2水文.docx
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2.1流域概况
石门水库位于驻马店市确山县蚁蜂镇，控制洪汝河支流黄溪河上游支流，控制流域面积1.5平方公里，是一座以防洪、灌溉为主，结合养殖等综合利用的小二型水库。
该水库于1964年10月动工兴建，于1965年4月竣工。
水库所处流域属山丘区，坝址上游为山坡岗地，上游河道长2.25km，河道平均比降为0.031，水源多系周围岗地地表径流汇入。
流域属亚热带季风气候区，冬春季干燥少雨，夏秋季湿润多雨，多年平均气温14.6℃，极端最高气温41.3℃，最低气温－13.6℃，多年平均降雨量为980mm，年内分配极不均匀，汛期降水量占全年60%，全年无霜期约226天，年日照2180小时，最大风速20.7m/s。
2.2水文基本资料
本流域内无水文测站，无实测的流量资料，因而本次采用查河南省水文水资源局2005年12月编制的《河南省暴雨参数图集》（以下简称《05图集》）及河南省水利勘测设计院1984年编制的《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》（以下简称“84图集”）查取参数，利用小流域水文计算程序进行计算，以84图集与05图集得到两种成果相互比较来分析计算。
2.3径流
根据石门水库流域所处地理位置，查河南省1956～2000（73图集）年平均径流深等值线图，该流域多年平均径流深300mm。
多年平均径流量为45万m3。
径流变差系数CV=0.6，CS=2CV。
设计频率年径流深、年径流量由下式计算：
Rp=kp×R；Wp=1000×Rp×F
式中：
Kp——模比系数，由p—Ⅲ曲线查得；
Wp——设计年径流总量；F——流域面积；Rp——设计年径流；
R——多年平均年径流深。
各频率下径流总量计算成果见下表2-1：
表2-1石门水库各频率径流总量计算表
频率
50%
75%
90%
R（mm）
350
350
350
Kp
0.89
0.56
0.35
Rp（mm）
311.5
196
122.5
F（km2）
1.8
1.8
1.8
Wp（万m3）
56.1
35.3
22.1
2.4洪水分析
2.4.1洪水特性
本流域地处亚热带与暖温带的过渡地带，具有亚热带与暖温带的双重气候特征，是典型的大陆性季风型半湿润气候。
阳光充足，热量丰富，雨量充沛，四季分明，温和湿润。
暴雨多出现在6—8月份并呈南多北少、东多西少分布。
2.4.2洪水标准
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252－2000），水库属小
（2）型水库，工程等级为Ⅴ等。
根据国家《防洪标准》（GB50201－94），当山区、丘陵区的水利水电工程永久性水工建筑物的挡水高度低于15m,且上下游水头差小于10m时，其洪水标准宜按平原、滨海区确定；平原、滨海区土石坝永久性建筑物（5级）设计洪水标准为10年一遇，校核洪水标准为20～50年一遇，本次石门水库按10年一遇洪水设计，50年一遇洪水校核对石门水库进行设计洪水复核计算。
溢洪道消能防冲建筑物的的设计洪水标准：
5级建筑物按10年一遇洪水设计。
2.4.2设计洪水计算方法
由于石门水库无实测洪水整编资料，故采用河南省水利勘测设计院1984年10月编制的《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》（以下简称《84图集》）和河南省水文水资源局2005年12月编制的《河南省暴雨参数图集》（以下简称《05图集》）查取参数，利用小流域水文计算程序进行计算，以《84图集》和《05图集》得到的两种结果进行比较确定。
2.7设计暴雨
2.7.1设计暴雨计算
本区域属Ⅱ区，设计面雨量计算按理论频率计算公式Htp＝Ht·Kp，偏差系数Cs＝3.5Cv，Kp由雨量变差系数查皮Ⅲ型曲线Kp值表求得，根据“84图集和05图集”提供雨量进行计算，由于石门水库流域面积小于50km2，面雨量采用点雨量。
计算成果见表2-2，和表2-3。
表2-2设计暴雨计算成果表（84图集）
项目
10分钟
1小时
6小时
24小时
点雨量（mm）
17.5
47.5
95.7
135
Cv
0.41
0.55
0.64
0.65
Cs/Cv
3.5
3.5
3.5
3.5
点面折减系数
1
1
1
1
10%面雨量（mm）
27.1
81.7
174.1
246.9
5%面雨量（mm）
31.4
99.5
218.6
311.1
2%面雨量（mm）
37
123
278.3
397.3
表2-3设计暴雨计算成果表（05图集）
项目
10分钟
1小时
6小时
24小时
点雨量（mm）
18.5
46.5
94
135
Cv
0.38
0.6
0.75
0.75
Cs/Cv
3.5
3.5
3.5
3.5
点面折减系数
1
1
1
1
10%面雨量（mm）
27.9
82.6
180.9
259.9
5%面雨量（mm）
32.1
102.3
235.8
338.6
2%面雨量（mm）
37.3
128.6
310.8
446.3
由“84图集”和“05图集”查算的暴雨参数进行对比，差别不大，考虑水库遇到较不利情况，初步设计暴雨参数采用“05图集”查算结果。
2.7.224小时设计雨型
24时净雨概化时程的分配，依暴雨递减指数n1p、n2p、n3p按“84图集”P2表⑶所列比例进行。
暴雨递减指数采用下式计算：
n1p=1-1.285lg
；
式中：
H1p、H6p、H24p－－分别为同一设计频率年最大1小时、6小时、24小时面雨量；
α－－暴雨点面折减系数α＝1；
暴雨递减指数计算成果见表2-4，及各频率24小时净雨概化时程分配表见表2-5。
各频率年暴雨递减指数计算成果表2-4
重现期（年）
暴雨递减指数
10
20
50
n1p
0.395
0.352
0.31
n2p
0.562
0.534
0.507
n3p
0.739
0.739
0.739
24小时设计暴雨过程成果
表2-5单位：
mm
时段
10%
5%
2%
1
3.13
4.08
5.38
2
3.13
4.08
5.38
3
3.13
4.08
5.38
4
3.13
4.08
5.38
5
3.13
4.08
5.38
6
3.13
4.08
5.38
7
3.9
5.09
6.71
8
4.32
5.64
7.43
9
4.87
6.34
8.36
10
5.61
7.31
9.63
11
6.68
8.71
11.48
12
13.79
19.13
26.5
13
17.95
24.49
33.67
14
29.3
39.02
52.37
15
82.59
102.33
128.57
16
21.74
29.4
40.04
17
15.56
21.39
29.61
18
7.46
9.72
12.81
19
6.09
7.94
10.46
20
5.21
6.79
8.95
21
4.58
5.97
7.86
22
4.1
5.34
7.05
23
3.73
4.86
6.4
24
3.57
4.65
6.13
2.7.3产流计算
由24小时设计雨量查山丘区次降雨径流关系P+Pa～R曲线，求24小时设计净雨量。
本流域采用水文分区Ⅱ区，最大初损值Imax=45mm,前期影响雨量Pa值，50年一遇以上暴雨Pa＝Imax，10~20年一遇Pa＝
Imax；6小时净雨由R6＝R24
计算
表2-6设计净雨计算成果（05图集）
单位：
mm
频率
10%
5%
2%
P
259.9
338.6
446.3
Pa
30
30
45
P+Pa
289.9
368.6
491.3
R
213.4
289.5
409.5
2.7.4汇流计算
1、设计洪峰流量计算
洪峰流量采用推理公式计算：
（小时）
式中：
Qm－－设计洪峰流量 m3/s；
ψ’－－洪峰径流系数；
τ－－洪峰汇流时间，小时；
F－－流域面积，F＝1.5km2；
L－－干流长度，L＝2.25km；
J－－L的平均坡度以小数计J＝0.031
S－－设计最大1小时雨量平均强度，即设计频率1小时雨量，mm/小时；
n－－设计暴雨递减指数，当τ＝1－6小时代入n2，
τ＝6～24小时代入n3；
μ－－平均入渗率，取μ＝4mm/小时；
m－－汇流参数，依公式
求出θ，查θ－m关系图。
2、设计24小时洪量计算
洪水总量由算式：
W24＝1000R24F 求得
式中：
R24－－24小时净雨深；
F－－流域面积（km2）。
计算成果见表2-7；
表2-7设计洪峰洪量计算成果
项目
10%
5%
2%
S（mm/h）
84.4
104.5
131.3
n1
0.347
0.303
0.258
n2
0.611
0.583
0.556
n3
0.72
0.732
0.743
m
1.19
1.19
1.19
μ（mm/h）
4
4
4
ψ
0.953
0.962
0.97
τ（h）
1.05
1
0.9
Q（m3/s）
39
50
66
W（万m3）
37
49
68
2.7.5洪水过程线
采用概化过程叠加方法，根据净雨概化时程分配和计算得的洪峰绘制洪水过程线，主峰τ前后各个τ时段的净雨量Rτ，当τ不够整时段时，可按小时平均分配取值。
以各个时段的净雨平均强度计算各次洪峰的洪水流量Qi＝0.278
F（m/s），按等腰三角形对应于净雨过程绘于图上，叠加绘出洪水过程线。
计算成果见表2-8
表2-8
设计洪水过程线成果
单位：
m3/s
时段
10%
5%
2%
1
0
0
0
2
0
0
0
3
0
0
0
4
0
0
0
5
0
0
0
6
0
0
0
7
0
0
0
8
1
1
1
9
1
1
1
10
1
2
2
11
2
3
4
12
3
5
8
13
7
7
14
14
10
12
20
15
35
44
56
16
12
17
17
17
4
8
12
18
2
4
7
19
1
2
3
20
1
2
2
21
1
1
1
22
1
1
1
23
0
0
0
24
0
0
0
洪峰合计
35
44
56
洪量（万m3/s）
30
40
54
2.5施工期洪水计算
根据《水利水电工程等级划分标准》及《水利水电工程施工组织设计规范》，永久性工程为5级的水工建筑物，其临时建筑物级别为5级，设计洪水标准为枯水期五年一遇洪水标准。
由于石门水库控制流域范围内无实测流量资料和雨量资料，因此，本次计算拟采用附近水文站实测流量资料。
石门水库所在流域附近有王勿桥水文站。
王勿桥水文站有1983年～2005年的流量观测资料进行施工期洪水计算，因王勿桥水文站与石门水库处于相近流域内，下垫面和地形地貌、气象相似的，所以根据面积比推算石门水库非汛期洪峰及流量。
根据工程施工总体安排，石门水库施工期均为非汛期的11月～12月，因此，由实测观测资料，选取1983～2005年历年非汛期（11月～12月）实测流量为分析系列，进行经验频率计算，暴雨经验频率计算成果见表2-6。
王勿桥水文站11~12月施工期洪水成果表
表2-6
频率分析
设计流量（m3/s）
均值
Cv
Cs/Cv
5年一遇
10年一遇
20年一遇
9.11
1.6
2.5
12.23
23.31
41.24
由于石门水库地形、地貌及下垫面因素和王勿桥水文站相似，故根据王勿桥水文站的非汛期11月～12月成果根据面积比推算（洪峰折算是面积比的0.75次方，洪量折算是面积比的1次方）。
王勿桥水文站测站面积200km2，石门水库流域面积20.80km2。
石门水库非汛期11月～12月设计洪水成果如下表2-7。
表2-7石门水库非汛期（11月～12月）洪水成果表
项目
设计流量（m3/s）
5年一遇
10年一遇
20年一遇
施工期洪峰（m3/s）
2.24
4.27
7.55
施工期洪量（万m3）
21.49
34.90
54.54
2.6泥沙
河流泥沙的主要来源是流域表面的侵蚀和河床的冲刷，而泥沙的多少和流域的气候、植被、土壤、地形等因素有关。
因此，影响河流输沙量的因素与影响径流的因素一样也有三个方面：
气候因素、下垫面因素和人类活动。
气候因素中影响最大的是气温和降水。
在没有植被的地表，太阳直接照射，表层土壤十分干燥，若遇暴雨，则松疏土层极易被暴雨产主的地面径流冲走。
春季急速融雪形成的洪水也常常引起大量表土流失。
气温的变化是造成岩石风化的主要原因之一，一些较为寒冷、土壤含水量较大的地区，常常发生冻融侵蚀，从而增加河流泥沙。
垫面因素主要是流域的地形、植被和土壤特性等。
地面坡度愈大，土壤流失严重。
植被是防止地面侵蚀的积极因素，它既可保护土壤免受降水直接冲击，并可阻滞地面径流的发生和发展，减少甚至完全控制水上流失。
人类活动通过改变流域的下垫面状况对河流泥沙起着很大的影响。
采用不合理的耕作制度和方式，盲目地砍伐森林、无计划地开发土地等，都使地表侵蚀加剧。
相反，若采取积极有效措施，如植树造林，坡地改梯田等，就能防止水土流失。
石门水库上游河道的泥沙主要来源于流域上游的土壤侵蚀，受季节性变化影响较大，汛期降雨量雨强大，洪水时含有一定的泥沙，非汛期降雨量少，河道流量小，含沙量低。
石门水库上游为山丘区，无生活污水及点污染源，据现场观察，库水清洁透明，无杂物，能够满足农田灌溉、水产养殖及人畜饮水水质要求。
石门水库运用至今，无详细的泥沙观测资料。
依照河南省水文总站1984年出版的《河南省地表水资源附图》，查得该流域侵蚀模数介于200～500t/km2·n。
由于该水库上游汇流区基本为山区、丘岭区，植被好，且经过2.25km河道沿程沉淀，汇流水入库时沉沙量较少，取多年平均侵蚀模数200t/km2·n，淤积物干容重1.2t/m3，泥沙沉积率0.85，则石门水库平均每年淤积量为0.02万m3，淤积总量为0.9万m3。
石门水库设计死库容4.8万m3，实际淤积量大大低于死库容，对水库功能影响不大。
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