防洪調(diào)度計(jì)算設(shè)計(jì)

XX省XX縣XX水庫調(diào)度附件XX省XX水利電力勘察設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)證號(hào)A2360027572014年1月目錄1概述 41.1工程概況 41.1.1大壩 41.1.2溢洪道 41.1.3引水隧洞 51.2工程建設(shè)與加固歷史 52水庫防洪計(jì)算 62.1流域自然地理概況 62.2流域水文氣象特征 72.3水文資料情況 72.4洪水 82.4.1查《手冊(cè)》法計(jì)算設(shè)計(jì)暴雨 82.4.2實(shí)測(cè)資料法計(jì)算設(shè)計(jì)暴雨 92.4.3推理公式法計(jì)算設(shè)計(jì)洪水 102.5調(diào)洪計(jì)算 112.5.1防洪標(biāo)準(zhǔn) 112.5.2基本資料 122.5.3調(diào)洪演算 153水庫興利調(diào)度計(jì)算 163.1灌溉 163.1.1灌溉范圍、現(xiàn)狀及灌溉設(shè)計(jì)保證率 163.1.2作物組成、綜合畝灌溉定額及灌溉用水量 163.1.3灌溉庫容 201概述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°38ˊ27″，北緯28°51ˊ02″，壩址以上控制流域面6.75km2，主河道長(zhǎng)3.85km，設(shè)計(jì)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(diǎn)小(一)型水庫。根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000）,水庫樞紐工程等級(jí)為Ⅳ等，主要永久性建筑物為4級(jí)建筑物，次要建筑物屬5級(jí)。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m3。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇，設(shè)計(jì)洪水位258.31m，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為300年一遇，校核洪水位258.86m，相應(yīng)總庫容為131.56萬m3，近期非常運(yùn)用洪水標(biāo)準(zhǔn)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(zhǎng)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(shè)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(duì)應(yīng)設(shè)置踏步寬度，踏步用C15砼現(xiàn)澆，下設(shè)15cm厚的砂卵石墊層。下游坡采用草皮護(hù)坡。同時(shí)為避免雨水漫流沖刷壩坡，在下游壩坡面上設(shè)置縱、橫排水溝，縱向排水溝設(shè)置于馬道及下游坡腳處，斷面尺寸0.4×0.4m，橫向排水溝設(shè)置于大壩上、下游坡面與兩岸交線處，排水溝斷面尺寸為0.4×0.41.1.2溢洪道溢洪道位于大壩的右側(cè)，澆筑砼底板和邊墻，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砼結(jié)構(gòu)。一級(jí)泄槽底寬4m，長(zhǎng)46m，底坡0.184，二級(jí)泄槽長(zhǎng)10m，進(jìn)口底寬為4.0m，漸變?yōu)?.0m和消力池相接。將現(xiàn)有的漿砌石擋墻及砼底板拆除后重建鋼筋砼結(jié)構(gòu)，一、二級(jí)底板厚度均為30cm。兩側(cè)設(shè)頂寬50cm的砼擋土墻。泄槽采用一級(jí)消能，消力池池長(zhǎng)28m，寬6m，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(jìn)出口段與山坡近于正交，全長(zhǎng)11.346m，進(jìn)口底板高程為243.00m，出口為242.00m，出口設(shè)鋼襯管和閘閥與灌溉渠相接，進(jìn)口閘門段布置在山體之外，啟閉臺(tái)通過工作橋與山坡相連，啟閉臺(tái)高程為260.0m。隧洞工作閘門設(shè)置在出口處，采用φ600閘閥控制，進(jìn)口閘門作為檢修閘門用，為靜水啟閉。隧洞徑為1.3m，采用C25鋼筋混凝土襯砌。1.2工程建設(shè)與加固歷史XX水庫大壩為心墻土壩。1958年初進(jìn)行實(shí)地勘察、設(shè)計(jì)，同年年底開工，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)最大壩高25.5m。1960年壩高完成至252.00m，并在壩體上構(gòu)筑臨時(shí)溢洪道，水庫開始蓄水。1961年6月9日山洪暴發(fā)，臨時(shí)溢洪道沖毀，壩體缺口，壩體土石方?jīng)_毀近三分之一，三個(gè)大隊(duì)受災(zāi)，沖毀農(nóng)田296畝、房屋98間，大壩停工，同年底開始在右側(cè)山坡開挖溢洪道，1962年底溢洪道開挖完畢。1963年11月大壩復(fù)工，1965年3月完工，大壩加高至260.40m因右壩肩單薄且漏水嚴(yán)重，1984年至1988先后對(duì)右壩肩進(jìn)行了兩次加固處理。2008年3月XX省XX水利水電勘察設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司對(duì)其進(jìn)行了水庫除險(xiǎn)加固勘察、設(shè)計(jì)工作，并編制了初步設(shè)計(jì)報(bào)告。

2水庫防洪計(jì)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(cè)XX小溪，主河道長(zhǎng)5.1km，河道的平均縱比降為0.111，控制流域面積3.4km2,整個(gè)流域范圍內(nèi)山青水綠，上游兩岸植被良好，人類活動(dòng)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(duì)壩址以上流域參數(shù)進(jìn)行了復(fù)核，其結(jié)果與安全鑒定及除險(xiǎn)加固初設(shè)報(bào)告中的結(jié)果基本一致，故延用除險(xiǎn)加固初設(shè)報(bào)告中的取值。

表2-1流域參數(shù)比較表流域面積(km2)主河道長(zhǎng)(km)平均坡降(‰)安全評(píng)價(jià)報(bào)告3.45.10.111初步設(shè)計(jì)報(bào)告3.45.10.111本階段采用值3.45.10.1112.2流域水文氣象特征水XX水庫地處亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，日照充足，無霜期長(zhǎng)，四季分明。XX縣歷年氣象統(tǒng)計(jì)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℃。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(jié)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1567mm，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(duì)濕度為3%。⑤風(fēng)向、風(fēng)速：多為東北風(fēng)，年平均風(fēng)速為2.9m/s，多年平均最大風(fēng)速12m/s。⑥降水：流域內(nèi)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(nèi)沒有水文站和雨量站，缺少入庫實(shí)測(cè)洪峰流量及本流域暴雨資料，所以本次復(fù)核設(shè)計(jì)洪水主要采用《XX省暴雨洪水查算手冊(cè)》推算，其設(shè)計(jì)暴雨采用查手冊(cè)法及根據(jù)XX縣氣象站年最大短歷時(shí)降雨資料進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)兩種方法計(jì)算的洪水成果進(jìn)行比較，取其較不利的洪水作為計(jì)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(cè)》（以下簡(jiǎn)稱手冊(cè)）提供的方法計(jì)算，根據(jù)《手冊(cè)》使用規(guī)定，集水面積小于30km2的流域，一般采用推理公式法計(jì)算設(shè)計(jì)洪水。2.4.1查《手冊(cè)》法計(jì)算設(shè)計(jì)暴雨XX水庫流域內(nèi)無實(shí)測(cè)降雨資料，可采用查《手冊(cè)》的方法或采用鄰近雨量站的資料進(jìn)行暴雨計(jì)算。XX水庫集雨面積較小，庫區(qū)流域暴雨洪水的產(chǎn)、匯流歷時(shí)短，具有典型的山溪性河流特征，故重點(diǎn)計(jì)算最大24小時(shí)設(shè)計(jì)暴雨值。由《手冊(cè)》可查得各時(shí)段的模比系數(shù)Kp，從而求得各時(shí)段點(diǎn)暴雨量，再由點(diǎn)面折算系數(shù)，將點(diǎn)暴雨量轉(zhuǎn)化成整個(gè)流域的面暴雨量。計(jì)算結(jié)果如下表所示。

表2-2手冊(cè)法推算XX水庫設(shè)計(jì)暴雨雨量表頻率（%）項(xiàng)目53.30.50.3324小時(shí)暴雨均值（mm）110(點(diǎn)面折減系數(shù)a=0.999)24小時(shí)點(diǎn)暴雨量（mm）202.4223.3294.8315.724小時(shí)面暴雨量（mm）202.2223.1294.5315.46小時(shí)暴雨均值（mm）80(點(diǎn)面折減系數(shù)a=0.996)6小時(shí)點(diǎn)暴雨量（mm）150.4167.2223.2235.26小時(shí)面暴雨量（mm）149.8166.5222.3234.33小時(shí)暴雨點(diǎn)面折減系數(shù)a=0.9943小時(shí)點(diǎn)暴雨量（mm）113.2125.9169.0178.63小時(shí)面暴雨量（mm）112.5125.1168.0177.51小時(shí)暴雨均值（mm）37(點(diǎn)面折減系數(shù)a=0.993)1小時(shí)點(diǎn)暴雨量（mm）72.280.3108.8115.41小時(shí)面暴雨量（mm）71.779.7108.0114.62.4.2實(shí)測(cè)資料法計(jì)算設(shè)計(jì)暴雨XX水庫流域內(nèi)無實(shí)測(cè)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(shí)測(cè)最大日降雨資料，并且有1981年至2003年共23年實(shí)測(cè)任意時(shí)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(shè)計(jì)暴雨。XX氣象站歷年最大24小時(shí)、6小時(shí)、3小時(shí)、1小時(shí)降雨資料及統(tǒng)計(jì)計(jì)算分別見表4.2.3、4.2.4、4.25、4.2.6，分別對(duì)歷年數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用PⅢ型曲線適線法進(jìn)行理論頻率計(jì)算，可確定不同時(shí)段歷年最大降雨的頻率曲線統(tǒng)計(jì)參數(shù)。根據(jù)實(shí)測(cè)暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)，可求得各頻率設(shè)計(jì)暴雨如下表所示。表2-3XX水庫實(shí)測(cè)不同暴雨歷時(shí)設(shè)計(jì)雨量頻率（%）項(xiàng)目53.30.50.3324小時(shí)點(diǎn)暴雨均值（mm）123.0(a=0.999)24小時(shí)點(diǎn)暴雨量（mm）236.0260.8360.0377.624小時(shí)面暴雨量（mm）235.9260.7359.6377.46小時(shí)點(diǎn)暴雨均值（mm）77.6(a=0.996)6小時(shí)點(diǎn)暴雨量（mm）129.6140.5181.6186.06小時(shí)面暴雨量（mm）129.5140.4180.9185.83小時(shí)點(diǎn)暴雨均值（mm）59.3(a=0.994)3小時(shí)點(diǎn)暴雨量（mm）94.3101.2125.1131.43小時(shí)面暴雨量（mm）94.2101.1124.3131.21小時(shí)點(diǎn)最大降雨均值（mm）38.9(a=0.993)1小時(shí)點(diǎn)暴雨量（mm）61.165.482.184.01小時(shí)面暴雨量（mm）61.065.381.583.9根據(jù)查《手冊(cè)》法和實(shí)測(cè)資料法計(jì)算得出各種頻率下各種時(shí)段的設(shè)計(jì)暴雨量表可知，除24小時(shí)降雨實(shí)測(cè)暴雨較大外，其余時(shí)段設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算值《手冊(cè)》計(jì)算成果更大，為安全起見，24小時(shí)設(shè)計(jì)暴雨值采用實(shí)測(cè)暴雨計(jì)算成果，其余時(shí)段設(shè)計(jì)暴雨均采用《手冊(cè)》計(jì)算成果來推求設(shè)計(jì)洪水資料。2.4.3推理公式法計(jì)算設(shè)計(jì)洪水根據(jù)《手冊(cè)》中的使用方法和說明可知，對(duì)集雨面積小于30km2流域，一般采用推理公式法計(jì)算設(shè)計(jì)洪水。XX水庫集雨面積為2.73km2，因此采用推理公式法推求設(shè)計(jì)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(cè)》有關(guān)附圖知XX水庫在推理公式產(chǎn)流分圖中為V區(qū)、匯流分圖中為Ⅷ區(qū)，該區(qū)的設(shè)計(jì)前期雨量Pa=85mm，Im=110mm。根據(jù)《手冊(cè)》使用說明中的設(shè)計(jì)暴雨雨型的選用和相應(yīng)時(shí)段長(zhǎng)Δt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(shè)計(jì)洪水時(shí)，時(shí)段長(zhǎng)Δt取1h，采用24h暴雨量推求設(shè)計(jì)洪水。計(jì)算結(jié)果如下表所示。表2-4XX水庫設(shè)計(jì)洪峰流量成果表頻率0.33%0.5%3.3%5.0%洪峰流量（m3/s）118.86110.2377.5067.882.4.為進(jìn)一步從地區(qū)上檢驗(yàn)成果的合理性，將上述計(jì)算結(jié)果與本地區(qū)的五寶洞水庫和祥云水庫設(shè)計(jì)洪水成果進(jìn)行比較，結(jié)果詳見下表。表2-5設(shè)計(jì)洪水成果比較表水庫名稱集雨面積F（km2）主河道長(zhǎng)km主河道比降洪峰流量（m3/s）洪峰模數(shù)（Q/F2/3）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水庫2.272.20.03347.1830.927.3217.89祥云水庫4.643.00.067115.8970.8241.6425.44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(rèn)為本次XX水庫的洪水計(jì)算成果是合理的。2.5調(diào)洪計(jì)算2.5.1防洪標(biāo)準(zhǔn)XX水庫為小(1)型水庫，根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(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(jí)建筑物，次要建筑物屬5級(jí)。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為300年一遇。2.5.2基本資料=1\*GB2⑴泄流能力XX溢洪道泄流控制段底板高程為256.70m，18.0m，采用寬頂堰泄流公式計(jì)算其泄流能力，其水位泄流量關(guān)系計(jì)算詳見下表。表2-6水庫水位～泄流量關(guān)系表Z(m)256.7257.0257.2257.4257.6257.8258.0Q(m3/s)0.05.612.120.129.339.550.8Z(m)258.2258.4258.6258.8259.0259.2259.4Q(m3/s)63.076.089.8104.3119.6135.5152.1Z(m)256.7257.0257.2257.4257.6257.8258.0Q(m3/s)0.05.612.120.129.339.550.8=2\*GB2⑵庫容曲線水庫水位～庫容曲線采用萬分之一航測(cè)圖測(cè)得水庫面積計(jì)算得到。計(jì)算結(jié)果見下表。

表2-7水庫水位～面積、庫容關(guān)系表水位Z（m）面積A（千m2）庫容V（萬m3）2410.00.024422.02.024634.37.624851.816.225075.529.025296.546.2254113.067.1256128.591.3258145.0118.6259154.0133.6260163.5149.4261173.5166.3=3\*GB2⑶設(shè)計(jì)洪水設(shè)計(jì)洪水采用本階段壩址設(shè)計(jì)洪水，成果如下表所示。

表2-83.3%頻率洪水過程線計(jì)算表序號(hào)時(shí)間Q地面(m3/s)Q地下(m3/s)Qt(m3/s)t△t⑴⑵⑶⑷⑸⑴10.00.00.00.00121.61.67.60.47234.12.576.31.20348.24.115.32.414516.58.30.04.845618.52.04.256720.52.03.677822.52.03.088924.52.02.4991026.52.01.91101128.52.01.3211序號(hào)時(shí)間Q地面(m3/s)Q地下(m3/s)Qt(m3/s)序號(hào)t△t

表2-90.33%頻率洪水過程線計(jì)算表序號(hào)時(shí)間Q地面(m3/s)Q地下(m3/s)Qt(m3/s)t△t10.00.00.00.00121.71.711.80.51234.22.5117.61.26348.54.323.52.554517.08.50.05.105619.02.04.506721.02.03.907823.02.03.308925.02.02.7091027.02.02.10101129.02.01.5011=4\*GB2⑷調(diào)洪規(guī)則本次設(shè)計(jì)經(jīng)比較確定水庫的正常蓄水位為256.70m，水庫的起調(diào)水位為256.70m，泄洪調(diào)度方式是：在庫水位達(dá)到256.70m時(shí)，溢洪道開始泄流。庫水位低于256.70m時(shí)，水庫繼續(xù)蓄水。2.5.3調(diào)洪演算根據(jù)水庫溢洪道泄流能力、水位～庫容關(guān)系及設(shè)計(jì)洪水過程，采用《水利水電工程設(shè)計(jì)計(jì)算程序集V3.0》中的《C-2水庫調(diào)洪演算數(shù)解值》進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見下表。

表2-10調(diào)洪計(jì)算成果表起調(diào)條件無閘門控制、起調(diào)水位256.701m頻率0.33%3.33%最大泄量(m3/s)109.2070.36調(diào)洪最高水位(m)258.86258.313水庫興利調(diào)度計(jì)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(diǎn)小(一)型水庫。興利調(diào)度原則應(yīng)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(diào)配各種用水中，優(yōu)先滿足灌溉用水，結(jié)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(shè)計(jì)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°38ˊ27″，北緯28°51ˊ02″，壩址以上控制流域面6.75km2，主河道長(zhǎng)3.85km，設(shè)計(jì)灌溉面積5300畝，設(shè)計(jì)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(diǎn)小(一)型水庫。3.1.2作物組成、綜合畝灌溉定額及灌溉用水量=1\*GB2⑴灌區(qū)作物組成灌區(qū)的作物組成情況見表3-1。

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(fù)種指數(shù)組成系數(shù)0.580.560.030.180.290.221.86=2\*GB2⑵綜合畝灌溉定額XX水庫灌區(qū)農(nóng)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(jì)算側(cè)重于對(duì)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。=3\*GB2⑶蒸發(fā)降雨資料本次灌溉定額分析計(jì)算的基本資料主要是XX縣氣象站的逐日蒸發(fā)、降雨資料。=4\*GB2⑷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(yàn)成果，結(jié)合灌區(qū)實(shí)際情況計(jì)算求得。=5\*GB2⑸典型年的選擇本次選擇楊樹坪水文站作為來水量計(jì)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3-2 XX水庫P=85%設(shè)計(jì)枯水年各月來水量 單位：m3/s月份一二三四五六合計(jì)來水量0.050.090.210.450.730.22月份七八九十十一十二來水量0.220.070.140.080.100.062.24=6\*GB2⑹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。=7\*GB2⑺灌區(qū)綜合灌溉用水過程規(guī)劃水平年灌溉需水量計(jì)算根據(jù)灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積、規(guī)劃水平年綜合凈灌溉定額計(jì)算成果，考慮灌溉水利用系數(shù)進(jìn)行計(jì)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0.9。規(guī)劃水平年灌溉用水量計(jì)算