小水库洪水核算办法
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某小一型水库设计洪水分析计算发布时间:2023-02-20T08:37:46.060Z 来源:《新型城镇化》2022年24期作者:叶凤艳[导读] 当流域内缺乏实测水文资料和相关的水文成果是,可以结合邻近地区的雨量站实测数据,结合本流域的暴雨洪水特性,采用“暴雨洪水法”,推求水库的设计设计洪水及其过程线。
分析结果表明,某小一型水库坝址处300年一遇设计洪峰流量为48.88m3/s;30年一遇设计洪峰流量为31.97m3/s;5年一遇设计洪峰流量为17.62m3/s。
云南省设计院集团有限公司云南昆明 650118摘要:当流域内缺乏实测水文资料和相关的水文成果是,可以结合邻近地区的雨量站实测数据,结合本流域的暴雨洪水特性,采用“暴雨洪水法”,推求水库的设计设计洪水及其过程线。
分析结果表明,某小一型水库坝址处300年一遇设计洪峰流量为48.88m3/s;30年一遇设计洪峰流量为31.97m3/s;5年一遇设计洪峰流量为17.62m3/s。
关键词:暴雨洪水;设计洪水;小一型水库设计洪水是指符合工程设计中防洪标准要求的洪水,当地可能出现的洪水。
水库设计洪水分析是水库规划和工程设计的重要内容,对水库的工程规模具有决定性意义。
设计洪水三要素为设计洪峰流量、设计洪亮和设计洪水工程线。
目前常用的方法有:直接法和间接法、地区综合法等,本文以间接法推求某小一型水库设计洪水,为确立水库工程规模等提供支撑依据。
1 流域概况某小一型水库位于江西省丰城市白土镇杨坊村委会杨坊村,与丰城市城区相隔大约28km,距离白土镇5km,坝址以上控制的流域集水面积为2.42km2,主河长为1.4km,主河纵比降为7.76%。
水库周围自然环境良好,下垫面条件优越。
流域区地势低,属于低山丘陵区,山峦叠翠。
植被破坏率低,森林的覆盖率高达80%左右,河床中泥沙淤积量少,多为卵石或者卵石夹砂。
该水利工程开发运行的只要目的就是解决下游丘陵、平原区的灌溉用水问题,同时为减轻下游的水旱灾害提供条件,为水库去居民提供水产养殖等提供便利,其是一座以灌溉为主,兼防洪和养殖等的综合型利用水库。
xx省小(2)型病险水库应急除险定型设计设计洪水位查算方法(参考)由于本次应急处理的小(2)型病险水库数量众多,按照常规设计步骤难已在短时期内完成除险设计。
根据xx省小(2)型水库的特点:水库集水面积较小一般为1~5 km2,且水库及附近流域没有水文资料,水库设计洪水一般采用《xx 省暴雨洪水查算手册》规定方法进行计算。
为便于各地有关单位对小(2)型水库应急除险设计,特编制xx省小(2)型水库设计水位查算图,供有关单位对小(2)型水库进行除险加固设计参考应用。
1 水库设计洪水位计算原理水库设计、校核洪水位是水库工程一个重要的特征参数,是水库大坝坝顶高程设计的重要依据。
水库设计、校核洪水位的确定,一般根据水库的规模、坝型,按照SL 252-2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》,确定其设计洪水、校核洪水标准,然后根据水文资料条件,选用一种或多种计算方法,求得水库设计、校核洪水过程线,而后根据水库高程~容积曲线、水库水位泄流曲线,进行洪水调节计算,求得水库设计、校核频率下的最高调洪水位,即为水库设计、校核洪水位。
2 本次小(2)型水库设计洪水位查算图编制方法2.1 设计洪水计算方法(1)设计暴雨根据xx省水文局2010年编制的《xx省暴雨洪水查算手册》有关附图(最大1h、最大6h、最大24h暴雨均值、Cv等值线图),将xx省归纳为赣北和赣南2个分区(详见图1),各分区时段点暴雨设计参数及设计采用成果见表2.1。
表2.1 xx省小(2)型水库分区暴雨设计参数及成果表分区名称时段点暴雨参数和设计值备注1h 6h 24h赣南区均值(mm)45 70 1101区Cv 0.4 0.45 0.4P=2%(mm) 93.6 157.5 228.8P=0.5%(mm)113.8 195.3 278.3赣北区均值(mm)45 85 1407区Cv 0.45 0.5 0.45P=2%(mm) 101.3 205.7 315.0P=0.5%(m125.5 260.1 390.6m)(2)水库坝址设计洪水计算方法根据xx省小(2)型水库集水面积较小的特点,水库坝址设计洪水采用《xx 省暴雨洪水查算手册》(以下简称《手册》)规定的推理公式方法计算。
小水库洪水核算办法附件:山东省小型水库洪水核算办法(试行)前言《山东省小型水库洪水核算办法》(试行)是为适应新形势下小型水库除险加固需要而制定的。
本办法依据水利部《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000、《水利水电工程设计洪水计算规范》(SL44-2006)、《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)和《山东省水文图集》的有关分析成果,在原山东省水利局暴雨洪水组1979年6月编印的《山东省小型水库洪水核算方法》基础上修订完成的。
在山丘区小型水库防洪安全复核、控制运用、加固设计等工作中应以本办法为主,其它各法可作验证参考。
本办法提供了洪峰流量、洪水总量以及调洪演算方法,适用我省流域面积在1到30平方千米的小型水库保安全洪水核算使用。
对有闸控制或流域面积大于30平方千米的小型水库,应使用《山东省大、中型水库防洪安全复核洪水计算办法》进行核算,设计洪水流量过程应采用瞬时单位线法,其中流域面积小于50平方千米的水库时段长建议取0.5小时,瞬时单位线参数M1与0.5小时单位线关系表可参考《山东省水文图集》。
流域面积小于1平方千米的小(2)型水库,应按本办法计算的洪峰、洪量分别加大10%后,再进行调洪。
请各单位在使用过程中注意结合实际, 及时总结经验,如有问题请函告省水利厅。
1小型水库设计洪水标准小型水库设计洪水标准,按照水利部《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)选取。
小型水库永久性水工建筑物的洪水标准,应按山区、丘陵区或平原、滨海区分别确定。
山区、丘陵区永久性水工建筑物洪水标准[重现期(年)]按表1选用。
平原、滨海区永久性水工建筑物洪水标准[重现期(年)]按表2选用。
当山区、丘陵区的小型水库坝高低于15m,上下游最大水头差小于10m时,且失事后对下游防洪影响不大时,其洪水标准宜按平原、滨海区标准确定;当平原、滨海区的小型水库坝高高于15m,且上下游最大水头差大于10m时,其洪水标准宜按山区、丘陵区标准确定。
小(一)型水库洪水计算程序:根据四川省一九七九年版《水文手册》方
册》方法计算洪峰流量和洪水总量。
小(一)型水库洪水计算程序:根
序:根据四川省一九七九年版《水文手册》方法计算洪峰流量和洪水总量。
算,不要改动;兰色格内数据可不改动;绿色格内可不输入数据;紫色格内根据暴雨历时确定是否输入数据;白色格内要输洪 峰 流 量 计 算
小(一)型水库洪水计算程序:根据四川省一九七九年版《水文手册》方法
》方法计算洪峰流量和洪水总量。
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小(一)型水库洪水计
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洪水总量计算
洪水计算程序:根据四川省一九七九年版《水文手册》方法计算洪峰流量和洪水总量。
算机计算,不要改动;兰色格内数据可不改动;绿色格内可不输入数据;紫色格内根据暴雨历时确定是否输入数据;白色格内
分区计算小(一)型水库洪水计算程序:根据四川省一九七九年版《水文手册》方
调 洪 演 算
演 算不输入数据;紫色格内根据暴雨历时确定是否输入数据;白色格内要输入所需数据。
册》方法计算洪峰流量和洪水总量。
小(一)型水库洪水计算
说明:表中黄色格
调 洪
调 洪 演 算
水计算程序:根据四川省一九七九年版《水文手册》方法计算洪峰流量和洪水总量。
黄色格内数据由计算机计算,不要改动;兰色格内数据可不改动;绿色格内可不输入数据;紫色格内根据暴雨历时确定。
时确定是否输入数据;白色格内要输入所需数据。
洪 演 算调 洪。
山东省小型水库洪水核算办法(试行)附件:山东省小型水库洪水核算办法(试行)前言《山东省小型水库洪水核算办法》(试行)是为适应新形势下小型水库除险加固需要而制定的。
本办法依据水利部《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000、《水利水电工程设计洪水计算规范》(SL44-2006)、《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)和《山东省水文图集》的有关分析成果,在原山东省水利局暴雨洪水组1979年6月编印的《山东省小型水库洪水核算方法》基础上修订完成的。
在山丘区小型水库防洪安全复核、控制运用、加固设计等工作中应以本办法为主,其它各法可作验证参考。
本办法提供了洪峰流量、洪水总量以及调洪演算方法,适用我省流域面积在1到30平方千米的小型水库保安全洪水核算使用。
对有闸控制或流域面积大于30平方千米的小型水库,应使用《山东省大、中型水库防洪安全复核洪水计算办法》进行核算,设计洪水流量过程应采用瞬时单位线法,其中流域面积小于50平方千米的水库时段长建议取0.5小时,瞬时单位线参数M1与0.5小时单位线关系表可参考《山东省水文图集》。
流域面积小于1平方千米的小(2)型水库,应按本办法计算的洪峰、洪量分别加大10%后,再进行调洪。
请各单位在使用过程中注意结合实际, 及时总结经验,如有问题请函告省水利厅。
1小型水库设计洪水标准 小型水库设计洪水标准,按照水利部《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)选取。
小型水库永久性水工建筑物的洪水标准,应按山区、丘陵区或平原、滨海区分别确定。
山区、丘陵区永久性水工建筑物洪水标准[重现期(年)]按表1选用。
平原、滨海区永久性水工建筑物洪水标准[重现期(年)]按表2选用。
当山区、丘陵区的小型水库坝高低于15m,上下游最大水头差小于10m时,且失事后对下游防洪影响不大时,其洪水标准宜按平原、滨海区标准确定;当平原、滨海区的小型水库坝高高于15m,且上下游最大水头差大于10m时,其洪水标准宜按山区、丘陵区标准确定。
水库调洪计算试算法水库调洪演算试算法一、水库调洪计算的任务入库洪水流经水库时,水库容积对洪水的拦蓄、滞留作用,以及泄水建筑物对出库流量的制约或控制作用,将使出库洪水过程产生变形。
与入库洪水过程相比,出库洪水的洪峰流量显著减小,洪水过程历时大大延长。
这种入库洪水流经水库产生的上述洪水变形,称为水库洪水调节。
水库调洪计算的目的是在已拟定泄洪建筑物及已确定防洪限制水位(或其他的起调水位)的条件下,用给出的入库洪水过程、泄洪建筑物的泄洪能力曲线及库容曲线等基本资料,按规定的防洪调度规则,推求水库的泄流过程、水库水位过程及相应的最高调洪水位和最大下泄流量。
若水库不承担下游防洪任务,那么水库调洪计算的任务是研究和选择能确保水工建筑物安全的调洪方式,并配合泄洪建筑物的形式、尺寸和高程的选择,最终确定水库的设计洪水位、校核洪水位、调洪库容及二种情况下相应的最大泄流量。
若水库担负下游防洪任务,首先应根据下游防洪保护对象的防洪标准、下游河道安全泄量、坝址至防洪点控制断面之间的区间入流情况,配合泄洪建筑物形式和规模,合理拟定水库的泄流方式,确定水库的防洪库容及其相应的防洪高水位;其次,根据下游防洪对泄洪方式的要求,进一步拟定为保证水工建筑物安全的泄洪方式,经调洪计算,确定水库的设计洪水位与校核洪水位及相应的调洪库容。
二、水库调洪计算基本公式洪水进入水库后形成的洪水波运动,其水力学性质属于明渠渐变不恒定流。
常用的调洪计算方法,往往忽略库区回水水面比降对蓄水容积的影响,只按水平面的近似情况考虑水库的蓄水容积(即静库容)。
水库调洪计算的基本公式是水量平衡方程式:11(Q,Q),t,(q,q),t,V,V (3-1) tt,1tt,1t,1t22,t式中: ——计算时段长度(s);3Q,Q ——t时段初、末的入库流量(m/s); tt,13q,q ——t时段初、末的出库流量(m/s); tt,13V,V ——t时段初、末水库蓄水量(m)。
山东省小型水库洪水核算办法(试行)附件:山东省小型水库洪水核算办法(试行)前言《山东省小型水库洪水核算办法》(试行)是为适应新形势下小型水库除险加固需要而制定的。
本办法依据水利部《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000、《水利水电工程设计洪水计算规范》(SL44-2006)、《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)和《山东省水文图集》的有关分析成果,在原山东省水利局暴雨洪水组1979年6月编印的《山东省小型水库洪水核算方法》基础上修订完成的。
在山丘区小型水库防洪安全复核、控制运用、加固设计等工作中应以本办法为主,其它各法可作验证参考。
本办法提供了洪峰流量、洪水总量以及调洪演算方法,适用我省流域面积在1到30平方千米的小型水库保安全洪水核算使用。
对有闸控制或流域面积大于30平方千米的小型水库,应使用《山东省大、中型水库防洪安全复核洪水计算办法》进行核算,设计洪水流量过程应采用瞬时单位线法,其中流域面积小于50平方千米的水库时段长建议取0.5小时,瞬时单位线参数M1与0.5小时单位线关系表可参考《山东省水文图集》。
流域面积小于1平方千米的小(2)型水库,应按本办法计算的洪峰、洪量分别加大10%后,再进行调洪。
请各单位在使用过程中注意结合实际, 及时总结经验,如有问题请函告省水利厅。
1小型水库设计洪水标准 小型水库设计洪水标准,按照水利部《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)选取。
小型水库永久性水工建筑物的洪水标准,应按山区、丘陵区或平原、滨海区分别确定。
山区、丘陵区永久性水工建筑物洪水标准[重现期(年)]按表1选用。
平原、滨海区永久性水工建筑物洪水标准[重现期(年)]按表2选用。
当山区、丘陵区的小型水库坝高低于15m,上下游最大水头差小于10m时,且失事后对下游防洪影响不大时,其洪水标准宜按平原、滨海区标准确定;当平原、滨海区的小型水库坝高高于15m,且上下游最大水头差大于10m时,其洪水标准宜按山区、丘陵区标准确定。
特小水库防洪复核中的计算简化问题(帅移海、李俊辉)摘要:对集水面积和容积特别小、没有实测资料的特小水库进行防洪复核,主要运用查算图表、推理公式、借用参数等办法进行简化计算。
本文对几种比较实用而且简单有效的方法进行分析归纳,提出可供参考的意见,在保证安全的前提下,实现计算结果的科学化、合理化。
防洪复核是小型水库除险加固的重要前期工作,也是工程设计的重要内容。
湖北省现有水库5838座,其中小型水库5555座,而集水面积小于2km2 或者库容小于60万方的小水库就有3328座,占水库总量的57 %。
这些水库属于小(2)水库中库容更小的部分,本文称之为特小水库。
这些水库在进行除险加固或者单项整治时,都需要进行防洪复核计算。
防洪计算的理论基础是概率论和数理统计,是基于大量实测水文资料基础上的统计分析。
有关防洪计算的技术标准和规范,一般都是针对大中型工程而制定的,由于特小水库具有流域面积特小、库容特小、调节能力弱的特点,也存在无专门管理机构、大坝质量差、无实测水文资料、原设计资料缺乏的重要缺陷,防洪复核计算中的许多基础条件不完全具备,不能直接套用规范规定的计算方法,只能进行简化计算。
而这种简化主要是运用查算图表、公式、借用参数等办法,当这种简化计算符合一定的技术标准、满足一定的技术要求,才能保证复核的技术质量。
1、特小水库的暴雨洪水特点特小水库一般处于流域上端,流域面积小,降雨发生时,基本处于同一雨区,可以忽略其面雨量分布的不均匀性;产汇流时间短,无河网汇流,主要是坡面汇流,形成洪峰时间段;由于库容很小,调节能力差,库水受降雨影响很直接;水位上涨快,洪峰是水库水量的控制因素;下垫面条件基本一致,流域汇流呈线性规律。
基于这样的状况,将小流域暴雨洪水规律进行概化,也就是几项基本假定:一是流域的产流强度在时空分布均匀;二是暴雨洪水同频率;三是平均净雨强度的历时等于汇流历时。
2、防洪标准复核特小水库属于小(2)型水库。
水库调洪计算的基本方法
水库调洪是指通过合理的水库调度,将洪峰流量控制在可承受范围内,以减轻洪水对下游地区的冲击。
水库调洪的基本方法有以下几个步骤。
需要对水库进行容积计算。
水库的容积是指水库能够蓄存的最大水量。
容积的计算涉及到水库的面积和深度等因素。
通过准确计算水库的容积,可以为后续的调度提供准确的数据基础。
需要根据历史洪水数据和流域特征,确定水库的调洪标准。
调洪标准是指在特定的洪水情况下,水库应该如何调度,以达到减轻洪水冲击的目的。
调洪标准的确定需要综合考虑下游地区的防洪能力、水库的容积以及流域的特征等因素。
然后,根据实际情况,确定调洪方案。
调洪方案是指根据水库的实际情况和调洪标准,确定具体的调度措施和时机。
调洪方案需要考虑到水库的蓄水情况、降雨情况以及下游地区的防洪能力等因素。
通过合理的调洪方案,可以最大程度地减轻洪水对下游地区的冲击。
需要进行调洪实施和监测。
调洪实施是指按照确定的调洪方案进行水库的调度和放水操作。
在调洪实施过程中,需要密切关注降雨情况和水库的蓄水情况,并及时调整调度措施。
同时,还需要通过监测水位和流量等指标,及时评估调洪效果,以便进行调整和改进。
水库调洪是一项复杂的工作,需要综合考虑多种因素,并进行科学
合理的决策。
只有通过科学的方法和精确的数据,才能实现水库调洪的目标,保护下游地区的安全。
通过合理的调度和监测,可以最大程度地减轻洪水对人民生命财产的威胁,实现可持续发展的目标。
附件:山东省小型水库洪水核算办法(试行)前言《山东省小型水库洪水核算办法》(试行)是为适应新形势下小型水库除险加固需要而制定的。
本办法依据水利部《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000、《水利水电工程设计洪水计算规范》(SL44-2006)、《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)和《山东省水文图集》的有关分析成果,在原山东省水利局暴雨洪水组1979年6月编印的《山东省小型水库洪水核算方法》基础上修订完成的。
在山丘区小型水库防洪安全复核、控制运用、加固设计等工作中应以本办法为主,其它各法可作验证参考。
本办法提供了洪峰流量、洪水总量以及调洪演算方法,适用我省流域面积在1到30平方千米的小型水库保安全洪水核算使用。
对有闸控制或流域面积大于30平方千米的小型水库,应使用《山东省大、中型水库防洪安全复核洪水计算办法》进行核算,设计洪水流量过程应采用瞬时单位线法,其中流域面积小于50平方千米的水库时段长建议取0.5小时,瞬时单位线参数M1与0.5小时单位线关系表可参考《山东省水文图集》。
流域面积小于1平方千米的小(2)型水库,应按本办法计算的洪峰、洪量分别加大10%后,再进行调洪。
请各单位在使用过程中注意结合实际, 及时总结经验,如有问题请函告省水利厅。
1小型水库设计洪水标准小型水库设计洪水标准,按照水利部《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)选取。
小型水库永久性水工建筑物的洪水标准,应按山区、丘陵区或平原、滨海区分别确定。
山区、丘陵区永久性水工建筑物洪水标准[重现期(年)]按表1选用。
平原、滨海区永久性水工建筑物洪水标准[重现期(年)]按表2选用。
当山区、丘陵区的小型水库坝高低于15m,上下游最大水头差小于10m时,且失事后对下游防洪影响不大时,其洪水标准宜按平原、滨海区标准确定;当平原、滨海区的小型水库坝高高于15m,且上下游最大水头差大于10m时,其洪水标准宜按山区、丘陵区标准确定。
附件:山东省小型水库洪水核算办法(试行)前言《山东省小型水库洪水核算办法》(试行)是为适应新形势下小型水库除险加固需要而制定的。
本办法依据水利部《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000、《水利水电工程设计洪水计算规范》(SL44-2006)、《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)和《山东省水文图集》的有关分析成果,在原山东省水利局暴雨洪水组1979年6月编印的《山东省小型水库洪水核算方法》基础上修订完成的。
在山丘区小型水库防洪安全复核、控制运用、加固设计等工作中应以本办法为主,其它各法可作验证参考。
本办法提供了洪峰流量、洪水总量以及调洪演算方法,适用我省流域面积在1到30平方千米的小型水库保安全洪水核算使用。
对有闸控制或流域面积大于30平方千米的小型水库,应使用《山东省大、中型水库防洪安全复核洪水计算办法》进行核算,设计洪水流量过程应采用瞬时单位线法,其中流域面积小于50平方千米的水库时段长建议取小时,瞬时单位线参数M1与小时单位线关系表可参考《山东省水文图集》。
流域面积小于1平方千米的小(2)型水库,应按本办法计算的洪峰、洪量分别加大10%后,再进行调洪。
请各单位在使用过程中注意结合实际, 及时总结经验,如有问题请函告省水利厅。
1小型水库设计洪水标准小型水库设计洪水标准,按照水利部《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)选取。
小型水库永久性水工建筑物的洪水标准,应按山区、丘陵区或平原、滨海区分别确定。
山区、丘陵区永久性水工建筑物洪水标准[重现期(年)]按表1选用。
平原、滨海区永久性水工建筑物洪水标准[重现期(年)]按表2选用。
当山区、丘陵区的小型水库坝高低于15m,上下游最大水头差小于10m时,且失事后对下游防洪影响不大时,其洪水标准宜按平原、滨海区标准确定;当平原、滨海区的小型水库坝高高于15m,且上下游最大水头差大于10m时,其洪水标准宜按山区、丘陵区标准确定。
xx省小(2)型病险水库应急除险定型设计设计洪水位查算方法(参考)由于本次应急处理的小(2)型病险水库数量众多,按照常规设计步骤难已在短时期内完成除险设计。
根据xx省小(2)型水库的特点:水库集水面积较小一般为1~5 km2,且水库及附近流域没有水文资料,水库设计洪水一般采用《xx 省暴雨洪水查算手册》规定方法进行计算。
为便于各地有关单位对小(2)型水库应急除险设计,特编制xx省小(2)型水库设计水位查算图,供有关单位对小(2)型水库进行除险加固设计参考应用。
1 水库设计洪水位计算原理水库设计、校核洪水位是水库工程一个重要的特征参数,是水库大坝坝顶高程设计的重要依据。
水库设计、校核洪水位的确定,一般根据水库的规模、坝型,按照SL 252-2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》,确定其设计洪水、校核洪水标准,然后根据水文资料条件,选用一种或多种计算方法,求得水库设计、校核洪水过程线,而后根据水库高程~容积曲线、水库水位泄流曲线,进行洪水调节计算,求得水库设计、校核频率下的最高调洪水位,即为水库设计、校核洪水位。
2 本次小(2)型水库设计洪水位查算图编制方法2.1 设计洪水计算方法(1)设计暴雨根据xx省水文局2010年编制的《xx省暴雨洪水查算手册》有关附图(最大1h、最大6h、最大24h暴雨均值、Cv等值线图),将xx省归纳为赣北和赣南2个分区(详见图1),各分区时段点暴雨设计参数及设计采用成果见表2.1。
表2.1 xx省小(2)型水库分区暴雨设计参数及成果表分区名称时段点暴雨参数和设计值备注1h 6h 24h赣南区均值(mm)45 70 1101区Cv 0.4 0.45 0.4P=2%(mm) 93.6 157.5 228.8P=0.5%(mm)113.8 195.3 278.3赣北区均值(mm)45 85 1407区Cv 0.45 0.5 0.45P=2%(mm) 101.3 205.7 315.0P=0.5%(m125.5 260.1 390.6m)(2)水库坝址设计洪水计算方法根据xx省小(2)型水库集水面积较小的特点,水库坝址设计洪水采用《xx 省暴雨洪水查算手册》(以下简称《手册》)规定的推理公式方法计算。
附件:山东省小型水库洪水核算办法(试行)前言《山东省小型水库洪水核算办法》(试行)是为适应新形势下小型水库除险加固需要而制定的。
本办法依据水利部《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000、《水利水电工程设计洪水计算规范》(SL44-2006)、《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)和《山东省水文图集》的有关分析成果,在原山东省水利局暴雨洪水组1979年6月编印的《山东省小型水库洪水核算方法》基础上修订完成的。
在山丘区小型水库防洪安全复核、控制运用、加固设计等工作中应以本办法为主,其它各法可作验证参考。
本办法提供了洪峰流量、洪水总量以及调洪演算方法,适用我省流域面积在1到30平方千米的小型水库保安全洪水核算使用。
对有闸控制或流域面积大于30平方千米的小型水库,应使用《山东省大、中型水库防洪安全复核洪水计算办法》进行核算,设计洪水流量过程应采用瞬时单位线法,其中流域面积小于50平方千米的水库时段长建议取0.5小时,瞬时单位线参数M1与0.5小时单位线关系表可参考《山东省水文图集》。
流域面积小于1平方千米的小(2)型水库,应按本办法计算的洪峰、洪量分别加大10%后,再进行调洪。
请各单位在使用过程中注意结合实际, 及时总结经验,如有问题请函告省水利厅。
1小型水库设计洪水标准小型水库设计洪水标准,按照水利部《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)选取。
小型水库永久性水工建筑物的洪水标准,应按山区、丘陵区或平原、滨海区分别确定。
山区、丘陵区永久性水工建筑物洪水标准[重现期(年)]按表1选用。
平原、滨海区永久性水工建筑物洪水标准[重现期(年)]按表2选用。
当山区、丘陵区的小型水库坝高低于15m,上下游最大水头差小于10m时,且失事后对下游防洪影响不大时,其洪水标准宜按平原、滨海区标准确定;当平原、滨海区的小型水库坝高高于15m,且上下游最大水头差大于10m时,其洪水标准宜按山区、丘陵区标准确定。
小(1)型、小(2)型水库的消能防冲建筑物洪水重现期分别取20年、10年。
表1 山区、丘陵区小型水库设计洪水标准表表2 平原、滨海区小型水库设计洪水标准表注:特别重要小型水库系指可能危及下游城镇、工矿区,铁路干线或其它重要政治经济意义设施或梯级水库。
一般是否特别重要应由上一级主管部门确定。
2洪峰流量的查算2.1计算图表的使用范围:本图表适用于我省一般山区、丘陵区的天然河道,面积在30平方千米以下的小型工程。
对于上游有较大控制工程影响的河道,应另外考虑。
至于山区和丘陵的划分,主要应根据流域的比降、土壤地质条件以及植被情况确定。
本办法规定流域主河道的比降大于10‟,岩石较多,土层较薄,植被一般的均应查算山区图表,其它应查算丘陵图表。
对比降在10‟以下,但土层较薄,流域内岩石裸露、植被较差者也应查算山区图表。
2.2计算图表计算图表包括基本计算曲线qm —H24—K、山东省qm—H24—K分区划分图、山东省部分县(市、区)暴雨统计参数分析成果表、降雨径流关系曲线和辅助计算图表,前者为计算设计最大洪峰流量的主要工具,后者为简化计算的辅助工具。
2.2.1基本计算曲线和分区图1、按我省暴雨特性及下垫面诸因素的影响,基本计算曲线qm —H24—K分四个区七组曲线:1)泰沂山南山区、泰沂山南丘陵区2)泰沂山北山区、泰沂山北丘陵区3)胶东山区、胶东丘陵区4)崂山区2、山东省q m—H24—K分区划分图,据此确定小型水库所在地点的计算分区。
3、山东省部分县(市、区)暴雨统计参数分析成果表。
4、降雨径流关系曲线,其形式为p+p a-h r是为推求设计标准净雨量使用的。
2.2.2辅助图表辅助图表主要有:J—J1/3,F—F2/5 查算表,是为了计算简明而使用的。
2.3计算图表的使用1、对需要进行洪水复核或设计的小型水库,建议根据适当比例尺的地形图,复核量算工程地点以上的流域特征参数,包括:1)流域面积F:在适当比例尺的地形图上,勾绘好流域分水线后,直接量取,对于地形图精度不高,或分水线不清的流域,要进行实地查勘测量,以确定分水线的实际位置,单位以平方千米计。
2) 主要河道长度L :采用自出口断面起沿主河道至分水岭的最长距离,包括主河道以上沟形不明显部分沿程的长度,可由地形图上量算,单位以千米计。
3) 主河道比降J :J 为沿L 的河道平均比降,自分水岭起根据沿流程的比降变化特征点高程,按下式采用加权平均法计算。
J={(Z 0+Z 1)L 1+(Z 1+Z 2)L 2+……(Z n-1+Z n )L n -2Z 0L}/L 2 …………(1) 式中:Z 0、Z 1……Z n 为自出口断面起沿流程各特征地面点的高程。
L 1、L 2……L n 为各特征点间的距离,详见图一。
河道上有跌坎、陡坡等时,应当把突然变动比降段两段的特征点,都做为计算加权平均比降时分段点,以使计算的比降反映沿程实际水力条件。
根据从地形图上量算的F 、L 、J 按下式计算流域综合特征参数。
K=L/(J 1/3.F 2/5) (2)2、根据“山东省部分县(市、区)暴雨统计参数分析成果表”查出工程地点以上流域中心多年平均最大24小时降雨量24H 及变差系数C v 值,取C s =3.5Cv ,根据皮尔逊Ⅲ型曲线的模比系数kp 值表(见表3)查得Kp 值,进而可计算出某种频率的设计标准24小时暴雨量:p P K H H ∙=24%24 (3)对流域中心处于两个县(市、区)边界附近的水库,若相邻两县(市、区)的多年平均最大24小时降雨量24H 及变差系数Cv 相差较大时,则该水库在24H 、Cv值选用图 一时应采取插值等方法进行适当调整。
3、根据流域特征综合参数K和设计标准降雨量H24,按工程地点所在位置和流域坡度、土壤土质、植被等情况,查用qm ~H24~k关系曲线。
得出设计标准的单位面积洪峰流量模数qm;4、将单位面积最大洪峰流量模数qm,乘以流域面积F,即可求得设计标准的最大洪峰流量QmQm =qm×F (4)3 洪水总量的推求以设计标准的最大24小时暴雨量%24PH的75%,加上前期影响雨量P a,查P+P a~h R降雨径流关系曲线求出净雨h R,以净雨h R乘上流域面积F即得到洪水总量W:W=0.1 hR×F(万立方米) (5)其中山丘区小型水库的前期影响雨量Pa 取40mm,平原区小型水库前期影响雨量Pa取50mm。
洪水过程按三角形计算,洪水历时T(即三角形过程的底宽)按下式计算:T=W/(1800·Qm) (小时) (6)式中:W——洪水总量,Qm——最大洪峰流量。
涨洪历时为三分之一T,即最大洪峰Qm出现在三分之一T的地方。
4 调洪演算4.1 溢洪道泄量q的计算小型水库溢洪道泄量q的计算,可参照《溢洪道设计规范》SL253-2000附录A的方法计算。
考虑我省小型水库多为无闸控制开敞式溢洪道,断面不规则且缓坡段较长,为方便起见,可采用以下简化公式进行计算:q=1.5Bh3/2 (7)式中:1.5为综合流量系数。
对溢洪道为断面不规则的长渠,且底坡较缓的情况,宽顶堰泄流公式不再适用,但用明渠计算比较繁琐,这种情况下仍可应用上述公式,但需将综合流量系数应相应调整,可根据工程情况取1.4~1.5为宜。
B——溢洪道宽度(米);h ——溢洪道堰顶以上的水深(米)。
已知溢洪道宽度,可以根据水库的不同水位算出溢洪道的相应泄量。
然后将水库水位、库容和q 对应列成表格,或绘成曲线,供调洪时使用。
4.2 调洪演算对流域面积较大或有闸控制的小型水库,应参照大中型水库调洪原则与方法进行计算。
有闸控制的水库一般取兴利水位,有特殊要求的可单独设汛限水位并以此做为起调水位。
无闸控制的水库调洪演算的起调水位取溢洪道堰顶高程。
调洪演算一般采用图表法或者试算法。
对无闸控制开敞式溢洪道的一般小型水库可用下述三角形调洪法进行。
首先根据水库的水位~泄量关系曲线和水位~容积曲线绘制溢洪道堰顶以上调洪库容V 调洪与下泄流量q 的关系曲线,将该曲线绘在图二的左方,其右方绘制入库洪水过程线Q ~t 。
在v 调洪坐标轴上取一点A ,用OA 等于洪水总量W ,过Q m 作水平线交纵坐标轴于B ,连接AB ,与V 调洪~q 曲线交于D ,过D 点作水平线交洪水过程线Q ~t 的退水段于C ,则C 点的坐标表示最大下泄流量q ,D 点的横坐标OD 表示相应的调洪库容V 调洪。
图 二V5 算例胶东地区×河×村附近有一小型水库,求三百年一遇情况下的最大洪峰流量及溢洪道的最大下泄流量和水库的最大调洪库容。
5.1最大入库洪峰流量Qm的查算一、流域特征参数的量算应用地区万分之一地形图,量得流域工程地点以上流域面积F为16平方千米,自工程地点沿主河道量至分水岭得最大流程L为6.6千米,相应于该河道的平均比降J 为0.0183米/米。
[J的计算见公式(1)]从附助图表查得F2/5=3.03, J1/3=0.264流域特征综合参数:k=L/(J1/3F2/5)=6.6/(0.264×3.03)=8.25二、设计暴雨量的计算:三百年一遇设计暴雨量的推求,根据工程所在地点,查辅助计算图表得:多年平均最大24小时降雨量24H为120毫米。
多年平均最大24小时降雨量变差系数Cv为0.65。
采用Cs=3.5Cv,应用皮尔逊Ⅲ型频率曲线KP 值表查得三百年一遇KP值为4.22,则三百年一遇最大24小时降雨量H24为:H24P=0.33%=KP·24H=4.22×120=506.4毫米三、单位面积最大洪峰流量的计算:经实地查勘,该工程地点以上比降较陡,为18.3‟,流域植被中等流域内的岩石主要为花岗岩,有风化,一般土层较薄。
根据流域的坡度,土壤地质植被等情况,该流域属于山区。
根据流域综合特征参数K=8.25,三百年一遇最大24小时降雨量H24=506.4毫米,查胶东山区qm ~H24~K关系曲线得qm=39.1秒立米/平方千米。
四、最大洪峰流量的计算:三百年一遇的最大洪峰流量:Q m0.33%=q m F=39.1×16=626秒立米5.2 洪水总量和洪水过程线的计算一、洪水总量的计算:三百年一遇洪水总量计算:三百年一遇最大24小时设计暴雨量为506.4毫米,百分之七十五为506.4×75%=380毫米,pa 取40毫米,p+pa=380+40=420毫米,查p+pa~h R 曲线得hR=317毫米;洪水总量为:W=0.1h×F=0.1×317×16=507万立米。
二、洪水过程为三角形,洪水历时T为:三百年一遇 T=W/(1800 Qm)=507×104/(1800×626)=4.5小时5.3调洪演算一、基本资料:水位~容积和水位~泄量关系见表(设溢洪道宽度为15米)二、调洪演算:调洪演算采用图解法,见附图三、图四,经计算后,三百年一遇溢洪道最大下泄流量为118秒立米,调洪库容为410万立米,防洪水位为90.03米。