水库下游洪水风险图编制报告

1、前言* 水库下游洪水风险图编制果说明水资源勘测分局00 九年三月洪水风险图编制是防洪减灾的一项重要基础工作。 洪水风险图就 是集洪水特征信息、 地理地貌信息、 社会经济信息为一体， 根据该水 库所在流域即 *支流的历史洪水调查资料、 具有一定年限的 * 资料系 列以及实测的河道沿程断面状况， 通过* 分析计算，得到一定频率的 洪水沿程淹没高程， 结合河道沿程实测地形图， 得出各频率洪水的淹 没状况，并以图表方式直观地反映发生某一频率洪水时， 洪泛区可能 受灾的范围、 程度以及洪水可能造成的灾害损失以及防洪风险度， 为 上游水库的防汛调度、 防洪决策和降低洪灾损失等提供科学的技术支 持。受*市*

2、水库管理处的委托， 我局于 2008年 9月 28日承担了 * 水库风险图制作的任务， 负责* 水库下游洪水风险图的编制工作， 并 于 2008 年 10 月至 2009 年 2 月，对 * 水库及其下游的直至安平桥闸 以内的洪水可能淹没区进行外业勘测及资料收集工作， 通过洪水分析 计算和电子图形制作，于 2009年 3月中旬初步完成了 *水库下游洪 水风险图的编制任务。 本报告是* 水库下游洪水风险图编制成果说 明。* 水库下游洪水风险图编制， 在充分利用原有工作基础成果的同 时，进一步收集各种 * 、水力及防洪工程特性有关资料，按照 * 水库 下游可能淹没区的地形、 * 支流实测 * 资料

3、系列及调查洪水资料等， 确定* 水库在洪水期的不同调度方案与下游各计算频率洪水组合后的可能淹没区域、淹没水深和历时等信息，形成防洪风险工作图，并 利用CAD软件进行图形数字化处理。本次编制成果为两种形式的洪水风险图： 纸质和数字化洪水风险 图。纸质洪水风险图成图图幅为 A3，数字化洪水风险图包括洪水风 险图层、防洪工程分布图层、水系图层、地形图层、行政区划图层、 社会经济图层、防洪管理信息图层等图形信息，水情、灾情、工情、 社会经济等文字信息。本报告中高程与水位均采用 1985 年黄海高程系 （ 特别说明的除 外）。1 区域基本情况流域自然概况* 流域发源于同安县张尖山，自西向东流经 * 官桥

4、镇西部山区， 汇入水头镇境内的 * 水库，再流经文斗、大盈，至水头镇安平桥注入 安海湾，全长 32km，流域面积 166km2 ，河道平均坡降 ，沿程有小 支流汇入。 * 流域属于构造侵蚀剥蚀的低山和丘陵地貌， 其间发 育有山间小盆地，地表沟谷发育，河床切割较深，河床两岸可见零星 阶地分布。 * 中游有一座中型水库 * 水库，水库流域面积平方公里， 主河道长度 21.85km，总库容为 6147万 m3，兴利库容 4806万 m3，死 库容 54万 m3，是本流域最大的水库。社会经济概况* 水库下游主要有水头镇、 安海镇、安平开发区、 蟠龙开发区等， 其中，水头镇是着名的侨乡，经济发达、人文荟

5、萃，是闽南重镇，乡 镇企业高度发达，除了石材产业外，还有机械、化工、轻纺、鞋革、 食品、纺织等重要产业，并涌现出一批“全国第一”的产业及骨干企 业。 2007 年实现工农业总产值 109 亿元，规模工业产值亿元，上缴 工商税收 6 亿多元。下游五里桥是国家重点文物保护单位，入选 * 十八景之一。流域* 气象* 流域属亚热带海洋性季风气候，气候温热，温度日差较小，降 雨量集中，季风明显，日照充足，蒸发量大，台风活动频繁。流域降 雨丰沛，流域多年平均降水量 1350mm，存在明显的季节性变化。雨 量主要集中在汛期 49 月，可占全年的 70% ，有降雨时间集中，雨 量大的特点。 流域降水量在时空分

6、布也不均匀， 年降水量由东南沿海 向西北低山地区逐步增加。历史水灾概况* 市水灾频繁，自 1935 年 2008年的 70 多年间，发生较大的 洪水有 1935年的七月初一、 1948年 6月 15日、 1956年 9月 19日、 1960年 6月 8日、1961年 9月 13日、 1973年 7月 1 日、 1980年 5 月 24 日、 1990年 8月 1日、1999年 10月 9 日、 2000年 6月 18 日 等场次的洪水，这些大洪水基本上都是由台风暴雨形成的， 风大雨急， 洪水成灾，损失严重。2 * 水库防汛管理水库概况* 水库位于 * 市 * 上游的水头镇星辉村，坝址以上集雨面

7、积 79.6km2，总库容 6147万 m3，正常蓄水位为 62.0m，属多年调节水库， 泄流方式为弧形钢丝闸门（ 6 孔5.5m）实用曲线堰，设计下泄流量 为 840 m3/s ，最大下泄流量为 1654m3/s 。* 水库建于 1955 年，坝高 41.2m，坝顶长 261.5m，坝顶宽 8m， 总库容 3560 万 m3。经实际运行后，发现水库库容偏小，防洪标准较 低，不能满足灌区用水需求，于 1965 年按 50 年一遇洪水设计、 500 年一遇洪水校核，进行扩建， 1967 年 3 月竣工。扩建后的水库最大 坝高 48.19m，坝顶长 310.7m，坝顶宽 9m，总库容 5801 万

8、 m3；1986 年 3 月至 1987 年 3 月，水库进行保坝加固，按重要中型水库条件， 用可能最大洪水标准校核， 采取适当加高大坝和溢洪道进水口， 并增 加弧形闸门开度，最后的坝高为 48.59m，坝顶长为 311m，总库容为 6147 万 m3，兴利库容为 4806 万 m3，防洪库容为 1287 万 m3，死库容 为 54 万 m3。* 水库是一座以发电、灌溉、供水、防洪为主的综合性水库，装 机 1000KW，平均年发电量为 238 万 KW h，原设计灌溉面积万亩，效 益复核设计灌溉面积 11 万亩。下游保护着 30 多万人民的生命财产及 两镇（安海、水头）、两闸（安平桥闸、双溪桥

9、闸） 、一桥（五里桥： 国家重点文物单位） 、三路（福厦高速公路、 324 国道、福厦高速铁路）等重要建筑物。水库防汛预案* 水库担负着洪水期间 *超额洪水的蓄洪任务。 防汛调度的基本 原则是以确保人民群众生命安全为首要目标， 充分体现行政首长负责 制、统一指挥、统一调度、全力抢险、力保水库工程安全的原则。 * 水库防汛调度的主要原则为：一、水库水位在汛限水位（ 62.00m）以下时，灵活调度，以兼顾 水库蓄水和保障下游乡镇的防洪安全为主要原则。二、水库水位在汛限水位（ 62.00m）以上、保坝水位（ 66.29m） 以下时，一方面应保障大坝安全，尽量控制库水位上升、另一方面应 尽可能保障下游

10、乡镇的防洪安全，以保证安全、损失最少为原则。三、水库水位在保坝水位（ 66.29m）以上时，以保证大坝安全为 原则。水库防汛应急管理组织* 水库为市属水利工程，隶属 * 市水利局领导，灌区管理由 * 、 * 两县分别设置管理机构，行政、人事分别由 * 、* 县领导。水库的 防洪调度由 * 市防汛抗旱指挥部统一调度指挥。* 水库管理处的职责是对 * 水库进行管理维护， 以确保 * 水库正 常运行并充分发挥效益。汛期， * 水库的防洪调度严格听从上级防汛 指挥部门的统一指挥 。* 水库的防汛应急调度应在上级防汛部门的统指挥下进行3 * 分析计算* 资料概况本流域内没有 *站的实测洪水资料。 只有*

11、水库、凤巢雨量站资 料，各雨量站资料年限见表 3-1 。表 3-1 流域内各雨量站信息一览表站名含有资料类别资料年限备注* 水库水位、雨量、蒸发19582008凤巢雨量19582008设计洪水计算3.2.1 设计洪水计算频率确定 根据防洪标准中水库工程水工建筑物的防洪标准和水利水 电枢纽工程等级划分及洪水标准 （SL252 2000）， * 水库采用 100 年一遇设计洪水， 10000年一遇校核洪水。考虑到 * 水库遭遇各级洪 水泄洪时对下游的影响，进行了重现期分别为 1000 年、 500年、 100 年、50年、20年、10 年、 5年的分析计算。3.2.2 设计洪水计算由于本流域内没有

12、实测洪水资料， 故设计洪水计算方法采用推理 公式法和瞬时单位线法。3.2.2.1 推理公式法* 水库流域面积 79.6km2，河道长度 21.85km，河道坡降。*水库流域内有石壁和凤巢雨量站，具有 1960-2007 年共 48 年 不同步期最大日雨量资料。 将日雨量资料换算为年最大 24 小时雨量， 换算系数取 K=，石壁站和凤巢站所占权重分别为 %,%，求得水库流域 平均年最大 24 小时暴雨系列。根据水利水电工程设计洪水计算手册规定：对邻近流域暴雨 特大值应进行移用，当两地相距很近时，可直接移用。石壁站没有出 现特大值，凤巢站有出现特大值，直接移用其 1956年 9 月 18 日 24

13、 小时暴雨值 593mm。此外，由于水库缺乏短历时暴雨资料，因此，短历时暴雨资料采 用查图集值，其成果见表 3-2表 3-2 等值线图各种历时设计暴雨成果表时段参数24小时6 小时60 分钟均值16310552Cv从上表看出， 等值线图年最大 24小时暴雨均值为 163mm，实测雨 量最大 24 小时暴雨 171.2mm，二者相差 5%，因此采用实测雨量最大 24 小时暴雨值。根据各设计频率的各种历时点雨量，查读流域面积为 79.6km2 时各历时的暴雨点面折算系数 F ，计算相应面雨量 , 其成果见表 3-3 。表 3-3 点面雨量换算表频率t1624F%点雨量面雨量%点雨量面雨量%点雨量面

14、雨量1%点雨量面雨量2%点雨量面雨量5%点雨量面雨量10%点雨量面雨量20%点雨量面雨量计算 24 小时设计雨量的时程分配（采用福建省最大 24 小时降雨 概化过程线），其成果见表 3-4 。表 3-4 24 小时设计雨量的时程分配表%时程123456789101112雨量时程131415161718192021222324雨量%时程123456789101112雨量时程131415161718192021222324雨量%时程123456789101112雨量时程131415161718192021222324雨量1%时程123456789101112雨量时程1314151617181920

15、21222324雨量2%时程123456789101112雨量时程131415161718192021222324雨量5%时程123456789101112雨量时程131415161718192021222324雨量10%时程123456789101112雨量时程131415161718192021222324雨量20%时程123456789101112雨量时程131415161718192021222324雨量设计洪峰流量计算sQm 0.278 ns F30.2784 nmJ13L44n sF 4 n1ns1 4n oQm设计洪峰流量( m3/s )；S雨力n-1 ；S=H2424n-1；n

16、暴雨递减系数n=LOG(H1/H24)/LOG(24)+1；H1 、 H6、 H24分 别 为 年 最 大 1h 、 6h 、 24h 设 计降水量 (mm)；产流历时内地面平均入渗率 根据福建省次净雨强度 i与稳定入渗率 fc 相关分析成果；m-经验性的汇流参数沿海地区时， 计算式：0.065 0.681 ； 时， m 0.059 0.773L11J3F4式中 : 反映沿流程水力特性的经验指数；L自计算断面起沿主河道至分水岭的距离 (km) ；J河道平均坡降 ( ) ；3.2.2.2 瞬时单位线法瞬时单位线基本公式如下：(t)=1 t n 1 k ( )n 1e k k (n) k式中：伽玛

17、函数；n线性水库的个数， n= 3.87F 0.066J 0.151 = ； k有关流域汇流时间的参数， k= m1 =;n e自然对数的底。计算时选取瞬时单位线的计算时段长 t 为 1 小时。 用推理公式法和瞬时单位线法计算 * 水库坝址各频率的设计洪水, 其洪峰流量成果如表 3-5。表 3-5 设计洪水计算成果表Qm,p(m3/s )频率(%) 方法1251020推理公式法23301770158012201040829667505瞬时单位线2300169015101130978799646492以上两种计算方法的成果 推理公式法大于瞬时单位线 ，从防洪安全角 度考虑，确定 * 水库的坝址设

18、计洪峰流量采用推理公式法的计算成 果。3.2.3 洪水总量计算由于* 水库缺乏历年暴雨产生洪量的实测洪水资料，采用福建省产汇流计算方法，以 24 小时设计暴雨不扣损失计算洪水总量， 成果见表 3-6表 3-6 推理公式法各种频率洪水总量成果表设计频率%1%2%5%10%20%地表洪量 W 表（万 m3）52253925354926872320183314751117地下洪量 W 下（万 m3）18911586149012121092933797661总洪量 W（万m3）71165511503938993412276622721778形状系数3.2.4 洪水过程线计算采用福建省中小流域洪水概化过

19、程线计算地表洪水过程线， 地下 洪水过程线将地下洪量等腰三角形分配后直接内插， 同时刻流量叠加 即得设计频率洪水过程线，成果见表 3-7 。瞬时单位线计算地表洪水过程线将时段单位线乘以各时段的地 表净雨并逐段相错一个时段进行叠加， 地下洪水过程线将地下洪量等 腰三角形分配后直接内插， 然后把同时刻流量叠加即得设计频率洪水 过程线，成果见表 3-8 。表 3-7 * 水库各种频率设计洪水过程线（推理公式法）设计频率%1%2%5%10%20%过程类别时间设计流量设计流量设计流量设计流量设计流量设计流量设计流量设计流量涨0000000003100水62321811671291147278217200

20、154136111部8327254234181160130107937829527220918515112498分1043934231624321517514411411510397366282248202167131125964634273292902351941521369353749438033527222417614914705645497434351287224151474113610398017005654633601985151513721058912730592454洪峰1623341765158412221043829667505退2075157814231098942751

21、60746217182113891257970836669543417水1814211093996768669539440340191134876801617541438359280部2096174468352646337530924121824641589454400325268211分22738574529407360293242191236645184773673262662201742459646643133129424019915725534419387297266218181143264753733452652381951621303047129921516415112510535

22、190155147111105401391161104511650105表 3-8 * 水库各种频率设计洪水过程线（瞬时单位线法）历时P=%P=%P=%P=1%P=2%P=5%P=10%P=20%1234518114886461237119158121822715012626920114193182211911291054703552491036926523216413676759643311393288254184155799646492124053002661951666745604421355139334524620653144635914972681596415342387329270

23、151600114010007045822752361961623001690151011009302071761461720801620147011309781721431171816401310120095384015712810119128010309447566721451172089072967555149612321622512474391354224893953622942658423437342310244218244203232892221962538329726620417926283232210166148614627201172157128116281601381261

24、032914512411230142120107783114412110877321471241103315212711334156131116351481241204736140118114设计出库洪水计算* 水库是一座重要中型水库，其防洪库容 1287万 m3，具有一定 的调洪能力， 故应考虑水库的调洪作用， 应对入库设计洪水进行调洪 演算得出出库设计洪水，来分析下游的风险情况。因* 水库溢洪道设有闸门， 下泄流量可以受闸门控制， 故汛期的 调洪控制运用方式为自由泄流与控制固定泄流相结合， 并以库水位变 化作为调整泄流量的依据。* 水库的水位库容下泄量关系曲线如表 3-11 所示。表 3-

25、11 * 水库的水位库容下泄量关系曲线水位（m）库容（万 m3）4078420443304459459047254860514254345738下泄量 （ m3/s ）551071702443204075037309881274根据* 水库防汛调度预案，从汛前限制水位 62.00m开始起调，保坝泄流量 1654m3/s 。不同频率调洪演算成果见表 3-12表3-12不同频率调洪演算成果表频率最大入库流量最大下泄流量最高洪水位洪水总库容（%）(m3/s )( m3/s )（m）（万 m3）193996154031715877530811216694509721006632502057515574

26、927105975154875203963964860* 水库多年平均年最大下泄流量为 268 m3/s下游控制断面设计洪水计算下游干流因有小支流汇入，干流的设计洪水应分段设控制断面， 进行洪水计算。控制断面分别为文斗、新寮、官厝寮、大盈、朴里和 东山。下游各控制断面相应频率的设计洪水为 * 水库调洪后的下泄流 量与同频率的区间洪峰流量之和。* 水库坝址至各控制断面的区间河道特征值如表 3-13 所示区间特征值水库 文斗水库 新寮水库 官厝寮水库大盈水库 朴里水库东山集水面积（km2）河长(km)坡降 ( )用推理公式法计算各种频率区间设计洪水成果如表 3-14 所示：3-14 各频率区间设计

27、洪水成果表频率(%)区间1251020水库文斗457350314246212170139107水库新寮730557501390335268218166水库官厝寮1070814731567485386312237水库大盈165012501130871745593479364水库朴里2210167015001160992788636482水库东山23581785160312381056838676512控制断面各频率设计洪水成果如表 3-15 所示： 表 3-15 控制断面各频率设计洪水成果表频率(%)断面1251020多年平均 Qm(m3/s )文斗14211285986875740661495

28、336新寮165914961135998832735544369官厝寮1927173313031137935816597405大盈24502196163214091139979706479朴里285525531884161712931101786533东山294526321939166213271127803544下游小支流设计洪水计算水库下游各小支流河口的设计洪水也采用推理公式法进行计算，各小支流的河道特征值如下表 3-16 所示表 3-16 各小支流的河道特征值一览表河流名特征值河流 1河流 2河流 3河流 4河流 5河流 6积水面积 (km2)河长(km)坡降 ( )用推理公式法计算各小

29、支流河口相应频率设计水成果见表 3-17 ：表 3-17 各小支流河口相应频率设计水成果表频率(%)河流名1251020河流 1403308277215185148121河流 2289219197153131104河流 3211160144112河流 4185141126河流 5528400359278237189152115河流 6424321288222189150121设计洪水水面线计算3.6.1 断面布设从安平桥闸闸址位置(断面桩号为 0+)起至* 水库坝下(断面 桩号为 12+)全长 12.5196km，根据沿河两岸河道断面宽窄、弯曲程 度等共布设断面 75 个。本次河道断面均为实测

30、资料成果。3.6.2 计算方法3.6.2.1 河道洪水水面线的计算方法采用河道恒定非均匀流的 伯努利方程式，其计算公式：Z11V122gZ22V222ghfhj式中： 1 、 2 断面流速不均匀系数；Z1、 Z2上、下游断面水位 (m)；V1、 V2上、下游面平均流速 (m/s) ；2hf=Q22 ? L 沿程水头损失 (m)， 其中 L 为河段 K2长；22hj= ( 2V2 1V1 ) 局部水头损失 (m) ，其中为 2g 2g损失系数；顺直河道及收缩河段 0，逐步扩散河段 ，急剧扩散河段。Q计算河段流量；K上、下游断面平均流量模数， K 1 AR3 ； nA断面面积 (m2) ；R水力半

31、径 (m) 。3.6.2.2 桥的壅高计算 当桥面较高时，一般不会漫桥，其壅高根据水利动能设计手册防洪分册一书中的公式进行计算，公式如下： 式中：(h3h3h3)2h3V322gBh3Q设计流量 (m3/s) ；B无桥墩时的截面宽度 (m) ； b两桥墩间的净宽 (m) ； h3桥墩下游正常水深 (m) ； h3最大壅水高度 (m) ；a动能修正系数，取； 过水断面收缩系数， =当桥面较低时，洪水漫桥，桥孔被淹没成压力孔流，则：Q孔V022g式中：过流系数；侧收缩系数，=(n-1) 0+kH0/(nb) ，其中 0 为闸墩系数，k 为边墩系数， n 为桥孔数， b为每孔宽度； w桥下净面积；V

32、0Q/W0，W0为桥前天然面积；桥面以上部分过水以宽顶堰自流公式计算，则：3Q面 mB 2g H 0 2式中：H0有效水头； m流量系数；过桥流量： Q总=Q孔+Q面. 感潮河段的洪水水面线计算安平桥闸为挡潮闸， 安平桥闸上游河段受潮水顶托影响， 洪水水 面线计算分别采用设计频率潮水位与一般洪水组合、 多年平均潮水与 设计频率洪水组合，取其外包线计算而得。3.6.3 河道糙率的确定因本流域没有实测 * 资料，故河道糙率的确定根据 * 水库下游河 段的河道特征参照天然河道洪水糙率表， 并对比 * 流域各 * 站实测资 料的糙率成果表，加以综合分析后确定各河段的糙率。3.6.4 起始水位确定由于*

33、 下游河道水位受潮水顶托影响， 其设计洪水起始水位的确 定应综合考虑洪水与潮水的共同影响确定。由于* 海域出口位于 * 海域的安海湾， 安海湾未设潮位站， 邻近 海域有惠安崇武潮位站、 厦门港的厦门潮位站， 本次安海湾的设计潮 位主要以这两站作为参证站， 并用安海湾内的安平码头和安平桥闸的 调查历史最高潮位进行验证。崇武潮位站有 1956 年至今的实测潮位系列资料，对其历史最高 潮位进行频率分析计算（按极值型） ，成果为：多年平均年最高潮 位 3.73m（黄海高程，下同），S=；厦门潮位站有 1908 年至今的实测 潮位系列资料， 根据厦门市 * 站与厦门海洋气象中心设计成果： 多年 平均年最

34、高潮位为 3.71m。比较崇武、厦门两站高潮位成果，两者十 分相近。另外，安海湾内有 2 座小型码头（安平码头、水头码头）和2座桥闸(安平桥闸、东桥水闸)等重要基础设施。通过对这些水工 建筑物的* 调查，近 10年来最高潮位出现在 1996年 8月 1日，与崇 武站情况基本一致。 安平码头最高潮位为 4.20m，安平桥闸为 4.31m， 东桥水闸为 4.11m，该次潮汐的崇武站最高潮位为 4.50m，略高于安 海湾内。鉴于安海湾位于崇武、厦门两站之间，与 * 湾同属* 海域， 地理位置比较接近， 且调查潮位与崇武站接近， 而安海湾内潮位资料 少，从偏安全的角度考虑， 本次设计直接引用崇武站的成果。安海湾 内的多年平均年最高潮位为 3.73m。各频率设计年最高潮位见下表。频率(%)1251020设计年最高潮位 (m)3.6.5 洪水水面线推算 根据设计洪峰流量、河床糙率、实测大断面、起始水位等，由下 游断面向上游逐个断面推算，其洪水水面线成果如附表 1，洪水水面 线图如附图 2 所示。4 洪水风险分析下游淹没风险分析 国际上对水库泄洪或垮坝可能造成的下游人民生命和经济损失 风险非常重视。水库大坝安全评价导则 (SL258-2000) 也对其作了 具体要求， 要对大型和中型水库的泄洪和溃坝的风险进行测算， 绘制 防洪风险图，并制定有效对策。各频率设计洪水淹没范围及损失评估溃