上英水库除险加固工程设计洪水计算与分析-论文

上英水库除险加固工程设计洪水计算与分析-论文

水文水资源水利规划与设计2015年第6期I)Ol：10．3969／j．issn．1672—2469．2015．06．012上英水库除险加固工程设计洪水计算与分析杨艳英(海城市水利水电工程移民局，辽宁海城114200)摘要：海城市上英水库工程存在历史遗留和经多年运行部分工程老化等诸多病险隐患，急需对上英水库实施除险加固工程。水库除险加固设计的关键就是设计洪水的复核。为确定除险加固工程设计标准，须进行设计洪水计算与分析，为水库除险加固工程提供设计依据。本文简述了工程概况，并就设计洪水复核中的几个重点问题进行了计算、分析与探讨，旨在为工程建设提供详实的数据依据，同时为类似工程建设提供参考和借鉴。关键词：除险加固；暴雨；洪水；计算；上英水库中图分类号：TV122．5文献标识码：B文章编号：1672—2469(2015)06—0037—03端最低气温为一34．9~C。最大冻土深度：1．18m，1工程概况发生在2～3月。风速：多年平均为3．4m／s，最大海城市上英水库是一座以防洪、灌溉为主，兼风速可达20m／s，其相应风向位SSE，多年平均年顾养鱼和供水等综合利用的中型水库，水库控制流最大风速16．5m／s，多年平均汛期最大风速域面积54km。原水库总库容3170万m，正常库13．5m／s。容2037万m，防洪库容为1133万m，死库容2203暴雨洪水特性分析万m，淤积年限50年。水库主要由拦河大坝、右岸输水隧洞、左岸开敞式明渠溢洪道组成。原设计上英水库地区属于季风气候区域中，水汽主要灌溉面积780hm、可养殖面积有120hm。目前，来自东南方太平洋上空高温多湿的气流中，季风的水库工程存在历史遗留和经多年运行部分工程老化强弱对降水量大小影响很大，是辽宁省多雨地区之等诸多病险隐患。工程病险隐患一旦引发水库失一。形成本地区暴雨的主要天气系统有华北气旋、事，势必造成下游人民群众的重大伤亡，使下游人高空槽和台风。本地区暴雨比较集中，大部分发生民财产、城镇设施、重要交通设施及大片农田遭到在东南季风势力最强的7～8月，两月降水量可占严重破坏，给国民经济和社会带来不可估量的损全年降水量的51％，暴雨一般持续1～2d，其中大失。因此对上英水库实施除险加固工程措施，防患部分在1d内，最长可达3d。本流域洪水主要由暴于未然，是十分必要的。雨产生，一次洪水过程大部分在1天之内，最长可达3d，河道坡度较陡，属于陡涨陡落的山溪性河2气象概况流。一次降雨即形成一次洪峰，其洪水过程线多为上英水库地处中纬度，属于温带季风气候区，单峰型。其特点是冬季以西北季风为主，严寒干燥；夏季以4设计暴雨洪水分析东南季风为主炎热多雨，四季冷暖干湿分明。以海城站为气象代表站，统计40年气候资料。多年平上英水库由于无实测水文资料，其设计洪水采均降水量703．5mm；降水主要集中在6～9月，占用无资料地区设计暴雨洪水计算方法计算。水库原全年降水量的62．92％；7、8两月的降水量占全年设计暴雨洪水系采用《辽宁省水文手册》(1975年由降水量的51．25％。多年平均蒸发量为1659．3ram辽宁省水文局与辽宁省水利勘测设计院共同编制，(20em蒸发皿)；其中5月蒸发最大，占全年的以下简称《手册》)计算。水库安全评价阶段对上英17．41％；1月蒸发量最小，占全年的1．92％。多年平均气温：8．7cC，极端最高气温为36．6cc，极作者简介：杨艳英(1969年一)，女，工程师。·37·n2015年第6期水利规划与设计水文水资源水库设计暴雨洪水重新进行了分析计算，计算方法式中：Q为设计洪峰流量；为设计洪峰径系采用《辽宁省中小河流(无资料地区)设计暴雨洪流系数；F为集水面积；i为相当于汇流时间r的水计算方法》(辽宁省水文水资源勘测局1998年8设计面暴雨强度；P面为一定频率下r历时的设计月编，以下简称《方法》)。本次水库除险加固阶段面暴雨；P顺为一定频率下24h历时的设计面对上英水库设计暴雨洪水重新进行了复核计算，亦暴雨；n、n：为短历时暴雨指数；Jr为汇流时间；采用《方法》进行计算。《手册》与《方法》在编制暴￡为河流长度；J为河道平均坡度；、Y为地区汇雨等值线图中使用的降水资料年限不同，前者资料流参数。截止至1972年，后者资料截止至1995年。另外在(2)设计洪量按如下公式计算：设计洪峰流量计算公式方面两者亦有所不同，前者三P=0．1三尸P三P面F；计算中仅需推算24h面雨量即可，而后者计算中除(三一24)P=0．1(三一24)P(P三P面一P24P面)F；需推算24h面雨量外尚需推算6h、1h等短历时面24P=三P一(三一24)PP三P面。雨量。式中：三、(三)P、分别为不同频率4．1设计暴雨计算的设计三日洪量、前锋洪量、主峰洪量；P：、上英水库地处水文分区的Ⅲ区，控制流域面P为不同频率的三日、24h设计面雨量；积54km，河长16．2km，河道平均比降12．8％。。三、三，为不同频率的三日洪量、前锋洪量的以坝址以上集水面积重心查读各不同时段暴雨等值径流系数。各不同频率设计洪峰、最大24h洪量和线图和cv等值线图。本次复核计算的上英水库设三日洪量见表2。计暴雨见表1。表2上英水库设计洪水成果表(单位：m／s、万m)表1中同时列出了上英水库原设计暴雨成果和设计P(％)备大坝安全评价阶段计算的设计暴雨成果与本次计算阶段项目3．33210．1O．05O．01注成果，三者比较，原设计成果略大，安全评价与本洪峰流量587ll58次成果相差不多。本次仍以大坝安全评价阶段的设原设计24h洪量ll972387计暴雨成果作为采用成果。三日洪量124828144．2设计洪水计算洪峰流量47557l86l9361107本次对上英水库设计洪水进行的复核有设计洪安全采峰流量计算与设计洪量计算。评价24h洪量9631l62l77719312150用(1)设计洪峰流量按如下公式计算：三日洪量lO13l238202722622785QP=0．278~pPi。F；洪峰流量4lO4815778689431l20ip=PfP面／T本次24h洪量798938113ll731188l2093Pr户面=P24P面×24P一x6p一2p×Jr-nip；三日洪量836986l206197422032712：(L)表1上英水库设计暴雨成果表(单位：ram)P(％)设计阶段时间(h)均值(mm)cvcs／cv3．3lO．O50．Ol241O00．553．5296543原设计721200．553．535565ll35O．503．595143l68665．30．553．5191296351安全评价24900．553．5265408483721200．553．5353544645135O．5O3．574．493．5139．9164．56650．553．5147．o187．6289．3342．9本次2490O．553．5203．6259．7400．6474．7721200．553．5271．4346．3534．1633．o·38·n水文水资源水利规划与设计2015年第6期表2中同时列出了上英水库原设计洪水成果和大坝安全评价阶段计算的设计洪水成果，三者比较，原设计成果略大，安全评价与本次成果相差不多。考虑安全评价阶段和本次均使用新编图表计算，以及在大坝安全评价阶段选定该阶段复核的设计洪水为采用成果，且该成果已通过审查，故本次仍以大坝安全评价阶段的设计洪水成果作为采用成果。4．3设计洪水分析与安全评价水库安全评价阶段和本次水库除险加固阶段设图2上英水库与海城站及汤河水库计暴雨与设计洪水的计算方法是相同的，但由于在设计洪峰与面积关系图点面折减系数K等参数的取值略有不同，至使设1000l计暴雨洪水略有不同。从上英水库原设计暴雨成果I，w10P=O05％II／(10m】)Il和设计洪水的计算成果同大坝安全评价阶段计算的1·P=1％IT／IJ／设计暴雨和设计洪水成果及本次设计的计算成果进／l1／／／／100行比较分析可以看出：原设计成果略大，安全评价，，，，上，与本次成果相差不多。为此，为了确保水库除险加l莘⋯，，，／·，，固工程的顺利完成和确保水库枢纽工程的安全，此／鎏城次设计暴雨和设计洪水采用安全评价时的成果进行／／}计算与分析。100010000F(km)5设计洪水过程线分析图3上英水库与海城站及汤河水库设计3日洪量与面积关系图依照采用的设计洪水，按无资料地区设计暴雨由图2可以看出，三站相同频率设计洪峰地区洪水计算方法计算出各频率设计洪水过程线，同时分布关系较好，呈面积比的2／3次方关系；由图3计算出各频率洪水对应的基流量，将各频率基流平可以看出，三站相同频率设计三日洪量地区分布关加于对应频率洪水过程线各时段上，得到设计洪水系亦较好，呈面积比的1次方关系。上述关系符合过程曲线，详细情况见图1。该地区洪水地区分布规律，表明采用无资料地区设计暴雨洪水计算方法计算的上英水库的洪水是合理的。7结语吕u皿鲴1通过对海城市上英水库除险加固工程设计洪水蟋的计算与分析，可以看出该地区洪水地区分布规律，表明采用无资料地区设计暴雨洪水计算方法计算的上英水库的洪水是合理的。通过设计洪水的计0921232425262728293o3132333435363738394o455o6o72时间(h)算与分析为工程建设提供详实的数据依据，同时为图1上英水库设计洪水过程曲线图类似工程建设提供参考和借鉴，更为水库除险加固后发挥其防洪、改善生态环境和为经济社会发展提6设计洪水的合理性分析供基础保障。将海城站和汤河水库站由实测洪水资料计算的参考文献设计洪峰和三日设计洪量与上英水库采用无资料地区设计暴雨洪水计算方法计算的设计洪峰和三日设[1王霞，郑雄伟，陈志刚．某梯级水库溃坝应急分析[J]．水利规计洪量进行地区分布分析，详见图2和图3。划与设计，2009(01)：52．53+70．(下转第62页)·39·n