【《湖北青山闸的水文资料及洪水推求设计案例》3000字】

湖北青山闸的水文资料及洪水推求设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u19179湖北青山闸的水文资料及洪水推求设计案例 1771.1流域概况 182781.2气象 2216021.3凤台站设计水位 2157971.4施工期水位 2275221.5水位流量关系 3302681.6设计洪水 31.1流域概况青山闸位于问安镇沙港子河与人工河汇合处，属于沮漳河流域。青山闸具有灌溉和排水的功能，其为9205亩农田提供灌溉水，并控制流域100km2的排水面积。花庙河上游和向家垱沟部分洪（涝）水汇入到沙港子河，并经青山闸排到人工河，最终汇入沮漳河；部分涝水通过花庙河下游鲜家港汇入沮漳河。沙港子河的拦截面积内共有四座水库，一座中型的石子岭水库，三座小（1）型水库，分别为熊家港水库、张家冲水库和向家垱水库。石子岭水库、熊家港水库、张家冲水库和向家垱水库的控制流域面积分别为29.5km2、8.65km2、1.74km2和11.4km2，总库容分别为2186万m3、576万m3、156.6万m3和736万m3。图1.4青山闸水系图1.2气象工程区属亚热带季风区，气候温和湿润，降雨丰富，多年最大平均风速为12.1ms。1.3凤台站设计水位青山节制闸所在的沙港子河流域没有水文站，而在进行设计时需要有相关的水文资料，故使用闸下游沮漳河干流的凤台站水文资料，近似计算。凤台站主要用于观测水位，历年最高水位资料完整，选取1958～2011年的数据进行频率分析计算，然后进行适线，得到所需参数。具体见下表1.1。表1.1凤台站历年最高水位分析计算结果表站名均值C设计值(m)P=2%P=5%P=10%凤台站44.050.0447.2146.5645.781.4施工期水位水闸施工导流采用枯水期11月～次年3月5年一遇的导流标准，通过计算得到施工期水位，具体计算结果见下表1.2。表1.2施工期水位结果表（P=20%）单位：m枯水期闸上游闸下游11~3月45.5841.501.5水位流量关系洪水通过青山闸排至下游河道，最终汇入到沮漳河。若沮漳河水位较高，则会形成回水区域，当无回水顶托时，闸下游的水位～流量关系如表1.3所示。表1.3闸下游的水位～流量关系表水位(m)404142434445流量(01036861582481.6设计洪水根据1.1节流域概况，青山节制闸设计排水面积为100km2，流域上游有四座中小型水库。在计算设计洪水前，根据地形的特点，将流域划分为中上游山丘区和下游圩垸区，其中面积分别为86.29km2和13.71km2。则设计洪水由山丘区的设计洪水与圩垸区的设计排涝流量相加得到。1.6.1山丘区设计洪水已知《湖北省暴雨径流查算图表》（以下简称《图表》）中的瞬时单位线法可以用来计算山丘区的设计洪水，故本次设计采用此方法计算设计洪峰流量。（1）流域参数石子岭水库控制流域和区间的地理参数如下表1.4所示。表1.4山丘区各分区的地理参数表分区承雨面积(河道长度(km)河道比降(‰)石子岭水库29.518.57.5区间359.03.8（2）设计暴雨①点雨量根据《图表》，该流域在水文分区上属于第Ⅷ区，并由《图表》中附表“湖北省各县及部分水文站一、六、二十四小时设计暴雨参数表”，查出1、6和24小时的均值H和Cv值。根据已经得到的Cv值以及Cs=3.5C表1.5暴雨统计参数表时间t(h)均值H(mm)变差系数CK点雨量HtP=2%P=5%P=10%P=2%P=5%P=10%1440.472.321.931.62102.0884.9271.286760.512.452.011.68186.20152.76127.68241100.512.452.011.68269.50221.10184.80②面雨量根据设计流域面积以及所在水文分区，查《图表》中附表“湖北省各分区暴雨面深系数表”，线性插值得面深系数at（具体见表1.6），进而算出某种频率相应三种历时的面雨量H1F、H6F、H24F表1.6暴雨面深系数表承雨面积(km2)255029.5351h0.9570.9250.9510.9446h0.9690.9430.9640.95924h0.9790.9610.9760.972表1.7面雨量计算表承雨面积(km2)29.535频率P=2%P=5%P=10%P=2%P=5%P=10%197.1080.7867.8096.3880.1867.306179.56147.31123.12178.49146.44122.3924262.97215.74180.32261.90214.86179.59其它历时的面雨量根据下面公式以及1h、6h和24h的面雨量进行计算。面雨量递减指数： n1=1+0.558lnβ n2=1+0.721lnβ β1=H β2=H其中，H1F、H6F、各历时设计面暴雨量计算公式如下：当1≤t<6h时： HtF=H当6≤t≤24h时： HtF=H③设计雨型暴雨雨型采用《图表》中的概化雨型，查《图表》中附表“湖北省各种短历时暴雨设计雨型”，逐个时段的面雨量可由相邻两历时面雨量相减得到，根据所选取的设计雨型排列，可得到设计时段的毛雨量，此为该频率的设计暴雨过程。④设计净雨查《图表》知，流域面积21~100km2时，Δt=12~1.0h，tc=12h初损：对于24h暴雨I0=0.25Im=22.5mm，对于18h以下暴雨I设计总径流深R总 R总=H稳损： fc=0.0615R净雨过程： Ii=R（3）瞬时单位线参数①参数的选用全省山丘区瞬时单位线分三个片进行参数的地区综合，已知该流域属于第Ⅷ区，根据流域所在水文分区，知属于第二片，从而合理选用求参数的适用公式，公式如下。 m1=1.64F n=0.529F0.25j②参数的非线性改正根据《图表》，对50年一遇以下的设计洪水的流域不考虑非线性改正，因本次为10年一遇的设计洪水，故不需要改正。③瞬时单位线转化为时段单位线时段单位线公式： u(Δt∙t)=St−S(t−Δt)S(t)为参数n、k的函数，有S(t)查算表可供查用。化算为Δt小时，h毫米净雨时段单位线为： qΔt∙t=Fh（4）地面径流过程的计算在查S(t)曲线前，先计算K值： K=m1n根据n、K可得到S(t)曲线，S(t−Δt)可由S(t)错后一个时段得到,S(t)减去对应的S(t−Δt)即可得到u(Δt∙t)。通过式（1.13）可求出q(Δt∙t)，用q(Δt∙t)乘净雨，然后错开一个Δt相加，就可以得到地面径流过程。（5）地下径流过程的计算当t≤T时： Qt=Q当t>T时： Qt=Q其中， Qg=f Q0=0.021 β=0.133F−0.28 T=tc（6）设计洪水过程线设计洪水过程线由地面径流与对应时段的地下径流相加得到，具体结果见表1.10。（7）石子岭水库下泄洪水石子岭水库库容曲线如表1.8所示。表1.8石子岭水库库容曲线表水位(m)85868788899091库容(万916109812951510174620042282石子岭水库泄流曲线如表1.9所示。表1.9石子岭水库泄流曲线表水位(m)88.388.58989.5.9090.591流量(011.977.7173.9292.1424.2573.1水库溢洪道选用WES实用堰，且不设置闸门，实用堰堰顶高程为88.3m，堰顶净宽为60m，起调水位为88.3m。（8）山丘区设计洪水过程线山丘区P=10%和P=5%的设计洪水计算表，分别见表1.10和表1.11。表1.10山丘区设计洪水计算表(P=10%)单位：m时段(h)入库洪水考虑河槽演进后的水库下泄洪水区间设计洪水山丘区设计洪水01.00.01.11.113.00.04.34.327.30.010.210.2311.80.214.815.0418.90.622.923.5527.51.434.335.7641.32.652.254.8793.34.4126.9131.38133.57.0166.6173.59141.912.6147.4160.010143.531.0152.0183.011109.150.4129.6180.01289.767.3106.1173.41371.578.276.6154.71455.883.266.9150.11542.882.651.8134.41632.078.138.9116.91724.372.726.799.51819.566.322.488.71913.459.317.376.62010.252.513.165.6217.945.99.555.4226.339.78.247.9235.234.16.740.8244.429.25.634.7表1.11山丘区设计洪水计算表(P=5%)单位：m时段(h)入库洪水考虑河槽演进后的水库下泄洪水区间设计洪水山丘区设计洪水01.10.01.31.313.60.05.25.228.80.012.512.5314.50.218.118.3423.10.728.028.8533.61.741.943.6650.23.263.566.77112.35.3152.5157.98160.48.5199.9208.49170.418.1177.3195.310172.439.6182.7222.411131.362.6155.9218.512108.183.8127.9211.71386.399.992.5192.41467.3104.680.7185.31551.7102.962.5165.31638.696.746.8143.51729.287.932.2120.11823.477.826.9104.71916.169.720.790.52012.161.815.677.5219.454.111.265.4227.446.89.656.5236.140.37.948.1245.134.56.540.91.6.2圩