山口水库蓄水安全鉴定报告(省设计院)7.28.
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3 工程防洪与度汛
3.1 工程等级及防洪标准
山口水库是一座以农业灌溉为主,兼顾供水、防洪、生态旅游等综合利用的水利工程,水库总库容503万m3。依据《防洪标准》(GB50201-2014)及《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)有关规定:山口水库属小(Ⅰ)型水库,工程等别为Ⅳ等,主要建筑物为4级。工程位于山丘区,主要建筑物为土坝,设计洪水标准为50~30年一遇,校核洪水标准为1000~300年一遇。
山口水库下游有三门峡市区、310国道、连霍高速、郑西高铁等基础设施,位置十分重要。结合该水库的重要性,大坝防洪标准采用:50年一遇(P=2%)设计,500年一遇(P=0.2%)校核是合适的。
3.2 设计洪水复核
3.2.1 流域概况
青龙涧河系黄河南岸一级支流,处在河南省西部丘陵中山区。发源于陕县店子乡十八盘南部及西张村乡境内的摩云岭葫芦峪,由东南向西北流经陕县的西张村、菜园乡及湖滨区的交口、崖底乡,在陕县老城入黄河。流域西与苍龙涧河流域相连,东与兴隆河流域接壤,流域面积487 km2,干流长45.0km,干流坡降12.76‰,河床宽80~120m,多年平均流量2.58m3/s,最大洪峰流量2740m3/s。
山口水库位于青龙涧河一级支流山口河上游,山口河全长17.2km,流域面积113.9km2,平均坡降1.37%,流域多年平均径流量0.13亿m3。
青龙涧河上游为中低基岩山区,•中游为黄土台塬地带,下游属黄河阶地。该工程区域位于崤山-熊耳山地区的低山丘陵区和黄河及支流
沿岸交界处,属于中低山地貌。山地高处标高一般为680~1000m,河床地面高程602~670m,比降 1.5/100~2.5/100,一般切割深度50~80m。河谷两侧支沟较发育,但延伸长度均较小,沟底比降均较大,支沟底宽多小于30m。山口河主河槽及其支沟两岸基岩裸露,谷底多有冲洪积物覆盖,阶地不发育。整个流域植被较差,水土流失严重。
水库坝址位于南山口村东南约2.7km处,河谷呈东南—北西走向,在坝址段河道平直。河底高程为620m,河床比降1.5/100~3.2/100,河谷呈较宽的“U”型。在上坝址左岸上游50m、右岸上游100有两条支沟,宽20~40m,东西走向,入口处与主河槽近直交。
3.2.2 暴雨洪水特性
流域内暴雨多发生在7月份,夏季太平洋副高压气流活动频繁,与西北冷空气相遇,往往产生暴雨,一旦降水气候形成,影响范围较大,持续时间1~3天,多形成阵性降雨,雨势暴烈,次阵雨一般不超过1小时,暴雨中心多发生在上游东南部山区。
该流域的洪水主要由暴雨形成,据调查,洪水最早出现在4月(春汛),9、10月受连阴雨影响亦有洪水发生,但量级较大的洪水一般均出现在7~9月,历时短,强度大。洪水历时一般1天左右,主峰历时数小时。
3.2.3 洪水计算
由于该流域无实测洪水资料,且工程场址以上流域面积较小(小于200km2),依据《水利水电工程设计洪水计算规范》(SL44-93)及《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》(1984年10月,以下简称《84图集》)规定,本次设计洪水复核:洪量采用图集降雨径流关系曲线查,洪峰流量采用推理公式计算,洪水过程线采用概化过程线叠加。
本次设计暴雨采用《84图集》和《05图集》分别查算,并对成果
作对比分析后选用。
3.2.3.1设计防洪标准
山口水库是一座以灌溉为主,兼顾供水、防洪、生态旅游等综合利用的小(Ⅰ)型水利工程。水库下游有三门峡市区、310国道、连霍高速、郑西高铁等基础设施,位置十分重要。
依据《防洪标准》(GB50201-2014)及《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)有关规定,结合该水库的重要性,大坝防洪标准采用:50年一遇(P=2%)设计,500年一遇(P=0.2%)校核。
3.2.3.2设计暴雨
设计时段分为10min、1h、6h、24h四种历时,设计暴雨计算包括设计时段的点、面雨量和暴雨递减指数,依据《84图集》,流域面积小于50km2时可用点雨量代替面雨量。坝址以上控制流域面积小于50km2,故采用点雨量代替面雨量。各频率设计面暴雨见表3.2-1
3.2.3.3 产流计算
1)设计暴雨
根据设计暴雨计算分析,本次计算分别采用《05图集》与《84图集》查算的设计暴雨成果进行设计洪水计算。
2)平均入渗率
本工程位于黄河支流山丘区,根据《84图集》中水文分区划分,属于第Ⅴ分区,其平均入渗率为5mm/h~8 mm/h 。本次计算选用6mm/h 。
3)设计净雨计算成果
用24小时设计雨量查山丘区水文分区I 线次降雨径流关系P+Pa ~R 线,得出24小时各种频率设计净雨量。I 线流域最大初损I max =55mm ,Pa 为前期影响雨量,50年一遇以上暴雨Pa =I max ,10~20年一遇,Pa =2/3Imax =35.0mm 。各种频率24小时设计净雨量见表3.2-2。
表3.2-2 设计净雨计算成果表
3.2.3.4 汇流计算
山口水库流域面积小于200km 2,根据《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》采用推理公式计算汇水面积洪峰流量。基本公式为:
洪峰流量采用推理公式按下式计算:
0.278m n
s Q F ψ
τ=
1/31/4
0.278
L
mJ Q τ=
1n s
μ
ψτ=-
式中:Q m—设计洪峰流量,m3/s;
ψ—洪峰径流系数;
τ—洪峰汇流时间,h;
μ—平均入渗率,mm/h;
S—设计最大1小时雨量平均强度,即设计频率1小时面雨量,mm;
F—流域面积,km2;
L—坝址以上干流长度,m;
J—干流平均坡降;
n—设计暴雨递减指数;
m—汇流参数。
汇流参数(m)是按《84图集》分区建立的流域参数(1/41/3
θ=)
L F J
//
与汇流参数(m)相关关系进行推求,各流域特征参数按1:1万及1:5万地形图量算。
1)洪峰、洪量计算成果
坝址以上流域面积28.15km2,坝址以上干流长度8.93km,从坝址到流域上游沿最远流程的平均纵比降J=2.994%。“84图集”洪水计算成果见表3.2-3。“05图集”洪水计算成果见表3.2-4。