千家排水库洪水复核报告

千家排水库洪水复核报告1基本情况衢州市水利电勘测设计有限公司1千家排水库洪水复核报告1、基本情况1.1流域概况球川溪属鄱阳湖水系，球川溪发源于江西省玉山县紫坑岭和球川镇的蔑岭两地，由西北向东南流经乌麦田、荷家坞、千家排水库、球川、杨家、曹宅、西村，流入江西省玉山县境，汇入玉山县金沙溪。常山县境内长16.85km，流域面积43.35km2，平均坡降13.36‰。自然落差410m，多年平均流量为1.68m3/s。千家排水库位于球川镇原千家排村，球川溪中游。千家排水库坝址以上集水面积27km2，主流长度9.1km，主流河道平均坡降为25.9‰。1.2气象水库流域内无气象台站，常山县境内设有常山县气象站。该站设于1965年,位于常山县城。据该站资料统计，多年平均气温17.3℃,极端最低气温零下9.2℃,极端最高气温40.7℃；多年平均最大风速15.7m/s，多年平均风速为2.1m/s，风向ENE。本流域属亚热带季风气候。四季分明，光照充足，温暖湿润，降水充沛。流域多年平均降水量1851mm，年降水日数为160天左右。降水量时空分布不均，年际、年内变化显著。梅雨为形成本流域大洪水的主要因素。1基本情况千家排水库洪水复核报告2衢州市水利电勘测设计有限公司全年降水量一般在1700～2000mm之间。降水量的年内分布呈单峰型，自3月份春雨明显增加，4～6月份约850mm，占全年47%，7月中旬出梅后，进入干旱期，降水甚少，9～10月有秋雨，但雨量不大，11-12月月雨量约80mm。1.3水库概况千家排水库位于常山县球川镇原千家排村，信江支流球川溪上。球川溪发源于江西省玉山县紫坑岭和球川镇的蔑岭两地，由西北向东流经乌麦田、荷家坞、千家排水库、球川、杨家、曹宅、西村，流入江西省玉山县境，汇入玉山县金沙溪。球川溪在常山县境内流域面积43.35km2，主流长度16.85km，平均坡降13.36‰，坝址以上集水面积27km2，主流长度为9.1km，平均坡降25.9‰。千家排水库是一座以灌溉、防洪为主，结合供水、发电等综合利用的中型水库。灌溉面积5.06万亩，防洪保护球川镇2万人，发电装机容量0.8Mw，设计供水能力10000t/d，多年平均发电量160万kw·h。枢纽工程由大坝、溢洪道、输水隧洞、上坝公路和水电站组成。工程于1970年6月开始筹建，同年10月动工，1984年工程竣工。水库正常水位为216.60m（原高程采用56黄海高程，减1.10m后为85国家高程基准，以下同），相应库容为1604万m3，50年一遇设计洪水位为219.25m，相应库容为1846万m3，万年一遇保坝标准洪水位为221.03m，总库容2079万m3。大坝为粘土心墙堆石坝，坝顶长度为276.5m,坝顶宽度为6m，最大坝高为43m，最大坝底宽度为192.5m。坝顶高程为221.90m，防千家排水库洪水复核报告1基本情况衢州市水利电勘测设计有限公司3浪墙顶高程为222.70m。上游坝坡在高程210.90m和201.90m处各设宽度为4.2m和3.0m的马道，自上而下三级坝坡坡比分别为1:2.5、1:2.75和1:1.5；下游坝坡在高程210.90m和201.90m处各设宽度为3.6m和3.0m的马道，自上而下三级坝坡坡比分别为1:2.35、1:2.7和1:1.5。粘土心墙顶高程为221.03m，顶宽为2.2m，底高程为177.90m，底宽为26m，粘土截水槽底宽为18.00m。粘土心墙和上下游堆石体之间为砂壤土副心墙，上部上下游坡比分别为1:1.8和1:1.57，下部均为1:1，坝壳为堆石体，坡面设干砌块石护坡。溢洪道位于大坝左坝头，为河岸式开敞式正槽溢洪道，不设闸门，在左坝肩山体中开挖而成。溢洪道由进口段、控制段、泄槽段、消力池和出水渠等组成，总长度为795m。溢洪道控制段设曲线型实用堰，堰顶高程为216.60m，溢流前沿长为30m，边墙顶高程为221.50m。输水隧洞为供水、灌溉、发电输水隧洞，位于大坝右岸，由进水口和洞身组成。隧洞设塔式进水口，进水口底板高程为182.40m，进水塔与山体采用浆砌块石拱桥连接，控制闸门为平板钢闸门，闸门高度为2.0m，宽度为1.88m。洞身闸门井段为矩形断面，宽度为1.4m，高度为1.8m，其余为圆形断面，直径为1.8m。长度为183m。采用钢筋混凝土衬砌。在出口处有一个叉管，直径1.8m，用于电站不发电时放水灌溉，另有球川水厂供水叉管，管道直径为0.3m。发电厂房位于灌溉发电输水隧洞下游，装机容量为0.8Mw，设计发电水头为39m，发电流量为5m3/s。上坝公路位于右岸，长度为800m，路基宽度为3m，为砂石路面。1基本情况千家排水库洪水复核报告4衢州市水利电勘测设计有限公司1.4基本资料1.4.1水文测站球川溪没有流量站，水库库区内设金荷雨量站，坝址处设大坝雨量站，大坝下游1km处设球川雨量站，3个站建立时间有先后，资料系列参差不齐，球川站为国家站，坝址站和金荷站是水库专用雨量站，由人工进行观测。金荷雨量站位于水库流域中心，专门为观测库区降水而设的。上述各站位置详见附图二，其观测资料情况见表1.1：表1.1水文测站一览表站名观测项目资料系列备注球川降水量1971-2005国家站坝址降水量1979-2005水库专用站金荷降水量1987-2005水库专用站1.4.2流域特征值水库集水面积及河长，河道平均比降等流域特征值复核量算，均采用1972年版的五万分之一航测地形图。量得水库集水面积27km2，河长9.1km，河道比降25.9‰。原设计水库集水面积27km2，河长9.0km。本次复核采用的流域特征值为水面积27km2，河长9.1km，河道比降25.9‰。1.4.3各阶段设计洪水成果1970年和1972年做了两次初步设计，1979年和1980年做了二次保坝设计，水库最后采用成果为1980年万年一遇保坝成果。1980千家排水库洪水复核报告1基本情况衢州市水利电勘测设计有限公司5年设计洪水推求采用1979年元月浙江省水文总站刊印的《浙江省可能最大暴雨图集》中的方法推求，汇流时间为2小时,保坝标准为万年一遇洪水，溢洪道堰顶高程为216.60m。2设计暴雨千家排水库洪水复核报告6衢州市水利电勘测设计有限公司2、设计暴雨设计流域内无流量资料，但有雨量站，本次洪水复核设计暴雨推求采用《浙江省短历时暴雨》推求和实测雨量资料分析推求两种方法，进行比较后取用合理成果。2.1《浙江省短历时暴雨》推求法2.1.1点、面雨量查算在《浙江省短历时暴雨》附图3-2～5和附图3-7～10中查算各历时（60min、6hr、24hr、3d）点雨量均值、Cv值，并计算点雨量均值、Cv值的平均值，设计流域集雨面积为27km2,由附表4-1查得点面系数α值；各历时平均点雨量均值分别乘以相应历时的点面系数即为各历时面雨量均值。成果见表2.1。表2.1点、面雨量计算表单位：mm点雨量均值点号60min6hr24hr3d170120275130平均值42.572.5125166ａ0.9770.9940.998面雨量均值42.570.83124.25165.7Cv0.40.40.450.452.1.2设计面雨量计算根据各历时面雨量均值、Cv值和Cs/Cv=3.5查Kp值表，按Hp=Kp×H计算各频率设计面雨量，成果见表2.2千家排水库洪水复核报告2设计暴雨衢州市水利电勘测设计有限公司7表2.2千家排水库设计雨量成果单位：mm频率(%)0.010.050.10.2123.3352060min159.35138.13129.20119.8598.1888.4081375.454.496hr265.62230.21215.33199.75163.62147.33135.4125.790.8124hr529.9455.4422.5389.5313.11278.9254.1233.1162.83d7076075645204173723393122162.2实测雨量资料统计分析法2.2.1雨量统计及资料延长由于本流域大洪水均由梅雨形成，为单成因型洪水，所以按年最大雨量统计。由于本水库集水面积很小，仅为27km2,金荷雨量站位于水库流域中心位置，代表性好，但资料系列太短，仅有1987～2005年共19年资料，而且1998年7月23日发生特大暴雨，雨量站被冲毁，没有测到该暴雨资料；球川站位于水库流域下游，设立于1971年，有1971～2005年共35年资料，坝址站设立于1979年，有1979～2005年共26年资料，对坝址站和金荷站与球川站的相关分析，相关系数分别为0.95和0.85，虽然相关分析结果相关性较好，用相关法延长坝址和金荷站资料系列长度适线结果Cv值为0.24，明显偏小，不符合规律，其资料系列代表性不好；对球川站资料进行分析，资料系列代表性较好，球川站离坝址才1km，所以采用球川站资料代表水库雨量。水库雨量资料系列采用1971年～2005年共35年，采用皮尔逊Ⅲ型曲线拟合适线来确定最佳统计参数，其设计成果见表2.3和附图三。2设计暴雨千家排水库洪水复核报告8衢州市水利电勘测设计有限公司表2.3设计暴雨成果表频率均值CvCs/Cv0.010.050.2123.33520H1d101.40.453.5433372318255228207191132H24hr122.70.453.5524450385309276251231160H3d1640.453.5700601515413369335309214经球川站雨量资料统计，最大24小时雨量与最大1日雨量的比值为1.21，所以用最大1日雨量成果放大1.21倍推求最大24小时雨量。2.3设计暴雨成果比较1981年保坝设计时仅两种方法及与以往设计暴雨成果比较见下表2.4。表2.4各设计阶段设计暴雨成果设计重现期20年50年100年500年10000年1981年H24hr247.0301.1341.5437612.4H3d331399451.5568.8785.8实测值法H24hr230.9275.6308.9385523.7H3d309369413515700图集法H24hr233.1278.9313.1389.5529.9H3d312372417520707由表2.3可见，本次复核的实测资料法和图集法的成果比较接近，差值为0.86～1.34％；1981年成果比本次复核的两种方法成果都大很多,差值为6.5～14.5％；1981年计算成果采用1979年的《浙江省最大暴雨成果表》中的成果进行计算。《浙江省最大暴雨成果表》由于采用的资料千家排水库洪水复核报告2设计暴雨衢州市水利电勘测设计有限公司9系列短，而本次分析采用的资料系列较长，两次成果比较：1981年成果最大24小时雨量均值为126mm，本次分析最大24小时雨量均值分别为124.25mm和122.7mm，1981年成果最大3日雨量均值为175mm，本次分析最大3日雨量均值分别为164mm和165.7mm，1981年均值略比本次分析成果大，均值相差不大；1981年成果最大24小时雨量Cv值取0.48，最大3日取0.45，本次均取0.45，1981年Cs/Cv比值均取4，本次均取3.5，所以1981年成果雨量比本次分析成果大，罕遇洪水相差更大，本次分析的两种方法更有代表性。本次复核采用实测雨量资料分析法推求成果。2.4暴雨过程线本次复核采用最大3日暴雨推求设计洪水。2.4.1暴雨衰减指数各时段内设计雨量和暴雨衰减指数按《浙江省短历时暴雨》中的公式计算，各设计频率第六和第七大时段暴雨成果见表2.5。表2.5各设计频率第六和第七大时段暴雨成果表频率(%)0.010.050.10.2123.33520N1，60.710.710.710.710.710.710.720.710.71N6，240.500.510.510.520.530.540.550.550.58H6-513.511.710.910.18.37.56.86.44.6H7-621.218.116.715.412.210.89.88.9