水文及水库特征水位Word下载.docx
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1954年～至今
1956年～1959年、1962年～至今
杨柳坪
1961年～至今
三皇庙
1941年～至今
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
年降雨量
988~1409.1mm
年径流量
416.5万m3
20年一遇洪量
99.99万m3
200年一遇洪量
164.49万m3
（三）
水位特征
设计洪水位
667.09m
校核洪水位
667.93m
正常蓄水位
667.00m
死水位
664.00m
（四）
库容特征
总库容
40.97万m3
兴利库容
24.85万m3
死库容
3.12万m3
（五）
大坝特征
坝型
均质土坝
坝顶高程
669.80m
最大坝高
15m
坝顶长
64m
坝顶宽度
3.0m
坝底宽度
76.0m
（六）
溢洪道
底板高程
665.00m
闸孔数
3（孔）×
2m
（七）
放水设施
放水涵卧管和放空冲沙洞
共1处
（八）
灌区特征
设计灌溉面积
1350亩
现有灌溉面积
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
1/6h
16
0.35
3.5CV
1h
50
6h
90
0.47
24h
120
0.57
3.5CV
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；
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
指定频率P（%）
0.50
1.00
5.0
10.0
入库洪峰流量（m3/s）
69.4
61.2
41.9
33.6
注
校核标准
设计标准
4、计算成果合理性分析
罗汉洞水库属无实测水文资料地区，按照《四川省中、小流域洪水计算手册》中的有关规定，采用推理公式计算罗汉洞水库的设计洪水是合符水文计算规范的。
暴雨参数及产汇流参数都是在已获审批的相关图表中查算的，罗汉洞水库的流域特征值是在1：
10000的航测图是量算的。
综上所述，用推理公式计算罗汉洞水库的设计洪水，计算方法正确，暴雨参数取值基本合理，设计洪峰流量、校核洪峰流量成果具有一定的精度，可供罗汉洞水库调洪演算。
2.3.2.3设计洪水过程线
1、用暴雨推求洪水总量
（1）计算设计暴雨历时
罗汉洞水库控制小流域的集雨面积为4.90km2，根据实际调查，罗汉洞水库的入库洪水基本上都是单峰洪水。
因此，按单峰洪水计算罗汉洞水库的设计暴雨历时，经计算罗汉洞水库的设计暴雨历时为19.04小时，暴雨历时以小时计算。
（2）计算设计暴雨量
因为罗汉洞水库的暴雨历时在6～24小时范围内，则西河水库的设计暴雨量按下式计算：
Htp=SPt1–n3
式中Htp：
设计暴雨量（mm）
SP：
雨力（mm/h），SP=H6P·
t：
暴雨历时20小时
n3：
暴雨公式指数
2、设计洪水总量计算
根据前面推求罗汉洞水库的设计暴雨量，计算罗汉洞水库的设计洪水总量，计算公式如下：
WP=0.1αHtpF（万m3）
WP：
设计洪水总量（万m3）
Htp：
历时为T设计暴雨量（mm）
F：
集水面积（km2）
α：
暴雨径流系数、暴雨径流关系分区为1区
罗汉洞水库各种频率的设计洪水总量计算成果见表2–5。
彭州市罗汉洞水库不同频率洪水、洪量成果表
表2–5
P
（%）
QP
（m3/s）
WP
（104m3）
0.5
164.49
校核洪水
144.57
5.00
99.99
设计洪水
10.00
79.86
3、设计洪水过程线
根据前面用推理公式计算的最大流量QP、用历时设计暴雨量计算的洪水总量WP，由下式计算TP。
设计洪水过程线Qt～t用下面关系式计算：
y～x为所需要的概化洪水过程线模型，查表可得，用上式计算的Qt、t，即可到彭州市罗汉洞水库设计频率为0.5%、5%的设计洪水过程线和校核洪水过程线。
罗汉洞水库P=0.5%、5%的洪水过程线见表2–6，见图2–2。
罗汉洞水库设计洪水过程线
表2–6
序号
P=0.5%
P=5%
t（小时）
Qt（m3/s）
0.00
0.65
3.47
0.66
2.10
0.85
6.94
4.19
1.18
13.9
8.39
1.50
27.8
1.51
16.8
1.83
41.6
1.84
25.2
7
2.15
55.5
2.16
8
2.35
65.9
2.36
39.8
9
2.61
2.62
洪峰流量
10
3.20
3.21
11
3.92
3.93
12
5.09
5.11
13
6.98
7.02
14
11.75
11.80
15
16.97
17.05
20.89
20.98
17
25.45
25.57
2.3.3水库洪水调节计算及坝顶高程复核
2.3.3.1水库洪水调节计算
1、罗汉洞水库正常高水位
罗汉洞水库是土溪沟右岸一级支流上的一个拦蓄水库，有效蓄水位为667.00m，蓄水库容27.97万m3，死水位664.00m，死库容3.12万m3，兴利库容24.85万m3。
罗汉洞水库为下游提供约1350亩农田灌溉用水。
罗汉洞水库自1956年建成蓄水运行至今，有效蓄水位为667m的蓄水库容基本能满足下游灌区农业生产的需要，故本次大坝安全评价对罗汉洞水库有效蓄水位667m不作调整。
2、罗汉洞水库入库洪水
根据2.3.2节的分析计算成果，彭州市罗汉洞水库入库洪水P=5%、P=0.5%的设计洪峰流量，校核洪峰流量及洪水总量统计在表2-7中。
彭州市罗汉洞水库洪水计算成果表
表2-7
水库名称
P=5.0%
流量（m3/s）
洪量（万m3）
罗汉洞水库
罗汉洞水库P=5%、0.5%的设计洪水过程线和校核洪水过程线见图2–2。
3、调洪演算
①调洪演算公式
罗汉洞水库调洪演算的计算公式如下：
Q1+Q1q1+q2
（）△t–（）△t=V2–V1=△V
22
式中Q1：
上游断面时段初的“入”流量
Q2：
上游断面时段末的“入”流量
q1：
下游断面时段初的“出”流量
q2：
下游断面时段末的“出”流量
V1：
河段在时段初的蓄水量
V2：
河段在时段末的蓄水量
△V：
△t时段内的槽蓄变量。
②罗汉洞水库下泄流量关系曲线
罗汉洞水库采用溢洪道下泄洪水，溢洪道底板高程为65.00m，净过水宽度为6m。
溢洪道的下泄流量按下式计算：
Q=ε1mb（2g）1/2H03/2
式中Q：
水库下泄流量（m3/s）；
宽顶堰型自由出流的流量系数；
ε1：
闸门开启高度（m）；
b：
溢流堰闸孔净宽（m）；
HO：
堰顶全水头（m）。
③罗汉洞水库库容曲线、水位面积曲线
罗汉洞水库采用实测的1：
1000地形图计算的水库～库容关系曲线。
罗汉洞水库H～V关系曲线见表2-8，见附图2-3。
罗汉洞水库库容曲线
表2-8
水位（m）
库容（万m3）
660.8
0.000
661.0
0.005
662.0
0.217
663.0
0.946
664.0
3.115
665.0
9.488
666.0
17.19
667.0
27.97
有效蓄水位
668.0
42.14
669.0
60.32
670.0
81.38
④调洪演算
罗汉洞水库拦截河道的集雨面积4.90km2，水库设溢洪道，底板高程为665.00m。
罗汉洞水库汛前限制水位665.00m作为罗汉洞水库调洪演算的起调水位，相应的蓄水库容为9.49万m3。
彭州市罗汉洞水库是一座小
（2）型水库，水库大坝为均质土坝，根据中华人民共和国国家标准《防洪标准》（GB50201–94）中的有关规定，罗汉洞水库的防洪标准按30～20年一遇的洪水设计，按300～200年一遇的洪水校核。
本安全鉴定采用20年一遇的洪水设计，200年一遇的洪水校核。
20年一遇的入库洪峰流量为41.9m3/s，入库洪水总量为99.99万m3，洪水过程线见附图2-2。
200年一遇的入库洪峰流量为69.4m3/s，入库洪水总量为164.49万m3，洪水过程线见附图2–2。
以罗汉洞水库汛前限制水位665.00m为起调水位，在P=0.5%校核洪水情况下，入库最大流量为69.4m3/s，溢洪道下泄最大流量为46.6m3/s，校核库水位为667.93m，校核洪水位以下库容为40.97万m3；
在P=5.0%设计洪水情况下，入库最大流量为41.9m3/s，溢洪道下泄最大流量为28.2m3/s，设计库水位667.09m，设计洪水位以下总库容为29.14万m3。
彭州市罗汉洞水库调洪演算成果见表2-9。
彭州市罗汉洞水库调洪演算成果表
表2-9
频率
入库流量（m3/s）
最高库水位（m）
最大下泄流量（m3/s）
最大库容
（万m3）
削峰流量
667.93
46.6
40.97
22.8
667.09
28.2
29.14
13.7
2.3.3.2坝顶高程复核
1、最大风壅水面高度e
水库库面上10m处多年平均最大风速W=15.5m/s、风区长度D=400m、坝迎水面浆砌卵石护坡、洪水位段坝坡坡率m=3.0以及坝前平均水深H=13.0等资料，参考部颁《碾压式土石坝设计规范》SL274–2001计算坝顶超高。
考虑风速时非常运用情况按多年平均最大风速计，有效运用情况下5级建筑物按多年平均最大风速的1.5倍计。
按《碾压式土石坝设计规范》SL274–2001推荐的A.1.10公式
e=KW2Dcosβ/（2gHm）
计算风壅水面高度，经计算：
正常情况：
e正=0.31×
10-3m
非常情况：
e非=0.14×
2、设计频率波浪爬高RP
（1）计算频率为2%波高hp和平均波长Lm
罗汉洞水库地处丘陵地区，查《碾压式土石坝设计规范》SL274–2001，按鹤地水库公式
和
计算频率为2%波高hp和平均波长Lm
经计算，正常情况下h2%=0.5m，Lm=5.73m
非常情况下h5%=0.27m，Lm=3.82m
（2）计算平均波高hm
查《碾压式土石坝设计规范》SL274–2001表A.1.8，计算得
正常情况下hm=0.53m
非常情况下hm=0.19m
（3）计算平均波浪爬高Rm
该水库有效水位以上坝坡为m=3，在m=1.5～5.0范围内，其平均波浪爬高按《碾压式土石坝设计规范》A.1.12-1公式
计算平均波浪爬高
Rm—平均波浪爬高，m；
m—单坡的坡度系数
K△—斜坡的糙率渗透系数，根据坡面类型由表A.1.12—1查得；
Kw—经验系数，按表A.1.12—2查得。
经计算：
正常情况下Rm=0.88m
非常情况下Rm=0.35m
（4）计算不同频率的波浪爬高RP
不同累计频率下的波浪爬高RP与平均波浪爬高Rm的关系按《碾压式土石坝设计规范》中表A.1.13查用，根据《规范》规定，5级建筑物以下的大坝采用累计频率为5%的爬高值R5%计算，
经计算，设计频率为5%的风浪爬高分别为：
正常情况下R5%=1.62m
非常情况下R5%=0.65m
3、安全超高
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252–2000，本工程有效运用情况下安全超高△h正=0.50m；
非常运用情况下安全超高△h非=0.30m，地震涌浪高度取0.5m。
4、要求坝顶高程
根据上面计算的超高，坝顶高程复核见表2-10：
罗汉洞水库坝顶高程复核表
表2-10
工况
Z
e
Rp
A
地震加高
Z所需
Z现坝顶
设计水位＋正常运用
0.03
1.62
669.24
669.80
正常水位＋正常运用
667.00
669.15
校核水位＋非常运用
667.93
0.01
0.65
0.3
668.89
正常水位＋非常运用＋地震
668.46
彭州市罗汉洞水库实测坝顶高程为669.80m，防浪墙顶高程670.60m，均高于要求的坝顶高程。
因此经洪水复核，彭县罗汉洞水库满足规范要求的洪水复核标准。
2.3.4水雨情观测和通讯设备
在坝址处设置一个雨量站和水位站，并配备手机通讯设备1部，经费约5000元。
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