独立--芦村河水文站缆道设计技术分析

1、.芦村河水文站缆道设计主要技术参数论证张松林第一章 综合说明1.1 项目由来芦村河水文站吊箱缆道建设，是黄委水文局列入中央直属建设项目之一，根据黄水字 中央直属建设项目的建设要求，计划与2007年开工，2008年汛期投入使用。1.2 概况芦村河隶属黄河水利委员会三门峡库区水文水资源局， 1989年4月由刘家河水文站上迁6.0km定位芦村河水文站（刘家河原设于1959年4月），主要测验项目有水位、流量、比降、含沙量、冰情、降水量。芦村河水文站位于泾河水系 三水河下游，距河口距离12km，控制流域面积1294km2，属三类控制站，位于陕西省彬县香庙乡芦村河村，东径10816北纬3458。测验河段：

2、测验河段顺直，上下游均有缓弯，偏复式断面，左岸为台地，水位在8.0m以上时发生漫滩，右岸是黄土斜坡，岸坡稳固。河床系淤泥卵石组成，有少量块石，洪水时有冲淤变化。基上75.0m有一公路桥，可供中低水测验使用，基上100m左岸有一塬边下支沟，常年有水。水沙特性：流域形状近似柳叶形，山 溪性河流，比 降大汇流快。流域内植被较好，含沙量较小。洪水过程均为暴雨形成，暴雨洪水多发生在7、8月份。多年平均710月径流量占年径流量的55.4%，91.7%的泥沙来自710月。洪水流急浪大，涨落急剧且漂浮物较多，影响测验精度。沙峰略滞后于水峰，多为单一峰。中高水受河槽控制，断面有冲淤，水位流量关系受附加比降和断面

3、冲淤影响。推求断沙采用近似法。水文特征：设站以来多年平均降水量570.5mm，其中710月降水占年降水量的52.1%；多年平均径流量 0.7845 亿立方米 710月 32.5立方米，占年径流量的41.4%；多年平均输沙量 203 万吨 710月 万吨，占年输沙量的90.4%芦村河设站以来水文特征值 表1 水文特征项目出现日期相应水位(流量)施测方法实测最高水位 5.28m2003.8.30 422m3/s 人工观测调查最高水位1954估算流量 1960 m3/s 实测最大流量 414m3/s2003.8.30 5.26m 浮标建站以来最大流量422m3/s2003.8.30 5.28m 浮标

4、实测最大流速 7.43m/s2003.8.30 414m3/s 浮标实测最大水深 2.69m2003.8.30 414m3/s 查图实测最大含沙量 702kg/m31990.7.6 9.00m3/s 横式采样器由于设站以来没有发生大洪水，因此将刘家河资料加入系列统计，据统计，刘家河设站以来实测最大流量为1310m3/s（1979年7月31日刘家河断面），调查相应的芦村河断面水位为8.8m，实测最大单沙738kg/m3（1982年5月26日），最大断沙654kg/m3，最大流速9.44m/s.。设计资料说明：由于芦村河资料系列较短，目前所用水位与原刘家河断面水位系列不一直且断面相聚较远，据调查，

5、原刘家河断面和现在的芦村河断面间有少量支流加入，因此，采用芦村河资料分析时代表性较差，因此采用刘家河资料进行洪水分析，计算刘家河断面的曼宁系数借用到芦村河计算该站20年一遇洪水流量681m3/s所对应的水位作为设计指标。基本测验设施：芦村河为三类水文站，根据站队结合资料分析，从当年11月到次年3月，采用非汛期定日型测流，即每月的6、16、26日为测流日，其他时间采用流速仪测流，由于该站没有高水流量测验设施，一般小水采用涉水测量或在上游75米处便桥测量，大水用浮标测量，水位采用直立式水尺观测，该站没有设自己水位计，单沙采用水边器皿取样。该站历年水位流量关系受断面控制，为绳套曲线，但变幅并不宽，可

6、定一条曲线，历年单断沙关系为45度单一线。图1 芦村河水文站大断面图 图2 芦村河水文站地形图第二章 技术设计1、设计指标的选用由于芦村河自1989年4月迁站以来，发生的洪水次数较少，最大流量仅有422m3/s（2003年5月28日），资料统计代表性较差，因此分析统计资料时参考刘家河资料进行统计。1.1、大断面分析断面迁移后所用高程系列和起点距不一直，为了表明大断面形状，将刘家河断面假定高程减90m常数和将芦村河断面起点距加130米常数进行断面套绘，其断面形状基本一直（图3），水位在经套绘大断面形状基本一直，水位4.09.0m其面积计算误差不大于10%。图3 芦村河 刘家河大断面套绘图认为两断

7、面测站特性基本一直。1.2、 曼宁系数计算与采用分别计算芦村河断面和刘家河断面曼宁系数K值（表2），即根据表2资料统计，分别绘制刘家河水位曼宁系数图（图4）和芦村河、刘家河同流量曼宁系数比较图（图5），由图4知，刘家河高水曼宁系数K值基本固定在2.7左右；由图5知，流量小于200 m3/s时刘家河断面和芦村河断面的曼宁系数基本稳定在两个系列，其差值约为1.0，考虑到刘家河断面和芦村河断面形状的一致性，因此造成曼宁系数差的原因认为是由河床糙率和洪水比降引起，因此在借用刘家和站高水曼宁系数时采用曲线平移，使之与芦村河低水曼宁系数吻合，确定芦村河断面高水曼宁系数取1.7，为了是计算结果与1979年洪

8、水调查芦村河洪水位相吻合，对系数进行修正演算，确定使用系数K=1.5.。图4 刘家河曼宁系数关系图图5 芦村河、刘家河同流量曼宁系数比较1.3、芦村河防洪水位计算按照K=1.5和芦村河2007年实测大断面资料为计算依据，取用历史洪水1310m3/s（1979年7月31日刘家河断面）为计算指标，在高水延长曲线反推芦村河最高水位为：8.75m（与1979年调查洪水位一致），（芦村河断面数据水位8.75m，面积332，河宽77m，取用K值1.5，计算流量1310m3/s（表3）。1.4、吊箱测洪水位计算吊箱设计测洪流量500m3/s，根据表3按照流量508m3/s反推芦村河水位为：6.4m，因此，设计设施测洪水位取6.4m。1.5、吊箱设计流速计算断面平均流速和测点最大流速系数的推求，采用2003年洪水实测最大测点流速7.43m/s和实测流量414m3/s，在表3查得（直线内插计算）相应断面平局流速为：2.86m/s，推求断面最大测点流速和断面平均流速系数为7.43/2.86=2.60.。设计流速计算，采用上述计算的流速系数，按照设施测洪设计水位6.4米，查表3对应断面流量为：508m3/s；过水断面面积为165，计算断面平均流速为：3.08m/s。，推求断面最大流速为：8.00m/s。1.6、设计含沙量按照历年资料统计采用原刘家河1982年5月实际发生最大含