呂門水庫水文分析計算

32概況呂門水庫擬建于隴川縣章鳳鎮(zhèn)東7km南傘河上游。南傘河發(fā)源于隴川縣與瑞麗市邊界，自東向西流經(jīng)雷門、來保、來相等村寨，于章鳳橋800m匯入南畹河。水庫壩址以上河長7.2km，徑流面積14.0km2，10.3%，徑流區(qū)地理坐標(biāo)東經(jīng)97°51′～97°55′，北緯20′2°11k9°南傘河流域東高西低，中上游雷門以上為山區(qū)，山高坡陡，相對高差較大；下游雷門以下流經(jīng)章鳳壩區(qū)，坡度平緩。水庫徑流區(qū)地形自東南向西北傾斜，最高點(diǎn)位于南部的色勐兵，海拔高程1632m；最低點(diǎn)為水庫壩址處，海拔高程1061m。水庫徑流區(qū)屬亞熱帶潮濕氣候區(qū)，具有冬春枯燥、夏秋潮濕、日溫差變幅較大、降水量大而集中等氣候特點(diǎn)。區(qū)域內(nèi)平均氣溫18.7℃，最高氣溫35.5℃，最低氣溫－2.9℃，無霜期332天，霜期主要消滅在12月～次年2月。降水量主要集中于汛期，5～10月降水量占年降水量的89%，枯季降水量占年降水量的11%。根本資料南傘河流域內(nèi)無實測水文、氣象資料，鄰近流域有章鳳、麻栗壩水文站和姐勒水庫〔文〕站，章鳳和麻栗壩兩水文站位于南畹河干流，章鳳水文站集水面積931km2，麻栗壩水文站集水面積294km2，兩水文站集水面積與設(shè)計站〔水庫壩址斷面〕掌握徑流面積差距較大。姐勒水文站1960年設(shè)于水庫壩址處，集水面積54.8km2；1961年遷至上游，集水面積35.6k219661970觀測工程為水位、流量和降水量。章鳳水文站1964年設(shè)立，1989年改為雨量站僅觀測降水量，其中19671969～1974年資料缺測。徑流呂門水庫徑流區(qū)內(nèi)無實測水文資料，選用等值線圖法和水文比較法進(jìn)展徑流推求。等值線圖法以《云南省地表水資源〔1984年〕成果為依據(jù)，用重心法查“年950mm，查“年徑流C值等值線圖”得變差系數(shù)C值為0.24。由年徑流深計算得到水庫V V壩址斷面多年平均年徑流量1330萬m3。C2倍CP--Ⅲ型表得到不同保證率K

S V P面不同保證率設(shè)計年徑流，成果見表2-1。表2-1 呂門水庫不同保證率設(shè)計年徑流表〔等值線圖法〕模比系數(shù)2013301.19415885013300.98113058013300.7951057水文比似法南傘河徑流主要由降水補(bǔ)給，依據(jù)流域特性和資料實際，選取位于同一氣候區(qū)的姐勒水庫和麻栗壩站作為參證站。姐勒水庫站位于南卡河下游，1970年設(shè)立，集水面積54.8km2，年徑流資料由出庫流量復(fù)原而得。為了延長資料系列，對實測系列進(jìn)展了插補(bǔ)展延，其中1960年資料為原姐勒水文站實測值，1961～1965年資料按面積比移用姐勒水文站〔現(xiàn)水庫站上游〕1961969年資料30〔1960～1989年。1960294km2，196119621964〔四〕站測流斷面，資料系列長41年〔1960～2023年。由姐勒水庫站和麻栗壩〔四〕站年徑流資料分別組成樣本系列，經(jīng)驗頻率用數(shù)學(xué)期望公式計算，均值和變差系數(shù)用矩法初步估量，計算公式為：x 1xn i

mPn1(K 1)2in1

100%v計算得到姐勒水庫站年平均徑流量均值為4000萬m3，變差系數(shù)Cv值為0.22；麻栗壩〔四〕站年平均徑流量均值為36897萬m3，變差系數(shù)C0.20。依據(jù)流域特性取C/Cv s

=2.0，以P—Ⅲ型曲線為線型進(jìn)展適v4000萬m3，變差系數(shù)C0.25；麻栗壩站年平均徑流量均值為36897m3，v變差系數(shù)C值為0.2v南傘河流域〔設(shè)計流域〕位于南卡河流域〔參證流域〕北部，兩流1950mm，參證流域年降水量1530mm。麻栗壩站徑流區(qū)距南傘河流域較遠(yuǎn)，面積相差較大，流域平均降水量1856mm。因此，姐勒水庫為參證站時，均C直接移用參證站成v變差系數(shù)C值移用時略加大，取0.23。Cs2Cv，得到呂門水庫壩v址斷面統(tǒng)計參數(shù)，見表2-2。斷面名稱(km2)斷面名稱(km2)降水量徑流量CvC/Cs v呂門水庫姐勒水庫54.8153040000.252.0麻栗壩站2941856368970.222.0移用姐勒水庫站14.0195013020.252.0移用麻栗壩站14.0195018460.232.0由以上確定的呂門水庫壩址斷面統(tǒng)計參數(shù)，求得不同保證率設(shè)計成2-3。表2-3 呂門水庫不同保證率設(shè)計年徑流表〔水文比較法〕移用姐勒水庫站移用麻栗壩站移用姐勒水庫站移用麻栗壩站移用姐勒水庫站移用麻栗壩站130218461.2021.18715652086130218460.9790.98312751727130218460.7860.80310231411保證率〔保證率〔%〕年徑流均值〔萬m3〕模比系數(shù)年徑流設(shè)計值〔萬m3〕205080麻壩站徑流區(qū)距南傘河流域較遠(yuǎn)，面積相差較大，移用麻栗壩站成果存在不盡合理之處。等值線圖法資料系列較短195～1979年，代表性不夠，計算結(jié)果精度不高。姐勒水庫站徑流區(qū)與南傘河流域距離較近，兩流域位于同一氣候區(qū)，地形地貌、土壤植被等下墊面條件較為接參數(shù)移用時考慮了流域平均高程不同，進(jìn)展了降水量差異修正。因此，判定移用姐勒水庫站計算成果更為合理，選用此成果作為呂門水庫設(shè)計2-4。保證率〔%〕等值線圖法水文比較法〔保證率〔%〕等值線圖法水文比較法〔萬m3〕〔m3〕移用麻栗壩站移用姐勒水庫站〔取用〕201588208615655013051727127580105714111022徑流年內(nèi)安排呂門水庫壩址斷面不同保證率徑流年內(nèi)安排依據(jù)閱歷頻率接近的實測典型年同倍比縮放確定，典型年選取實測徑流資料完整并對供水較為不利的年份，結(jié)合本地區(qū)降雨徑流特性，綜合考慮選擇?？s放時首先求得不同保證率典型年來水量各月百分比，然后按此百分比求得設(shè)計年內(nèi)安排，成果見表2-5。自鄰近的南拉河引局部水量，引水方式為：枯水期來水量小于0.30m3/s時按來水量引，豐水季節(jié)按設(shè)計引水力量0.30m3/s引水。南拉河引水區(qū)位于南傘河流域東北，取水壩以上掌握徑流面積南拉河來水量承受水文比較法推求，仍以姐勒水庫站為參證站，求得不同保證率引水區(qū)來水量年內(nèi)安排，成果見表2-6。呂門水庫壩址斷面年徑流由本流域自產(chǎn)水量加引水量而得，成果見合理性分析雖然《云南省地表水資源》成果資料系列較短1951979年，但據(jù)鄰近流域章鳳站年降水量分析，長短系列降水量相差不大，長系列1979年〕年降水量均值1412.3mm，CV0.18。長短系列CV值相差－0.5%。水庫徑流區(qū)距章鳳站較近，而徑流主要由降水產(chǎn)生，因此，計算成果合理。1960年設(shè)立，經(jīng)插補(bǔ)延長，資料系列長30年〔1960～1989年，具有肯定代表性。徑流資料為云南省水文水資源局德宏分局復(fù)原計算成果，經(jīng)復(fù)核資料牢靠，徑流區(qū)與呂門水庫徑流區(qū)重心距離較近，資料滿足作為呂門水庫參證站要求。保證率項目678保證率項目678910111212安排百分比〔%〕8.7420.1721.2215.5510.907.084.662.922.372P=20%徑流量〔萬m3〕136.9315.8332.3243.5170.7110.973.045.737.23流量〔m3/s〕0.531.181.240.940.640.430.270.170.150安排百分比〔%〕5.8820.9821.7815.9311.756.784.873.172.452P=50%徑流量〔萬m3〕74.9267.5277.7203.1149.886.462.140.431.22流量〔m3/s〕0.291.001.040.780.560.330.230.150.130安排百分比〔%〕4.5721.4522.7317.0111.256.884.412.902.421P=90%徑流量〔萬m3〕46.7219.4232.6174.0115.170.445.129.724.71流量〔m3/s〕0.180.820.870.670.430.270.170.110.100保證率項目678保證率項目678910111212安排百分比〔%〕8.7420.1721.2215.5510.907.084.662.922.372P=20%徑流量〔萬m3〕119.2275.1289.4212.1148.796.663.639.832.42流量〔m3/s〕0.461.031.080.820.560.370.240.150.130安排百分比〔%〕5.8820.9821.7815.9311.756.784.873.172.452P=50%徑流量〔萬m3〕65.3233.1242.0177.0130.675.354.135.227.22流量〔m3/s〕0.250.870.900.680.490.290.200.130.110安排百分比〔%〕4.5721.4522.7317.0111.256.884.412.902.421P=90%徑流量〔萬m3〕40.7191.3202.8151.7100.461.439.325.921.61流量〔m3/s〕0.160.710.760.590.370.240.150.100.0908保證率自產(chǎn)P=20% 引水合計自產(chǎn)保證率自產(chǎn)P=20% 引水合計自產(chǎn)P=50% 引水合計自產(chǎn)P=80% 引水合計項 目678910111212徑流量〔萬m3〕136.9315.8332.3243.5170.7110.973.045.737.23流量〔m3/s〕0.531.181.240.940.640.430.270.170.150徑流量〔萬m3〕77.880.480.477.880.477.863.639.832.42流量〔m3/s〕0.300.300.300.300.300.300.240.150.130徑流量〔萬m3〕214.6396.2412.6321.2251.1188.6136.785.669.65流量〔m3/s〕0.831.481.541.240.940.730.510.320.290徑流量〔萬m3〕74.9267.5277.7203.1149.886.462.140.431.22流量〔m3/s〕0.291.001.040.780.560.330.230.150.130徑流量〔萬m3〕65.380.480.477.880.475.354.135.227.22流量〔m3/s〕0.250.300.300.300.300.290.200.130.110徑流量〔萬m3〕140.2347.8358.0280.8230.2161.7116.275.658.45流量〔m3/s〕0.541.301.341.080.860.620.430.280.240徑流量〔萬m3〕46.7219.4232.6174.0115.170.445.129.724.71流量〔m3/s〕0.180.820.870.670.430.270.170.110.100徑流量〔萬m3〕40.780.480.477.880.461.439.325.921.61流量〔m3/s〕0.160.300.300.300.300.240.150.100.090徑流量〔萬m3〕87.4299.8312.9251.8195.5131.884.455.546.33流量〔m3/s〕0.341.121.170.970.730.510.310.210.190910瑞麗江流域年徑流變差系數(shù)C值0.16～0.25，一般隨徑流面積加大VC0.25合理。V等值線圖法和水文比較法中移用姐勒水庫站資料計算成果較為接近，取用水文比較法〔移用姐勒水庫站年徑流〕分析成果作為設(shè)計成果，成果取用合理。洪水設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)呂門水庫初定規(guī)模為小〔2〕型，依據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪SL252-2023，水庫建筑物為Ⅴ等5級。呂門水庫位于山區(qū)，初定為土壩，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年〔保證率P=3.33，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為200年〔保證率P=0.5，施工洪水標(biāo)準(zhǔn)為5年〔保證率P=20。設(shè)計洪水推求等值線圖法呂門水庫徑流區(qū)內(nèi)無水文、氣象資料，依據(jù)《水利水電工程設(shè)計洪〔SL252-2023〕〔云南省水利廳云水規(guī)[1992]92號南省暴雨徑流查算圖表》作為設(shè)計洪水計算方法之一。呂門水庫壩址以上徑流面積14.0km2，河長7.2km，主河平均坡降10.3%。用重心法查《云南省暴雨徑流查算圖表》中相應(yīng)等值線圖，得到1、6、24小時降水量分別為34.0mm、59.2mm80.0mm，相應(yīng)變差系數(shù)C 值分別為0.35、0.38和0.40，暴雨、產(chǎn)流、匯流參數(shù)分別V4、8、8。依據(jù)南傘河流域特征、暴雨及產(chǎn)匯流參數(shù)，計算得到不同標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計洪水，成果見表2-8。表2-8 等值線圖法水庫壩址斷面設(shè)計洪水成果〔取用〕〔年〕工程洪峰流量〔m3/s〕24〔m3〕20030598.274.549.7183.8126.573.2實測暴雨資料法1、6、24小時降水量分別為36.2mm、57.0mm和88.0mm，相應(yīng)變差系數(shù)C 值V分別為0.32、0.27和0.27，暴雨、產(chǎn)流及匯流參數(shù)由《云南省暴雨徑流查算圖表》查得，分別為4、8、8。依據(jù)南傘河流域特征、暴雨及產(chǎn)匯流參數(shù)，計算得到不同標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計洪水，成果見表2-9。表2-9 實測暴雨法水庫壩址斷面設(shè)計洪水成果重現(xiàn)期重現(xiàn)期〔年〕工程洪峰流量〔m3/s〕24〔m3〕20030598.075.150.9139.9105.271.8等值線圖和實測暴雨資料兩種方法推求的設(shè)計洪峰流量較為接近，24小時洪量實測暴雨資料法成果較等值線圖法偏小，考慮到隴川氣象站海拔高程較水庫徑流區(qū)平均海拔高程低，而降雨一般隨海拔高程增加而增大，洪水則由暴雨形成，因此，取用等值線圖法推求成果作為呂門水庫設(shè)計洪水成果，不同保證率洪水過程見表2-10，過程線見圖2-1。2-10呂門水庫設(shè)計洪水成果表時段〔△t=1h〕P=0.5%P=3.33%P=20%00.000.000.00198.2074.5049.70288.0064.4039.70369.4048.6027.00452.8035.0017.30539.8024.5011.30629.9016.607.60719.9011.305.40813.608.004.1099.906.103.40107.705.103.10116.504.603.00126.004.403.00135.804.403.10145.804.503.30156.004.703.40166.104.903.20176.505.202.90186.804.902.70197.204.502.50206.804.202.30216.403.902.00226.003.601.80235.603.301.6024000洪峰流時98.274.549.724小時洪量備 注183.8126.5流量單位：m3/s，洪量單位：萬m3。73.2P=3.3%P=20%P=0.50 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10P=3.3%P=20%P=0.50 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324△t(1h)21呂門水庫壩址斷面設(shè)計洪水過程線圖s/m(Q100806040200施工洪水估算呂門水庫施工期定為11月至次年5栗壩站洪水資料分析確定。經(jīng)分析，麻栗壩站施工期洪水與年洪水洪峰流量比值為0.15，24小時洪量比值為0.18，移用此比值，求得呂門水庫施工期洪峰流量為7.47m3/s，2413.3m3過程以年洪水為典型進(jìn)展縮放求得，成果見表2-112-2。2-11呂門水庫施工期設(shè)計洪水成果表〔P=20%〕時段〔△t=1h〕流量時段〔△t=1h〕流量00.00140.6917.46150.7126.35160.6734.86170.6143.46180.5752.37190.5361.67200.48備備注流量單位：m3/s，洪量單位：萬m3。71.19210.4280.90220.3690.78230.32100.74240.00110.72洪峰流量7.46120.6924小時洪量13.4130.68)/8.00m(7.006.005.004.003.002.001.000.000123 456789101112131415161718192021222324sQsQ△t(1h)22呂門水庫壩址斷面施工期設(shè)計洪水過程線圖呂門水庫徑流區(qū)無實測泥沙資料，由《云南省土壤侵蝕遙感調(diào)查報告》中《云南省侵蝕圖〔2023年版〕查算。由圖查得水庫徑流區(qū)土壤中度侵蝕面積0.92km2，微度侵蝕面積1.12km2，無明顯侵蝕面積11.96km2。呂門水庫主要功能是城鎮(zhèn)供水，作為飲用水水源地，工程建200t/km2.a，輕度侵蝕模數(shù)取1500t/km2.a，中度侵蝕模數(shù)取3200t/km2.a。依據(jù)水庫徑流區(qū)土壤侵蝕面積和相應(yīng)侵蝕模數(shù)，計算得到水庫壩址斷面多年平均年輸沙量級別面積(km2)模數(shù)(t/km2.a)懸移質(zhì)推合移質(zhì)級別面積(km2)模數(shù)(t/km2.a)懸移質(zhì)推合移質(zhì)計懸移質(zhì)含沙量(kg/m3)無明顯侵蝕11.962000.170.070.240.13輕度侵蝕1.1215000.120.050.170.09中度侵蝕0.9232000.210.090.290.16合計14.000.490.210.700.38水量損失呂門水庫建成后，庫區(qū)水面面積、水體體積均增大增加水量損失由庫面蒸發(fā)和庫區(qū)滲漏兩局部組成。蒸發(fā)損失原河道徑流區(qū)無實測蒸發(fā)資料，由《云南省地表水資源》查得流域多年平均水面蒸發(fā)量1300mm，陸面蒸發(fā)量800mm，庫區(qū)由陸面變?yōu)樗婧笤黾铀?00mm。正常蓄水位〔1087m〕時水面面積按4.24萬m2計算，年蒸發(fā)水量2.12m3。滲漏損失水庫庫區(qū)滲漏損失按月平均蓄水量的1%〔1087m〕46.75m3，年平均滲漏損失水量5.61m3。3興利計算死水位確定呂門水庫功能為城鎮(zhèn)供水，兼顧少量農(nóng)灌用水。水庫壩址海拔高程1061m，供水城鎮(zhèn)〔章鳳〕海拔高程900m；農(nóng)灌區(qū)位于下游，海拔高程水庫壩址斷面多年平均輸沙量0.70t，其中懸移質(zhì)輸沙量0.49t，推移0.21萬t。水庫規(guī)模為小〔二〕型，使用期限按30年計算，懸移質(zhì)泥沙容重取1.4t/m3，推移質(zhì)泥沙容重取1.8t/m3，計算得到水庫壩址斷面泥沙總淤積量14.03萬m3。為了便于水工樞紐布置及保證水庫正常使用期限，確定水庫死水位為1077m14.44m3。徑流調(diào)整計算呂門水庫建成后主要為章鳳鎮(zhèn)供水，依據(jù)需水推測，供水流量為0.33m3/s，另外需兼顧少量農(nóng)田澆灌用水，11～12月農(nóng)灌供水流量0.10m3/s，4～5月農(nóng)灌供水流量0.20m3/s。水庫供水保證率P=80%，按設(shè)計枯水年〔P=80%〕來水過程及初定1077.00m，調(diào)整計算供水過程。調(diào)整計算時所增加的蒸發(fā)損失按年500mm平均蓄水量的1%估算，水庫水位～面積、水位～庫容關(guān)系見表3-1。水位〔m〕1062.水位〔m〕1062.001063.001064.001065.001066.001067.001068.001069.001070.001071.001072.001073.001074.001075.001076.001077.00〔萬m2〕〔萬m2〕水位〔m〕1078.001079.001080.001081.001082.001083.001084.001085.001086.001087.001088.001089.001090.001091.001092.00〔萬m2〕〔萬m2〕0.030.010.030.010.120.080.220.250.310.510.410.870.551.350.682.720.821.970.973.621.104.651.275.841.437.181.628.701.8110.422.0012.332.2214.442.4316.752.6519.292.8522.043.4624.993.2328.133.4231.463.6334.983.8238.704.0242.624.2446.754.4651.064.6955.624.9260.475.1765.515.4370.81依據(jù)水庫壩址地形及其他相關(guān)分析成果，初步確定水庫正常蓄水位為1087m，按遲蓄方案逐月調(diào)整計算，6～11月可以按需水要求供水，月供水流量為0.330.43月～2月按來水量供水，其中120.31m3/s，1月供水流量0.20m3/s，20.18m3/s；3～53月日供水量為1.50萬〔流量0.173/s～5月日供水量為1.75萬〔量0.203/s，調(diào)整計算過程見表3-。月份表3-2 呂門水庫P=80%枯水年徑流調(diào)整計算表〔方案一，正常月份來水量初定用水量余缺水量(萬m3)庫容平均庫容水位水面面積損失水量(3)(萬m3)(萬m3)余 缺3)m3)(m)(萬m2)蒸發(fā)滲漏合計687.4485.541.9014.4414.441077.002.220.090.140.247299.7588.39211.3614.4414.441077.002.220.090.140.248312.9188.39224.214.4414.441077.002.220.090.140.249251.7785.54166.2314.4414.441077.002.220.090.140.2414.441011195.48131.7788.39111.46107.0920.3126.9620.7036.851079.511084.502.753.730.120.150.210.370.320.521284.3684.3646.7546.751087.004.240.180.470.6546.75155.5455.5446.751087.004.240.180.470.64246.3046.3046.7546.751087.004.240.180.470.6346.75336.7047.0010.3041.601085.513.920.160.420.58436.3353.0516.7436.4528.081081.493.130.130.280.41549.2654.555.2719.7117.071077.892.410.100.170.27合計1587.62888.49731.4332.3114.441.563.424.982021防洪計算呂門水庫設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為30P=3.33200年一遇P=0.5，分別對此兩標(biāo)準(zhǔn)洪水進(jìn)展調(diào)洪演算。呂門水庫位于西南季風(fēng)區(qū)，汛期為5～106～9月，洪6～8月。依據(jù)徑流調(diào)整計算成果，6～9月來量較大，10月下旬開頭蓄水即能蓄滿，因此，水庫防洪調(diào)度方式為空庫度汛，調(diào)洪計算時自死水位起調(diào)。式中：εm——流量系數(shù)，取0.34；g——重力加速度，取9.81；B——溢洪道寬度，取5.0m；H——水頭。輸水隧洞底板高程1076.75m，泄流關(guān)系見表3-3。3-3呂門水庫輸水隧洞泄流關(guān)系表1076.75001079.252.55.21084.75810.11092.0015.2510.1洪水調(diào)整按水量平衡原理進(jìn)展計算，公式為：(Q＋Q)/2△t－(q＋q)/2△t＝V－V1 2 1 2 2 1Q2、q2——分別為時段末入庫、出庫流量；V、V

——分別為時段初、時段末水庫蓄水量。1 2經(jīng)調(diào)整計算，各標(biāo)準(zhǔn)洪水計算成果見表3-4，計算過程見表3-5、表3-6。表3-4 呂門水庫調(diào)洪計算成果表重現(xiàn)期〔年〕30200起調(diào)水位〔m〕1077.001077.00溢洪道寬〔m〕5.05.0溢洪道堰頂高程〔m〕1084.801084.80最高庫水位〔m〕1087.171088.65最大下泄流量〔m3/s〕37.767.0時段△t=1h來水流量〔m3/s〕下泄流量〔m時段△t=1h來水流量〔m3/s〕下泄流量〔m3/s〕庫水位〔m〕溢洪道輸水隧洞總下泄流量175.100.006.036.031081.81255.6018.7910.1028.891086.64335.9027.5510.1037.651087.17423.0020.0410.1030.141086.72515.1011.6010.1021.701086.13610.305.5510.1015.651085.6277.401.7610.1011.861085.1885.900.0010.1010.101084.7995.000.009.579.571084.37104.700.008.978.971083.93114.600.008.418.411083.52124.700.007.917.911083.16134.900.007.497.491082.86145.100.007.157.151082.61155.400.006.886.881082.42165.000.006.656.651082.25174.600.006.386.381082.06184.3