科左后旗莲花吐塘坝农田建设规划典型工程设计方案学位论文.docx

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科左后旗莲花吐塘坝农田建设规划典型工程设计方案学位论文

科左后旗莲花吐塘坝农田建设规划典型工程设计

1塘坝典型设计

1.1基本情况

本次塘坝典型设计采用科左后旗莲花吐塘坝作为典型设计。

设计中P设=20%，P校=10%。

1.1.1工程位置

莲花吐塘坝位于科左后旗甘旗卡镇莲花吐村东南2公里处，属于柳河流域小青沟支流，沟内长年流水。

1.1.2社会经济情况

莲花吐村总人口585人，147户，劳动力283人，大小畜1200头（只），人口自然增长率12.5‰，人均纯收入970元。

现有耕地5880亩，主要农作物为玉米、水稻。

1.1.3工程自然地理条件

该沟道发育由北向南倾斜，进入辽宁省境内，沟深50—70米、沟宽80—120米。

沟道比降1/200，多年平均侵蚀模数为3850t/km2·年。

工程所在地属于半干旱大陆性季风气候区，多年平均降雨量为431.35mm，平均气温为5.8℃。

1.2水文

1.2.1流域自然概况

莲花吐塘坝是柳河流域小青沟上的一座拦河塘坝，流域面积为7.55km2，河道长度15.0km，河道平均坡降1/200。

1.2.2气象

莲花吐塘坝的气象资料，采用邻近甘旗卡气象站的实测资料。

1.2.3降雨

莲花吐塘坝属于柳河流域，具有半干旱大陆性季风型气候特征。

根据甘旗卡站观测资料，多年平均降雨量为431.35mm，降水年内分配极不均匀，年际变化大，春季4—5月份平均降水量在20—70mm之间，占全年降水量的5—16%，夏季降水集中，7—8月份平均降水150—250mm，占全年降水的40—60%，入秋以后降水减少，9月份降水30—80mm，占全年的7—18%，冬季降水极少。

1.2.4蒸发

本区多年平均蒸发量为1950mm（20cm蒸发皿）。

1.2.5风

本区是大风出现较多的地区，多年平均风速4.0m/s，多年平均最大风速为17m/s。

1.2.6气温

本区干旱少雨，天气多晴朗，日照时间较长，夏季炎热，冬季寒冷，该区多年平均气温5.8℃，年极端最高气温36.2℃，最低气温-32.2℃，一月平均气温-14.0℃，七月份平均气温23.2℃。

1.2.7冰冻

本区多年平均最大冻土深1.2m左右，最大冻土深达1.5m。

水库水面冰冻厚度一般在0.7—0.8m。

1.3水文基本资料

1.3.1水文测站情况

莲花吐塘坝是柳河流域小青沟上的一座拦河塘坝，其邻近流域有东五家子水库、三刀水库、大青沟水文站等均有年径流观测资料。

1.3.2关于参证站的选择

莲花吐塘坝位于小青沟中游，其邻近流域有东五家子水库、三刀水库、大青沟水文站等均有观测资料，上述三个有观测资料的站点，大青沟位于柳河流域与莲花吐塘坝最近，因此本次莲花吐塘坝年径流量参证站采用大青沟水文站。

大青沟水文站与莲花吐塘坝流域特征见表1-1。

表1-1大青沟水文站与莲花吐塘坝流域基本情况对比表

项目

大青沟水文站

莲花吐塘坝

河长km

48

15

入库河长km

32

9

地段

坨甸相向

坨甸相向

植被

草地

草地

土壤

沙土

沙土

流域宽度km

3.75

2.2

比降

1/300

1/200

流域形状

长方椭圆形

长方椭圆形

1.4径流

1.4.1计算方法

本次莲花吐塘坝年径流计算采用直接移值大青沟水文站的径流成果，按径流深换算到莲花吐塘坝，Cv、Cs均与大青沟水文站相同。

1.4.2径流

莲花吐塘坝以上流域面积为7.55km2。

按照大青沟水文站多年平均径流深为53.7mm，将其值直接移到莲花吐塘坝，则该塘坝多年平均径流量为40.52万m3，Cv与Cs值均采用大青沟水文站的特征值，Cv=0.52，Cs=2.5Cv，其成果见表1-2。

表1-2年径流频率计算成果表

名称

均值

（万m3）

CV

CS/CV

P（%）

计算

采用

20

50

75

90

莲花吐塘坝

40.52

0.55

0.52

2.5

55.63

36.10

25

18.07

根据灌溉要求，按设计年径流P＝75%的情况来选择，考虑月分配因素选择作为P＝75%设计年的典型年，按其年内分配所占百分数，计算该水库P＝75%时各月入库水量。

见表1-3。

表1-3　莲花吐塘坝入库水量表单位：

万m3

月

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

合计

P＝75%

入库水量

0.1

0.2

3.4

1.3

2.05

3.35

6.05

6.1

2.1

0.2

0.15

0

25

1.4.3成果合理性分析

（1）Cv值按照后旗坨甸相向地貌的特征，三刀、东五家子水库以及大青沟水文站，其Cv均在0.7—0.3之间，因此本次采用的Cv=0.52是符合地区特点的。

（2）Cs值，三刀、东五家子水库以及大青沟水文站以及邻近地区均在Cs=2.0Cv、Cs=2.5Cv之间，所以本次采用Cs=2.5Cv是合理的。

以上分析，认为莲花吐塘坝年径流成果是合理的。

1.5设计洪水

莲花吐塘坝无实测洪水资料，故本次设计采用吉林省水文图集中的地区经验公式法推求设计洪水。

1.5.1地区经验公式法

根据吉林省水文图集计算设计洪水，洪峰及洪量采用以下公式进行计算:

（1）洪峰流量

计算公式为：

（2）洪量

计算公式为：

式中：

—洪峰流量均值（m3/s）

　　—洪峰均值参数　＝0.5

F—流域面积为7.55km2

Kp—模比系数，根据该水文图集，洪峰Cv＝1.4

Cs＝2.5Cv，由此可得不同频率kp值

QP—各频率洪峰流量（m3/s）

—洪量均值（万m3）

—洪量均值参数，＝19.5

Wp—各频率洪量（万m3）

m—面积指数，m＝0.6。

计算成果见表1-4。

表1-4设计洪水计算成果表（地区经验公式法）　　　　　

项　目

Cv

Cs

P=2%

P=5%

P=10%

P=20%

洪峰（m3/s）

1.4

2.5Cv

9.28

6.32

4.27

2.44

洪量

（万m3）

1.4

2.5Cv

36.2

24.7

16.7

9.5

1.6塘坝水位、库容关系计算

根据塘坝库区内实测资料，计算塘坝水位、库容、面积关系，计算成果见表1-5，塘坝水位、面积，水位、库容关系曲线见图2—1、2—2。

表1-5水位—库容曲线表

水位

（m）

水库面积

（m2）

平均面积

（m2）

水层厚

（m）

水层容积

（m3）

累积库容

（m3）

110

0

0

111

2000

1000

1

1000

1000

112

3000

2500

1

2500

3500

113

16000

9500

1

9500

13000

114

23400

19700

1

19700

32700

115

40500

31950

1

31950

64650

116

54200

47350

1

47350

112000

117

72000

63100

1

63100

175100

118

93200

82600

1

82600

257700

119

130000

111600

1

111600

369300

120

16300

146500

1

146500

515800

121

17500

169000

1

169000

684800

122

190000

182500

1

182500

867300

1.7工程等级和设计标准

1.7.1工程等级和设计标准

该工程为小塘坝，正常运行和非常运行洪水重现期分别为10年一遇设计和20年一遇校核。

1.7.2死库容及死水位的确定

本次确定塘坝死水位主要考虑以下两个因素：

一是要满足除险加固30年后泥沙淤积要求；二是要满足塘坝养鱼要求及冰冻要求。

由于塘坝上游植被较好，泥沙淤积总量不大，认为泥沙全部淤积在死库容里。

同时考虑冰厚以及养鱼过冬需水的水深为1.5m左右，故确定死水位为111.5m，相应死库容为0.225万m3，满足淤积与养鱼、冰冻要求。

1.8兴利调节

1.8.1灌溉用水

莲花吐塘坝灌溉设计面积为0.06万亩，主要种植作物为玉米。

灌溉制度依据通辽市水科所汇编的《西辽河平原区主要农作物灌溉模式》研究成果，灌溉制度及用水量见表1-6。

表1-6各月用水量

月项目

3

7

8

合计

毛灌水定额（m3/亩）

116.7

83.3

83.3

283.3

用水量（万m3）

7.00

5.00

5.00

17.00

灌溉面积（万亩）

0.06

0.06

0.06

0.06

1.8.2兴利调节计算

根据塘坝的库容曲线、来水过程和用水过程及蒸发、渗漏损失进行兴利调节计算，调节原则为以洪定需，调节方式为年调节。

设计灌溉保证率采用P=75%。

计算成果见表1-7。

表1-7莲花吐塘坝P=75%（计入损失）兴利调节计算表

月

水库来水

水库用水

来水-用水

月末库容

月平均库容

平均面积

渗漏量

蒸发损失量

水库损失量

水库总用水

来水-用水

月末库容

不计损失

万m3

Km2

万m3

万m3

万m3

万m3

万m3

11.525

6.16

1

0.1

0.1

11.625

11.575

0.04

0.11575

0.38

0.49

0.49

-0.39

5.77

2

0.2

0.2

11.825

11.725

0.041

0.11725

0.41

0.53

0.53

-0.33

5.44

3

3.4

7

-3.6

0.225

6.025

0.024

0.06025

0.32

0.38

7.38

-3.98

0.225

4

1.3

1.3

1.525

0.875

0.017

0.00875

0.29

0.30

0.30

1.00

1.22

5

2.05

2.05

3.575

2.55

0.019

0.0255

0.54

0.57

0.57

1.48

2.71

6

3.35

3.35

6.925

5.25

0.029

0.0525

0.86

0.92

0.92

2.43

5.14

7

6.05

5

1.05

7.975

7.45

0.033

0.0745

0.94

1.02

6.02

0.03

5.17

8

6.1

5

1.1

9.075

8.525

0.032

0.08525

0.88

0.96

5.96

0.14

5.31

9

2.1

2.1

11.175

10.125

0.035

0.10125

0.35

0.45

0.45

1.65

6.96

10

0.2

0.2

11.375

11.275

0.038

0.11