毕业设计凉水井水文

第二章 水 文第一节 概 况一、流域概况*河发源于华蓥山西侧的*区光辉乡高岭村，源头分水岭处海拔高程650m，上游12.5km位于山区槽谷之间，南流至*子处，汇合长5.7km的皮子槽河，流出*子后行于浅丘，向西至观阁镇高河村与*水库所在的范家桥河汇合后经观阁镇折向北东，复入光辉乡再向北西，经广兴镇，在渠县的望溪口汇入渠江。*河全长30km，流域面积158km2，主河道坡降9.26。*河支流范家桥河流域面积21.5km2。河道长度12.3km，主河道坡降2.17。*水库位于范家桥河源头地区的小井乡金寺村，为中型引水工程*渠道的充蓄水库。水库集雨区分水岭处最高海拔高程425.5m，枢纽处最低海拔高程310.0m。水库枢纽控制集水面积1.56 km2，主河道长2.22km，主河道坡降为15.18。水库因控制灌面大，采取了工程措施修建引水渠，引流面积0.29 km2，引流区河长1.61km，主河道坡降38.53。本区出露地层为侏罗系中统上沙溪庙组砂泥岩，土质主要为紫红色泥岩与浅绿色长石石英砂岩风化而成的灰棕紫泥和红棕紫泥。库区农垦度较高，林木稀少，植被相对较差。二、气象特征*水库所在地及控制流域区气候受西风带环流和西太平洋副热带高压的季节性南北移动和四川盆地地形影响，属亚热带湿润气候，具有春季较短，夏季酷热、秋多霪雨、冬季暖和的特点。无霜期长、降雪少。该区多年平均气温17.4，极端最高气温41.5，极端最低气温-3.7，无霜期306天，该区受华蓥山西侧地形影响，降雨较*市其它丘陵区较丰，多年平均降水量1100mm，多年平均年径流深500mm。降雨年内分配不均，年际变化大，降雨集中在汛期，暴雨发生在510月，大暴雨多发生在7、8月；最高年降雨量约为1600mm，最少年降雨量约为560mm。多年平均2分钟最大风速为5.7m/s，最大风速为22.0m/s。第二节 基本资料 *河流域内无水文站和雨量站，无实测流量和雨量资料。邻近有长滩桥水文站和天池雨量站，长滩桥水文站设立于1958年，集水面积454平方公里，观测项目有水位、流量和降雨量。*水库集水面积仅1.56km2，与长滩桥水文站的集水面积相差太大，长滩桥水文站的实测流量资料难以利用，其雨量资料可作为本次洪水计算的主要参证资料。两站的雨量资料情况见表2-1。表2-1 雨量资料情况表站名时段起迄时间资料引用年限长滩桥1/6小时19781979、19811982、1985今1小时19781979、19811982、1984今6小时1958今1958198824小时1958今19581988天池6小时1967、1969今1969198824小时1967、1969今19691988第三节 径 流一、设计径流根据四川省水文手册的多年平均年径流深及年径流变差系数Cv等值线图，查出*水库流域重心处的多年平均径流深及Cv值，按Cs=2Cv计算设计径流，成果见表2-2。表2-2 *水库设计径流成果表时 段均值(mm)CVCS/CV设计值(mm)P=20%P=50%P=80%年径流深5000.472.0680464299二、径流年内分配径流年内分配按“四川省设计年径流年内分配模型”进行分配，*水库的径流年内分配分区为10-1区，径流年内分配见表2-3。表2-3 *水库设计径流年内分配表(单位：mm)月频率123456789101112年P=20%11.68.24.187.7117.0125.183.030.6174.114.319.05.4680P=50%11.114.87.422.784.434.8123.411.639.022.378.014.4464P=80%1.81.51.56.353.819.199.023.322.431.132.96.3299第四节 洪 水一、流域特征值1984年水利工程复查时，对*水库的集水面积等流域特征值进行了复核。1999年水库大坝安全鉴定时，根据1:10000航测图再次对流域特征值进行了复核。本次水库病害整治设计，对两次成果资料进行审查认定。水库自身集雨区流域面积均为1.56km2，但河长、河道坡降不一致，对其资料比较，1984年水库复查时其集水区源头分水岭确定有误，故自身集雨区的流域特征值采用大坝安全鉴定复核成果。引流区流域特征值不一致，主要问题在于引流工程拦截雨水面积的认定上，引流渠道控制集雨面积应为渠道以上拦截雨水的集水面积，而不应是1984年复核成果中认定的引流区全面积，引流区集水面积采用大坝安全鉴定成果，见表2-4。表2-4 流域特征值成果表流域特征自身集雨区引流区水利工程复查安全鉴定采用水利工程复查安全鉴定采用F(Km2)1.561.561.560.640.290.29L(km)1.412.222.221.281.611.61J()24.015.1815.1857.438.5338.53二、防洪标准按照防洪标准（GB50201-94）及水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000），*水库为小(1)型水库，大坝为均质土坝，防洪标准应为5030年一遇洪水设计，1000300年一遇洪水校核。采用30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。消能防冲建筑物洪水标准为20年。三、设计暴雨1.根据邻近站实测暴雨资料计算长滩桥水文站的实测暴雨资料中1/6小时和1小时雨量系列较短，6小时和24小时雨量系列较长，采用19581988年的年最大6小时和24小时雨量系列进行频率计算。天池站只有6小时和24小时雨量系列，采用19691988年系列进行频率计算。经验频率按数学期望值公式计算，采用P-型曲线适线。统计参数和设计值见表2-5，频率曲线见附图2-2附图2-5。2.根据等值线图查算根据四川省中小流域暴雨洪水计算手册的有关等值线查算*水库的设计暴雨，成果见表2-5。表2-5 设计暴雨成果表计算方法或站名时段均值(mm)CVCS/CV各频率设计值(mm)备P=0.33%P=3.3%P=5%注由等值线查算1/6小时16.00.373.540.029.427.4采用1小时40.00.433.511379.873.6采用6小时74.00.483.5231158144采用24小时1000.503.5324218199采用长滩桥6小时64.90.484.020914012724小时93.70.604.0378232207天池6小时67.30.624.529117215124小时1000.425.03022021843.设计暴雨成果的采用由表2-5可知，天池站的暴雨均值与长滩桥站接近，Cv值差异较大，从设计值来看，天池站的6小时设计暴雨大于长滩桥站的6小时设计暴雨，24小时设计暴雨小于长滩桥站的24小时设计暴雨。*水库位于天池和长滩桥之间，按等值线查算的设计暴雨介于天池和长滩桥的设计暴雨之间，比较符合暴雨的地理分布规律，经过分析比较：选择等值线查图计算值，作为*水库的设计暴雨。四、洪峰流量自身集水区的洪峰流量1. 洪峰流量计算 采用两种方法计算洪峰流量，一是推理公式法，二是瞬时单位线法，均按四川省中小流域暴雨洪水计算手册的方法及有关综合参数进行计算。推理公式法中的产汇流参数按盆地丘陵区计算，瞬时单位线法中的降雨过程按（盆地腹部）区的综合雨型分配，汇流参数分区为区，暴雨初损值If为2540mm，取35mm计算，平均稳定入渗率为0.80mm/小时，成果见表2-6。表2-6 洪峰流量计算成果表频 率P=0.33%P=3.3%P=5%推理公式法32.520.518.4瞬时单位线法25.815.213.1 2.洪峰流量成果的采用由表2-6可知，推理公式法计算的洪峰流量大于瞬时单位线法计算的洪峰流量，为安全计，采用推理公式法计算的洪峰流量作为*水库的设计洪峰流量成果，主要参数见表2-7。表2-7 推理公式法计算洪峰流量的主要参数表F（Km2）L（Km）J（）m1.562.2215.188.0230.6117P（%）H24nSp0QPM0.33324.30.60198113.21.66147.09680.91361.7062232.50.61173.30218.20.6205479.81.84796.05350.88651.9149920.50.61175.00198.80.6253473.61.89475.84320.87871.9686918.40.61173.与原计算成果的比较*水库在1984年水利工程复查和1999年大坝安全鉴定中，都作过洪水计算，成果见表2-8。本次洪水计算成果与“水利工程复查”计算成果接近，低于安全鉴定计算成果。表2-8 历次洪峰流量计算成果比较表阶段采用成果计算方法P=0.33%P=3.3%备注水利工程复查推理公式法35.321.4全安鉴定推理公式法48.831.9包括引水流量本次计算推理公式法32.520.5引流区的洪峰流量按推理公式法计算引流区的洪峰流量，产汇流参数按盆地丘陵区计算，成果见表2-9。表2-9 引流区洪峰流量计算表F（Km2）L（Km）J（）m0.2901.6138.5306.4960.585917P（%）H24nSp0QPm0.33324.30.60198113.21.36329.77010.89401.408956.640.585923.30218.20.6205479.81.51468.33390.86111.583114.170.585925.00198.80.6253473.61.55258.04430.85171.628123.720.58592五、设计洪水过程线1.洪量根据设计暴雨推求设计洪水总量，暴雨径流关系分区为2区（岷沱江下游平行岭谷区），按单峰洪水计算暴雨历时T=12.8F1/4，按WP=0.1HTPF计算洪水总量，成果见表2-10。表2-10 洪量计算成果表频 率P=0.33%P=3.3%P=5%自身集水区洪量(万m3)40.126.123.6引流区洪量(万m3)6.674.363.962.设计洪水过程线采用典型放大法，推求自身集水区的设计洪水过程线，典型洪水过程线采用四川东部地区平均情况的单峰概化模型，设计洪水过程线见附图2-6。由于流域面积小，基流太小，忽略不计。引流渠的最大引流量为6.0m3/s，引流区洪峰流量大于6.0m3/s的，按6.0m3/s计，小于6.0m3/s的，按实际计算值计，概化为三角形，采用峰对峰迭加的形式，加入到自身集水区的洪水过程线中，作为水库总的入库洪水过程线。第五节 调洪计算一、库容曲线*水库在1984年水利工程复查时实测了库区地形图，并以此圈量水库水位库容等特性曲线，该成果与原设计采用成果有一定的出入，本次采用1984年复查成果，见表2-11。“表2-11 *水库库容曲线表水位(m)314.0316.0318.0320.0322.00324.0326.0库容(万m3)1.205.6014.6028.1048.978.9118.80水位(m)328.0330.00331.89332.0332.51334.00库容(万m3)169.00229.50298.00300.9321.25381.00二、泄流曲线*水库为无闸正堰式溢洪道，溢流堰为无坎宽顶堰，溢流净宽7.5米，堰顶高程331.89米与正常蓄水位齐平。按Q=mB2g H03/2计算泄流曲线，流量系数m取0.35，侧收缩系数为0.99。三、调洪计算调洪计算只考虑溢洪道泄洪。根据本次计算的洪水过程线，采用半图解法进行调洪计算，起调水位为正常蓄水位331.89米，计算时段长0.5小时，成果见表2-12。表2-12 调洪计算成果表洪水频率最高库水位（m）相应库容(万m3)滞洪库容(万m3)溢流水深(m)最大下泄流量(m3/s)P=0.33%332.78331330.899.60P=3.3%332.53321230.645.86P=5%332.48319210.595.15第六节 坝顶高程的确定一、坝顶超高坝顶超高按碾压式土石坝设计规范规定的公式计算：h=Rm+e+A式中：h-水库静水位以上的安全超高Rm-平均波浪爬高e-最大风壅水面高度A-波浪以上的安全加高。1. 安全加高A*水库为小(1)型水库，地处丘陵区，主要建筑物为4级，按照规范规定，设计情况下的安全加高为0.5米，校核情况下的安全加高为0.3米。2. 最大风壅高度ee=k2D/2gHmcos式中：K系数，取3.610-6风向与坝轴线法线间夹角-水面以上10m高处风速，设计情况下按多年平均最大风速的1.5倍计，校核情况下按多年平均最大风速计，多年平均最大风速为12.2m/s。D-吹程 D=770mH-坝前水深3. 波浪爬高Rm按官厅水库公式计算波浪要素：ghm/2=0.0076-1/12gD/21/3gLm/2=0.331-1/2.15gD/21/3.75按Rm=KKw/1+m2hmLm计算波浪爬高式中：K-护坡粗糙系数，大坝内坡为混凝土板K=0.9Kw-水深校正系数，取1.15m-坝坡坡率 m=2.25hm-波高Lm-波长坝顶超高计算成果见表2-13表2-13 坝顶超高计算成果表计算工况安全加高A风壅高度e波浪爬高Rm坝顶超高h设计0.50.0040.831.33校核0.30.00210.520.82二、坝顶高程按设计和校核两种情况分别计算相应的坝顶高程，取其中的大值作为坝顶高程。设计情况下：Z坝顶=Z设h设=