海原縣陶家溝水庫水文分析計(jì)算報(bào)告

1、海原海原縣縣陶家溝水陶家溝水庫庫水文分析水文分析計(jì)計(jì)算算報(bào)報(bào)告告二二一二年七月一二年七月項(xiàng)目名稱：項(xiàng)目名稱： 海原縣陶家溝水庫水文分析計(jì)算報(bào)告海原縣陶家溝水庫水文分析計(jì)算報(bào)告委托單位：委托單位： 承擔(dān)單位：承擔(dān)單位： 批批 準(zhǔn)：準(zhǔn)： 審審 定：定： 審審 核：核： 項(xiàng)目負(fù)責(zé)：項(xiàng)目負(fù)責(zé)： 報(bào)告編寫：報(bào)告編寫： 目 錄1 任務(wù)由來任務(wù)由來.12 流域概況流域概況.12.1 自然概況 .12.2 氣象要素.23 水文站點(diǎn)及水文資料水文站點(diǎn)及水文資料.24 水文要素水文要素.34.1 降水.34.2 水面蒸發(fā).34.3 徑流.44.4 懸移質(zhì)輸沙量.45 暴雨洪水特性暴雨洪水特性.45.1 暴雨特性.

2、45.2 洪水特性.56.設(shè)計(jì)洪水設(shè)計(jì)洪水.56.1 設(shè)計(jì)暴雨.56.2 設(shè)計(jì)洪水.6海原縣陶家溝水庫海原縣陶家溝水庫水文分析計(jì)算報(bào)告水文分析計(jì)算報(bào)告1 任務(wù)由來任務(wù)由來為了充分發(fā)揮水利工程設(shè)施在國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展中的基礎(chǔ)作用，減少洪水災(zāi)害損失，改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，提高當(dāng)?shù)厝罕姷纳a(chǎn)生活條件，保證庫區(qū)生產(chǎn)安全，海原縣水務(wù)局?jǐn)M對陶家溝病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固，委托寧夏水文水資源勘測局編制海原縣陶家溝水庫水文分析計(jì)算報(bào)告 ，我局接到任務(wù)后，經(jīng)現(xiàn)場勘測和收集相關(guān)水文資料，編制海原縣陶家溝水庫水文分析計(jì)算報(bào)告 ，為該工程提供設(shè)計(jì)依據(jù)。2 流域概況流域概況2.1 自然概況自然概況陶家溝水庫地處海原縣樹臺(tái)鄉(xiāng)王坡村，水

3、庫大壩選址在園河支流韓莊河流域陶家溝出口，地理位置為東經(jīng) 1053026.8，北緯 362910.6(位置圖見附圖 1)，壩址以上控制流域面積15.8km2（經(jīng)量算） ，河長 9.0km，為?。ǘ┬秃樗畮?。水庫始建于 1975 年，總庫容 15 萬 m3，現(xiàn)狀最大壩高 16 米。水庫主要功能是攔沙防洪，保證下游群眾的生命生產(chǎn)安全，經(jīng)過多年運(yùn)行，水庫淤積嚴(yán)重，輸水建筑物老化失修，現(xiàn)有效庫容不能滿足防洪要求。 陶家溝發(fā)源于南華山西麓，流域?qū)僦袦貛Ц珊迭S土丘陵區(qū)，多山岑溝壑，溝道發(fā)育良好，自然發(fā)育，土壤為黑壚土，植被覆蓋率低，植被較差，水土流失比較嚴(yán)重。2.2 氣象要素氣象要素該控制流域?qū)俚湫偷拇?/p>

4、陸性季風(fēng)氣候，總的特征是：春暖遲，夏熱短，秋涼早，冬寒長，干旱少雨，風(fēng)大沙多，無霜期短。多年平均氣溫 6.0，最熱 7 月份平均氣溫 19.7，極端最高氣溫34.3，最冷 1 月份平均氣溫-9.8，極端最低氣溫-28.2。初霜一般出現(xiàn)在 9 月下旬，終霜一般在 5 月上旬，2的無霜期 120 天；年平均日照時(shí)數(shù) 2518 小時(shí)，太陽總輻射量 127.60 千卡/cm2.a，光照較長，太陽輻射較強(qiáng)。全年風(fēng)多，而且常伴有大風(fēng)、塵暴、干熱風(fēng)等，多年平均大風(fēng)天數(shù) 22 天，平均風(fēng)速為 2.7m/s。常見的自然災(zāi)害有干旱、暴雨、低溫凍害、大風(fēng)、干熱風(fēng)、沙塵暴、霜凍和冰雹等。3 水文站點(diǎn)及水文資料水文站點(diǎn)

5、及水文資料陶家溝水庫位于園河流域一小支流陶家溝上，該壩址以上控制流域內(nèi)沒有雨量站和水文站。同屬園河流域相鄰區(qū)域設(shè)有相桐川、園河雨量站至今都有 45 年以上的資料系列。流域周邊主要雨量站點(diǎn)基本情況見 3-1 表。表表 3-1 流域周邊主要雨量站點(diǎn)基本情況表流域周邊主要雨量站點(diǎn)基本情況表站名河流位 置東經(jīng)北緯資料年份多年平均相桐川園河中衛(wèi)市海原縣樹臺(tái)鄉(xiāng)相桐川105314136263219632010364.5園河園河中衛(wèi)市海原縣樹臺(tái)鄉(xiāng)園河105274136353219602010342.44水文要素水文要素4.1 降水降水陶家溝水庫壩址以上流域多年平均降水量為 364.5mm（相桐川雨量站） ，降

6、水年內(nèi)分配不均，主要集中在 69 月，占年降水量的70%左右。該區(qū)多年降水量變差系數(shù) cv 為 0.26，偏態(tài)系數(shù)cs=2.0cv，其保證率 50%、75%的設(shè)計(jì)年降水量分別為356.1mm、297.1mm，多年平均及各保證率年降水量月分配見表 4-1。表表 4-14-1 流域多年平均及各保證率年降水量月分配表流域多年平均及各保證率年降水量月分配表單位：mm月 份123456789101112全年多年平均5.4 7.5 12.4 15.1 33.7 44.1 78.9 79.8 48.3 26.0 8.4 4.9 364.5 p=50%11.1 5.6 6.9 25.6 4.0 20.1 10

7、9.5 58.3 98.4 15.50.9 0.2356.1p=75%6.7 10.00.7 18.4 42.2 23.5 53.5 74.539.4 18.5 6.1 3.6 297.14.2 水面蒸發(fā)水面蒸發(fā)水面蒸發(fā)與日照、氣溫、濕度、風(fēng)速及下墊面條件有關(guān)，它是反映蒸發(fā)能力的指標(biāo)。流域多年平均水面蒸發(fā)量 1200mm（e601 型蒸發(fā)器） 。11 月至次年 3 月為結(jié)冰期，水面蒸發(fā)量小，最小月蒸發(fā)量出現(xiàn)在氣溫最低月的 1 月份、12 月份。春季風(fēng)大，氣溫回升，蒸發(fā)量增大，最大月蒸發(fā)量一般出現(xiàn)在 5、6 月份。流域干旱指數(shù)為3.3，為干旱區(qū)。區(qū)域多年平均蒸發(fā)量月分配見表 4-2。 表表 4-

8、2 流域多年平均蒸發(fā)量月分配表流域多年平均蒸發(fā)量月分配表 單位：mm月份123456789101112全年蒸發(fā)量23.140.379.4132.6170.6174.3168.1147.8109.678.749.326.21200分配比%1.93.46.611.014.214.614.012.39.16.64.12.21004.3 徑流徑流陶家溝水庫壩上流域匯流面積為 15.8km2，多年平均徑流深為14.0mm，多年平均徑流量為 22.1 萬 m3。該區(qū)多年平均徑流量變差系數(shù) cv 為 0.71，偏態(tài)系數(shù) cs=2.0cv，該水庫保證率為 50%、75%的設(shè)計(jì)年徑流量分別為 18.5 萬 m3

9、、10.1 萬 m3。多年平均及各保證率年徑流量月分配見表 4-3。表表 4-3 流域多年平均及各保證率徑流量分配表流域多年平均及各保證率徑流量分配表單位：萬 m3月份1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 全年多年平均0.64 0.98 1.60 1.22 1.01 1.53 2.60 5.36 3.44 1.76 1.16 0.80 22.1 p=50%0.54 0.83 1.33 1.01 0.85 1.26 2.18 4.50 2.88 1.48 0.98 0.66 18.5p=75%0.48 0.36 0.89 0.72 0.73 0.59 1.62 2.29 0.72

10、 0.65 0.56 0.49 10.14.4 懸移質(zhì)輸沙量懸移質(zhì)輸沙量控制流域內(nèi)多年平均輸沙模數(shù)為 4000t/ km2，水庫以上匯水面積 15.8km2，年輸沙量為 6.32 萬 t，主要集中在 69 月，尤以 78月為主，占 79.8%。多年平均輸沙量月分配見表 4-4。表表 4-4 流域多年平均輸沙量逐月分配表流域多年平均輸沙量逐月分配表單位：萬 t月 份123456789101112全年多年平均000.02 0.05 0.10 0.61 1.84 3.20 0.45 0.05 006.32%000.30.81.69.629.150.77.10.8001005 暴雨洪水特性暴雨洪水特性

11、5.1 暴雨特性暴雨特性暴雨一般集中在每年的 69 月，尤以 7、8 月為最多，占暴雨發(fā)生次數(shù)的 70以上。能形成大洪水的暴雨有兩類，一類是籠罩面積小、歷時(shí)短、主雨 t1h，這類暴雨常在下午或傍晚發(fā)生，另一類暴雨籠罩面積大，歷時(shí)長 t12h，強(qiáng)度較小，產(chǎn)生的峰不高，但量大，歷時(shí)長，這類雨較少。5.2 洪水特性洪水特性洪水同暴雨一樣發(fā)生在汛期 69 月，以 7、8 月最多， 5、10月偶爾有之。因該流域?yàn)楦珊迭S土丘陵荒漠區(qū)，洪水的產(chǎn)流方式為超滲產(chǎn)流。因植被較差，調(diào)蓄能力小，產(chǎn)流后即泄，匯流快，造峰歷時(shí)短，洪水多為尖瘦形，陡漲陡落，一般不超過一天，大多幾個(gè)小時(shí)。6.設(shè)計(jì)洪水設(shè)計(jì)洪水陶家溝無實(shí)測和歷

12、史調(diào)查洪水資料，陶家溝水庫采用暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水。6.1 設(shè)計(jì)暴雨設(shè)計(jì)暴雨采用寧夏暴雨洪水圖集及重新修訂的寧夏不同歷時(shí)暴雨參數(shù)等值線圖進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)寧夏水文水資源勘測局最新修訂的多年平均點(diǎn)雨量等值線圖查得， 陶家溝水庫流域 1h、6h 各保證率設(shè)計(jì)點(diǎn)雨量均值為 19.5mm、35.0mm。設(shè)計(jì)最大點(diǎn)雨量參數(shù)，1 小時(shí)cv=0.66，6 小時(shí) cv=0.59， cs=3.5cv，見表 6-1，表表 6-1 各保證率設(shè)計(jì)點(diǎn)雨量各保證率設(shè)計(jì)點(diǎn)雨量 單位：mm歷時(shí)點(diǎn)雨量均值頻率（ %）（ h）（ mm）cvcs/ cv53.3210.50.30.2119.50.663.545.450.958.167

13、.977.683.590.7635.00.593.576.384.995.6110.1124.8133.2144.0依點(diǎn)面折減系數(shù)計(jì)算得各保證率設(shè)計(jì)面雨量見表 6-2。表表 6 -2 各保證率設(shè)計(jì)面雨量各保證率設(shè)計(jì)面雨量 單位：mm歷時(shí)點(diǎn)雨量均值頻率（ %）（ h）（ mm）cvcs/ cv53.3210.50.30.241.846.352.360.468.373.579.8119.50.663.50.920.910.900.890.880.880.8870.277.386.098.0109.8117.2126.7635.00.593.50.920.910.900.890.880.880.88

14、6.2 設(shè)計(jì)洪水設(shè)計(jì)洪水6.2.16.2.1 計(jì)算方法計(jì)算方法由于陶家溝無實(shí)測流量資料，因此采用暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水，依據(jù)寧夏暴雨洪水圖集及重新修訂的寧夏不同歷時(shí)暴雨參數(shù)等值線圖進(jìn)行計(jì)算。6.2.26.2.2 產(chǎn)流計(jì)算產(chǎn)流計(jì)算根據(jù)工程設(shè)計(jì)頻率和不同歷時(shí)點(diǎn)雨量均值及統(tǒng)計(jì)參數(shù)等值線圖，求出設(shè)計(jì)點(diǎn)雨量，然后根據(jù)不同分區(qū)、面積、重現(xiàn)期選擇點(diǎn)面折減系數(shù)，求得不同保證率的面雨量。根據(jù)不同分區(qū)和暴雨特性選擇，然后由面雨量過程以扣損法計(jì)算產(chǎn)流過程。根據(jù)該流域?qū)嶋H情況，本次選用同頻內(nèi)包雨型進(jìn)行計(jì)算。本溝所在流域洪水為超滲產(chǎn)流型。產(chǎn)流公式如下： iiifhr為產(chǎn)流期某時(shí)段凈雨 (mm)；ir為產(chǎn)流期某時(shí)段面雨量

15、(mm)；ih為產(chǎn)流期某時(shí)段損失水量（mm） ；if工程壩址以上流域?qū)儆邳S土丘陵區(qū)，平均損失率 fi公式如下：)1(4570.0020.037.0cchttcietf6.2.36.2.3 匯流計(jì)算匯流計(jì)算匯流計(jì)算是根據(jù)推求的設(shè)計(jì)凈雨過程 ri推求流域出口斷面的洪水流量過程，該計(jì)算區(qū)內(nèi)洪水強(qiáng)度大、歷時(shí)短，故采用納希瞬時(shí)單位線法推求。按瞬時(shí)單位線原理，就是凈雨歷時(shí)趨于零的極小時(shí)段內(nèi)產(chǎn)生的一個(gè)單位凈雨（1mm 凈雨深）在出口處所形成的流量過程線，其公式為：u(t)=ktnektnk/1)()(1式中： t時(shí)段變量；u(t)為 t 時(shí)的瞬時(shí)單位線的縱坐標(biāo)；n,k為瞬時(shí)單位線形狀參數(shù)；(n)伽瑪函數(shù)根據(jù)

16、上式可導(dǎo)出時(shí)段單位線方程式為： q(tt)=dtekttnkdtektnktfkttntktnt)/(10/10)()(1)()(16 . 31式中： q(tt)面積為 f 的流域上，t 時(shí)段內(nèi)凈雨量為 1mm的單位線在 t 時(shí)段的縱坐標(biāo)，以 m3/s 計(jì);t計(jì)算時(shí)段長（h） ；換算系數(shù)；tf6 . 31納希瞬時(shí)單位的累積曲線，又稱 s(t)曲線；dtektnkktnt/10)()(1形同 s(t)曲線，唯在時(shí)間坐標(biāo)上錯(cuò)后dtekttnkkttnt)/(10)()(1t 時(shí)，用 s(t-t)表示。s(t)- s(t-t)簡寫為 s(t)，稱為 t 小時(shí)無因次時(shí)段 t時(shí)的縱高。一般以 (tt)表

17、示。黃土丘陵區(qū)：n=1.22l0.231，k=m1i/n，m1i=0.148l0.9i-0.093i產(chǎn)流區(qū)平均凈雨強(qiáng)度（mm/h） ；l概化長度（km） ；經(jīng)過計(jì)算，采用地區(qū)均衡法進(jìn)行分析比較得到該流域設(shè)計(jì)保證率的洪水過程線。6.2.46.2.4 計(jì)算成果計(jì)算成果陶家溝水庫壩址以上匯流面積 15.8km2，概化河長 8.4km，該流域已開發(fā)的有梯田占 30%，低山緩坡丘陵占 70%，匯流計(jì)算面積取11.1km2，清渾比取 0.80。根據(jù)以上參數(shù)計(jì)算得不同保證率洪峰流量、洪水總量、設(shè)計(jì)洪水過程線分別見表 6-3、6-4。表表 6-3 各保證率設(shè)計(jì)洪峰流量、洪水總量表各保證率設(shè)計(jì)洪峰流量、洪水總量表設(shè)計(jì)頻率 p(%)項(xiàng) 目5.03.32.01.00.50.330.2洪峰流量（ m3/s）44.852.563.579.295.7107121洪水總量（萬 m3）22.626.532.140.048.353.860.9表表 6-4 各保證率設(shè)計(jì)洪水過程線表各保證率設(shè)計(jì)洪水過程線表時(shí)段t =0.5小時(shí)頻率0123456789105%0 26.8 44.8 31.3 14.2 5.6 2.0 0.7 0.2 0.1 0 3.3%031.4 52.5 36.6 16.6 6.6 2.4 0.8 0.3 0.1 02