簡介: 根據(jù)廣東省規(guī)定的小型水庫達(dá)標(biāo)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn),《水庫洪水復(fù)核及防洪安全校核》的要求,提高了原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)P=5%和校核標(biāo)準(zhǔn)P=0.5%,對(duì)梓里水庫設(shè)設(shè)計(jì)水位P=2% P=0.2%,進(jìn)行復(fù)核。
關(guān)鍵字:水庫 洪水復(fù)核 流量
水庫概況
梓里水庫位于我縣三河鎮(zhèn)梓里村,于1970年動(dòng)工興建,1973年10月竣工,屬小(一)型水庫。壩頂高程為49.9m(基準(zhǔn)高程為假設(shè)高程),最大壩高29.5m,總庫容約為139m3,集發(fā)電、防洪、灌溉、種養(yǎng)于一體的綜合利用的水庫,周邊植被較好,故水庫淤積較少,且水質(zhì)良好。據(jù)1974年《大埔縣水利水電工程技術(shù)資料匯編》,梓里水庫原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為P=5%,洪水位為47.54m,校核標(biāo)準(zhǔn)為P=0.5%,洪水位為48.45m。
二、基本資料
1、集水區(qū)域下墊面情況
梓里水庫集水區(qū)內(nèi)大部份屬高丘區(qū),局部為低山及低丘,土壤以砂壤土為主,水性屬中上,植被中等,屬針葉林為主的灌木草坡。
2、工程審核標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)國家《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB50201-94水利水電工程標(biāo)準(zhǔn)),梓里水庫(小一型)屬IV等工程,主要建筑物按4級(jí)設(shè)計(jì),次要建筑物按5級(jí)設(shè)計(jì)。永久性建筑物和泄水建筑物,設(shè)計(jì)洪水位采用50年一遇(P=2%),校核洪水位采用500年一遇(P=0.2%)。
3、工程集水區(qū)域地理參數(shù)
根據(jù)1:10000航測地形圖量得各項(xiàng)地理參數(shù)如下:
集水面積F=6.5km2,干流河長L=4.7km,河床比降J=0.0706
集雨區(qū)域特征參數(shù)θ=
4、水庫集水區(qū)域參數(shù)
梓里水庫集水區(qū)域位于《廣東省暴雨徑流查算圖表》分區(qū)的韓江分區(qū),采用韓江的設(shè)計(jì)雨型,設(shè)計(jì)雨型代號(hào)為Ⅰ。采用暴雨低區(qū)的αt~t~F關(guān)系圖(如圖1)。
根據(jù)粵水電總字[1992]12號(hào)文,查廣東省分區(qū)產(chǎn)流參數(shù)表,采用內(nèi)陸產(chǎn)流參數(shù)表。
廣東省綜合單位線滯時(shí)m1~θ關(guān)系圖k ,大陸低區(qū)B線。
工程集雨面積F<500 km2, 采用廣東省綜合單位線Ⅱ號(hào)無因次單位線ui~ui。
三、計(jì)算方法
計(jì)算方法按照“多種方法、綜合分析,合理選定”的方針,本水庫雖屬小一型水庫,但級(jí)按大中型工程的要求進(jìn)行復(fù)核。
復(fù)核設(shè)計(jì)洪水按無流量地區(qū)計(jì)算,采用1991年《廣東省徑流查算圖表使用手冊(cè)》中的綜合單位線和推理公式法同時(shí)計(jì)算,推理公式法的原理是先求設(shè)計(jì)洪峰流量Qm,Qm=0.278( )F,τ= ,式中Sp—洪峰徑流系數(shù),τ—流域平均匯流歷時(shí), —平均后損率,P—流域平均降水量,再推求設(shè)計(jì)洪水過程線;綜合單位線法的原理是用無因次單位線ui~xi表達(dá)的經(jīng)驗(yàn)線型,只需一個(gè)參數(shù)m1即可直接求定時(shí)段單位線。并對(duì)綜合單位線法中單位線滯時(shí)參數(shù)m1及推理公式法中的匯流參數(shù)m結(jié)合下墊面條件進(jìn)行調(diào)整,在使用兩種方法的計(jì)算成果相差不超過20%的條件下,按相關(guān)規(guī)定要求,采用綜合單位線法的計(jì)算成果。
四、計(jì)算步驟
1、推理公式法的關(guān)鍵在于正確確定匯流參數(shù)m,本水庫的集水區(qū)域部分為高丘區(qū),按推理公式法m~θ關(guān)系圖選定m=0.65。
2、綜合單位線法參數(shù)的確定
(1)單位線滯時(shí)m1的確定
集水區(qū)域部分為高丘區(qū),部分為低山及低丘區(qū),J=0.028,θ=15.5。查m1~θ關(guān)系圖的大陸低區(qū)B線選定m1=1.3。
(2)適宜計(jì)算時(shí)段的Δt的確定
根據(jù)集雨面積F=6.5km2,查《廣東省暴雨徑流查算圖表》附表5,適宜計(jì)算時(shí)段取Δt= 。
3、產(chǎn)流參數(shù)的確定
梓里水庫地區(qū)屬內(nèi)陸,F<500 km2,平均后損率
P=2%,f1d=4.58mm/h, f3d=1.99mm/h,
P=0.2%,f1d=4.91mm/h, f3d=2.32mm/h,
4、設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨量的查算及設(shè)計(jì)面暴雨量的計(jì)算
根據(jù)1991年廣東省水文總站編制的《廣東省水文圖集》查得集水區(qū)域中心的參數(shù)Ht、暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)Cv;根據(jù)《使用手冊(cè)》附表2,Cs=3.5Cv皮爾遜Ⅲ型曲線KP值表查出各歷時(shí)暴雨P(guān)=2%,P=0.2%的KP值;按公式Htp=HtKtp, Htp面=Htpαt,計(jì)算Htp面的值,如下表1:
表1 梓里水庫設(shè)計(jì)洪水參數(shù)統(tǒng)計(jì)
項(xiàng)目 | 時(shí)程(小時(shí)) | 備注 | ||||||
| 1 | 6 | 24 | 72 | ||||
暴雨參數(shù)Ht |
| 52.5 | 83 | 116 | 150 | P=2% Sp=104.32 np=0.71 P=0.2% Sp=138.6 np=0.69 | ||
變差系數(shù)Cv |
| 0.37 | 0.41 | 0.45 | 0.45 | |||
模比系數(shù)Ktp | P=2% |
| 1.987 | 2.12 | 2.28 | 2.28 | ||
P=0.2% | 2.64 | 2.89 | 3.2 | 3.2 | ||||
換算系數(shù)α |
| 1 | 1 | 1 | 1 | |||
面暴雨量Htp=Htp面 | P=2% |
| 104.3 | 175.96 | 264.48 | 342 | ||
P=0.2% |
| 138.6 | 239.87 | 371.2 | 480 | |||
五、計(jì)算成果
依據(jù)上述確定的各種參數(shù),使用綜合單位線法和推理公式法電算程序進(jìn)行計(jì)算,所得結(jié)果如表2。
表2 計(jì)算成果
方法 | 項(xiàng)目 | P=2% | P=0.2% | 備注 | ||
廣東省綜合單位線法SUHM-1A | 單位線滯時(shí)m1 | 1.3 | 1.3 | 雨型分區(qū):Ⅰ區(qū) 無因次單位線Ⅱ號(hào)滯時(shí)m1~θ關(guān)系線B區(qū) | ||
|
| 4.58 | 4.91 | |||
| 1.99 | 2.32 | ||||
洪水總量(萬m3) | Wt | 64.83 | 86.9 | |||
W24 | 106.14 | 165.21 | ||||
W72 | 129.17 | 203.24 | ||||
洪峰流量(m3/s) | 119.91 | 162.24 | ||||
推理公式法(1988年修訂)TL-1A | 匯流參數(shù) | 0.65 | 0.65 | 雨型分區(qū):Ⅰ區(qū) 地形因素:高丘區(qū) 暴雨因素:低區(qū) | ||
平均損失率(mm/h) | f24 | 4.58 | 4.91 | |||
f72 | 1.99 | 2.32 | ||||
暴雨遞減指數(shù)np 匯流時(shí)間t(h) 洪峰流量(m3/s) | 0. 71 2.07 104.1 | 0. 69 1.88 153.1 | ||||
六、推理公式法與綜合單位線法成果的調(diào)整
由于推理公式對(duì)降雨過程的變化沒有充分考慮,計(jì)算方法不盡合理,因而導(dǎo)致洪量過于集中,調(diào)洪水位偏高。綜合單位線法的時(shí)段單位線是根據(jù)單位線滯時(shí)m1及各類典型無因次單位線ui~xi推求得出,能較好地反映降雨過程的變化,洪峰流量和洪水過程的推求有機(jī)地結(jié)合在一起。經(jīng)實(shí)測洪峰驗(yàn)證,精度也比推理公式法高。因此,兩種方法經(jīng)過合理協(xié)調(diào)后,設(shè)計(jì)洪峰流量的誤差小于20%即采用綜合單位線法的成果進(jìn)行調(diào)洪演算。
在梓里水庫用兩種方法設(shè)計(jì)洪水計(jì)算過程中,主要是對(duì)單位線滯時(shí)m1進(jìn)行調(diào)整,在一般情況下匯流歷時(shí)τ>m1。m1減小,單位線的峰值qm增大,m1=1.277~1.3作調(diào)整,結(jié)果采用m1=1.3,計(jì)算結(jié)果較為理想,P=2%,P=0.2%各自用兩各方法算得的洪峰流量值誤差均小于20%,采用誤差計(jì)算公式為δ=(Q單-Q推)/ Q推
表3 兩種計(jì)算方法誤差比較
P | 方法 | Qm(m3/s) | δ | V(萬m3) | Qm(m3/s) | Zm(m) |
2% | 推理公式法 | 104.1 | 13.2% |
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單位線法 | 119.91 | 129 | 82.4 | 47.87 | ||
0.25 | 推理公式法 | 153.1 | 5.6% |
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單位線法 | 162.24 | 139 | 113.2 | 48.43 |
七、結(jié)語
從表3中可知,推理公式法與綜合單位線法推求的洪峰流量值Qm的誤差δ,當(dāng)P=2%時(shí),δ=13.2%,當(dāng)P=0.2%時(shí),δ=5.6%,故采用綜合單位線法的計(jì)算成果,即P=2%設(shè)計(jì)洪水位Z設(shè)=47.87m,P=0.2%校核洪水位Z校=48.43m。
梓里水庫此次洪水復(fù)核計(jì)算,提高了原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)P=5%,Z設(shè)=47.87m,P=0.2% Z校=48.43m。