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水文及水库特征水位

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2 水文及水库特征水位

2.1 流域概况

罗汉洞水库位于彭州市西北部桂花镇境内。水库大坝修建在土溪河右岸一级支流一无名沟上。大坝控制无名沟的集雨面积4.9km2，控制无名沟长度6.01km（从分水岭量算至坝址），河道比降为19.0‰。罗汉洞水库于1956年1月动工兴建，于当年建成蓄水运行。水库设计总库容40.97万m3，有效库容24.85万m3，是一座以灌溉为主兼有防洪、水产养殖等综合利用要求的小(2) 型水库。

土溪河流域上从来没有设立过雨量站、气象站。只有邻近的湔江干流上设立了白果坪雨量站、大宝雨量站和关口水文站。根据三个站的实测资料分析，湔江流域多年平均降水量为988.7mm～1409.1mm，降水量随地面高程的上升而呈增加的趋势，年降水量主要集中在七、八、九三个月，三个月的降水量约占全年的60%左右。

土溪河流域靠近鹿头山暴雨区的腹心地带，夏季多暴雨，暴雨发生在每年的6～9月，邻近流域雨量站实测24小时暴雨量有达24.856.6mm的记录。

土溪河流域无实测气温、蒸发、湿度等资料，仅将关口水文站和彭州市气象站的实测资料作详细的统计分析，供有关专业参考。

彭州市气象站实测多年平均气温为15.6℃，实测年极端最高气温为36.9℃，实测年极端最低气温为–6.2℃。实测最大风速为15.5m/s，多年平均风速为12 m/s，实测多年平均年相对湿度为83%。多年平均蒸发量为913.7mm。关口水文站实测多年平均年蒸发量为675.9mm。

罗汉洞水库的径流主要源于降水。每年的1～2月由流域内的深层地下水补充河川径流：3～5月由降水和地下水共同补给河川径流；6～10月的罗汉洞水库中的径流量较大，主要由降水补给径流；11～12月，罗汉洞水库中径流量逐渐减少，由降水和浅层地下水共同补给径流。据湔江、关口水文站多年实测径流资料分析，径流量与降水量同步，年径流量主要集中在6～9月，四个月的径流量占年径流量总量的65%，关口站（集雨面积625km2）实测瞬时最大流量为4490m3/s，最小流量2m3/s。

罗汉洞水库雨洪关系密切，由暴雨产生洪水，土溪河流域靠近鹿头山暴雨区的腹心地带，每年的六～九月都要发生大暴雨。由于土溪河流域暴雨强度较大，河流比降大。因此，罗汉洞水库汛期河水浑浊，推移质和悬移质较多。

土溪河是典型的山溪型河流，洪水陡涨陡落，过程线尖瘦。洪水特性是峰高量小，常年洪、枯水位变幅为0.5～1m，一次洪水过程一般历时约为1天。

距罗汉洞水库较远的湔江干流上设立了白果坪、大宝雨量站，在湔江的出山口设立了关口水文站。

在邻近流域石亭江的出山口设立了高景关水文站；在绵远河出山口设立了汉王场水文站；在白沙河（属岷江水系）河口附近设立了杨柳坪水文站；在湔江干流下游的沱江干流上设立了三皇庙水文站。

现将罗汉洞水库邻近的各个测站的测验项目及实测资料年限统计在表2–1中，供罗汉洞水库水文分析计算选用。 罗汉洞水库邻近流域水文站、雨量站统计表

表2-1

测 站 名 称 观 测 年 限 观 测 项 目

白 果 坪 1965年～1961年

1963年～至今 雨 量

大 宝 1966年～至今 雨 量

关 口 1952年～至今

1956年～58年、1960年、1968年～至今

1952年～1958年、1960～至今 雨 量

流 量

水 位

高 景 关 1951年～至今

1956年～至今

1956年～1960年、1967年～至今 雨 量

水 位

流 量

汉 王 场 1954年～至今

1954年～至今

1956年～1959年、1962年～至今 雨 量

水 位

流 量

杨 柳 坪 1961年～至今

1954年～至今

1954年～至今 雨 量

水 位

流 量

三 皇 庙 1941年～至今

1941年～至今

1941年～至今

1941年～至今 雨 量

水 位

流 量

泥 沙

从表2-1中可见，除关口水文站外，其余的水文站、雨量站都距罗汉洞水库很远，其水文观测资料对罗汉洞水库而言无代表性，不能移用至罗汉洞水库。

关口水文站虽然距罗汉洞水库很近，但关口水文站是大河测站（控制流域面积625km2），其实测的洪水、径流资料不能移用至罗汉洞水库。由于关口雨量站的高程比土溪沟流域低200m左右，故关口雨量站的实测资料对罗汉洞水库来说，也缺乏代表性。

流域水系见附图2-1。

2.2 基本资料的收集、复核

在本次震损水库除险加固工程设计中对罗汉洞水库进行了复核，其复核内容如下：

彭州市罗汉洞水库枢纽工程基本资料表 表2-2

序 号 名 称 特 性 备 注

(一) 流域特征

1 所在水系 湔江

2 所在河流 土溪河

3 控制流域面积 4.9km2

4 河道长度 6.01km

5 坡降 19‰

6 多年平均蒸发量 913.7mm

（二） 水文气象特征

1 年降雨量 988~1409.1mm

2 年径流量 416.5万m3

3 20年一遇洪量 99.99万m3

4 200年一遇洪量 164.49万m3

（三） 水位特征

1 设计洪水位 667.09m

2 校核洪水位 667.93m

3 正常蓄水位 667.00m

4 死水位 664.00m

（四） 库容特征

1 总库容 40.97万m3

2 兴利库容 24.85万m3

3 死库容 3.12万m3

（五） 大坝特征

1 坝型 均质土坝

2 坝顶高程 669.80m

3 最大坝高 15m

4 坝顶长 64m

5 坝顶宽度 3.0m

6 坝底宽度 76.0m

（六） 溢洪道

1 底板高程 665.00m

2 闸孔数 3（孔）×2m

（七） 放水设施

1 放水涵卧管和放空冲沙洞 共1处

（八） 灌区特征

1 设计灌溉面积 1350亩

2 现有灌溉面积 1350亩

经过复核其库容、河流特征、工程特性与安全鉴定一致，与“三查三定”资料一致。 2.3 洪水

2.3.1 工程等级及洪水标准

罗汉洞水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、水产养殖等综合效益的水库枢纽工程。水库总库容40.97万m3，最大坝高15m，坝型为均质土坝。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252–2000）的规定，罗汉洞水库属五等小（二）型水库工程，主要建筑物为5级，次要建筑物为5级。

主要建筑物：均质土坝、放水设施、溢洪道。次要建筑物：对外交通公路等。

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252–2000）的划分，罗汉洞水库设计洪水标准为20年一遇，校核标准为200年一遇洪水。

2.3.2 设计洪水复核计算

2.3.2.1 设计暴雨

罗汉洞水库外的水文站、雨量站的实测暴雨资料不能反映出罗汉洞水库的实际情况，不能移用至罗汉洞水库。

罗汉洞水库内无实测水文资料，故按无资料地区的洪水计算方法，计算罗汉洞水库的设计洪水。

罗汉洞水库的设计暴雨采用《四川省中、小流域暴雨洪水计算手册》中刊布的相关图表计算，根据其地理位置计算罗汉洞水库的设计暴雨量。

在四川省最大1/6小时、年最大1小时、年最大6小时、年最大24小时暴雨量均值的等值线图上查得，罗汉洞水库所在小流域的H1/6、H1、H6、H24分别为16mm、50mm、90mm、120mm。

在四川省年最大1/6小时、最大1小时、年最大6小时、年最大24小时暴雨变差系数CV等值线图上查得罗汉洞水库CV1/6、CV1、CV6、CV24分别为0.35、0.35、0.47、0.57。

罗汉洞水库指定频率的设计暴雨量见表2–3。

罗汉洞水库设计暴雨成果表

表2–3 单位：mm

时 段 均 值 CV CS

1/6 h 16 0.35 3.5CV 1h 50 0.35 3.5CV

6h 90 0.47 3.5CV

24h 120 0.57 3.5 CV

2.3.2.2 设计洪峰流量的推求及合理性检查

根据《水利水电工程设计洪水计算规范》(SL44–93)的有关规定，当流域面积小于1000km2，无实测洪水资料的地区，可以采用暴雨资料推求设计洪水。因此，彭州市罗汉洞水库的入库洪水拟用中国水利科学院推荐的推理公式，采用暴雨资料计算罗汉洞水库的入库洪峰流量。

1、推理公式的基本关系式

水科院推荐的推理公式，适用于全面产流条件下的全面汇流和部分汇流两种情况，公式的形式为：

Q

当全面汇流条件下τ≤tC时

当部份汇流条件下，τ＞tC时

τ=τo –1/(4–n)

式中：Q：最大流量(m3/s)；

ψ：洪峰径流系数；

i：最大平均暴雨强度(mm/h)；

S：暴雨雨力，即最大一小时暴雨量(mm/h)；

n：暴雨公式指数； FSiFn278.0nS1nCtn1nCSnt/1)1()4/(1)4/(43/1)4/(3n278.0nnnoSFLmjF：集雨面积(km2)；

L：河流长度(km)；

J：河道平均平降(‰)；

τ：流域汇流时间(h)；

τO：当ψ=1的流域汇流时间(h)；

tC：产流历时(h)；

μ：产流参数，即产流历时内流域平均入渗强度(mm/h)；

m：汇流参数。

2、计算参数

流域特征值F、L、J

经量算罗汉洞水库所在的小流域的特征值为：水库控制的集雨面积F=4.90km2，水库控制的河流长度L=6.01km，河流的平均比降J=19‰(从罗汉洞水库大坝量至分水岭)。

暴雨参数S、n

由于彭州市罗汉洞水库的洪水汇流时间在24小时范围内，故罗汉洞水库所在流域的暴雨公式应采用短历时的计算式计算。

产流参数μ

设计流域处于青衣江～鹿头山，相对高差一般在200m以上，地势较陡，植被较好。产流参数的平均值按下式计算：

=6×F–0.19、CV=0.15、CS=3.5CV

汇流参数m

经计算，罗汉洞水库所在流域的θ值为15.14，按《四川省水文手册》中的计算公式算得罗汉洞水库的汇流参数m为0.61。

3、罗汉洞水库的入库洪峰流量

利用前面分析计算的参数和水科院推荐的推理公式，用解析法计算指定频率的洪峰流量。

彭州市罗汉洞水库不同频率的入库洪峰流量计算成果见表2–4。

罗汉洞水库入库洪峰流量计算成果表

表2–4

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徐阳沟水库特征水位选择

徐阳沟水库特征水位选择

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徐阳沟水库特征水位选择

作者：张澎辉

来源：《科学与财富》2017年第30期

摘要：为了解决合水县城常年缺水状况，提高合水县供水保证率，保障饮水安全，并且减少地下水大量开采，以及给周边环境带来的影响，建设徐阳沟水库。徐阳沟水库位于固城川支流徐阳沟上，主要任务是城镇供水，设计总库容211.2万m3，正常蓄水位1165.6m，死水位1156.5m，设计洪水位1167.5m，校核洪水位1168.7m，多年平均供水量89.96万m3。为了论证以上规模，文章对徐阳沟水库特征水位进行分析论证。

关键词：水库；特征水位；径流调节计算；洪水调节计算

1、工程概况

徐阳沟水库位于甘肃省庆阳市合水县固城乡东南部，子午岭西麓，距合水县城约30km，距庆阳市80km，距甘肃省会兰州市530km。坝址位于固城河支流上，已建新村水库下游600m支流沟口处。工程任务是为合水县县城部分区域供水。徐阳沟水库坝址处以上流域面积为52.1km2，河长14.9km，河道比降12.3‰，坝址多年平均流量为0.0406m3/s，多年平均径流量为128万m3。[1]

2、特征水位选择

2.1 死水位选择

考虑坝址处多面平均输沙模数，以及坝址处流域控制面积，并充分考虑取水水质、进水口安装高程、淹没深度以及安全超高等因素的条件下，复核确定死水位高程。

徐阳沟水库输沙模数65t/km2计算入库沙量。坝址处多年平均悬移质输沙量0.339万t，多年平均入库推移质沙量0.0678万t。水库运行30年，得到泥沙淤积高程为1154.30m。考虑进水口管径、安装高程、淹没安全深度，最终确定死水位为1156.5m，对应死库容为10.18万m3。

2.2 正常蓄水位选择

2.2.1 比选原则及方案拟定

水库特征水位和特征库容

水库特征水位和特征库容

水库特征水位和特征库容

水库是一种人工建造的水利工程，旨在储存水源、调节水流量、供应灌溉和发电等多种用途。而水库特征水位和特征库容则是衡量一个水库重要参数的两个指标。本文将从以下几个方面进行详细阐述。

一、什么是水库特征水位？

1.1 定义

水库特征水位是指一个周期内，该水库的平均蓄水位，这个周期可以是年度、季度或月度等。

1.2 意义

特征水位反映了一个周期内该水库储存的有效蓄水量，也是衡量一个水库规模大小的重要指标。同时，它还与调节洪峰、供应灌溉和发电等相关。

1.3 计算方法

计算特征水位需要根据实际情况选择不同的计算方法。以年度为例，可以采用以下公式：

特征水位 = ∑(每个月份蓄积容积 × 月份天数) ÷ (365 × 特征库容)

其中，“每个月份蓄积容积”指该月末时刻该水库的蓄积容积，“月份天数”指该月份实际天数，“365”表示一年总共有365天，“特征库容”是指该水库的特征库容。

二、什么是水库特征库容？

2.1 定义

水库特征库容是指在一个周期内，该水库储存的平均有效蓄水量，也就是说，这个周期内该水库所能储存的最大有效蓄水量。

2.2 意义

特征库容是衡量一个水库规模大小的重要指标，它反映了该水库储存有效蓄水量的能力。同时，它还与调节洪峰、供应灌溉和发电等相关。

2.3 计算方法

计算特征库容需要根据实际情况选择不同的计算方法。以年度为例，可以采用以下公式：

特征库容 = ∑(每个月份蓄积容积 × 月份天数) ÷ (365 × 12)

其中，“每个月份蓄积容积”指该月末时刻该水库的蓄积容积，“月份天数”指该月份实际天数，“365”表示一年总共有365天，“12”表示一年总共有12个月。

三、影响水位和特征库容的因素

3.1 水文因素

降雨和径流是影响水位和特征库容最主要的因素之一。水库的特征水位和特征库容都与降雨和径流量有关，通常情况下，降雨量越大、径流量越大，水库的特征水位和特征库容也会相应增加。

水库的特征水位及库容

水库的特征水位及库容

水库的特征水位及库容

1.死水位和死库容。死水位是指水库在正常运用情况下，允许消落的最低水位，又称设计低水位。死库容是指死水位以下的水库容积，又称垫底库容。一般用于容纳淤沙、抬高坝前水位和库区水深。在正常运用中不调节径流，也不放空。只有因特殊原因，如排沙、检修和战备等，才考虑泄放这部分容积。

2.正常蓄水位和兴利库容。正常蓄水位是水库在正常运用情况下，为满足兴利要求应在开始供水时蓄到的高水位，又称正常高水位，兴利水位。兴利库容，即调节库容，正常蓄水位至死水位之间的水库容积，用以调节径流、提供水库的供水量。

3.汛期限制水位和结合库容。汛期限制水位系指水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位，在常规防洪调度中是设计调洪计算的起始水位。防洪限制水位与正常蓄水位之间的库容称结合库容，此库容在汛末要蓄满为兴利所用。

4.防洪高水位和防洪库容。防洪高水位是水库遇到下游防护对象的设计标准洪水时，在坝前达到的最高水位。防洪库容是防洪高水位至防洪限制水位之间的水库容积，用以控制洪水，满足下游防护对象的防洪标准。

5.设计洪水位和拦洪库容。设计洪水位是当水库遇到大坝的设计洪水时，在坝前达到的最高水位。它是水库在正常运用情况下允许达到的最高水位。设计洪水位至防洪限制水位之间的水库容积称拦洪库容。 6.校核洪水位和调洪库容。校核洪水位是水库遇到大坝的校核洪水时，在坝前达到的最高水位，它是水库在非常运用情况下，允许临时达到的最高洪水位，是确定大坝顶高及进行大坝安全校核的主要依据。校核洪水位至防洪限制水位之间的水库容积称调洪库容，用以拦蓄洪水，在满足水库下游防洪要求的前提下保证大坝安全。

7.总库容。校核洪水位以下的全部静库容。它是一项表示水库工程规模的代表性指标，可作为划分水库等级、确定工程安全标准的重要依据。

水文及水库特征水位

水文及水库特征水位

2 水文及水库特征水位

2.1 流域概况

罗汉洞水库位于彭州市西北部桂花镇境内。水库大坝修建在土溪河右岸一级支流一无名沟上。大坝控制无名沟的集雨面积4.9km2，控制无名沟长度6.01km（从分水岭量算至坝址），河道比降为19.0‰。罗汉洞水库于1956年1月动工兴建，于当年建成蓄水运行。水库设计总库容40.97万m3，有效库容24.85万m3，是一座以灌溉为主兼有防洪、水产养殖等综合利用要求的小(2) 型水库。

土溪河流域上从来没有设立过雨量站、气象站。只有邻近的湔江干流上设立了白果坪雨量站、大宝雨量站和关口水文站。根据三个站的实测资料分析，湔江流域多年平均降水量为988.7mm～1409.1mm，降水量随地面高程的上升而呈增加的趋势，年降水量主要集中在七、八、九三个月，三个月的降水量约占全年的60%左右。

土溪河流域靠近鹿头山暴雨区的腹心地带，夏季多暴雨，暴雨发生在每年的6～9月，邻近流域雨量站实测24小时暴雨量有达24.856.6mm的记录。

土溪河流域无实测气温、蒸发、湿度等资料，仅将关口水文站和彭州市气象站的实测资料作详细的统计分析，供有关专业参考。

彭州市气象站实测多年平均气温为15.6℃，实测年极端最高气温为36.9℃，实测年极端最低气温为–6.2℃。实测最大风速为15.5m/s，多年平均风速为12 m/s，实测多年平均年相对湿度为83%。多年平均蒸发量为913.7mm。关口水文站实测多年平均年蒸发量为675.9mm。

罗汉洞水库的径流主要源于降水。每年的1～2月由流域内的深层地下水补充河川径流：3～5月由降水和地下水共同补给河川径流；6～10月的罗汉洞水库中的径流量较大，主要由降水补给径流；11～12月，罗汉洞水库中径流量逐渐减少，由降水和浅层地下水共同补给径流。据湔江、关口水文站多年实测径流资料分析，径流量与降水量同步，年径流量主要集中在6～9月，四个月的径流量占年径流量总量的65%，关口站（集雨面积625km2）实测瞬时最大流量为4490m3/s，最小流量2m3/s。