水文河道整治

楚江青山桥河段治理工程设计水文计算基本资料1、设计资料1.1、流域概况楚江是湘江一级支流——沩水上的一级支流，其发源于宁乡县扇子排，流经宁乡县青山桥镇、流沙河镇、老粮仓镇以及横市镇，在横市镇的金棋村和望北峰村交界处汇入沩水。楚江流域降水较充沛，产流较丰富。楚江流域集雨面积416Km2，河长49Km，河流平均坡降3.26‰，多年平均径流量2.57亿m3。本次楚江河流治理工程河段位于宁乡县青山桥镇，治理河段总长3.76Km，治理河段终端以上流域面积116.04Km2（其中1+764断面以上流域面积65.71Km2），河段平均坡降2.68‰（其中1+764断面以上平均坡降4.4‰）。1.2、气象气温：楚江流域地处亚热带季风性湿润气候区，受季风影响大。冬季多为西伯利亚干冷气团控制，气候干燥寒冷；夏季为低纬海洋暖湿气团所盘据，温高湿重。在春夏之交，常处在冷暖气流交替的过渡地带。锋面和气旋活动频繁，造成阴湿多雨的梅雨天气。据宁乡县气象局的资料分析，多年平均气温为16.8℃，日照时数1700小时，相对湿度80%，无霜期272天。降雨：地表径流由于受降水、蒸发等气候条件、地质地貌、森林植被和河流等下垫面因素影响，时空分布上也相应的不够均匀。流域多年平均降雨量1362.3mm，年降水量主要来自降雨。每当春夏之交，冷暖气团相互交替，降雨剧增，因此4~7月份降雨集中，8~9月转入干旱季节，12月降雨最少。降雨年际分配也不均匀，一般年雨量的变差为2~3倍。风速：流域多年平均风速为2.5m/s，最大风速因地而异。1.3、径流径流的分布与降雨的分布基本相似。该流域多年平均径流量为2.57亿m3。径流的年内分配也不均匀，流域的汛期一般为4~9月。1.4、洪水楚江流域洪水主要由降雨形成，洪水时空变化与暴雨特性一致。年最大洪水多发生于每年4~8月，其中5、6两月出现次数最多。1.5、水文资料1.5.1水文站，楚江干流水文站仅有18年实测资料，资料系列较短，无代表性。石坝子水文站位于宁乡县坝塘镇双联村，于1953年12月由湖南省水利厅设立，于1954年1月开始观测，观测项目有水位、流量、降水等。该站从1957年至今各观测资料齐全。1.5.2水利工程概况田坪水库位于楚江上游，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、发电、养殖等综合利用的多年调节的中型水利工程，集雨面积49.7Km2，总库容4380万m3，其设计洪水50年一遇，设计洪水位249.41m，校核洪水500年一遇，校核洪水位249.93m。另外楚江上游分布有7座小（1）型水库，23座小（2）型水库，有效库容分别为1508万m3和348.9万m3，这些水库主要分布于中上游，且分布较为分散。1.5.3河道演变分析河道冲淤：历年来沩水上游河段冲淤相间，总的趋势是淤积。横断面变化：工程河段横断面多为不对称“U”型，横向变形的基本形式是凹岸冲刷，凸岸淤积，横断面形状基本未变，向横向位移。纵断面变化：与河道横向宽窄，弯道曲率的变化等因素相对应河道深泓线呈起伏变化，沿程有升有降，河床冲淤相间。1.6洪水1.6.1、历年洪涝灾害情况楚江流域上游靠近梅城暴雨中心，加上该流域以花岗岩为主，风化严重，因此洪水频繁发生，造成比较严重的洪涝灾害。据统计，近些年来河流洪水灾害造成的损失已成为洪涝灾害损失的主体。从1841~1999年间楚江流域共发生较大水灾55次，1841~1891年10次，1891~1941年20次，1941到现在26次，建国以来以1954年、1962年、1969年、1998年、2002年为最大，尤其以1969年为最。特别是有时一年之内先洪后旱，灾害接踵而至。如53年两次大水之间，七月前又连续68天不雨，虽然大力组织抗旱，受灾面积达8.976万亩，成灾面积达2万亩，减产稻谷400万斤。据记载：1924年6月15日，大雨整日彻夜不止，楚江河水暴涨，河堤多数被冲垮，冲倒房屋几千栋，淹没大量农田，还有居民死亡。1969年8月9日晚至12日，整个楚江流域普降历史上罕见暴雨，平均雨量达342.00mm，最多的石桥铺（楚江中游）为533.30mm。受灾农户大约为2万户，人口达9.16万人，整个流域共死亡人数大约100人，淹没农田8.7425万亩，冲垮多座桥梁、河堤河坝大型建筑物，损失粮食620万公斤。给当时社会国民经济毁灭性的打击。1998年长江中下游遭受历史特大洪水，楚江流域也不例外。接连发生几次大洪水，间隔时间短、洪水大、时间长，致使大面积山洪暴发，各项基础设施被毁，农田受淹。此次洪灾整个流域损失也很严重，受灾人口10万人，直接经济损失2.5亿元。2．设计任务对河流河道进行整治，要进行河道水面线的工程水文及水利计算，其具体任务是：1.设计洪水计算（上游水库来水过程线计算、调洪计算）；2.设计洪峰流量计算；3.河段设计洪水计算；4.设计水面线计算（大断面、复式断面计算）；6.计算成果如下：田坪水库大坝以上十年一遇设计洪水参数及成果、田坪水库P＝10%调洪下泄流量曲线、田坪水库大坝以下设计洪水参数及成果，坝址以下1+764断面以上河段设计洪水过程线、10+500断面以上河段十年一遇设计洪水参数及成果，P＝10%设计洪水过程线、0+000-1+764整治河段水面线计算表。二、设计提纲1.水文气象资料的搜集和审查熟悉流域的自然地理情况，广泛搜集有关水文气象资料（见基本资料）。经初步审查，降雨和径流等实测资料是可靠的、具有一致性的，可用于本次设计。2.设计洪水计算2.1设计标准1）、堤防工程：根据国家《防洪标准》（GB50201-94）及《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）规定，因青山桥镇为小集镇，防洪堤保护农田面积小于5万亩，故该工程等别为V等，主要建筑物级别为5级，堤防工程防洪标准采用10年一遇。2）、排水涵：排水涵设计排涝标准采用十年一遇一日暴雨一日末排干为标准进行计算。2.2设计洪峰流量计算流沙河水文站水文实测资料仅有18年，资料系列较短，无代表性，不能直接采用流量资料推求设计洪水。本次设计洪水采用《湖南省暴雨洪水查算手册》计算。由于该河段上游为田坪水库，距整治河段约7.20km，其控制集雨面积49.7Km2，是一座多年调节的中型水库，对项目区的洪水形成有较大的调节作用，本次洪水计算按两部分计算：即水库下泄洪水计算及水库以下集雨面积径流洪水计算，两部分洪水叠加即为整治河段洪水流量。2.2.1、暴雨查算手册计算田坪水库不同频率下泄设计洪水田坪水库位于宁乡县西南，湘江水系沩水支流楚江上游，地理坐标为东经112°01′，北纬27°57′左右。水库控制流域面积49.7Km2，干流长9.27Km，干流平均坡降26‰。大坝座落在宁乡县青山桥镇，为均质土坝，坝顶高程252.5m，最大坝高39.5m，坝顶轴线长120m，坝顶宽10m，正常蓄水位249.2m，相应库容0.42亿m3；校核洪水位（P=0.2%）249.93m，相应库容0.4416亿m3。该水库为中型多年调节水库，是一座具有防洪、灌溉、养鱼等综合效益的水利工程。水库库区内植被较好。田坪水库距整治河段约7.2km，其控制集雨面积49.7Km2，根据田坪水库设计文件，当10年一遇的洪水时，水库无下泄流量，但由于目前水库灌溉面积没有达到设计面积，按最不利情况考虑，假设发生10年一遇设计洪水时，水库处于正常蓄水位,根据水库的调洪调度原则，水库用闸门控制泄流，做到来多少，泄多少。①来水过程线计算：田坪水库坝址以上集雨面积为49.7Km2，断面以上河道干流长度L=9.27Km，河道平均坡降J=26.0‰，根据《湖南省暴雨查算手册》相关参数，推算田坪水库大坝以上十年一遇设计洪水参数及成果。②调洪计算：田坪水库正常高水位为249.2m，相应库容4176万m3。枢纽工程中已安放两扇设计洪水参数表P(%)103.330.5备注T（h）2.692.241.75F=49.7km2L=9.27kmJ=36‰θ=5.47m=0.333∑Qi（m3/s）1579.5595.75148.74Qm/∑Qi0.2620.2540.238Qm（m3/s）418.8718.2421.21△Q下（m3/s）2.690.140.13W（104m3）758.1945.9668.655.2×8.0m（高×宽）弧形闸门，其溢流堰顶高程244.3m，弧形门顶高程249.5m。根据洪水情况与水库特性，洪水调度规程如下：当水位低于正常高水位时，水库继续蓄水，既不预泄，也不泄洪。当水库水位达到正常高水位时，则用闸门控制泄流，做到来多少，泄多少，使水库保持正常高水位。当水库水位继续上升，超过正常高水位时，即将两扇闸门全开泄流（即在正常高水位时，两扇闸门全开时的最大泄流量为316m3/s）。水库水位~库容曲线如图：图水位~库容关系曲线图水库溢流堰为实用堰，当采用两孔泄流时，溢流计算公式为：Q=mbε5.12Hg式中：Q——下泄流量（m3/s）；m——流量系数，m；H——水头（m），H＝H0；b——泄流宽度,b=16m（2孔）；ε——侧收缩系数,000009.01)1(2.01HbHnKnK227.00230.00232.00234.00235.00238.00240.00244.00245.00249.20249.41249.83249.93225.0230.0235.0240.0245.0250.0255.0260.0200.0700.01200.01700.02200.02700.03200.03700.04200.04700.0水位(m)-85国家基面库容(万m3)田坪水库水位~库容曲线库…n——闸孔数。K＝0.7（岸墙型式系数）K0＝0.45（半圆头闸墩型式系数）计算得，2/3)009.01(76.29HHq；根据上式列表计算：调洪工作曲线按q-m关系曲线绘制：qtSM+Δ=/2根据下泄流量曲线及田坪水库水位库容曲线计算水库调洪工作曲线，调洪工作曲线图，泄流曲线图。根据洪水过程线、下泄流量及q-M工作曲线进行调洪计算，得田坪水库P＝10%调洪下泄流量曲线.2.3、暴雨查算手册计算田坪水库大坝以下1+764断面以上河段设计洪水楚江河本次整治河段1+764断面以上流域集雨面积为16.01Km2，断面以上河道干流长度L=10.9Km，河道平均坡降J=4.4‰。查《湖南省暴雨查算手册》，该流域属于湖南省暴雨分区第三区，最大24小时点雨量均值100mm，最大24小时点雨量变差系数Cv为0.55，偏态系数Cs=3.5Cv，产流分区属第三区，I0=27mm。根据上述有关参数求得10年一遇24小时面暴雨量为100mm。地表径流占总径流的比值Ψ取值为0.197。根据F、L、J、θ、m，推算田坪水库大坝以下设计洪水参数及成果，坝址以下1+764断面以上河段设计洪水过程线。