黑山水库洪水预报预警方案.doc

黑山水库洪水预报预警方案一、流域概况黑山水库位于岫岩满族自治县的东洋河支流牤牛河上游，距鞍山市约161km，距岫岩县城23km。牤牛河为东洋河主要支流，于红旗乡汇入东洋河。牤牛河流域面积189.9km2，全长36.73km。黑山水库集水面积49.2km2，河道平均比降18.4,河道长12.4km。黑山水库水系图二、工程概况黑山水库位于岫岩县苏子沟镇苏子沟村，地理位置为东经1232215、北纬402441，黑山水库工程于1957年11月正式开工建设，于1958年9月1日竣工并投入使用，2009年进行除险加固。黑山水库是以灌溉为主，兼顾防洪、发电和养殖的中型水库。主要建筑物有：拦河土坝、输水洞、溢洪道。拦河土坝由粘土芯墙防渗体、坝壳土及上部的防浪墙组成；输水洞为穿坝的混凝土盖板方涵；溢洪道由浆砌石砌筑而成，上附混凝土面。黑山水库工程特性表水库所在地岫岩县苏子沟镇黑山村所在河流大洋河牤牛河集水面积(km2)49.2水库分类中型测站编码21400510东经1232215北纬402441高程基准假定建成日期1958年9月水库调节性能多年调节类别项 目单位数量类别项 目单位数量水文多年平均年降水量mm850溢洪道型式开敞式多年平均年径流量106m320.17堰顶高程m99.30多年平均年输沙量104t0.94堰顶净宽m60.7防洪标准校核重现期N1000最大泄流量m3/s754洪峰流量m3/s1153输水洞型式无压洞洪水总量104m32380洞口高程m91.65设计重现期N50洞径m0.71.5洪峰流量m3/s711最大泄量m3/s洪水总量104m31290输水洞型式无压洞特征水位与库容水位校核洪水位m103.30洞径m0.71.5设计洪水位m102.08进口底高程m91.65正常高水位m99.30最大泄量m3/s汛限水位m99.30主要效益有效灌溉面积104亩死水位m92.58鱼产量104kg库容总库容106m312.1171年发电量mwh设计库容106m39.842管 理职工人数人调洪库容106m35.73主要观测项目降雨量、库水位兴利库容106m35.49历史最高水位m99.98死库容106m30.3133最高水位出现时间年月日大坝特性坝型粘土心墙坝下 游 情 况河道安全泄量m3/s坝顶高程m103.52交通干线km1条坝顶长度m765城镇、厂矿km1座坝顶宽度m6影响耕地104亩2.009最大坝高m19.91影响人口104人1.1020防洪水库影响人口11020人。控 制 运 用备注病险库。有两个输水洞。数据更改是以岫岩县黑山水库除险加固工程初步设计报告为准（2009年施工）。三、洪水预报黑山水库原来没有实用洪水预报方案，现有实测资料不全，无法按照有实测水库水位、出库流量和降水量资料水库站的预报方法进行预报方案的编制。（一）、采用资料根据本站实际情况，采用短缺实测水文资料的水库站的预报方法进行预报方案的编制。岫岩水文站与黑山水库同属大洋河流域，流域水文、气象特征相似。因此，采取借用岫岩水文站的现有预报方案（产流部分）来预报本水库的洪水过程。（二）、产流部分1、流域平均降雨量的计算本区域内只有本站一个雨量观测站，流域平均降雨量采用黑山水库一个站进行计算。2、流域日蒸散发能力Em以及K值的计算月 份6789晴天（P1mm）Em5.54.54.33.8K0.9500.9600.9600.965阴天（1=P5mm)Em1.51.51.51.5K0.9850.9850.9850.9853、流域蓄水量的计算根据分析大洋河流域最大蓄水量Im采用110mm。流域蓄水量W0采用单层计算的方法，其计算公式为：W0,t+1=K(W0,t+ Pt)。W0的计算日期是从每年的六月一日开始，以五月上旬雨量的三分之一和五月中下旬雨量的三分之二之和做为W0的起始值。W0的上限以Im控制。4、径流深R的计算流域的蓄水容量曲线采用b次抛物线型。本流域b值采用0.3。径流深R的计算分两种情况：当P+P0=Wm时，R=P-(Wm-W0)式中：Wm=（1+b）Wm=(1+0.3)110=143P0=Wm1-（1-W0/Wm）1/（b+1）5、点绘P-ER（W0为参数）相关图根据径流深R的计算结果，点绘P+W0 -ER、P-ER（W0为参数）相关图。（三）、汇流部分1、入库洪峰流量的推求按照下面公式计算：Q入m= Q借m（F/F借）2/3式中：Q入m本站入库洪峰流量；Q借m借用水文站（岫岩水文站）的洪峰流量；F本水库的集水面积；F借借用水文站（岫岩水文站）的集水面积。根据上述公式，推求本站历次洪水的洪峰流量。根据借用岫岩水文站洪水计算的径流深点绘Q入mR相关图（以降水强度i为参数）。实际应用时，根据产流预报得出的径流深R值，查Q入mR相关图（以降水强度i为参数），得出本次洪水的入库洪峰流量。2、洪水历时的推求根据产流预报得出的径流深R值，计算出本站的径流总量W，查Q入mR相关图，得出本次洪水的入库洪峰流量,用三角形法推求本站的洪水历时。W=Q入mT/2T=2W/Q入mT=5.56W/Q入m式中：T洪水历时（小时）；W洪水总量（万立方米）；Q入m入库洪峰流量（立方米每秒）；5.56单位换算系数。11岫岩站降雨径流关系特征值统计表集水面积A=49.2Km2序号洪水 编号年份降雨时间洪峰流量降雨历时降雨强度流域平均雨量减蒸发量P-E流域蓄水量W0P+W0-E径流深 R径流系数径流总量W(106m3)径流深预报备注起止TPi数值误差许可是否月日时月日时(h)(mm/h)(mm)(mm)(mm)(mm)RR误差合格16672619667262372711183 128.5 102.595.5198.085.10.83 4.19 86.41.317.0方案合格率： 10/12100%=83.3%267729196772927308176 305.7 171.882.9254.7127.50.74 6.27 133.76.225.53698211969821148222198 128.095.597.2192.791.50.96 4.50 81.3-10.218.3470802197082178311165 186.4 115102.5217.5100.60.87 4.95 104.53.920.12573719197371987208352 248.1 194.5108302.5194.11.00 9.55 187.4-6.738.8267573119757311473123167 917.3 155.4107.9263.31330.86 6.54 143.610.626.678172719817271472811219 217.3 152.485.2237.6129.40.85 6.37 123.6-5.825.88882808198287208823614 2711.3 304.1107.5411.62590.85 12.74 295.936.951.89858191985818118202257 395.1 198.497.9296.31650.83 8.12 179.914.93310878271987827282711149 99.1 81.787.4169.173.20.90 3.60 57.8-15.414.64119481519948151781614444 218.1 170.396.1266.4165.50.97 8.14 144.7-20.833.1129782019978201182111271 248.7 209.374.3283.6121.80.58 5.99 169.647.824.363、洪峰流量出现时间的计算由于黑山水库缺少实测洪水入库过程资料，无法经过分析确定值。根据本地区实际情况，大致确定本站的入库洪水的涨洪历时T1与洪水历时T的比值=T1/T=0.25。实际预报作业时，根据计算的T值和已知的值计算涨洪历时T1，以T1，值加开始涨洪时间，即得入库洪峰流量出现时间。4、水库最高水位出现时间的确定按照下面公式计算水库开始溢洪至库内最高水位出现的时距值：= T1-（1-）qm/Qm实际预报作业时，以值加上开始溢洪的时间，即得到水库最高水位出现时间。5、水库最大出流量与最高库水位预报水库最大出库流量利用下面高切林公式进行计算：qm = QM (1-Vm /W)Vm 为库内达到最高水位时，最高水位与溢洪道底高程之间的库容。在进行实际预报作业时又分为三种情况：水库起涨水位与溢洪道底平；水库起涨水位在溢洪道底以下；水库起涨水位在溢洪道底以上。水库起涨水位与溢洪道底平：qm = QM (1-Vm /W)水库起涨水位在溢洪道底以下：Qc =Qm (1-V/W)/（1-）1/2V值是起涨水位到溢洪道底高程水位之间的水库蓄水量。实际计算时使用计算的Qc 值代替QM 值，应用高切林公式进行计算qm 值。水库起涨水位在溢洪道底以上：W=W1-（1-q起 / QM）2q起值为洪水入库时水库的溢流量。实际计算时首先计算W值，实际应用W值采用减去W值后进行计算。将各种关系曲线绘制在一起形成水库洪水预报调度综合相关图，实际预报作业时通过查图确定具体预报值。具体方法如下：当水库起涨水位与溢洪道底平时的水库最高库水位和最大出库流量作业预报方法如下：首先，由P+Pa值在第三象限查得径流深R值，根据R值在第四象限查得入库洪峰流量值Qm；由径流深R和现时水库水位在第二象限查得水库最高洪水位Zm，在纵坐标轴上查得Zm点；以先前查得Qm值上延至Zq关系线q坐标轴，交于Qm点；Zm和Qm两点直线相连，交叉于Zq关系线，此交叉点纵坐标值即为此次降水所形成最高库水位Zm，横坐标值即为最大出库流量qm。（四）、方案精度评定本预报方案为借用岫岩水文站的现有预报方案，来预报本水库的洪水过程。岫岩水文站的径流深预报方案合格率为83.3%。由于本站缺少实测水文资料，无法进行方案精度评定。四、 洪水调度（一）、水库调度原则为确保水库安全渡汛，考虑该水库存在一定安全隐患，确定水库汛期调度指标下调，各种水位指标相应下调2m：汛限水位97.30m，警戒水位100.08m，逃险水位101.30m。（二）、洪水预报调度综合相关图将水库入库洪水预报相关图与简易调洪计算图综合绘制在一起，绘制水库洪水预报调度综合相关图（即四象限图）。黑山水库抗洪能力(允许最大降雨量)查算表(无泄流以校核洪水位为允许最高水位)现时水位 (米)相应库容 (万立方米)允许最高水位 (米)相应库容 (万立方米)空余库容 (万立方米)剩余库容折成径流深R(毫米)W00205080100110 92.58(死水位)31 103 1212 1180 240 350 330 300 270 250 240 93 40 103 1212 1171 238 348 328 298 268 248 238 94 75 103 1212 1137 231 341 321 291 261 241 231 95 125 103 1212 1087 221 331 311 281 251 231 221 96 195 103 1212 1017 207 317 297 267 237 217 207 97 283 103 1212 928 189 299 279 249 219 199 189 98 387 103 1212 825 168 278 258 228 198 178 168 99 507 103 1212 705 143 253 233 203 173 153 143 99.3(正常水位)549 103 1212 663 135 245 225 195 165 145 135 100 646 103 1212 566 115 225 205 175 145 125 115 101 801 103 1212 411 84 194 174 144 114 94 84 102 969 103 1212 242 49 159 139 109 79 59 49 102.08(设计水位)984 103 1212 228 46 156 136 106 76 56 46 103 1149 103 1212 62 13 123 103 73 43 23 13 103.3(校核水位)1212 103 1212 0 0 110 90 60 30 10 0 五、抗雨洪能力（一）、抗雨能力表黑山水库的防洪能力（允许最大降雨量）查算表(考虑泄洪情况下以校核洪水位为允许最高水位)现时水位（米）相应库容（万立方）允许最高水位（米）相应库容（万立方）空余库容（万立方）空余库容折成径流深（毫米）在相应图中查P+Pa（毫米）考虑不同泄流情况的水库允许最大降雨量（毫米）Q泄5Q泄10Q泄30Q泄50（立米/秒）（立米/秒）（立米/秒）（立米/秒）相当RP相当RP相当RPRP92.58(死水位)31 103 1212 1180.4 239.9 349.9 8.8 358.7 17.6 367.5 52.7 402.6 87.8 437.7 93 40 103 1212 1171.3 238.1 348.1 8.8 356.9 17.6 365.6 52.7 400.8 87.8 435.9 94 75 103 1212 1137.2 231.1 341.1 8.8 349.9 17.6 358.7 52.7 393.8 87.8 428.9 95 125 103 1212 1086.7 220.9 330.9 8.8 339.7 17.6 348.4 52.7 383.6 87.8 418.7 96 195 103 1212 1016.7 206.6 316.6 8.8 325.4 17.6 334.2 52.7 369.3 87.8 404.4 97 283 103 1212 928.4 188.7 298.7 8.8 307.5 17.6 316.3 52.7 351.4 87.8 386.5 98 387 103 1212 824.9 167.7 277.7 8.8 286.5 17.6 295.2 52.7 330.4 87.8 365.5 99 507 1