福庙水库防洪复核设计.doc

福庙水库防洪复核设计一、 设计任务天福庙水库水库位于湖北省远安县黄柏河东支的天福庙村，大把以上流域面积553.6km2，河长58.2km，河道比降1.06%，总库容6367万m3，是一座以灌溉为主，结合防洪、发电、拦沙、养殖等综合利用的水利工程。天福庙水库于1974年冬开工建设，1978年建设成，已运行近30年。1975年技术设计时，水文系列年限仅20年，系列太短，也缺乏大洪水的资料。本次课程设计的任务，是在延长基本资料的基础上，按现行规范要求对水库的防洪标准进行复核，其具体任务是：1 选择水库防洪标准。2 历史洪水调查分析及洪量插补。3 设计洪水和校核洪水的计算。4 调洪计算。5 坝顶高程复核。二、 流域自然地理概况，流域水文气象特性。（一） 流域及工程概况天福庙水库位于湖北省远安县黄柏河东支的天赋庙村，大坝以上流域面积553.6km2，河长58.2km，河道比降10.6，总库容6367万m2，是一座以灌溉为主，结合防洪、发电、拦沙、养殖等综合利用的水利工程。 天福庙水库于1974年冬开工建设，1978年建设成，大坝为浆砌石双曲拱坝，坝前河底高程348m，坝高63.3m，电站总装机6040kw。水库死水位378m，死库容714万m3，正常蓄水位409m，相应库容6032万m3。设计洪水位（P=2%）409.28m,校核（P=0.2%）洪水位409.28m，坝顶高程410.3m，防浪墙顶高程411.3m。库区吹成1000m。（二） 水文气象资料1.气象特征。天福庙流域位地处亚热带季风区，四季分明，夏季炎热多雨，冬季低温少雨，秋温高于春温，春雨多于秋雨，气温年内变化较大，无霜期长。多年平均气温16.8，历年最高气温达40，最低气温-12，平均风速1.2m/s,多年平均最大风速15.5m/s，风向多为NE。流域多年平均降水量1036.3mm，流域暴雨频繁，洪水多发，410月为汛期，汛期降雨量占全年降雨量的86.7%左右，尤其以7月最大，占全年的19.5%。月降雨量最少是12月，仅占全年的1.3%。2.水文测站。黄柏河干流上1958年设立池湾河水文站，1971年设立小溪塔水文站，1961年在东支设立分乡水文站。天天福庙水库建成后，先后开展了降雨、水位、泄流观测，有比较完整的运行资料。分乡水文站是重要的参证站，控制流域面积1083.0km2。3.分乡站历史洪水。根据1982年省雨洪办对宜昌市历史洪水调查成果的审定结果，分乡站洪水的排位为1935年、1984年、1826年、1930年、1958年，资料可靠，可直接采用。经审定认为，分乡站1935年洪水1826年以来的第1位，重现期为176年，1984年洪水于1826年、1930年洪水相当，分别确定为1826年以来的地24位，1958年洪水为1826年以来的地5位。分乡站历史洪水成果见表KSI1。分乡站历史洪水成果表(KSI1)序号年份洪峰流量 （m3/s）1d洪量（108m3）3d洪量（108m3）重现期备注1193546831762198437391.07381.666431826不能定量41930不能定量5195828201.22011.954.天福庙水库洪峰洪量系列见KS1-2天福庙水库洪峰、洪量系列(KSI2)年份洪量Qm(m3/s)1d洪量W1（*108m3）3d洪量W3（*108m3）195818030.6237 0.9968 19591310.0434 0.0664 19602660.0921 0.1380 19612000.0664 0.1023 19626400.1999 0.2924 196310360.3727 0.5725 19644520.1314 0.2223 19655190.1452 0.2300 19661890.0817 0.1253 19677740.1876 0.2852 19688380.2832 0.6594 19694280.1514 0.2213 19705980.2233 0.3103 19713890.1681 0.2877 1972640.0363 0.0797 19734450.1457 0.2233 19742400.0813 0.1589 19758480.1483 0.2480 19762720.0931 0.1380 19771620.0915 0.1795 19782990.1525 0.2812 19796340.2880 0.5393 19805710.1725 0.2092 19811260.0841 0.1241 19825820.2127 0.3172 19834370.2124 0.3223 198423890.5489 0.8518 19851210.0613 0.1307 19862180.0979 0.1924 19874380.1677 0.2864 19882220.1154 0.1790 19895920.2229 0.3189 19906340.1209 0.1790 19918040.2334 0.3158 19928510.2635 0.3288 19934250.1195 0.1824 19941670.1177 0.2131 19952610.0985 0.1860 19964870.2341 0.4334 19975440.1383 0.3186 19989740.2262 0.4135 19991700.0734 0.1686 20006130.2113 0.3157 20014710.1913 0.2986 5.天福庙水库典型洪水过程线（1984年7月2628日）见表KS1-3典型洪水过程线（1984.7.26-28）(KSI3)时段t=1h流量（m3/s）时段t=1h流量（m3/s）时段t=1h流量（m3/s）时段t=1h流量（m3/s）096.619216.33843.55723.5157220183.53941.75822.8210852115640405922.131345221384138.36021.541568231214236.66120.65179124103.94334.86219.36209025108.44433.16318.2723892691.54532.26417.382138.72783.54631.36516.191465.52868.64730.46615.3101005.12953.34829.56714.411768.83040.94928.76813.512494.331515027.86912.613584.932615127.27011.814421.23354.85226.6711115358.73448.553267210.616344.83546.35435.417313.73645.25524.818232.53744.25624.26.天福庙水库库容曲线和泄洪建筑物泄流曲线天福庙水库库容曲线根据库区1:2000地形图进行了复核计算，与湖北省中型水库调度规程刊布成果一致，见表KS1-4。左岸溢洪道堰顶高程398.0m，2孔，每孔净宽13.0m，为弧形闸门控制。坝顶溢洪道堰顶高程402.4m，4孔，每孔净宽8.0m，亦为弧形闸门控制。两溢洪道堰型均为WES标准型剖面实用堰，流量计算公式为：3/2由该该式计算泄洪建筑物泄流曲线，见表KS1-4.天福庙水库库容曲线和泄洪建筑物泄流曲线(KSI4)库水位库容(*104m3)左岸溢洪道q1(m3/s)坝顶溢洪道q2（m3/s）合计泄流量q(m3/s)39834600003993670370374003890107010740141002160216402432536503654034545530255554044775730103833405500492223011524065235113040015304075515134560519504085790158283524174096045184510952940410631021151375349041165962370169540657.混凝土拱坝安全超高，见表KS1-5 混凝土拱坝安全超高 (KSI5) 单位：m坝的级别123正常运用0.70.50.4非常运用0.50.40.3三、防洪标准选择水利水电枢纽工程的等级工程等级水库防洪治涝灌溉供水水电站工程规模总库容（108m3）城镇及工矿企业的重要性保护农田（万亩）治涝面积（万亩）灌溉面积（万亩）城镇及工矿企业的重要性装机容量（104kw）一大（1）型10特别重要500200150特别重要120二大（2）型101.0重要5001002006015050重要12030三中型1.00.10中等100306015505中等305四小（1）型0.100.01一般30515350.5一般51五小（2）型0.010.001530.51水工建筑物的级别工程等级永久性水工建筑物级别临时性水工建筑物级别主要建筑次要建筑1134223433454445555混凝土拱坝安全超高hc坝的级别123正常运用0.70.50.4非常运用0.50.40.3水库工程建筑物防洪标准水工建筑物的类别防洪标准重现期（年）山区、丘陵区平原区、滨海区设计校核设计校核混凝土坝、浆砌石坝及其他水工建筑土坝、堆石坝一100050050002000可能最大洪水（PFM）或10000500030010020001000二5001002000100050002000100501000300三100501000500200010005020300100四50305002001000300201010050五30202001003000200105020分析：天福庙水库的总库容为6367万m3 ，工程等级为三级。水库地处山区，大坝为浆砌石双曲拱坝，可知该水库的防洪设计标准为T=50年，校核为T=500年。4、 峰、量选样及历史洪水调查（1） 峰洪、洪量选样1、 天福庙水库坝址19591977年峰、量系列根据分乡站同期资料换算而得：洪峰按面积比指数的2/3次方换算k1=0.64，洪量按面积比的一次方换算k2=0.5112。2、 天福庙水库坝址19782001年峰量系列直接采用天福庙入库洪水系列计算。具体见表KS1-2。（2） 天福庙水库坝址历史洪水分析、换算1、 分乡站历史洪水成果见表KS1-12、 天福庙水库坝址历史洪水天福庙水库面积553.6km2，分乡站控制流域面积1083.0km2。 洪峰=洪量= =3.建立天福庙水库坝址19782001年洪峰、洪量的相关关系计算结果如下：年份洪峰流量（m3/s）1d洪量（*108m3）3d洪量（*108m3）K1=0.6393k2=0.5112k2=0.511219352992 0.5148 0.7863 198423890.5489 0.8519 18262385 0.5480 0.8496 19302380 0.5470 0.8481 19581803 0.6237 0.9968 5、 设计洪水的计算1、 洪峰的频率计算天福庙水库洪峰流量经验频率计算表序号洪峰流量Q(m3/s)PMPmXi-X平方Mm29920.56%2481.5252 6157967.1313 23891.13%1878.5252 3528856.7855 23851.69%1874.5252 3513844.5842 23802.26%1869.5252 3495124.3326 18032.82%1292.5252 1670621.2953 123891.13%1878.5252 3528856.7855 218032.82%1292.5252 1670621.2953 310365.08%525.5252 276176.6963 49747.34%463.5252 214855.5761 58519.60%340.5252 115957.3862 684811.86%337.5252 113923.2352 783814.12%327.5252 107272.7320 880416.38%293.5252 86157.0209 977418.64%263.5252 69445.5112 1064020.90%129.5252 16776.7677 1163423.16%123.5252 15258.4657 1263425.42%123.5252 15258.4657 1361327.68%102.5252 10511.4089 1459829.94%87.5252 7660.6540 1559232.20%81.5252 6646.3521 1658234.46%71.5252 5115.8488 1757136.72%60.5252 3663.2953 1854438.98%33.5252 1123.9365 1951941.24%8.5252 72.6784 2048743.50%-23.4748 551.0680 2147145.76%-39.4748 1558.2628 2245248.02%-58.4748 3419.3066 2344550.28%-65.4748 4286.9544 2443852.54%-72.4748 5252.6021 2543754.80%-73.4748 5398.5518 2642857.06%-82.4748 6802.0988 2742559.32%-85.4748 7305.9479 2838961.58%-121.4748 14756.1362 2929963.84%-211.4748 44721.6070 3027266.10%-238.4748 56870.2482 3126668.36%-244.4748 59767.9463 3226170.62%-249.4748 62237.6946 3324072.88%-270.4748 73156.6378 3422275.14%-288.4748 83217.7320 3521877.40%-292.4748 85541.5307 3620079.66%-310.4748 96394.6248 3718981.92%-321.4748 103346.0713 3817084.18%-340.4748 115923.1151 3916786.44%-343.4748 117974.9641 4016288.70%-348.4748 121434.7125 4113190.96%-379.4748 144001.1524 4212693.22%-384.4748 147820.9008 4312195.48%-389.4748 151690.6492 446497.74%-446.4748 199339.7807 均值510.47离势系数Cv0.81经验频率曲线如下：由以上数据初估参数成果，取均值为510m3/s,Cv=0.8、Cs/Cv=0.35,查附表个频率的p值，由计算各p的洪峰流量Qp，进行配线，如图所示， 配线如图，总体上配合良好，可以作为推求的该处年最大洪峰流量理论频率曲线。天福庙水库1d洪量经验频率计算表序号1d洪量W1（*108m3）PMPmXi-X平方Mm0.6237 0.56%0.4472 0.2000 0.5489 1.13%0.3724 0.1387 0.5480 1.69%0.3715 0.1380 0.5470 2.26%0.3705 0.1372 0.5148 2.82%0.3382 0.1144 10.6237 0.56%0.4472 0.1999 20.5489 1.13%0.3724 0.1386 30.3727 5.08%0.1962 0.0385 40.2880 7.34%0.1115 0.0124 50.2832 9.60%0.1067 0.0114 60.2635 11.86%0.0870 0.0076 70.2341 14.12%0.0576 0.0033 80.2334 16.38%0.0569 0.0032 90.2262 18.64%0.0497 0.0025 100.2233 20.90%0.0468 0.0022 110.2229 23.16%0.0464 0.0021 120.2127 25.42%0.0362 0.0013 130.2124 27.68%0.0359 0.0013 140.2113 29.94%0.0348 0.0012 150.1999 32.20%0.0234 0.0005 160.1913 34.46%0.0148 0.0002 170.1876 36.72%0.0111 0.0001 180.1725 38.98%-0.0040 0.0000 190.1681 41.24%-0.0084 0.0001 200.1677 43.50%-0.0088 0.0001 210.1525 45.76%-0.0240 0.0006 220.1514 48.02%-0.0251 0.0006 230.1483 50.28%-0.0282 0.0008 240.1457 52.54%-0.0308 0.0010 250.1452 54.80%-0.0313 0.0010 260.1383 57.06%-0.0382 0.0015 270.1314 59.32%-0.0451 0.0020 280.1209 61.58%-0.0556 0.0031 290.1195 63.84%-0.0570 0.0033 300.1177 66.10%-0.0588 0.0035 310.1154 68.36%-0.0611 0.0037 320.0985 70.62%-0.0780 0.0061 330.0979 72.88%-0.0786 0.0062 340.0931 75.14%-0.0834 0.0070 350.0921 77.40%-0.0844 0.0071 360.0915 79.66%-0.0850 0.0072 370.0841 81.92%-0.0924 0.0085 380.0817 84.18%-0.0948 0.0090 390.0813 86.44%-0.0952 0.0091 400.0734 88.70%-0.1031 0.0106 410.0664 90.96%-0.1101 0.0121 420.0613 93.22%-0.1152 0.0133 430.0434 95.48%-0.1331 0.0177 440.0363 97.74%-0.1402 0.0197 经验频率曲线如下：配线如图：天福庙水库3d洪量经验频率计算表序号3d洪量W3（*108m3）PMPmXi-X平方Mm0.9968 0.56%0.8203 0.6729 0.8519 1.13%0.6753 0.4561 0.8496 1.69%0.6731 0.4530 0.8481 2.26%0.6716 0.4510 0.7863 2.82%0.6097 0.3718 10.9968 0.56%0.8203 0.6728 20.8518 1.13%0.6753 0.4560 30.6594 5.08%0.4829 0.2331 40.5725 7.34%0.3960 0.1568 50.5393 9.60%0.3628 0.1316 60.4334 11.86%0.2569 0.0660 70.4135 14.12%0.2370 0.0561 80.3288 16.38%0.1523 0.0232 90.3223 18.64%0.1458 0.0212 100.3189 20.90%0.1424 0.0203 110.3186 23.16%0.1421 0.0202 120.3172 25.42%0.1407 0.0198 130.3158 27.68%0.1393 0.0194 140.3157 29.94%0.1392 0.0194 150.3103 32.20%0.1338 0.0179 160.2986 34.46%0.1221 0.0149 170.2924 36.72%0.1159 0.0134 180.2877 38.98%0.1112 0.0124 190.2864 41.24%0.1099 0.0121 200.2852 43.50%0.1087 0.0118 210.2812 45.76%0.1047 0.0110 220.2480 48.02%0.0715 0.0051 230.2300 50.28%0.0535 0.0029 240.2233 52.54%0.0468 0.0022 250.2223 54.80%0.0458 0.0021 260.2213 57.06%0.0448 0.0020 270.2131 59.32%0.0366 0.0013 280.2092 61.58%0.0327 0.0011 290.1924 63.84%0.0159 0.0003 300.1860 66.10%0.0095 0.0001 310.1824 68.36%0.0059 0.0000 320.1795 70.62%0.0030 0.0000 330.1790 72.88%0.0025 0.0000 340.1790 75.14%0.0025 0.0000 350.1686 77.40%-0.0079 0.0001 360.1589 79.66%-0.0176 0.0003 370.1380 81.92%-0.0385 0.0015 380.1380 84.18%-0.0385 0.0015 390.1307 86.44%-0.0458 0.0021 400.1253 88.70%-0.0512 0.0026 410.1241 90.96%-0.0524 0.0028 420.1023 93.22%-0.0742 0.0055 430.0797 95.48%-0.0968 0.0094 440.0664 97.74%-0.1101 0.0121 经验频率曲线如下：配线如图：2.洪峰和洪量成果的合理性分析 由于实测资料有误差，样本与总体有差异，计算方法不完善等，不可避免的使结果存在误差。从本站洪峰洪量及其统计参数随时间的变化，随地区的变化，形成洪水的暴雨方面，设计洪峰流量与国内极大洪水记录对比上分析，该成果都是合理的。3.选择典型洪水过程线典型洪水过程线如表KS1-3所示。4.按同频率放大法计算设计洪水过程线，并按选择时段t=1h绘制洪水过程线。 a. 洪峰放大倍比：Kq=Qmp/Qm典 b.一天洪量放大比：Kw=W1p/W2典天福庙水库p=0.2%的洪峰流量为Q=2963m3/m,一日洪量为6272万m3，三日洪量为12606万m3。典型洪水过程线的洪峰流量：Q=2389m3/s,典型洪水过程线最大一日洪量为7112万m3，最大三日洪量为7780万m3。 c. 计算放大比：Kq=1.24,Kw1=0.88,Kw3=9.48时段t=1h典型流量（m3/s）放大倍比放大流量（m3/s）修匀流量（m3/s）096.69.48915.768915.76815720.88/9.48503.36/5422.56503.36210850.88954.8954.8313450.881183.61183.6415680.881379.841379.84517910.881576.081576.08620900.881839.21839.2723891.24/0.882962.36/2102.322962.3682138.70.881882.0561882.05691465.50.881289.641289.64101005.10.88884.488884.48811768.80.88676.544676.54412494.30.88434.984434.98413584.90.88514.712514.71214421.20.88370.656370.65615358.70.88315.656315.65616344.80.88303.424303.42417313.70.88276.056276.05618232.50.88204.6204.619216.30.88190.344190.34420183.50.88161.48161.48211560.88137.28137.28221380.88121.44121.44231210.88106.48106.4824103.90.8891.43291.43225108.40.8895.39295.3922691.50.88/9.4880.52/148.2380.522783.59.48791.58791.582868.69.48650.328650.3282953.39.48505.284505.2843040.99.48387.732387.73231519.48483.48483.4832619.48578.28578.283354.89.48519.504519.5043448.59.48459.78459.783546.39.48438.924438.9243645.29.48428.496428.4963744.29.48419.016419.0163843.59.48412.38412.383941.79.48395.316395.31640409.48379.2379.24138.39.48363.084363.0844236.69.48346.968346.9684334.89.48329.904329.9044433.19.48313.788313.78