù)a=0.993)
1小時點暴雨量(mm)72.280.3108.8115.4
1小時面暴雨量(nm)71.779.7108.0114.6
2.4.2實測資料法計算設計暴雨
XX水庫流域內無實測降雨資料,鄰近有XX氣象站雨量站,XX縣氣象站
具有1953年至2003年共41年實測最大日降雨資料,并且有1981年至2003
年共23年實測任意時段最大降雨資料。XX氣象站距離XX水庫較近,氣候
條件,地形條件相似,故采用XX氣象站資料推求XX水庫設計暴雨。
XX氣象站歷年最大24小時、6小時、3小時、1小時降雨資料及統(tǒng)計
計算分別見表4.2.3、4.2.4、4.25.4.2.6,分別對歷年數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,
采用Pm型曲線適線法進行理論頻率計算,可確定不同時段歷年最大降雨的
頻率曲線統(tǒng)計參數(shù)。根據(jù)實測暴雨統(tǒng)計參數(shù),可求得各頻率設計暴雨如下
表所示。
表2-3XX水庫實測不同暴雨歷時設計雨量
頻率(%)
53.30.50.33
項目
24小時點暴雨均值(mm)123.0(a=0.999)
24小時點暴雨量(mm)236.0260.8360.0377.6
24小時面暴雨量(mm)235.9260.7359.6377.4
6小時點暴雨均值(mm)77.6(a=0.996)
6小時點暴雨量(mm)129.6140.5181.6186.0
6小時面暴雨量(mm)129.5140.4180.9185.8
3小時點暴雨均值(mm)59.3(a=0.994)
3小時點暴雨量(mm)94.3101.2125.1131.4
3小時面暴雨量(mm)94.2101.1124.3131.2
1小時點最大降雨均值(mm)38.9(a=0.993)
1小時點暴雨量(nim)61.165.482.184.0
1小時面暴雨量(mm)61.065.381.583.9
根據(jù)查《手冊》法和實測資料法計算得出各種頻率下各種時段的設計
暴雨量表可知,除24小時降雨實測暴雨較大外,其余時段設計暴雨計算值
《手冊》計算成果更大,為安全起見,24小時設計暴雨值采用實測暴雨計
算成果,其余時段設計暴雨均采用《手冊》計算成果來推求設計洪水資料。
243推理公式法計算設計洪水
根據(jù)《手冊》中的使用方法和說明可知,對集雨面積小于30km,流域,
一般采用推理公式法計算設計洪水。XX水庫集雨面積為2.73knA因此采用
推理公式法推求設計洪水。根據(jù)XX省暴雨特性情況,取Cs=3.5Cv,根據(jù)
流域所處地理位置,查《手冊》有關附圖知XX水庫在推理公式產流分圖中
為V區(qū)、匯流分圖中為VIII區(qū),該區(qū)的設計前期雨量Pa=85mm,Im=110mmo根
據(jù)《手冊》使用說明中的設計暴雨雨型的選用和相應時段長At的取用要求,
由于壩址控制流域面積較小,推理公式法推求設計洪水時,時段長At取
Ih,采用24h暴雨量推求設計洪水。計算結果如下表所示。
表2-4XX水庫設計洪峰流量成果表
頻率0.33%0.5%3.3%5.0%
洪峰流量(m7s)118.86110.2377.5067.88
2.4.為進一步從地區(qū)上檢驗成果的合理性,將上述計算結果與本地區(qū)的五寶洞水庫
和祥云水庫設計洪水成果進行比較,結果詳見下表。
表2-5設計洪水成果比較表
集雨面積主河道長主河道比洪峰流量(m7s)洪峰模數(shù)(Q/心)
水庫名稱
F(km2)km降P=0.33%P=3.33%P=0.33%P=3.33%
XX水庫6.753.850.058118.8677.5033.2821.70
五寶洞
2.272.20.03347.1830.927.3217.89
水庫
祥云水
4.643.00.067115.8970.8241.6425.44
摩
主河道主河道比降是影響洪峰模數(shù)的主要因素,其次是流域形狀.從
表2.5中可以看出XX水庫洪峰模數(shù)與鄰近的下坑水庫、洞上水庫的洪峰模
數(shù)較為接近,因此可認為本次XX水庫的洪水計算成果是合理的。
2.5調洪計算
2.5.1防洪標準
XX水庫為小(1)型水庫,根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》
(SL252-2000)的規(guī)定,XX水庫樞紐工程等別為IV等。主要永久性建筑物為
4級建筑物,次要建筑物屬5級。設計洪水標準為30年一遇,校核洪水標
準為300年一遇。
2.5.2基本資料
⑴泄流能力
XX溢洪道泄流控制段底板高程為256.7(h,18.0m,采用寬頂堰泄流公
式計算其泄流能力,其水位泄流量關系計算詳見下表。
表2-6水庫水位?泄流量關系表
Z(m)256.7257.0257.2257.4257.6257.8258.0
Q(m3/s)0.05.612.120.129.339.550.8
Z(m)258.2258.4258.6258.8259.0259.2259.4
Q(m3/s)63.076.089.8104.3119.6135.5152.1
Z(m)256.7257.0257.2257.4257.6257.8258.0
Q(m3/s)0.05.612.120.129.339.550.8
⑵庫容曲線
水庫水位?庫容由線采用萬分之一航測圖測得水庫面積計算得到。計
算結果見下表。
表2-7水庫水位?面積、庫容關系表
水位Z(m)面積A(千武)庫容V(萬凌)
2410.00.0
24422.02.0
24634.37.6
24851.816.2
25075.529.0
25296.546.2
254113.067.1
256128.591.3
258145.0118.6
259154.0133.6
260163.5149.4
261173.5166.3
⑶設計洪水
設計洪水采用本階段壩址設計洪水,成果如下表所示。
表2-83.3%頻率洪水過程線計算表
時間
Q地面Q地下
序號Q.Gr'/s)
3
t△t(心s)(m/s)
(1)(2)(3)(4)(5)(1)
10.00.00.00.001
21.61.67.60.472
34.12.576.31.203
48.24.115.32.414
516.58.30.04.845
618.52.04.256
720.52.03.677
822.52.03.088
924.52.02.499
1026.52.01.9110
1128.52.01.3211
Q(m3/
Q地面Q地卜t
序號時間序號
(m3/s)(m:7s)s)
t△t
表2-90.33%頻率洪水過程線計算表
Q,(m7
時間Q地血Q地下
序號
t△t(mVs)(n)7s)s)
10.00.00.00.001
21.71.71L80.512
34.22.5117.61.263
48.54.323.52.554
517.08.50.05.105
619.02.04.506
721.02.03.907
823.02.03.308
925.02.02.709
1027.02.02.1010
1129.02.01.5011
⑷調洪規(guī)則
本次設計經(jīng)比較確定水庫的正常蓄水位為256.70m,水庫的起調水位為
256.70m,泄洪調度方式是:在庫水位達到256.70m時,溢洪道開始泄流。
庫水位低于256.70m時,水庫繼續(xù)蓄水。
2.5.3調洪演算
根據(jù)水庫溢洪道泄流能力、水位?庫容關系及設計洪水過程,采用《水
利水電工程設計計算程序集V3.0》中的《C-2水庫調洪演算數(shù)解值》進行
調洪計算,計算結果幾下表。
表2-10調洪計算成果表
起調條件無閘門控制、起調水位256.701m
頻率0.33%3.33%
最大泄量(才/s)109.2070.36
調洪最高水位(11)258.86258.31
3水庫興利調度計算
是一座以灌溉為主,兼有防洪、養(yǎng)殖、發(fā)電等綜合利用效益的重點小(一)
型水庫。興利調度原則應在確保防洪安全的前提下,充分發(fā)揮水庫的綜合
效益,在調配各種用水中,優(yōu)先滿足灌溉用水,結合防洪減少棄水。
3.1灌溉
3.1.1灌溉范圍、現(xiàn)狀及灌溉設計保證率
XX水庫位于XX縣XX鎮(zhèn)XX村,坐落在XX鄉(xiāng)支流XX溪上,距XX
縣城58km,地理位置為東經(jīng)114°38'27",北緯28°51'02〃,壩址以
上控制流域面6.75km2,主河道長3.85km,設計灌溉面積5300畝,設計保
證率為85%,是一座以灌溉為主,兼有防洪、養(yǎng)殖等綜合利用效益的重點
?。ㄒ唬┬退畮?。
3.1.2作物組成、綜合畝灌溉定額及灌溉用水量
⑴灌區(qū)作物組成
灌區(qū)的作物組成情況見表3-lo
表3-1XX水庫灌區(qū)規(guī)劃水平年作物組成系數(shù)表
作物品種早稻晚稻棉花油菜豆類蔬菜及其它復種指數(shù)
組成系數(shù)0.580.560.030.180.290.221.86
⑵綜合畝灌溉定額
XX水庫灌區(qū)農作物以水稻為主°水稻是灌區(qū)的用水大戶,因此灌溉用
水量的分析計算側重于對水稻灌溉制度的分析。水稻的灌溉方式采用淺水
間歇灌溉法。
⑶蒸發(fā)降雨資料
本次灌溉定額分析計算的基本資料主要是XX縣氣象站的逐日蒸發(fā)、降
雨資料。
⑷作物灌溉制度
水稻灌溉制度根據(jù)贛撫平原水稻灌溉試驗成果,結合灌區(qū)實際情況計算
求得。
⑸典型年的選擇
本次選擇楊樹坪水文站作為來水量計算參證站,楊樹坪灌溉保證率
P=85%天然來水接近的年份有1985年,選擇其為典型年,按面積比的一次
方換算至XX水庫,求得其各月來水量見表3-2。
表3-2XX水庫P=85%設計枯水年各月來水量單位:m3/s
月份―?二三四五六
來水量0.050.090.210.450.730.22合計
月份七A九十i-十二
來水量0.220.070.140.080.100.062.24
⑹作物灌溉需水量推求
根據(jù)灌溉制度及典型年降雨、蒸發(fā)資料,推求出水稻生育期灌溉定額。
⑺灌區(qū)綜合灌溉用水過程
規(guī)劃水平年灌溉需水量計算根據(jù)灌區(qū)設計灌溉面積、規(guī)劃水平年綜合凈
灌溉定額計算成果,考慮灌溉水利用系數(shù)進行計算,渠系水利用系數(shù)1?30
畝中型灌區(qū)為0.65,萬畝以下灌區(qū)為0.75。田間水利用系數(shù):以水稻為主
灌區(qū)為0.95,以旱作物為主灌區(qū)為().9。規(guī)劃水平年灌溉用水量計算成果見
下表。
表3-3XX水庫灌溉作物逐月需水量計算表
早稻晚稻早作物
總灌溉
綜合灌綜合毛旱作物綜
月份晚稻綜合綜合毛灌毛灌溉綜合毛灌毛灌溉用水量
水定額灌溉定毛灌溉用水合灌水定
灌水定額溉定額用水量溉定額用水量(萬舟
(m3/額(mV量(萬m')額(m/
(n?/畝)面/畝)(萬心(m7畝)(萬一)
市)畝)畝)
14.807.740.810.81
22.003.230.380.38
31.332.150.250.25
4101.58163.8450.371.001.610.1950.56
548.4678.1624.031.272.050.1924.22
655.8190.0227.671.602.580.2627.93
741.3666.7120.5199.69160.847.7211.54
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