考虑天河水库影响的黑河设计洪水参数分析.pdf

年第 期水利技术监督工程实践:/考虑天河水库影响的黑河设计洪水参数分析申妍斌(山西万水达工程技术咨询有限公司 山西 临汾)摘要:黑河治理段上游已建设里册峪水库、天河水库等重要水利工程 在进行黑河治理时 需要考虑上游水库工程对河道设计洪水的影响 通过收集分析流域内水文参数以及水库调洪特征 确定天河入黑河口黑河上游断面 年一遇设计洪峰流量采用 /天河入黑河口黑河下游断面设计洪峰流量为 /研究结果可为黑河河道治理提供参考关键词:水库影响 设计洪水 河道治理中图分类号:文献标识码:文章编号:()收稿日期:作者简介:申妍斌(年)男 工程师:设计洪水参数是影响河道治理工程设计的重要因素 合理选取设计洪水参数 可提高河道治理效果 降低工程建设投资 具有十分重要的意义 设计洪水参数确定是一个复杂的过程 需要结合上游既有水利工程的运行调度进行综合选取 工程概况黑河曲沃段河道治理工程位于黑河干流上 黑河发源于绛县 是浍河的一级支流 流经么里、安裕、南樊等乡镇 至曲沃县下裴庄汇入浍河 黑河总长 河道上陡下缓 在黑河口上游 处 有浍河二级支流天河汇入 黑河总流域面积 其中在曲沃县境内全长 流域面积 该河流属季节性河流 汛期易爆发洪水 由于流经土石山区 河床相对稳定 流域地处中条山东段中低山区 河谷发育 呈“”字形 汛期大量泥石随水而下 在山前形成开阔的洪积扇地形 地下水量较为丰富黑河河道治理范围为:北董乡北下郇村至下裴庄天河桥 总长 中心桩号 主要 工 程 建 设 内 容 为:河 道 清 理 疏 浚 两岸堤防修筑 新建堤防采用重力式浆砌石挡墙结构 其中:左岸 右岸 新建漫水桥 座 天河入黑河口黑河上游断面设计洪水因里册峪支流上已建有里册峪水库 故天河入黑河口黑河上游断面设计洪水必须进行洪水地区组成 因流域范围内没有水文测站 属无资料地区洪水计算采用山西省水文计算手册(以后简称手册)中流域模型法和推理公式法 然后对计算成果进行合理性分析比较 流域特征参数流域特征参数见表 表 流域特征参数流域流域面积/流域主河道长/流域平均宽度/河道纵比降/天河入黑河口黑河以上流域 里册峪水库天河入黑河口区间流域 里册峪水库控制流域 天河入黑河口下游断面以上全流域 各流域洪水计算根据流域位置、气候条件、流域地质、地貌、植被等条件 查手册相关内容 本流域暴雨分区为中区 另根据晋水办规计 号文 各流域产汇流地类见表 根据流域中心位置 查手册附图 各种历时暴雨统计特征值见表 各流域洪水按照手册中介绍的流域水文模型法和推理公式法 采用水文计算软件程序进行面工程实践水利技术监督 年第 期暴雨、产流及汇流计算 经过比较 最后采用流域水文模型法 结果见表 表 流域产汇流地类流域产流汇流地类面积/地类面积/天河入黑河口黑河以上流域变质岩森林山地 森林山地 变质岩灌丛山地 灌丛山地 黄土丘陵阶地 草坡山地灰岩森林山地 耕种平地 里册峪水库 天河入黑河口区间流域变质岩森林山地 森林山地 变质岩灌丛山地 灌丛山地 黄土丘陵阶地 草坡山地灰岩森林山地 耕种平地 里册峪水库流域变质岩森林山地森林山地天河入黑河口下游断面以上全流域变质岩森林山地 森林山地 变质岩灌丛山地 灌丛山地 黄土丘陵阶地 草坡山地 灰岩森林山地 耕种平地 洪水地区组成根据洪量按同频率法进行洪水地区组成分析按以下两种情况进行 第一种情况洪水地区组成假定里册峪水库流域与天河入黑河口以上黑河流域设计断面发生同频率()洪水 区间流域相应 则区间相应洪量 区间流域相应 天河入黑河口以上黑河流域里册峪水库流域将区间 的洪水过程按 区间流域相应/区间流域/的倍比进行缩放 即得区间流域相应洪水 将区间流域相应洪水过程与里册峪水库调洪后的下泄洪水过程叠加 即得天河入黑河口黑河上游断面 洪水过程线里册峪水库泄量采用绛县里册峪水库除险加固工程初步设计报告(年 月)的调洪计算参数进行调洪计算 起调水位 水位泄量库容曲线关系如图 所示 因里册峪水库至天河入黑河口之间河道距离约 洪水传播速度取 /故里册峪水库泄水过程滞后 后与区间流域相应洪水过程进行叠加 结果如图 所示 第二种情况洪水地区组成假定区间流域与天河入黑河口以上黑河流域设计断面发生同频率()洪水 里册峪水库流域相应 则里册峪水库相应洪量 里册峪水库流域相应天河入黑河口以上黑河流域 区间流域将 里 册 峪 水 库的 洪 水 过 程 按里册峪水库流域相应/里册峪水库洪水的倍比进行缩放 并进行调洪计算 求得里册峪水库相应洪水下泄过程线 然后将里册峪水库相应洪水下泄过程滞后 与区间洪水过程进行叠加 即得天河入黑河口黑河上游设计断面 年一遇洪水过程线 如图所示比较上述两种情况的洪水地区组成 第一种情况洪水地区组成得天河入黑河口黑河上游断面 年一 遇设计洪峰流量/第二种情况洪水表 各种历时暴雨统计特征值流域面积/不同历时定点暴雨参数均值/均值/均值/均值/均值/天河入黑河口黑河以上流域 里册峪水库天河入黑河口区间流域 里册峪水库流域 天河入黑河口下游断面以上全流域 年第 期水利技术监督工程实践表 洪水计算结果流域洪峰/(/)洪量/万 天河入黑河口黑河以上流域 里册峪水库天河入黑河口区间流域 里册峪水库流域 表 洪水地区组成流域名称天河入黑河口黑河上游流域里册峪水库区间流域相应第一种情况洪量/万 第二种情况洪量/万 图 里册峪水库水位泄量库容关系曲线图 天河入黑河口黑河上游断面 年一遇洪水过程线地区组成得设计断面洪峰流量 /第一种情况洪水地区组成计算结果大于第二种情况洪水地区组成计算结果 故天河入黑河口黑河上游断面 年一遇设计洪水采用第一种情况洪水地区组成 即天河入黑河口黑河上游断面 年一遇设计洪峰流量采用 /天河入黑河口黑河下游断面设计洪水天河入黑河口黑河下游断面设计洪水分两步骤计算:第一步计算天河水库泄水过程 因天河上游建有溢沟水库 须进行洪水地区组成 第二步将天河水库泄水与天河入黑河口黑河上游断面洪水叠加 即为天河入黑河口黑河下游断面洪水 此处天河支流与天河入黑河口黑河上游洪水亦须要进行洪水地区组成分析 天河水库 年一遇设计洪水泄水过程 天河水库 年一遇设计洪水因天河水库除险加固初步设计报告、天河水库除险加固技施设计报告上无 年一遇设计洪水且天河水库上游建有溢沟水库 需进行洪水地区组成分析 原天河水库除险加固初步设计报告中附有天河水库全流域、区间流域及溢沟水库流域 年一遇洪水过程线 且计算系采用同一个标准 故本次洪水地区组成即采用原计算结果进行分析 天河水库全流域、区间流域及溢沟水库流域 年一遇洪水成果见表 表 洪水计算结果流域洪峰/(/)洪量/万 天河水库全流域 区间流域 溢沟水库流域 天河水库 年一遇设计洪水采用以下两种情况进行洪水地区组成()第一种情况洪水地区组成假定区间流域与天河水库设计断面发生同频率洪水 溢沟水库流域相应 则溢沟水库流域相应洪量为 溢沟水库流域相应 天河全流域 区间流域 见表 表 洪水地区组成流域名称天河全流域区间流域溢沟水库流域相应第一种情况洪量/万 第二种情况洪量/万 将溢沟水库 的洪水过程按 溢沟水库相应/溢沟水库/的倍比进行缩放 得溢沟水库相应洪水过程 然后将溢沟水库相应洪水过程调洪 得溢沟水库相应洪水下泄过程 将该下泄过程与区间流域 洪水过程叠加即得天河水库入库洪水过程溢沟水库泄水采用原溢沟水库除险加固设计中采用方案的调洪计算参数进行调洪计算 起调水位 水位泄量库容曲线关系如图 所示因溢沟水库至天河水库之间河道距离仅 因工程实践水利技术监督 年第 期此 在计算天河水库 年一遇设计洪水时 未考虑溢沟水库下泄洪水至天河水库之间的洪水传播时间 溢沟水库下泄洪水过程直接与区间洪水过程叠加 即得天河水库 入库洪水过程 结果如图 所示图 溢沟水库水位泄量库容关系图 天河水库 年一遇洪水过程线()第二种情况洪水地区组成假定溢沟水库流域与天河水库设计断面发生同频率洪水 区间流域相应 则区间流域相应洪水区间流域相应 天河全流域 溢沟水库流域 见表 将区间流域 的洪水按 区间流域相应/区间洪水/的倍比进行缩放 得区间流域相应洪水过程线 洪峰流量为 /溢沟水库 年一遇设计洪水采用原调洪参数进行调洪计算 得溢沟水库泄水过程线 溢沟水库泄水峰值为 /然后将溢沟水库泄水过程不考虑洪水传播时间与区间相应洪水过程进行叠加 得天河水库 入 库 洪 水 过 程 其 洪 峰 流 量 为/分析上述两种情况洪水地区组成 第一种情况洪水地区组成得天河水库设计断面 洪峰流量/第二种情况洪水地区组成得天河水库设计断面 洪峰流量 /第一种情况洪水地区组成计算结果大于第二种情况洪水地区组成计算结果 故天河水库设计断面 年一遇设计洪水采用第一种情况洪水地区组成 天河水库 年一遇设计洪水泄水过程天河水库库容曲线及泄量曲线采用天河水库除险加固技施报告中的调洪计算参数进行调洪计算起调水位 水位泄量库容曲线关系如图 所示图 天河水库水位泄量库容曲线关系 天河入黑河口下游断面以上全流域洪水 第一种情况洪水地区组成假定天河入黑河口黑河上游流域与设计断面发生同频率洪水 天河支流相应 则天河支流相应洪量为:天河支流相应 全流域 天河入黑河口黑河上游流域 见表 表 洪水地区组成流域名称天河入黑河口下游断面以上全流域天河入黑河口黑河上游流域天河支流相应第一种情况洪量/万 第二种情况洪量/万 将 天 河 水 库 设 计 洪 水 泄 水 过 程 按天河支流相应/天河支流 /的倍比进行缩放 得天河支流相应洪水过程 然后将天河支流相应洪水过程与天河入黑河口黑河上游断面控制流域洪水过程叠加 即得天河入黑河口黑河下游断面 洪水过程 第二种情况洪水地区组成假定天河支流与设计断面发生同频率洪水 天河入黑河口黑河上游流域相应 则天河入黑河口黑河 上 游 断 面 控 制 流 域 相 应 洪 量 为:则天河入黑河口黑河上游断面控制流域相应 天河入黑河口下游断面以上全流域天河支流流域 见表将天河入黑河口黑河上游流域 洪水过程按天河入黑河口黑河上游断面控制流域相应/天河入黑河口黑河上游断面控制流域/的倍比缩放 得天河入黑河 年第 期水利技术监督工程实践口黑河上游流域相应洪水过程 然后将该相应洪水过程与天河水库泄水()过程叠加 即得天河入黑河口黑河下游断面洪水过程因天河水库至天河入黑河口约 故天河水库泄水与天河入黑河口黑河上游洪水叠加未计洪水传播时间 直接叠加 取其洪峰流量大的作为本次设计成果 比较以上两种情况洪水地区组成 第二种情况洪水地区组成结果较大 故取用第二种情况洪水地区组成结果计算的天河入黑河口黑河下游断面 洪水过程 结果如图 所示图 天河入黑河口黑河下游断面设计洪水过程线由图 可知 天河入黑河口黑河下游断面设计洪峰流量为 /结语为了选取合适的设计洪水参数 为黑河治理工程设计提供参考 通过调查、收集资料 黑河治理段主要受里册峪水库、天河水库等已建设水利工程影响 在设计洪水参数确定时 需要充分考虑水库运行调度的影响 经分析 天河入黑河口黑河上游断面 年一遇设计洪峰流量采用 /天河入黑河口黑河下游断面设计洪峰流量为/河道治理的水文确定对河道治理具有重要意义 由于流域范围内没有水文测站 属无资料地区 洪水计算采用山西省水文计算手册中流域模型法和推理公式法 因此在实施河道治理过程中应再次进行复合 保障河道治理水文参数的合理性参考文献 邵泽斌.许家崖水库影响费县新时代水源工程设计洪水分析.河南水利与南水北调 ():.付乐宜.考虑水库影响麻磡河治理工程设计洪水确定.陕西水利():.姚士茜.考虑水利工程影响的大伙房水库洪水预报及调度研究.大连理工大学.乔磊 赵璇.基于力学 热学 水文地质耦合的堤防稳定性数值模拟.水利科技与经济 ():.常广品.基于 的某河道水位降落期堤防稳定性研究.水利技术监督():.林聪.生态景观堰在河道生态治理工程中的应用探讨.水利规划与设计():.贾鹏.大沙河老古沟桥武营桥段河道治理设计洪水水面线推求.陕西水利():.(上接第 页)结语为了分析不同植物水保措施的具体效果 设置模型试验 测定不同植物对坡面径流流速、雷诺数、摩擦系数等水力学参数 得出以下结论()马蔺草和紫花苜蓿的产沙均值分别是裸坡的 倍和 倍 各流量下紫花苜蓿的减沙效果为 平均达 马蔺草的减沙效果为 平均达 两者发挥了较好的减沙作用()流量会对产沙率造成较大的影响 当流量一致时 流速最大的为裸坡 紫花苜蓿的减沙效果要 优 于 马 蔺 草 前 者 临 界 流 量 范 围 为 /能够适应的流量范围更高()由于试验结果受人工、方法、仪器等多因素影响 在水土保持治理植物选择时 应再次进行确认 选者适合当地气候条件、土壤类型的植物参考文献 李智广 曹炜 刘秉正 等.中国水土流失现状与动态变化.中国水土保持():.王晖 廖炜 陈峰云 等.长江三峡库区水土流失现状及治理对策探讨.人民长江():.何丙辉 郭甜 姚军 等.紫色土坡耕地不同施肥水平下泥沙中氮、磷流失特征.西南大学学报 ():.王晓荣 万伏红 崔鸿侠 等.三峡库区不同退耕还林模式水土保持效益定位监测.湖北林业科技 ():.柏勇 杜静 杨婷婷 等.不同水土保持措施对石漠化区水土流失的影响.中国水土保持科学 ():.边熇 朱冰冰 黎珩 等.不同植被空间配置下的坡面产沙及泥沙连通性变化特征.水土保持学报:():.王鑫雨 张艳 关颖慧 等.农田浅沟中不同植物的水土保持效果和机理分析.水土保持学报:():.杜映妮 周怡雯 李朝霞 等.丹江口库区不同降雨类型下典型植被措施的水土保持效应.水土保持学报:():.陈丹.水土保持和不同降雨条件对小流域水土流失的影响研究.水利技术监督():.