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【摘 要】 抄道沟水库设计洪水计算采用暴雨途径进行分析,分析时采用了推理公式法和合理化公式法复核计算,可为计算类似小水库除险加固工程设计洪水分析提供借鉴。
【关键词】 小型水库;除险加固;暴雨;设计洪水
The analysis on calculation method of design flood of Chaodaogou reservoir reinforcement engineering in Qinghuangdao
Cui Shu-Hua
Hebei research institute of investigation and design of water conservancy and hydropower, Tianjin 300250
【Abstract】 The design flood calculation of Chaodaogou reservoir use rainstorm pathway analysis, the reasoning formula method and the rational formula method for checking calculation, this calculation of similar reinforcement project of small reservoir design flood analysis can be a draw lesson.
【Key Words】 Small reservoir; Reinforcement; Rainstorm; Design Flood
1 概况
抄道沟水库坐落在滦河流域的沙河上游,坝址位于秦皇岛市青龙县八道沟乡的抄道沟内,距县城约25km。水库坝址以上控制流域面积12.1km2,现状总库容155.4万m3,是一座以防洪为主,结合灌溉、发电和养殖等综合利用的小(1)型水库。水库枢纽工程由拦河坝、溢洪道、输水洞和电站等四部分组成。
水库于1969年动工兴建,1972年主体工程基本完工,2004年进行了大坝安全鉴定,将大坝安全类别评定为三类坝;2008年4月始开展除险加固工程,截止2011年底除险加固工程已经竣工。
流域内多年平均降水量为750mm,降水年内分配极不均匀,7、8、9三个月的雨量一般占全年降水量的80%。受降雨及流域内纵坡较陡的影响,本流域的洪水具有暴涨暴落的特点。
2 设计洪水
2.1洪峰流量
抄道沟水库所在流域无实测径流资料,无法采用实测洪水资料推求设计洪水,其设计洪峰流量采用暴雨途径进行计算,利用《秦皇岛市水文手册》(1999年)提供的方法进行计算,通过对该地区的水文特性进行分析,选择推求设计洪水的方法有单因子公式和推理公式。
流域特征值为由1:5万地形图重新复核后成果,流域面积12.1km2,主河道长度7.02km,主河道纵坡81.6‰。
2.4.2.1设计洪峰流量
(1)单因子公式法
(1km2 式中:—某一频率的洪峰流量(m3/s);
—某一频率的洪峰模系数;
—流域面积(km2)。
(2)推理公式法
τ τ≥tc
式中:——汇流历时(h);
——τ历时内的最大降雨量(mm);
tc——净雨历时(h);
——次洪水径流深(mm);
——产流参数(mm/h):
——汇流参数(无量纲);
——主河道比降。
其他符号意义同前。
2.4.2.2设计洪水总量
设计洪水总量采用《秦皇岛市水文手册》提供的方法推求,计算公式为:
式中:——次洪水总量(万m3);
——次洪水径流深(mm);
——流域面积(km2)。
2.4.2.3设计洪水成果
本次设计洪峰流量与1982年三查三定设计洪峰流量成果比较见表1。
表1 设计洪峰流量比较表
时间 计算依据 计算方法 设计洪峰(m3/s)
500年 300年 50年
三查三定成果 469 416 322
本次计算 《秦皇岛市水文手册》法(1999年) 单因子公式 466 413 244
推理公式 500 450 385
由表1可见,本次计算50年一遇洪水的洪峰单因子公式成果为244m3/s,推理公式成果为385m3/s,与1982年三查三定成果322m3/s比较,三查三定成果位于本次分析成果之中,300年一遇洪水的洪峰与1982年三查三定成果比较,基本一致。经综合考虑,本次设计洪峰流量仍采用1982年三查三定成果。设计洪量采用《秦皇岛市水文手册》直接计算成果。
本次设计洪水成果见表2。
表2 设计洪水成果表
重现期 洪峰(m3/s) 洪量(万m3)
500年一遇 469 455
300年一遇 416 404
50年一遇 322 251.7
2.4.2.5设计洪水过程线
因流域面积较小,洪水过程线采用三角形法推求,根据《秦皇岛市水文手册》提供的经验公式计算:
式中:——涨水历时(h); ——流域面积(km2);
——河道比降(‰);
——次洪水总量(万m3);
——洪峰流量(m3/s);
——次洪水总历时。
设计和校核标准的洪水过程线见表3。
表3 水库设计洪水过程线
时段
(h) 校核标准0.33%Q(m3/s) 设计标准2%Q(m3/s) 时段
(h) 校核标准
0.33%Q(m3/s) 设计标准
2%Q(m3/s)
0 0 0 2.8 235 145
0.2 104 53.7 3 217 145
0.4 208 161 3.2 199 123.5
0.6 312 322 3.4 181 80.5
0.8 416 316.3 3.6 163 62.6
1 398 305 3.8 145 44.7
1.2 380 285 4 127 26.8
1.4 362 266.7 4.2 109 8.9
1.6 344 250 4.4 90.4 0
1.8 326 232.7 4.6 72.4 0
2 307 214.3 4.8 54.3
2.2 289 195 5 36.2
2.4 271 181.7 5.2 18.1
2.6 253 165 5.4 0
2.4合理性检查
根据海滦河流域(P=1%)洪峰流量~流域面积分析,抄道沟水库百年一遇洪峰流量模数与其所处的地理位置和暴雨特性一致,符合海滦河流域的一般规律,从面上平衡角度考虑抄道沟水库的设计洪水计算成果是合理的。
3 结语
抄道沟水库是秦皇岛地区计算小水库设计洪水方法的典型,多数情况下设计洪水计算都是采用暴雨途径计算,由暴雨推求洪水。本文通过对该地区的水文特性进行分析,选择推求洪水的方法有合理化公式和推理公式,并进行了合理性检查,可为类似小水库设计洪水计算提供借鉴。
参考文献:
[1]黄振平主编,水文统计学[K],河海大学出版社,2003.
[2]华东水利学院主编,水文学的概率统计基础[M],水利出版社,1981.
[3]武汉大学水利水电学院主编,水力计算手册[K].中国水利水电出版社,2006.
[4]杨诚芳主编,地表水资源与水文分析[M],中国水利水电出版社,1992.
[5] SL252-2000,水利水电工程等级划分及洪水标准[S].
[6] SL44-93,水利水电工程设计洪水计算规范[S].
[7]吴明远、詹道江、叶守泽合编,工程水文学[M],水利电力出版社,1985.
[8]叶秉如主编,水利计算[M],水利电力出版社,1984.
[9]成都科技大学主编,水力学[K].高等教育出版社,1982.
[10]华东水利学院水文系编,水利计算及规划[M],中国工业出版社,1962.
[11]秦皇岛市水利局与河北省唐秦水文水资源勘测局合编的《秦皇岛市水文手册》(1999年)
作者简介:崔淑华(1966.4—),女(汉族),河北省海兴县人,工程师,主要从事水利水电规划和水文水资源工作。
【关键词】 小型水库;除险加固;暴雨;设计洪水
The analysis on calculation method of design flood of Chaodaogou reservoir reinforcement engineering in Qinghuangdao
Cui Shu-Hua
Hebei research institute of investigation and design of water conservancy and hydropower, Tianjin 300250
【Abstract】 The design flood calculation of Chaodaogou reservoir use rainstorm pathway analysis, the reasoning formula method and the rational formula method for checking calculation, this calculation of similar reinforcement project of small reservoir design flood analysis can be a draw lesson.
【Key Words】 Small reservoir; Reinforcement; Rainstorm; Design Flood
1 概况
抄道沟水库坐落在滦河流域的沙河上游,坝址位于秦皇岛市青龙县八道沟乡的抄道沟内,距县城约25km。水库坝址以上控制流域面积12.1km2,现状总库容155.4万m3,是一座以防洪为主,结合灌溉、发电和养殖等综合利用的小(1)型水库。水库枢纽工程由拦河坝、溢洪道、输水洞和电站等四部分组成。
水库于1969年动工兴建,1972年主体工程基本完工,2004年进行了大坝安全鉴定,将大坝安全类别评定为三类坝;2008年4月始开展除险加固工程,截止2011年底除险加固工程已经竣工。
流域内多年平均降水量为750mm,降水年内分配极不均匀,7、8、9三个月的雨量一般占全年降水量的80%。受降雨及流域内纵坡较陡的影响,本流域的洪水具有暴涨暴落的特点。
2 设计洪水
2.1洪峰流量
抄道沟水库所在流域无实测径流资料,无法采用实测洪水资料推求设计洪水,其设计洪峰流量采用暴雨途径进行计算,利用《秦皇岛市水文手册》(1999年)提供的方法进行计算,通过对该地区的水文特性进行分析,选择推求设计洪水的方法有单因子公式和推理公式。
流域特征值为由1:5万地形图重新复核后成果,流域面积12.1km2,主河道长度7.02km,主河道纵坡81.6‰。
2.4.2.1设计洪峰流量
(1)单因子公式法
(1km2
—某一频率的洪峰模系数;
—流域面积(km2)。
(2)推理公式法
τ
式中:——汇流历时(h);
——τ历时内的最大降雨量(mm);
tc——净雨历时(h);
——次洪水径流深(mm);
——产流参数(mm/h):
——汇流参数(无量纲);
——主河道比降。
其他符号意义同前。
2.4.2.2设计洪水总量
设计洪水总量采用《秦皇岛市水文手册》提供的方法推求,计算公式为:
式中:——次洪水总量(万m3);
——次洪水径流深(mm);
——流域面积(km2)。
2.4.2.3设计洪水成果
本次设计洪峰流量与1982年三查三定设计洪峰流量成果比较见表1。
表1 设计洪峰流量比较表
时间 计算依据 计算方法 设计洪峰(m3/s)
500年 300年 50年
三查三定成果 469 416 322
本次计算 《秦皇岛市水文手册》法(1999年) 单因子公式 466 413 244
推理公式 500 450 385
由表1可见,本次计算50年一遇洪水的洪峰单因子公式成果为244m3/s,推理公式成果为385m3/s,与1982年三查三定成果322m3/s比较,三查三定成果位于本次分析成果之中,300年一遇洪水的洪峰与1982年三查三定成果比较,基本一致。经综合考虑,本次设计洪峰流量仍采用1982年三查三定成果。设计洪量采用《秦皇岛市水文手册》直接计算成果。
本次设计洪水成果见表2。
表2 设计洪水成果表
重现期 洪峰(m3/s) 洪量(万m3)
500年一遇 469 455
300年一遇 416 404
50年一遇 322 251.7
2.4.2.5设计洪水过程线
因流域面积较小,洪水过程线采用三角形法推求,根据《秦皇岛市水文手册》提供的经验公式计算:
式中:——涨水历时(h); ——流域面积(km2);
——河道比降(‰);
——次洪水总量(万m3);
——洪峰流量(m3/s);
——次洪水总历时。
设计和校核标准的洪水过程线见表3。
表3 水库设计洪水过程线
时段
(h) 校核标准0.33%Q(m3/s) 设计标准2%Q(m3/s) 时段
(h) 校核标准
0.33%Q(m3/s) 设计标准
2%Q(m3/s)
0 0 0 2.8 235 145
0.2 104 53.7 3 217 145
0.4 208 161 3.2 199 123.5
0.6 312 322 3.4 181 80.5
0.8 416 316.3 3.6 163 62.6
1 398 305 3.8 145 44.7
1.2 380 285 4 127 26.8
1.4 362 266.7 4.2 109 8.9
1.6 344 250 4.4 90.4 0
1.8 326 232.7 4.6 72.4 0
2 307 214.3 4.8 54.3
2.2 289 195 5 36.2
2.4 271 181.7 5.2 18.1
2.6 253 165 5.4 0
2.4合理性检查
根据海滦河流域(P=1%)洪峰流量~流域面积分析,抄道沟水库百年一遇洪峰流量模数与其所处的地理位置和暴雨特性一致,符合海滦河流域的一般规律,从面上平衡角度考虑抄道沟水库的设计洪水计算成果是合理的。
3 结语
抄道沟水库是秦皇岛地区计算小水库设计洪水方法的典型,多数情况下设计洪水计算都是采用暴雨途径计算,由暴雨推求洪水。本文通过对该地区的水文特性进行分析,选择推求洪水的方法有合理化公式和推理公式,并进行了合理性检查,可为类似小水库设计洪水计算提供借鉴。
参考文献:
[1]黄振平主编,水文统计学[K],河海大学出版社,2003.
[2]华东水利学院主编,水文学的概率统计基础[M],水利出版社,1981.
[3]武汉大学水利水电学院主编,水力计算手册[K].中国水利水电出版社,2006.
[4]杨诚芳主编,地表水资源与水文分析[M],中国水利水电出版社,1992.
[5] SL252-2000,水利水电工程等级划分及洪水标准[S].
[6] SL44-93,水利水电工程设计洪水计算规范[S].
[7]吴明远、詹道江、叶守泽合编,工程水文学[M],水利电力出版社,1985.
[8]叶秉如主编,水利计算[M],水利电力出版社,1984.
[9]成都科技大学主编,水力学[K].高等教育出版社,1982.
[10]华东水利学院水文系编,水利计算及规划[M],中国工业出版社,1962.
[11]秦皇岛市水利局与河北省唐秦水文水资源勘测局合编的《秦皇岛市水文手册》(1999年)
作者简介:崔淑华(1966.4—),女(汉族),河北省海兴县人,工程师,主要从事水利水电规划和水文水资源工作。