棠兴国光河坝工程位于涓水一级支流桃花港下游处,衡山县白果镇国光村境内,距衡山县城42km,白果镇3km,基本无实测水文资料,因此,本次洪水复核的参数参照《湖南省暴雨洪水查算手册》进行计算,用推理公式法推求设计洪水。
(1)洪水标准:
设计洪水频率:P=5%,校核洪水频率:P=2%
(2)设计校核暴雨的查算:
根据《衡山县水资源特征值统计及估算成果表》,棠兴国光河坝工程位于涓水一级支流桃花港下游处,衡山县白果镇国光村境内,距衡山县城42km,白果镇3km。桃花港发源于衡山祝融峰北侧,由望峰乡樟树屋场入境,经岭坡至白果紫雾江入涓水,全长约20km。河坝坝址位于桃花港下游,控制流域面积106.0km2,干流长度22.4km,河流坡降43.0‰。
(3)工程等级及洪水标准:
根据《水闸设计规范》(SL265—2001),对于山区、丘陵区水利水电枢纽中的水闸,其级别可根据所属枢纽工程的等别及水闸自身的重要性确定。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)及《水闸设计规范》(SL265—2001),棠兴国光河坝是一处具有灌溉、防洪等综合利用的水利水电枢纽工程。棠兴国光河坝最大过闸流量535.69m3/s,工程规模为中型,其工程等别为Ⅲ等。
水闸枢纽中的水工建筑物应根据其所属枢纽工程等别、作用和重要性划分级别,其级别表2.1确定:
表2.1 水闸枢纽建筑物级别划分
工程等级 | 永久性建筑物级别 | 临时性建筑物级别 | |
主要建筑物 | 次要建筑物 | ||
Ⅰ | 1 | 3 | 4 |
Ⅱ | 2 | 3 | 4 |
Ⅲ | 3 | 4 | 5 |
Ⅳ | 4 | 5 | 5 |
Ⅴ | 5 | 5 | - |
平原区(Ⅲ等)水闸的防洪标准为:设计洪水重现期为30~20年,校核洪水重现期为100~50年。本工程属于丘陵区水闸,位于白果镇国光村境内,且失事后造成的损失和影响都不大,故本次洪水标准按下限取值。桃花港河坝采用的洪水标准为:设计洪水重现期为20年,校核洪水重现期为50年。
该区洪水过程线的计算,由于流域内无实测水文资料,设计洪水采用暴雨资料推求。查1984年湖南省水利厅编《暴雨洪水查算手册》,采用《湖南省暴雨洪水查算系统》计算设计洪水。
根据棠兴国光河坝所处地理坐标和集水面积,利用《手册》查得该水库属湖南省暴雨一致区第八区,其流域特性如下表:
表2-2 流域参数查算成果表
参数 | 单位 | 数值 |
集雨面积 | km2 | 106 |
干流长度 | km | 22.4 |
平均坡降 | ‰ | 43 |
流域中心24小时点雨量(mm) | mm | 100 |
产流系数(R上/R总) | 0.75 | |
变异系数 | 0.42 | |
降雨初损(mm) | mm | 30 |
偏态系数 | 3.5 |
表2-3 棠兴国光河坝设计洪水成果表
设计参数 | 单位 | P=2% | P=5% | P=10% |
模比系数Kp | 2.15 | 1.82 | 1.56 | |
点面折算系数α | 0.935 | 0.935 | 0.935 | |
24小时点雨量H24点 | mm | 215 | 215 | 215 |
24小时面雨量H24面 | mm | 201.03 | 170.17 | 145.86 |
暴雨衰减指数n2 | 0.653 | 0.668 | 0.678 | |
暴雨衰减指数n3 | 0.781 | 0.793 | 0.804 | |
1小时内暴雨量H1 | mm | 79.69 | 70.45 | 62.43 |
3小时内暴雨量H3 | mm | 116.67 | 101.46 | 88.92 |
6小时内暴雨量H6 | mm | 148.39 | 127.72 | 111.16 |
12小时内暴雨量H12 | mm | 172.71 | 147.42 | 127.33 |
径流比例系数ψ | 0.75 | 0.75 | 0.75 | |
总径流深R总 | mm | 171.03 | 140.17 | 115.86 |
地表径流深R上 | mm | 128.269 | 105.128 | 86.5 |
流域地理参数θ | 19.93 | 19.93 | 19.93 | |
流域汇流参数m | 0.63 | 0.63 | 0.63 | |
汇流历时τ | h | 5.0 | 6.208 | 6.5 |
洪峰流量Qm | m³/s | 538.99 | 436.82 | 349.16 |
该区的洪水过程由地面径流过程与地下径流过程叠加而成。地面径流过程采用径流分配系数法、地下径流过程利用等腰三角形关系推求,由此而得的该区洪水过程线成果见下图。
表2-4 棠兴国光河坝桃花港流域P=2%洪水过程
单位:m3/s
P=2%洪水过程计算表 | ||||
Δt(1小时) | Qm/ΣQi | Qi | Q0 | Qi+Q0 |
0 | 0.000 | 0.00 | 1.39 | 1.387 |
1 | 0.011 | 41.54 | 2.77 | 44.319 |
2 | 0.023 | 86.87 | 4.16 | 91.028 |
3 | 0.083 | 313.47 | 5.55 | 319.024 |
4 | 0.140 | 528.75 | 6.94 | 535.6 |
5 | 0.113 | 426.78 | 8.32 | 435.102 |
6 | 0.091 | 343.69 | 9.71 | 353.400 |
7 | 0.075 | 283.26 | 11.10 | 294.358 |
8 | 0.063 | 237.94 | 12.49 | 250.424 |
9 | 0.053 | 200.17 | 13.87 | 214.043 |
10 | 0.045 | 169.96 | 15.26 | 185.216 |
11 | 0.039 | 147.30 | 16.65 | 163.942 |
12 | 0.034 | 128.41 | 18.03 | 146.446 |
13 | 0.030 | 113.30 | 19.42 | 132.726 |
14 | 0.026 | 98.20 | 20.81 | 119.006 |
15 | 0.023 | 86.87 | 22.20 | 109.063 |
16 | 0.021 | 79.31 | 23.58 | 102.6 |
17 | 0.019 | 71.76 | 24.97 | 96.730 |
18 | 0.017 | .21 | 26.36 | 90.563 |
19 | 0.015 | 56.65 | 27.75 | 84.397 |
20 | 0.013 | 49.10 | 29.13 | 78.231 |
21 | 0.011 | 41.54 | 30.52 | 72.0 |
22 | 0.010 | 37.77 | 31.91 | 69.675 |
23 | 0.009 | 33.99 | 33.29 | 67.285 |
24 | 0.008 | 30.21 | 34.68 | .6 |
25 | 0.007 | 26.44 | 36.07 | 62.506 |
26 | 0.006 | 22.66 | 37.46 | 60.117 |
27 | 0.005 | 18.88 | 38.84 | 57.727 |
28 | 0.004 | 15.11 | 40.23 | 55.338 |
29 | 0.003 | 11.33 | 41.62 | 52.948 |
30 | 0.002 | 7.55 | 43.00 | 50.559 |
31 | 0.001 | 3.78 | 44.39 | 48.169 |
32 | 0.000 | 0.00 | 45.78 | 45.779 |
表2-5 棠兴国光河坝桃花港流域P=5%洪水过程
单位:m3/s
P=5%洪水过程计算表 | ||||
Δt(1小时) | Qm/ΣQi | Qi | Q0 | Qi+Q0 |
0 | 0.000 | 0.00 | 1.137 | 1.14 |
1 | 0.011 | 34.05 | 2.274 | 36.32 |
2 | 0.023 | 71.19 | 3.411 | 74.61 |
3 | 0.083 | 256.92 | 4.548 | 261.47 |
4 | 0.140 | 433.36 | 5.685 | 439.04 |
5 | 0.113 | 349.78 | 6.822 | 356.60 |
6 | 0.092 | 284.78 | 7.959 | 292.74 |
7 | 0.074 | 229.06 | 9.096 | 238.16 |
8 | 0.063 | 195.01 | 10.233 | 205.24 |
9 | 0.053 | 1.06 | 11.370 | 175.43 |
10 | 0.045 | 139.29 | 12.507 | 151.80 |
11 | 0.039 | 120.72 | 13.4 | 134.37 |
12 | 0.034 | 105.24 | 14.781 | 120.03 |
13 | 0.030 | 92.86 | 15.918 | 108.78 |
14 | 0.026 | 80.48 | 17.055 | 97.54 |
15 | 0.023 | 71.19 | 18.192 | .39 |
16 | 0.021 | 65.00 | 19.329 | 84.33 |
17 | 0.019 | 58.81 | 20.466 | 79.28 |
18 | 0.017 | 52.62 | 21.603 | 74.23 |
19 | 0.015 | 46.43 | 22.740 | 69.17 |
20 | 0.013 | 40.24 | 23.877 | .12 |
21 | 0.011 | 34.05 | 25.014 | 59.06 |
22 | 0.010 | 30.95 | 26.151 | 57.11 |
23 | 0.009 | 27.86 | 27.288 | 55.15 |
24 | 0.008 | 24.76 | 28.425 | 53.19 |
25 | 0.007 | 21.67 | 29.562 | 51.23 |
26 | 0.006 | 18.57 | 30.699 | 49.27 |
27 | 0.005 | 15.48 | 31.836 | 47.31 |
28 | 0.004 | 12.38 | 32.973 | 45.35 |
29 | 0.003 | 9.29 | 34.110 | 43.40 |
30 | 0.002 | 6.19 | 35.247 | 41.44 |
31 | 0.001 | 3.10 | 36.384 | 39.48 |
32 | 0.000 | 0.00 | 37.521 | 37.52 |
表2-6 棠兴国光河坝桃花港流域P=10%洪水过程线
单位:m3/s
P=10%洪水过程计算表 | ||||
Δt(1小时) | Qm/ΣQi | Qi | Q0 | Qi+Q0 |
0 | 0.000 | 0.00 | 0.94 | 0.94 |
1 | 0.011 | 28.14 | 1.88 | 30.02 |
2 | 0.023 | 58.85 | 2.82 | 61.67 |
3 | 0.083 | 212.36 | 3.76 | 216.12 |
4 | 0.140 | 358.20 | 4.70 | 362.90 |
5 | 0.113 | 2.12 | 5. | 294.76 |
6 | 0.091 | 232.83 | 6.58 | 239.41 |
7 | 0.075 | 191. | 7.52 | 199.41 |
8 | 0.063 | 161.19 | 8.46 | 169.65 |
9 | 0.053 | 135.60 | 9.40 | 145.00 |
10 | 0.045 | 115.14 | 10.34 | 125.48 |
11 | 0.039 | 99.78 | 11.28 | 111.06 |
12 | 0.034 | 86.99 | 12.22 | 99.21 |
13 | 0.030 | 76.76 | 13.16 | .92 |
14 | 0.026 | 66.52 | 14.10 | 80.62 |
15 | 0.023 | 58.85 | 15.04 | 73. |
16 | 0.021 | 53.73 | 15.98 | 69.71 |
17 | 0.019 | 48.61 | 16.92 | 65.53 |
18 | 0.017 | 43.50 | 17.86 | 61.36 |
19 | 0.015 | 38.38 | 18.80 | 57.18 |
20 | 0.013 | 33.26 | 19.74 | 53.00 |
21 | 0.011 | 28.14 | 20.68 | 48.82 |
22 | 0.010 | 25.59 | 21.62 | 47.21 |
23 | 0.009 | 23.03 | 22.56 | 45.59 |
24 | 0.008 | 20.47 | 23.50 | 43.97 |
25 | 0.007 | 17.91 | 24.44 | 42.35 |
26 | 0.006 | 15.35 | 25.38 | 40.73 |
27 | 0.005 | 12.79 | 26.32 | 39.11 |
28 | 0.004 | 10.23 | 27.26 | 37.49 |
29 | 0.003 | 7.68 | 28.20 | 35.88 |
30 | 0.002 | 5.12 | 29.14 | 34.26 |
31 | 0.001 | 2.56 | 30.08 | 32. |
32 | 0.000 | 0.00 | 31.02 | 31.02 |
2.5洪水总量的计算
洪水总量Wmp=1000*R总*F,则Wm 5% =18129.2万m3,Wm 2% =14858.02万m3, Wm10%=12281.16万m3。
2.6洪水计算成果
根据棠兴国光河坝桃花港流域汇流情况,各相应洪水过程线的最大洪峰流量见下表
图2-7
频 率P(%) | P=2 | P=5 | P=10 |
最大洪峰流量Qm(m³/S) | 535.69 | 439.04 | 362.90 |