水库概况
梓里水库位于我县三河镇梓里村,于1970年动工兴建,1973年10月竣工,属小(一)型水库。坝顶高程为49.9m(基准高程为假设高程),最大坝高29.5m,总库容约为139m3,集发电、防洪、灌溉、种养于一体的综合利用的水库,周边植被较好,故水库淤积较少,且水质良好。据1974年《大埔县水利水电工程技术资料汇编》,梓里水库原设计标准为P=5%,洪水位为47.54m,校核标准为P=0.5%,洪水位为48.45m。
二、基本资料
1、集水区域下垫面情况
梓里水库集水区内大部份属高丘区,局部为低山及低丘,土壤以砂壤土为主,水性属中上,植被中等,属针叶林为主的灌木草坡。
2、工程审核标准
根据国家《防洪标准》(GB50201-94水利水电工程标准),梓里水库(小一型)属IV等工程,主要建筑物按4级设计,次要建筑物按5级设计。永久性建筑物和泄水建筑物,设计洪水位采用50年一遇(P=2%),校核洪水位采用500年一遇(P=0.2%)。
3、工程集水区域地理参数
根据1:10000航测地形图量得各项地理参数如下:
集水面积F=6.5km2,干流河长L=4.7km,河床比降J=0.0706
集雨区域特征参数θ=
4、水库集水区域参数
梓里水库集水区域位于《广东省暴雨径流查算图表》分区的韩江分区,采用韩江的设计雨型,设计雨型代号为Ⅰ。采用暴雨低区的αt~t~F关系图(如图1)。
根据粤水电总字〔1992〕12号文,查广东省分区产流参数表,采用内陆产流参数表。
广东省综合单位线滞时m1~θ关系图k ,大陆低区B线。
工程集雨面积F<500 km2, 采用广东省综合单位线Ⅱ号无因次单位线ui~ui。
三、计算方法
计算方法按照“多种方法、综合分析,合理选定”的方针,本水库虽属小一型水库,但级按大中型工程的要求进行复核。
复核设计洪水按无流量地区计算,采用1991年《广东省径流查算图表使用手册》中的综合单位线和推理公式法同时计算,推理公式法的原理是先求设计洪峰流量Qm,Qm=0.278( )F,τ= ,式中Sp—洪峰径流系数,τ—流域平均汇流历时, —平均后损率,P—流域平均降水量,再推求设计洪水过程线;综合单位线法的原理是用无因次单位线ui~xi表达的经验线型,只需一个参数m1即可直接求定时段单位线。并对综合单位线法中单位线滞时参数m1及推理公式法中的汇流参数m结合下垫面条件进行调整,在使用两种方法的计算成果相差不超过20%的条件下,按相关规定要求,采用综合单位线法的计算成果。
四、计算步骤
1、推理公式法的关键在于正确确定汇流参数m,本水库的集水区域部分为高丘区,按推理公式法m~θ关系图选定m=0.65。
2、综合单位线法参数的确定
(1)单位线滞时m1的确定
集水区域部分为高丘区,部分为低山及低丘区,J=0.028,θ=15.5。查m1~θ关系图的大陆低区B线选定m1=1.3。
(2)适宜计算时段的Δt的确定
根据集雨面积F=6.5km2,查《广东省暴雨径流查算图表》附表5,适宜计算时段取Δt= 。
3、产流参数的确定
梓里水库地区属内陆,F<500 km2,平均后损率
P=2%,f1d=4.58mm/h, f3d=1.99mm/h,
P=0.2%,f1d=4.91mm/h, f3d=2.32mm/h,
4、设计点暴雨量的查算及设计面暴雨量的计算
根据1991年广东省水文总站编制的《广东省水文图集》查得集水区域中心的参数Ht、暴雨统计参数Cv;根据《使用手册》附表2,Cs=3.5Cv皮尔逊Ⅲ型曲线KP值表查出各历时暴雨P=2%,P=0.2%的KP值;按公式Htp=HtKtp, Htp面=Htpαt,计算Htp面的值,如下表1:
表1 梓里水库设计洪水参数统计
项目
时程(小时)
备注
1
6
24
72
暴雨参数Ht
52.5
83
116
150
P=2%
Sp=104.32
np=0.71
P=0.2%
Sp=138.6
np=0.69
变差系数Cv
0.37
0.41
0.45
模比系数Ktp
1.987
2.12
2.28
2.64
2.89
3.2
换算系数α
面暴雨量Htp=Htp面
104.3
175.96
264.48
342
138.6
239.87
371.2
480
五、计算成果
依据上述确定的各种参数,使用综合单位线法和推理公式法电算程序进行计算,所得结果如表2。
表2 计算成果
方法
P=2%
P=0.2%
广东省综合单位线法SUHM-1A
单位线滞时m1
1.3
雨型分区:Ⅰ区
无因次单位线Ⅱ号滞时m1~θ关系线B区
4.58
4.91
1.99
2.32
洪水总量(万m3)
Wt
64.83
86.9
W24
106.14
165.21
W72
129.17
203.24
洪峰流量(m3/s)
119.91
162.24
推理公式法(1988年修订)TL-1A
汇流参数
0.65
地形因素:高丘区
暴雨因素:低区
平均损失率(mm/h)
f24
f72
暴雨递减指数np
汇流时间t(h)
0. 71
2.07
104.1
0. 69
1.88
153.1
六、推理公式法与综合单位线法成果的调整
由于推理公式对降雨过程的变化没有充分考虑,计算方法不尽合理,因而导致洪量过于集中,调洪水位偏高。综合单位线法的时段单位线是根据单位线滞时m1及各类典型无因次单位线ui~xi推求得出,能较好地反映降雨过程的变化,洪峰流量和洪水过程的推求有机地结合在一起。经实测洪峰验证,精度也比推理公式法高。因此,两种方法经过合理协调后,设计洪峰流量的误差小于20%即采用综合单位线法的成果进行调洪演算。
在梓里水库用两种方法设计洪水计算过程中,主要是对单位线滞时m1进行调整,在一般情况下汇流历时τ>m1。m1减小,单位线的峰值qm增大,m1=1.277~1.3作调整,结果采用m1=1.3,计算结果较为理想,P=2%,P=0.2%各自用两各方法算得的洪峰流量值误差均小于20%,采用误差计算公式为δ=(Q单-Q推)/ Q推
表3 两种计算方法误差比较
P
Qm(m3/s)
δ
V(万m3)
Zm(m)
2%
推理公式法
13.2%
单位线法
129
82.4
47.87
0.25
5.6%
139
113.2
48.43
七、结语
从表3中可知,推理公式法与综合单位线法推求的洪峰流量值Qm的误差δ,当P=2%时,δ=13.2%,当P=0.2%时,δ=5.6%,故采用综合单位线法的计算成果,即P=2%设计洪水位Z设=47.87m,P=0.2%校核洪水位Z校=48.43m。
梓里水库此次洪水复核计算,提高了原设计标准P=5%,Z设=47.87m,P=0.2% Z校=48.43m。
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