水泛沟水库除险加固工程初步设计报告

水泛沟水库除险加固工程初步设计报告内容摘要：

准 根据《水利水电工程等级划分标准及洪水标准》（ SL 252— 2020）规定 ， 水泛 沟水库总库容为 万 m3，属Ⅳ等工程，其主要建筑物为 4级，结合本工程特 点 确定本次复核选用防洪标准为 30 年一遇洪水设计，300 年一遇洪水校核。 流域特征 流域特征参数包括流域的面积、主河道长、平均宽度 和 平均坡度等。 以上参 数中流域面积、主河道长在 1:1 万、 1:5 万的地形图上量测，其它参数根据式（ ）、（ ）、（ ）计算： 流域平均宽度： （ ） 式中： B—流域平均宽度， km； F—流域面积， km2； L—流域主河道长， km。 流域平均坡度： （ ） 式中： J—流域平均坡度， m/km； Z0， Z1…Z n—自计算断面开始的沿程各计算点高程， m； 2 01221110 2)()()( L LZLZZLZZLZZJ nnn  LFB 20 L1， L2…L n—相应各计算点与相邻前一点之间距离， km。 洪水计算特征参 数表 表 26 项 目 流域面积F（ km2） 流域长度 L(km) 平均宽度 平均纵坡 下垫面 B（ km） J（‰） 黄土丘陵阶地 特征 洪水计算 流域内及邻近流域没有水文站，水库从建库以来也无实测水文资料，洪水计算按无资料地区考虑。 水文分析采用我省 2020 年出版的《山西省水文计算手册》进行计算。 设计暴雨 本次计算选取一个控制点进行计算。 ①点雨量设计 ppH K H （ ） 式中： pH —历时为 t 的 设计点 暴雨 量 ， mm； H —历时为 t 的设计暴雨 均值 量， mm； pK —频率为 P 的模比系数； 从《手册》暴雨等值线图上查的该流域形心处不同历时的暴雨均值H 、 Cv 等暴雨特征值 及模比系数 %、 %。 根据（ ）式计算，参数选取及计算。 ②面雨量设计： ,.( ) ( , ) ( )op A b p b p A bH t A t H t （ ） 式中： — 标准历时 、设计标准为 p、流域面积为 A 的设 计面雨量， mm； —设计点雨量的流域平均值， mm； — 设计暴雨点～面折减 系数，按下式计算： 1( , ) 1pb NAt CA   （ ） 21 式中： A— 流域面积， km2； C、 N— 经验参数。 2(1 ), 01sttsnppnpS teHSt  （ ） 式中： pS — 设计雨力，即 1h 设计雨量， mm/h； t— 暴雨历时， h； — 经验参数； pH — 设计面雨量修正值。 暴雨公式的三个参数 SP、 sn 、  需要根据同频率个标准历时设计雨量 ，以残差相对值平方和最小为目标求解，其中 SP的查图误差控制在177。 50%以内； 。 当  不被满足时，适当调整查图的均值和 CV，至 满足约束为止。 ③时程分配 时段雨量序位法： ,1( ) ( )p j p j p jH H t H t    () 利用（ ）式计算时段雨量，其中 j 为《手册》中雨型分配模板中的主雨日时段雨量排位序号。 百分比法： 主雨峰前后时段雨量分配： 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 — 《手册》 雨型分配模板中查得的百分数。 非主雨日的日雨量分配： 3 2 4, , ,() 100p j p d p hjBH H H   () 22 非主雨日的时段雨量分配： , , 1 , 2 23 , 24100i j p i jBH H j     () 式中： jB — 《手册》 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, — 非主雨日设计日雨量， mm。 根据式（ ）至（ ）计算 ④计算主雨历时和主雨雨量 根据《手册》中规定，采用瞬时雨强大于等于 主雨。 本次主雨历时计算使用图解法，令： 11( ) ,lnszpsn zn t tf t S n ntt () 在普通坐标系中绘制 f（ t）～ t 曲线，然后再纵坐标上截取 f（ t）= 得点 A，过点 A 作水平线，交 f（ t）～ t 曲线于 P 点， P 点的横坐标即为主雨历时。 由式（ ）计算主雨雨量  zp tH  ： 1 1( ) ,lnn zp z p z s ztH t S t n n t  () 非主雨日的主雨历时及主雨雨量按雨强大于 计计算。 暴雨计算结果见表 27～ 211。 不同历时定点暴雨参数 表 27 10min 60min 6h 24h 3d 均值 Cv 均值 Cv 均值 Cv 均值 Cv 均值 Cv P=%各定点雨量及参数 表 28 10min 60min 6h 24h 3d Sp λ ns 23 P=%设计暴雨参数 表 29 项目 10min 60min 6h 24h 3d Sp λ ns 点雨量 折减系数 面雨量初值 设计面雨 量 P=%各定点雨量及参数 表 210 10min 60min 6h 24h 3d Sp λ ns P=%设计暴雨参数 表 211 项目 10min 60min 6h 24h 3d Sp λ ns 点雨量 折减系数 面雨量初值 设计面雨量 流域产流计算 流域产流计算又包括设计洪水净雨深和净雨过程计算两部分。 （一）设计净雨深计算 设计净雨深计算采用双曲正切模型，双曲正切模型的结构为： , ()( ) ( ) [ ]()P A zp p A z A z AzHtR H t F t th Ft   （ ） 式中： th— 双曲正切运算符； zt — 设计暴雨的主雨历时， h；  zAp tH, — 设计暴雨的主雨面雨 量， mm；  zAtH — 主雨历时内的流域可能损失， mm。 流域 可能损 失 用下 式计算： 0 .5, , ,( ) (1 ) 2r A oA z p z s A zF t S B t K t   （ ） 式中： ArS, — 为流域包气带充分风干时的吸收率，反映流域的 综合吸水能力， mm/h1/2。 AsK, — 流域包气带饱和时的导水率， mm/h； 24 poB, — 设计 频率的流域前期土湿标志（流域持水度）。 计算结果见表 212～ 214 （二）净雨过程计算 主雨日净雨过程计算采用用图解法求解产流历时，在普通坐标系中按下式绘制 f(t)～ t 关系曲线。 1,1,0() ,0ns p Anss p An S tft n S t      , 1lns tnn t  （ ） 在 f(t)轴上截取 OR=Rp做水平线，与 f(t)～ t 曲线交点的横坐标即为产流历时 tc。 根据产流历时 tc以及 ApS, 、 sn 、  值按下式（ ）计算损失率。 , 1( 1 ) , lnn cs c p A c s ctn t S t n n t     （ ） 按（ 518）和（ 519）计算时段净雨 , 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 — 设 计时段净雨深， mm； t — 计算时段， h； j— 时雨型“模板”中的序位 编号； 1jt — 为 j 时段的开始时刻。 P=%产流计算参数及结果表 表 212 单位： mm 参数 设计雨日 主雨历时 主雨雨量 净雨深 μ Sr Ks 第一日 主雨日 第三日 P=%产流计算参数及结果表 表 213 单位： mm 参数 设计雨日 主雨历时 主雨 雨量 净雨深 μ Sr Ks 第一日 主雨日 第三日 25 主雨日净雨过程计算结果表 表 214 单位： mm 时程 P=% P=% 降雨过程 净雨过程 降雨过程 净雨过程 10 11 12 13 14 15 流域汇流计算 流域汇流计算有三种方法，综合瞬时单位线、推理公式法和地区经验公式法，本次采用综合瞬时单位线法和推理公式法分别进行计算，结果进行比较，根据本项目特点选用合理的计算方法取其结果。 （一）综合瞬时单位线法 ①确定工程所在流域的汇流地类 :结合野外实地勘测，工程所在流域植被为灌丛山地和黄土丘陵阶地。 ②计算参数。 11, ( / )An C A J  （ ） 26 式中： A— 流 域面积， km2； J— 河流纵比降，‰； 1,AC — 复合地类参数； 1 — 经验性指数。 复合参数计算公式为： 1 , 1 , , 1 , 2 , ...A i iC C i   （ ） 式中： 1,iC — 单地类汇流参数； i — 某地类面积权重，以小数计 ； 1,AC — 复合地类参数。 由式（ ）计算出复合地类参数 1,AC ，其他参数从《手册》中表 中查用，根据流域特征值，由式（ ）计算出参数 n。 1/3,1 2 , ( / )Am C L J   （ ） 2 , 2 , , 1, 2 , ...A i iC C i   （ ） 式中： A— 流域面积， km2； J— 河流纵比降，‰； 2,AC — 复合地类汇流参数； i — 某地类面积权重，以小数计。 由式（ ）计算出复合地类汇流参数 2,AC ，其他参数从《手册》中表 中查用，根据流域特征值，由式（ ）计算出参数 ,1m。 ③用交点法计算τ历时平均净雨强度 i 假设一组 i ， 可由式（ ）求得一组。