水文水利计算

1水文1.1流域概况1.1.1李家岩水库流域概况李家岩水库坝址位于四川省成都市崇州市怀远镇清峰岭社区境内青峰岭大桥上游约1.3km处，地理位置位于东经103°07'-103°49'、北纬30°30'-30°53'之间。

该工程区处于四川盆地西北侧，地势西北高，南东低，东南侧山岭高程一般2200～1800m，相对高差140～1000m，西北侧山岭高程一般2200～3400m，相对高差1400～2500m，属于山区丘陵地带。

李家岩水库工程为岷江三级支流上的文井江干流河段。

其水系图如图1.1。

图1.1李家岩水库水系图1.1.2水库坝址流域概况李家岩水库下坝址位于青峰岭大桥上游约1.3km处，该坝址控制集水面积352.6 km2，占文井江流域面积的99.6%。

两坝址相距约1.3km，集水面积仅相差1.6%。

流域地势西北高，南东低，东南侧山岭高程一般2200～1800m，相对高差140～1000m，西北侧山岭高程一般2200～3400m，相对高差1400～2500m，属于山区丘陵地带。

1.2工程等级及洪水标准1.2．1工程等级和工程规模水利工程对社会经济的影响巨大，因此，应从社会经济全局的利益出发，将工程安全性与经济合理性统一考虑，进一步将枢纽中的建筑物进行分级。

水利水电工程的等别，应根据其工程规模、效益及在国民经济中的重要性，按中华人民共和国行业标准《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）（见表1.1）进行确定。

表1.1水利水电工程分等指标注：1.水库总库容是指最高水位以下的静库容；2.治涝面积和灌溉面积均指设计面积。

工程分等指标：（1）水库总库容：本工程基本资料里给出的正常蓄水位高程为763.00m，根据水位—库容曲线（图1.2），可以得知本工程总库容为17141万m3，1亿m3<1.7141亿m3<10亿m3，根据表1.1可查得本工程等别为Ⅱ等，工程规模为大（2）型。

图1.2 水位—库容曲线（2）电站装机：根据已给资料，发电站装机容量为12000kW，根据表1.1可查得本工程等别为Ⅴ等，工程规模为小（2）型。

（3）灌溉：李家岩水库工程开发任务以城乡供水为主，兼顾灌溉、发电等综合利用，工程建成后，可以灌溉下游5.463万亩田地。

根据表1.1可查得本工程等别为Ⅲ等，工程规模为中型。

由《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）可知，对综合利用的水利水电工程，当按各综合利用项目的分等指标确定的等别不同时，其工程等别应按其中最高等别确定。

故由以上几个判别标准，可确定本工程等别为Ⅱ等，工程规模为大（2）型。

1.2.2水工建筑物级别水利是国民经济的基础产业，工作失常会导致社会经济运转受到阻滞和破坏，甚至造成社会问题。

因此应从整个工程的安全出发，考虑到工程的经济效益及运行时限，需要对水工建筑物进行分级。

水利水电工程中的永久性和临时性水工建筑物，根据其所属的工程等别及其在工程中的作用和重要性，根据中华人民共和国行业规范《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000），分别划分为2级和4级，见表1.2、表1.3。

表1.2永久性水工建筑物级别表1.3 临时性水工建筑级别(注：当临时性水工建筑物根据上表指标分属不同级别时，其级别应按其中最高级别确定，但对3级临时建筑物，符合该级别规定的指标不得少于两项。

)在本设计中工程等别为Ⅱ等，根据表 1.2，可以得知该工程永久性水工建筑物中主要建筑物级别为2级，次要建筑物为3级；对于临时性水工建筑物，从表1.3中得出的级别为4级。

1.2.3洪水标准水利水电工程永久性水工建筑物的洪水标准，查规范《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），按山区、丘陵区和平原、滨海区分别确定。

结合本工程基本资料，李家岩水库为山区、丘陵区水利水电工程，所以永久性水工建筑物的洪水标准按表1.3确定。

李家岩水库工程永久性水工建筑物级别为2级，根据表1.4可知，本工程正常运用（设计工况）下的洪水重现期为500～100年，非常运用（校核工况）下的洪水重现期为5000～2000年。

综合考虑后本设计取永久性水工建筑物洪水标准为：设计洪水标准为500年一遇（p=0.2%），校核洪水标准为5000年一遇（p=0.02%）。

1.3气象库区坐落在四川省成都市崇州市怀远镇清峰岭社区境内青峰岭大桥上游约1.3km处，因此工程所在地的气象特征值可参考距工程较近的崇州气象站气候特征值。

据崇州市气象站1970～2010年资料，崇州属四川盆地亚热带湿润季风气候，四季分明，春秋短，冬夏长，雨量充沛，日照偏少，无霜期较长。

多年平均气温为16.2℃；极端最高气温为35.7℃；极端最低气温为-4.7℃；最热月为7月，月平均气温为25.2℃；最冷月为1月，月平均气温为5.7℃年降雨量975.4mm，最大年降雨量1372.3mm（1988年）；最小年降雨量638.2mm（2009年）。

雨日163天，最多年雨日189天（1975年）；年蒸发量906.6mm；相对湿度82.8%；年日照时数1136小时；多年平均风速1.3m/s，最大风18m/s （1971年5月2日），多年平均最大风速9.1m/s。

平均霜日19天，平均无霜期为285天。

年平均雪日3天，且雪量较小。

主要灾害性天气为连续性阴雨、洪涝、干旱、大风、冰雹、寒潮、霜冻等。

李家岩水库地处文井江流域，其暴雨主要集中在6～9月，暴雨年际变化较大。

洪水由暴雨形成，其变化与暴雨变化同步。

每年6月下旬开始进入汛期，7～8月为本流域大暴雨多发季节，特大暴雨、洪水常发生在此期间。

年最大洪水流量出现时间一般在6～9月，多数出现在7～9月。

从年最大洪水出现频次和量级看，其主汛期应为7～9月。

岳沟河为山区性河流，洪水汇聚快。

洪水过程陡涨陡落，峰型尖瘦，峰顶持续时间短，过程多为单峰。

1.4 径流1.4.1径流特征年内分配不均，暴雨多发生在6～9月，4个月降水量约占全年的72.22%，洪水由暴雨形成，暴雨洪水是典型的山溪洪水，洪水历时较短，一般历时为1～2天。

年径流由降水形成，所以径流的年内变化规律基本与降雨的年内变化一致。

1.4.2径流计算水库位于四川省成都市崇州市怀远镇清峰岭社区境内青峰岭大桥上游约1.3km处，由于工程河段上无水文站，无法通过流量资料直接推求坝址处年径流，根据跃子岩1979～2014年36年实测平均降雨资料（见图1.3），可得跃子岩的多年实测平均降雨量为936.74mm，查《四川省水文手册〔附图2-4〕》得多年平均径流系数α=0.65，可计算多年实测径流深为608.88mm。

查《四川省水文手册〔附图1-1〕》得多年平均降雨量为1242mm，查《四川省水文手册〔附图2-1〕》得多年平均径流深为800mm，与实测数据比较接近可用于本次设计。

因此，可得多年平均径流量为8.94m3/s。

图1.3 年均降雨量1.4.3 设计径流年内分配根据《四川省水文手册〔附图2-1〕》“多年平均径流深等值线图”可得项目区多年平均径流深为H=800mm。

根据附图2-2“年径流变差系数C V等值线图”可得变差系数C V=0.19。

按照《四川省水文手册》规定，全省一律采用C S=2C V，一般小型水利水电工程的水文计算，通常采用保证率20%、50%、80%，运用于本工程。

查表可得设计频率的皮尔逊III型曲线模比系数K P值，通过计算可得设计年径流量W20%=327.21万m3，W50%=279.26万m3，W80%=225.66万m3。

根据《四川省水文手册》的“年径流年内分配分区图”，项目区属于5区川西平原区第1类，因此，相应的年设计年净流量按模型分配百分数分配后得到设计断面的径流年内分配过程，见表1-4。

表1-4 李家岩水库坝址设计年径流的年内分配成果表（单位：万m3）2洪水水文计算的主要目的是推求设计洪水过程线和校核洪水过程线。

2.1 设计暴雨由于工程所在地区属于无资料地区，本次设计采用《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》（1984年）（以下简称《手册》）等值线法推求设计暴雨，用推理公式法推求设计洪水。

①水库流域特征值流域面积F、长度L、坡降J在1:10000航测图上量取计算得到，见表2.1。

表2.1 连通工程拦水大坝坝址以上特征值②设计点暴雨H及其统计参数Cv（变据《手册》可查得该地区年最大1/6小时，1小时，6小时，24小时暴雨均值差系数）。

当Cs=3.5Cv时根据Cv值查皮尔逊III型曲线模比系数K p值表得出K p值，具体数据详见表2.2。

表2.2 不同历时暴雨设计值据《手册》公式计算得出各设计频率年最大1/6小时，1小时，6小时，24小时的暴雨量值H，成果见表2.3。

表2.3 不同历时设计暴雨计算成果③设计面暴雨量由于水库坝址以上控制集水面积仅有352.6km2，小于《手册》规定的各时段设计暴雨点面折减系数使用的上线面积25km 2，故不作面雨量改正，直接采用点暴雨计算成果。

2.2设计洪水根据设计暴雨计算成果，使用《手册》推理公式推求设计洪水。

基本公式为：F s Q n )/(278.0τψ= （2-1）式中：Q ——最大流量，m 3/s ；ψ——洪峰径流系数； s ——暴雨雨力，mm/h ； τ——流域汇流时间，h ； n ——暴雨公式指数； F ——流域面积，km 2。

根据地区区域情况使用《手册》中公式计算相关参数如下： 暴雨公式指数（n ）：)H H 1.285log(+161=n （2-2）式中：H 1——最大1小时暴雨量值，mm ； H 6——最大6小时暴雨量值，mm 。

暴雨雨力（S ）：1-n 66H =S （2-3）当Ψ=1时的流域汇流时间（τ。

）：nS m-⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=4425.00383.0θτ （2-4）式中：m ——汇流参数； θ——流域特征系数。

流域特征系数(θ)4/11/3J LθF =（2-5）汇流参数（m ）：0.204θ40.0=m（2-6）洪峰径流系数(ψ)：根据《手册》n S 0τμ～n ～ψ关系图可知为全面汇流，根据《手册》在全面汇流的情况下可用（2-7）公式计算ψ值。

n 0S1.1-1ψτμ= （2-7）式中：μ——产流参数。

产流参数(μ):μ=2.68 （2-8）流域汇流时间（τ）：n-410ψ-=ττ （2-9）由公式（2-2）～（2-9）计算的各设计洪水参数见表2.4。

表2.4 推理公式参数根据设计暴雨计算成果，使用《手册》推理公式推求设计洪水。

根据所选取的产汇流计算参数，用公式（2-1）计算出各频率设计洪峰流量。

连通工程拦水大坝各设计频率洪峰流量见表2.5。

表2.5 设计洪水2.3校核根据《手册》规定，用所求的最大流量Q 反求m′值，将m′值与前面所求的汇流参数m 是否十分相近，两者应十分接近，若不是则需要重新进行校核计算。