水文水利计算(施工水面线讲课教案.doc

水文水利计算(施工水面线精品资料水文水利计算1 水文计算1.1 流域概况茶阳镇地处三条河流（汀江、小靖河、漳溪河）汇合之处，三条河流流域情况如下：汀江：汀江是韩江的主要支流，位于福建省西部，广东省东部，它发源于福建省宁化县南部山区武夷山脉的大悲山东麓，自北向南流经福建长汀、武平、上杭、永定、广东大埔等县。沿河先后有旧县河、黄潭河永定河、樟溪河、小靖水等主要支流汇入，于三河坝处于梅潭河、梅江汇合后注入韩江。韩江流经丰顺、潮汕平原，注入南海。汀江流域集水面积11802km2，福建省境内集水面积10141km2，占全流域集水面积的85.9%，广东省境内仅占14.1%，干流河长328km，主要在福建境内，广东境内仅约40km。流域内地势北高南低，河道狭窄。峰市以上盆地峡谷相间，平均坡降11.64，峰市至石下坝约6km间两岸悬崖峭峻，水流湍急，为峡谷段，平均坡降4.4。石下坝至茶阳河道虽然较开阔，但仍属“U”型河谷，茶阳以下才逐渐开阔。流域内平原约占3%，丘陵占5%，而山地则占92%。流域内植被盖和水土保持一般尚好。漳溪河：漳溪河，又名大靖河。属于汀江一级支流。发源于福建永定县东华山，流至大埔县的西河区上黄砂车上村后称为漳溪河。沿程经过西河区的上黄砂、下黄砂、漳北、漳溪、车龙、黄塘乡和茶阳镇的梅林、角庵等乡村，到茶阳镇穿过仙基桥流入汀江。总集雨面积825平方公里，大埔境内165平方公里，河流长度87公里，大埔境内32公里。河床比降0.419%，河面宽50-100米。1996年前，漳溪圩以下原可通小木船，由于自然情况的变化，河床日高，水量渐少，而且沿河多级筑坝，兴建水电站和水轮泵站，障碍通航，加上公路畅通，已经不再通船。上游植被好，但大埔境内差，水土流失严重。漳溪河水资源理论蕴藏量为3.72千瓦，大埔境内已作多级开发，最大一级是西河水电站，总装机3500千瓦。桥梁建筑有黄塘坑桥、北塘公路桥、仙基桥、上黄砂桥和漳北桥等。小靖河，小靖河属汀江一级支流，发源于大埔县丰溪林场上坪畲，流经大觉、古村、恋墩、太宁、渡头岗等乡村，至茶阳镇出口入汀江，集雨面积124平方公里。干流长29公里，河床坡降0.066%。上游植被良好，特别是发源地丰溪林场已列为动植物自然保护区，有利于水土保持。水力资源多可利用，丰溪林场内已作三级开发，大觉乡有二级开发，尚有多级有待开发利用。气温：根据多年统计资料，本流域多年平均气温21，年内温差变幅较大，最高气温39，最低气温-4.2，多年平均相对湿度79%，各月的月平均相对湿度在7783%之间，日最小相对湿度6%，发生在4月份。降雨：降雨年内分配不均，多年平均降雨量17001800 mm ，49月份占全年降雨的76.7%，其中56月占全年的35.1%，46月以锋面雨为主，79月以台风雨为主。蒸发、风向、风速：根据当地气象站实测统计资料，多年平均水面蒸发量为1153mm。流域内以东南风为多，最大风速10m/s。汀江上杭站最大瞬时风速为32m/s（1973年8月9日），相当于1112级大风，相邻河流石窟河蕉岭气象站最大风速为17m/s，梅县站为16m/s，因此建议本工程最大风力暂采用10m/s。径流：本流域径流年际变化较大，年内分配极不均匀，以4月9月为汛期，约占年径流量的70%80%，最小径流量为1月，只占年径流量的2%左右。1.2 设计洪水计算 汀江段设计洪水计算茶阳水电站坝址设计洪水计算成果根据广东省大埔县茶阳水电站初步设计报告（广东省水利电力勘测设计研究院），摘录得其设计洪水计算成果如下表1-1。表1-1 茶阳电站坝址设计洪水计算成果 （黄基）频率P（）采用设计流量及坝址相应水位Q设（m3/s)H下游（m）1921858.262832857.493.33775757.055711756.3710615655.4520514554.2733.3445453.4050385452.60 梅州市水文分局茶阳城区段汀江洪峰流量分析成果本洪水设计计算采用水文学面积比拟法，以溪口站实测资料为基准，对茶阳水电站坝址及狮子口河段进行各级频率流量计算。根据分析报告成果，录得成果如下：溪口站洪峰流量频率分析成查见表1-2，茶阳水电站坝址、狮子口河段各级频率流量的设计成果见表1-3。表1-2 溪口站洪峰流量频率分析成果表溪口站均值Q（m3/s)CvCs/Cv设计洪水（m3/s）采用系列长度1%2%5%10%20%39000.453.0 921083207110615051401959-2005表1-3 汀江茶阳电站及其它河段设计洪水成果表频率P（）溪口站频率流量（m3/s)设 计 河 段 流 量（m3/s）相应坝址水位（m）珠基相应坝址水位（m）黄基茶电坝址狮子口面积9241.4(km2)192109218983657.6758.26283208328888556.957.493.3377507757827756.4657.05571107117759355.7856.37续表1-3频率P（）溪口站频率流量（m3/s)设 计 河 段 流 量（m3/s）相应坝址水位（m）珠基相应坝址水位（m）黄基茶电坝址狮子口面积9241.4(km2)1061506156656854.8655.452051405145548953.6854.2733.344504454475252.8153.405038503854411252.0152.60 计算成果比较分析将梅州市水文分局河段流量计算分析成果与广东省大埔县茶阳水电站初步设计报告中的茶阳水电站坝址设计洪水计算成果进行对比，数值列如下表1-4。表1-4 设计计算水位对比情况表 （黄基）频率P（）水文分局分析成果省院初设报告成果水位差（m）流量（m3/s）相应水位（m）流量（m3/s）相应水位（m）1921858.261009059.41-1.152832857.493.33775757.05710056.610.445711756.37694056.42-0.0510615655.4520514554.27519054.32-0.0533.3445453.4050385452.60由上表对比情况可知，各频率洪峰流量在茶阳电站坝址处的相应水位，在P5以下，基本一致。高水位时，即P3.33以上，流量及水位偏差较大。本设计对该情况分析如下：茶阳坝址设计流量、高水水位与广东省大埔县茶阳水电站初步设计报告中的茶阳水电站设计洪水计算成果有区别，主要原因为分析资料系列长度不一致造成的； 广东省大埔县茶阳水电站初步设计报告中指出“高水部分用高陂水利枢纽可行性推算回水成果和1973年查测洪水位及最近建立的坝址临时观测水尺的实测成果，综合分析提出采用的坝址水位流量关系成果。”由于高陂水利枢纽工程可行性研究报告计算范围较广，对梅江及汀江的水面线推求过程中，未能详细考虑梅江及韩江的支流对水面线的影响，导致两种计算结果存在偏差。 广东省大埔县茶阳水电站初步设计报告中洪峰流量的设计采取甲、乙两种途径分析计算：其中，甲种洪水主要考虑来自棉花滩水库（坝址和棉花滩水库发生同频率洪水，棉花滩坝址区间发生相应洪水）；乙种洪水主要来自区间（坝址和棉花滩坝址区间发生同频率洪水，棉花滩水库发生相应洪水），偏安全考虑，取两种计算成果的大值。由此产生差异。本次水文局计算，以溪口水文站实测资料、茶阳电站坝址少量实测资料以及新设立的茶阳水文站近年三场较大洪水实测资料的综合分析，计算依据真实可靠，计算分析序列较广东省大埔县茶阳水电站初步设计报告长，经对比分析，计算成果合理可靠，故本设计的汀江上游水位采用梅州市水文局相关洪水计算成果。茶阳城区段汀江P=50%的设计洪水Q=3854 m3/s。 漳溪河、小靖河设计洪水计算 地理参数a) 集水面积（F）：茶阳水电站坝址以上集水面积F茶阳电站=9241.4 km2；漳溪河流域F漳溪水=825km2；小靖河流域F小靖水=124 km2；b) 河长（L）：茶阳水电站坝址以上河流长度L茶阳=328 km；漳溪河流域河流长度L彰溪河=87km；小靖河流域河流长度L小靖河=29 km；c) 河流平均坡降（J）：茶阳水电站坝址以上平均坡降J茶阳坝上=0.0044；漳溪河流域河流平均坡降J彰溪河=0.00419；小靖河流域河流平均坡降J小靖河=0.00066； 工程设计标准和设计洪水计算频率本工程设计洪水标准为2年一遇洪水标准，所需计算设计洪水的频率P=50%。 设计洪水查算参数a) 根据本工程所处地理位置，查广东省暴雨径流查算手册有：本集水区域位于广东省暴雨径流查算手册分区的韩江区，应采用韩江设计雨型；暴雨低区的定点定面关系（ttF）；内陆产流参数；广东省综合单位线滞时m1关系图中的B线；漳溪河流域集水面积大于500 km2，应采用广东省综合单位号无因次单位线uixi；小靖河流域集水面积小于500 km2，应采用广东省综合单位号无因次单位线uixi。b) 点雨量均值（Ht）、变差系数Cv、点面换算系数（t）、相应计算频率（P）下的Kp值（Cs=3.5Cv）、广东省分区产流参数f。查广东省水文图集及广东省暴雨径流查算手册得各计算参数如下表1-5、表1-6。表1-5 漳溪河流域暴雨查算参数表历时（小时）162472Ht4580112152Cv0.400.400.400.400.6640.7620.8840.88650%Kp值0.910.910.910.9150%设计面雨量85.96122.4650%时 f2.481.01表1-6 小靖河流域暴雨查算参数表 历时（小时）162472Ht4580112152Cv0.400.400.400.400.8450.910.9490.9655%Kp值0.910.910.910.9150%设计面雨量136.24188.0950%时 f2.691.07小靖河和漳溪河设计洪水计算成果a) 漳溪河设计洪水计算计算采用程序SUHM-1A（广东省综合单位线）和TL-1A（推理公式法）进行计算，计算得结果并比较如下表1-7表1-7 漳溪河设计洪水计算成果表（P=50%）频率P广东省综合单位线法推理公式法备注50%588.74m3/s573.87m3/s相差2.53% 20%1018.67m3/s1110.00 m3/s相差8.23% 5%1549.84m3/s1640.00m3/s相差5.5% 3.33%1679.05m3/s1790.00m3/s相差6.2% 2%1915.51m3/s2060.00m3/s相差7.01% 根据合理协调计算，两种方法计算成果不超过20%，选取综合单位线法计算作为最终成果，即P=50%时，Q漳溪=588.74m3/s。b) 小靖河设计洪水计算计算采用程序SUHM-1A（广东省综合单位线）和TL-1A（推理公式法）进行计算，计算得结果并比较如下表1-8表1-8 小靖河设计洪水计算成果表（P=50%）频率P广东省综合单位线法推理公式法备注50%165.98m3/s135m3/s相差18.95% 20%248.57m3/s250m3/s相差0.65% 5%362.57m3/s421.67m3/s相差14.01% 3.33%395.12m3/s472.39m3/s相差16.36% 2%436.82m3/s538.57m3/s相差18.89% 根据合理协调计算，两种方法计算成果不超过20%，选取综合单位线法计算作为最终成果，即P=50%时，Q小靖=165.98 m3/s。1.3 施工洪水 施工洪水标准根据本工程的规模，按水利水电工程施工组织设计规范（SDJ338-89）、水利水电工程施工导流设计守则（DL/T5114-2000）和堤防工程设计规范（GB50286-98）的规定，本工程临时性挡水建筑物按最高级别确定为5级，导流建筑物洪水标准为510年一遇（本工程导流建筑物为土围堰）。根据水利水电工程施工组织设计规范（SDJ338-89）的规定，导流设计洪水标准应采用枯水期（103月份）3年一遇洪水（P=33.3%），但是结合本工程的特点及工程施工进度安排，本设计对施工期洪水作出以下计算分析。 施工洪水计算根据施工设计要求：导流标准：3年一遇洪水；各堤围施工时段选择10月4月时段。根据施工组织设计需要，本工程施工洪水参考省水电设计院2004年编的广东省大埔县茶阳水电站初步设计报告施工洪水计算成果结合2007年底实施的大埔县茶阳镇城区防洪堤东升桥至下桥关应急抢险工程的实际施工经验，对施工洪水进行分析计算。一、据省水电设计院2004年编的广东省大埔县茶阳水电站初步设计报告利用茶阳坝址上游原溪口水文站资料和棉花滩水库洪水的资料，统计个时段不同频率施工流量，设计成果如下表： 1）茶阳水电站各月最大洪峰流量（m3/s） 表19 茶阳水电站各月最大洪峰流量P（%）1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月年最大溪口水文站106101340294029403850637021303550205093057061063702044091020102010315051901460258012006304304405190棉花滩调节后流量10774774774774385063702130355020507747747747742077477477477431505190146025801200774774774774区间频率1016536479979996555725215516520119247546546701326171116119茶阳水电站1093911381573157363701739133110269299396370208931021132013205190147511009458908935190说明：茶阳水电站84月P10%、20%的最大洪峰流量考虑棉花滩水库蓄水调节，棉花滩电站最大下泄发电流量Q774m3/s。59月棉花滩流量是未经水库调节后的流量，因不在施工洪水期考虑范围。2）茶阳坝址各月多年平均流量及相应水位见下表110表110 茶阳水电站坝址各月多年平均流量及相应水位表（黄基）9月10月11月12月1月2月3月4月Q（m3/s）233148130156141166256383H（m）44.9844.4644.3444.5144.4144.5745.1145.75当上游青溪电站发电调峰Qm828m3/s时，相应茶阳坝下水位为47.20m。3）9月、10月、11月上、中、下旬5年一遇平均流量及相应水位见下表1-11表111 9月、10月、11月上、中、下旬15年一遇平均流量及相应水位表9月10月11月上旬中旬下旬上旬中旬下旬上旬中旬下旬Q（m3/s）270302329182172163141132129H（m）45.1945.3745.5044.6744.6144.5544.4144.3544.24当上游青溪电站发电调峰Qm828m3/s时，相应茶阳坝下水位为47.20m。二、根据2007年底实施的大埔县茶阳镇城区防洪堤东升桥至下桥关应急抢险工程（现已顺利完工）施工过程中，由于受汀江上游青溪水电站发电调峰影响，小靖河及漳溪河出口段外江水位壅高至47.0047.50m高程。综上，施工期洪水汀江外江水位取47.50m高程为起推水位，对施工期洪水水面线进行推算。由于本工程处于汀江、小靖河、漳溪河汇合之处，小靖河、漳溪河与百侯镇百侯水电站重建工程所在流域梅潭河同属汀江一级支流，流域特性相近，故本工程施工洪水设计选用省水电设计院2003年编的大埔县百侯镇百侯水电站重建工程初步报告中的施工洪水计算成果，采用水文比拟法进行推求。大埔县百侯镇百侯水电站重建工程初步报告中的施工洪水计算采用百侯水位站19652000年资料，将历年各月最高洪水位查百侯水位站水位流量关系曲线，则得历年各月最大流量，然后按施工要求，分别统计分析9月次年4月、9月次年3月、10月次年4月、10月次年3月、11月次年3月、11月次年2月各时段的最大流量，并做频率计算，百侯电站三年一遇洪水的分期设计洪水计算成果结果见表1-12。表1-12 百侯电站分期设计洪水计算成果表（P=33.3%）项 目洪 峰 流 量 (m3/s)全年93月94月103月104月112月113月年 数37353535353535计算Cv0.691.51.31.30.950.71.2Cs3Cv3Cv3Cv3Cv3Cv3Cv3CvQpP=33.3%1756426580209390135193由于本工程处于汀江、小靖河、漳溪河汇合之处，小靖河、漳溪河与百侯镇百侯水电站重建工程所在流域梅潭河同属汀江一级支流，流域特性相近，可采用水文比拟法推求大埔县茶阳镇城区防洪堤工程分期设计洪水。计算公式如下：Q1/Q2=(F1/F2)2/3Q1百侯历年最高水位，见以上流量统计表；F1百候电站集雨面积，1261km2；F2小靖河集雨面积，124km2；漳溪河集雨面积，825km2。根据公式计算茶阳镇城区防洪堤分期洪水如下表1-13表1-13 百侯电站分期设计洪水计算成果表（P=33.3%）项 目洪 峰 流 量 (m3/s)全年93月94月103月104月112月113月Qp小靖河3749112446832941漳溪河1323321437158294102145考虑施工条件、施工强度及各枯水期洪峰流量，112月洪峰流量最小，但施工期较短，工期压力大，不合适；103月的洪峰流量较小，虽比月104月洪峰大，但是其工期可长1个月，洪峰流量大不多。综合考虑后，选取103月分期洪水成果，洪峰流量分别为小靖河46 m3/s，漳溪河为158 m3/s。施工洪水水面线计算结果如下：表1-14 小靖河施工洪水水面线计算成果表（2） （黄基）序号断面位置桩号计算结果 (m)备注1小靖河出口X0+00047.52X0+05047.53X0+10047.54X0+16047.55X0+21047.56下桥关下X0+26047.587下桥关上X0+31047.618X0+36047.659上桥关下X0+41047.7210上桥关上X0+45047.7311X0+50047.7312X0+55047.7713东升桥下X0+60047.8414东升桥上X0+65048.215X0+70048.23续表1-14 小靖河施工洪水水面线计算成果表（2） （黄基）序号断面位置桩号计算结果 (m)备注16X0+75048.2317X0+80048.8318X0+85049.1819X0+90049.1820X0+95049.5221X1+00049.5922X1+05049.5923X1+10049.7724X1+15049.7725X1+20049.8226X1+25049.8227X1+30049.8928茶阳大桥下X1+34049.9829茶阳大桥上X1+38049.9830X1+43050.2131X1+48050.2132X1+53050.2133X1+59050.3734大埔县华侨中学X1+64050.3735X1+72052.1536X1+80052.1737X1+86052.1738X1+92052.1739X1+98052.1840大富桥下X2+03052.1841大富桥上X2+21052.2542X2+25052.28续表1-14 小靖河施工洪水水面线计算成果表（3） （黄基）序号断面位置桩号计算结果 (m)备注43X2+27052.2944X2+31052.2945X2+34052.346X2+37052.347X2+43052.348X2+49052.3149X2+54052.3150X2+64052.3151X2+73052.3152X2+80052.3753X2+97052.4254X3+25052.4555X3+40052.4556X3+46052.4557拦河坝X3+52052.45表1-15 漳溪河施工洪水水面线计算成果表（1） （黄基）序号断面位置桩号计算结果(m)备注1漳溪河出口Z0+00047.52Z0+05047.53Z0+10047.54Z0+15047.55Z0+19047.56新仙基桥下Z0+23047.527新仙基桥上Z0+28047.59续表1-15 漳溪河施工洪水水面线计算成果表 （2） （黄基）序号断面位置桩号计算结果(m)备注8Z0+34047.599Z0+38047.5910Z0+44047.6211Z0+50047.6212Z0+55047.6213Z0+60047.6914Z0+68047.715Z0+78047.7316Z0+89047.7817Z0+94047.8118Z1+04047.8119Z1+17047.8320Z1+21047.8421Z1+27047.8422Z1+32047.8723Z1+37047.8724Z1+42047.8725Z1+48047.8726Z1+53047.927Z1+57047.9128Z1+62047.9129Z1+69047.9530Z1+72047.9531大埔县水轮机厂Z1+77047.9532Z1+81048仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢16