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