水泛溝水庫除險加固工程初步設(shè)計報告(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 準(zhǔn) 根據(jù)《水利水電工程等級劃分標(biāo)準(zhǔn)及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（ SL 252— 2020）規(guī)定 ， 水泛 溝水庫總庫容為 萬 m3，屬Ⅳ等工程，其主要建筑物為 4級，結(jié)合本工程特 點 確定本次復(fù)核選用防洪標(biāo)準(zhǔn)為 30 年一遇洪水設(shè)計，300 年一遇洪水校核。 流域特征 流域特征參數(shù)包括流域的面積、主河道長、平均寬度 和 平均坡度等。以上參 數(shù)中流域面積、主河道長在 1:1 萬、 1:5 萬的地形圖上量測，其它參數(shù)根據(jù)式（ ）、（ ）、（ ）計算： 流域平均寬度： （ ） 式中： B—流域平均寬度， km； F—流域面積， km2； L—流域主河道長， km。 流域平均坡度： （ ） 式中： J—流域平均坡度， m/km； Z0， Z1…Z n—自計算斷面開始的沿程各計算點高程， m； 2 01221110 2)()()( L LZLZZLZZLZZJ nnn ???????? ??LFB? 20 L1， L2…L n—相應(yīng)各計算點與相鄰前一點之間距離， km。 洪水計算特征參 數(shù)表 表 26 項 目 流域面積F（ km2） 流域長度 L(km) 平均寬度 平均縱坡 下墊面 B（ km） J（‰） 黃土丘陵階地 特征 洪水計算 流域內(nèi)及鄰近流域沒有水文站，水庫從建庫以來也無實測水文資料，洪水計算按無資料地區(qū)考慮。水文分析采用我省 2020 年出版的《山西省水文計算手冊》進(jìn)行計算。 設(shè)計暴雨 本次計算選取一個控制點進(jìn)行計算。 ①點雨量設(shè)計 ppH K H? （ ） 式中： pH —歷時為 t 的 設(shè)計點 暴雨 量 ， mm； H —歷時為 t 的設(shè)計暴雨 均值 量， mm； pK —頻率為 P 的模比系數(shù)； 從《手冊》暴雨等值線圖上查的該流域形心處不同歷時的暴雨均值H 、 Cv 等暴雨特征值 及模比系數(shù) %、 %。根據(jù)（ ）式計算，參數(shù)選取及計算。 ②面雨量設(shè)計： ,.( ) ( , ) ( )op A b p b p A bH t A t H t??? （ ） 式中： — 標(biāo)準(zhǔn)歷時 、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為 p、流域面積為 A 的設(shè) 計面雨量， mm； —設(shè)計點雨量的流域平均值， mm； — 設(shè)計暴雨點～面折減 系數(shù)，按下式計算： 1( , ) 1pb NAt CA? ? ? （ ） 21 式中： A— 流域面積， km2； C、 N— 經(jīng)驗參數(shù)。 2(1 ), 01sttsnppnpS teHSt??????? ??? （ ） 式中： pS — 設(shè)計雨力，即 1h 設(shè)計雨量， mm/h； t— 暴雨歷時， h； — 經(jīng)驗參數(shù)； pH — 設(shè)計面雨量修正值。 暴雨公式的三個參數(shù) SP、 sn 、 ? 需要根據(jù)同頻率個標(biāo)準(zhǔn)歷時設(shè)計雨量 ，以殘差相對值平方和最小為目標(biāo)求解，其中 SP的查圖誤差控制在177。 50%以內(nèi)； ??? 。當(dāng) ? 不被滿足時，適當(dāng)調(diào)整查圖的均值和 CV，至 滿足約束為止。 ③時程分配 時段雨量序位法： ,1( ) ( )p j p j p jH H t H t? ? ? ? () 利用（ ）式計算時段雨量，其中 j 為《手冊》中雨型分配模板中的主雨日時段雨量排位序號。 百分比法： 主雨峰前后時段雨量分配： 61,( ) , 2 , 3 , 4 , 5 , 6100p h p hjj BH H H j? ? ? ? ? () 2 4 6,( ) , 7 , 8 , 2 3 , 2 4100p h p hjj BH H H j? ? ? ? ? ??? () 式中： jB — 《手冊》 雨型分配模板中查得的百分?jǐn)?shù)。 非主雨日的日雨量分配： 3 2 4, , ,() 100p j p d p hjBH H H? ? ? () 22 非主雨日的時段雨量分配： , , 1 , 2 23 , 24100i j p i jBH H j? ? ? ? ??? () 式中： jB — 《手冊》 雨型分配模板中非主雨日日雨量占非主雨 日雨量之和的百分比； jpH, — 非主雨日設(shè)計日雨量， mm。 根據(jù)式（ ）至（ ）計算 ④計算主雨歷時和主雨雨量 根據(jù)《手冊》中規(guī)定，采用瞬時雨強(qiáng)大于等于 主雨。 本次主雨歷時計算使用圖解法，令： 11( ) ,lnszpsn zn t tf t S n ntt??????? () 在普通坐標(biāo)系中繪制 f（ t）～ t 曲線，然后再縱坐標(biāo)上截取 f（ t）= 得點 A，過點 A 作水平線，交 f（ t）～ t 曲線于 P 點， P 點的橫坐標(biāo)即為主雨歷時。 由式（ ）計算主雨雨量 ? ?zp tH ? ： 1 1( ) ,lnn zp z p z s ztH t S t n n t??? ??? () 非主雨日的主雨歷時及主雨雨量按雨強(qiáng)大于 計計算。暴雨計算結(jié)果見表 27～ 211。 不同歷時定點暴雨參數(shù) 表 27 10min 60min 6h 24h 3d 均值 Cv 均值 Cv 均值 Cv 均值 Cv 均值 Cv P=%各定點雨量及參數(shù) 表 28 10min 60min 6h 24h 3d Sp λ ns 23 P=%設(shè)計暴雨參數(shù) 表 29 項目 10min 60min 6h 24h 3d Sp λ ns 點雨量 折減系數(shù) 面雨量初值 設(shè)計面雨 量 P=%各定點雨量及參數(shù) 表 210 10min 60min 6h 24h 3d Sp λ ns P=%設(shè)計暴雨參數(shù) 表 211 項目 10min 60min 6h 24h 3d Sp λ ns 點雨量 折減系數(shù) 面雨量初值 設(shè)計面雨量 流域產(chǎn)流計算 流域產(chǎn)流計算又包括設(shè)計洪水凈雨深和凈雨過程計算兩部分。 （一）設(shè)計凈雨深計算 設(shè)計凈雨深計算采用雙曲正切模型，雙曲正切模型的結(jié)構(gòu)為： , ()( ) ( ) [ ]()P A zp p A z A z AzHtR H t F t th Ft? ? ? （ ） 式中： th— 雙曲正切運算符； zt — 設(shè)計暴雨的主雨歷時， h； ? ?zAp tH, — 設(shè)計暴雨的主雨面雨 量， mm； ? ?zAtH — 主雨歷時內(nèi)的流域可能損失， mm。流域 可能損 失 用下 式計算： 0 .5, , ,( ) (1 ) 2r A oA z p z s A zF t S B t K t? ? ? （ ） 式中： ArS, — 為流域包氣帶充分風(fēng)干時的吸收率，反映流域的 綜合吸水能力， mm/h1/2。 AsK, — 流域包氣帶飽和時的導(dǎo)水率， mm/h； 24 poB, — 設(shè)計 頻率的流域前期土濕標(biāo)志（流域持水度）。 計算結(jié)果見表 212～ 214 （二）凈雨過程計算 主雨日凈雨過程計算采用用圖解法求解產(chǎn)流歷時，在普通坐標(biāo)系中按下式繪制 f(t)～ t 關(guān)系曲線。 1,1,0() ,0ns p Anss p An S tft n S t ? ?????? ??? ? ??? , 1lns tnn t?? ?? （ ） 在 f(t)軸上截取 OR=Rp做水平線，與 f(t)～ t 曲線交點的橫坐標(biāo)即為產(chǎn)流歷時 tc。 根據(jù)產(chǎn)流歷時 tc以及 ApS, 、 sn 、 ? 值按下式（ ）計算損失率。 , 1( 1 ) , lnn cs c p A c s ctn t S t n n t????? ?? ? ? ? （ ） 按（ 518）和（ 519）計算時段凈雨 , 1 1( ) ( )p j j p jh hp t t h t??? ? ? ? ? （ ） ,( ) ( ) ,p p A ch t H t t t t?? ? ? （ ） 式中： ph? — 設(shè) 計時段凈雨深， mm； t? — 計算時段， h； j— 時雨型“模板”中的序位 編號； 1?jt — 為 j 時段的開始時刻。 P=%產(chǎn)流計算參數(shù)及結(jié)果表 表 212 單位： mm 參數(shù) 設(shè)計雨日 主雨歷時 主雨雨量 凈雨深 μ Sr Ks 第一日 主雨日 第三日 P=%產(chǎn)流計算參數(shù)及結(jié)果表 表 213 單位： mm 參數(shù) 設(shè)計雨日 主雨歷時 主雨 雨量 凈雨深 μ Sr Ks 第一日 主雨日 第三日 25 主雨日凈雨過程計算結(jié)果表 表 214 單位： mm 時程 P=% P=% 降雨過程 凈雨過程 降雨過程 凈雨過程 10 11 12 13 14 15 流域匯流計算 流域匯流計算有三種方法，綜合瞬時單位線、推理公式法和地區(qū)經(jīng)驗公式法，本次采用綜合瞬時單位線法和推理公式法分別進(jìn)行計算，結(jié)果進(jìn)行比較，根據(jù)本項目特點選用合理的計算方法取其結(jié)果。 （一）綜合瞬時單位線法 ①確定工程所在流域的匯流地類 :結(jié)合野外實地勘測，工程所在流域植被為灌叢山地和黃土丘陵階地。 ②計算參數(shù)。 11, ( / )An C A J ?? （ ） 26 式中： A— 流 域面積， km2； J— 河流縱比降，‰； 1,AC — 復(fù)合地類參數(shù)； 1? — 經(jīng)驗性指數(shù) 。 復(fù)合參數(shù)計算公式為： 1 , 1 , , 1 , 2 , ...A i iC C i?? ? ?? （ ） 式中： 1,iC — 單地類匯流參數(shù)； i? — 某地類面積權(quán)重，以小數(shù)計 ； 1,AC — 復(fù)合地類參數(shù) 。 由式（ ）計算出復(fù)合地類參數(shù) 1,AC ，其他參數(shù)從《手冊》中表 中查用，根據(jù)流域特征值，由式（ ）計算出參數(shù) n。 1/3,1 2 , ( / )Am C L J ?? ? （ ） 2 , 2 , , 1, 2 , ...A i iC C i?? ? ?? （ ） 式中： A— 流域面積， km2； J— 河流縱比降，‰； 2,AC — 復(fù)合地類匯流參數(shù)； i? — 某地類面積權(quán)重，以小數(shù)計。 由式（ ）計算出復(fù)合地類匯流參數(shù) 2,AC ，其他參數(shù)從《手冊》中表 中查用，根據(jù)流域特征值，由式（ ）計算出參數(shù) ,1m? 。 ③用交點法計算τ歷時平均凈雨強(qiáng)度 i? 假設(shè)一組 i? ， 可由式（ ）求得一組