设计洪水分析计算

创作编号：

GB8878185555334563BT9125XW

创作者：凤呜大王*

设计洪水分析计算

1、洪水标准

依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL44-2006），

确定该工程等级为五等，按20年一遇洪水标准设计，200年一遇洪水校核。

本水库上游流域面积为1.6平方千米，属于小于30平方千米范围，按《山东省小型水库洪水核算办法》（试行）进行洪水计算。

2、设计洪水推求成果

1、基本资料

流域面积F=1.6平方公里，干流长度L=2.1千米，干流平均比降j=0.02。

根据山东省小型水库洪水核算办法，查《山东省多年平均二十四小时暴雨等值线图》，该流域中心多年平均二十四小时暴雨H24=85毫米。

该水库水位、库容关系表如下：

设计溢洪道底高程177.84米，相应库容23.29万立米。

2、最大入库流量Q m计算

（1）、流域综合特征系数K

按下式计算K=L/j1/3F2/5

（2）、设计暴雨量计算

查《山东省最大二十四小时暴雨变差系数C v等值线图》，该流域中心C v=0.6，采用C s=3.5C v应用皮尔逊3型曲线K p值表得，20年一遇K p=2.20，200年一遇K p=3.62，则20年一遇最大24小时降雨量H24=2.2*85=187毫米，200年一遇最大24小时降雨量H24=3.62*85=307.7毫米。

（3）单位面积最大洪峰流量计算

经实地勘测，该工程地点以上流域属丘陵区，查泰沂山北丘陵区q m- H24-K关系曲线，得20年一遇单位面积最大洪峰流量及200年一遇单位面积最大洪峰流量q m。

（4）洪水总量及洪水过程线推求

已算得20年一遇最大24小时降雨量H24=187毫米及200年一遇最大24小时降雨量H24=307.7毫米，取其75%为P 。设计前期影响雨量P a取40毫米，计算P+P a，查P+P a与设计净雨h R关系曲线，得20年一遇及 00年一遇h R。

洪水总量按下式计算W=0.1*F*h R，由此可计算得20年一遇及200年一遇洪水总量W。

将洪水过程概化为三角形，洪水历时按下式计算T=W/1800Q m。

3、调洪计算成果

已知水位-库容关系曲线，溢洪道泄流按宽顶堰计算，泄量q=1.5Bh3/2，起调水位与溢洪道底齐平，以上计算，由计算机软件模拟图解法计算。计算成果见下图：

图 1 桐峪沟水库20年一遇调洪计算图

并将该成果列如下表：

桐峪沟水库防洪调洪成果表

图 2 桐峪沟水库200年一遇调洪计算图

坝顶高程设计

1、坝顶超高计算

坝顶超高按（SL189—96）公式（

式中：

Y—坝顶在静水位以上的超高（m）；

R—波浪在坝坡上的最大爬高（m）；

A—安全加高值（m）。

㈠波浪爬高计算

1.波浪的平均波高、平均波周期及平均坡长计算

按（SL274—2001）附录A中的蒲田实验站公式：

式中：

h m—平均波高(m)；

T m—平均波周期(s)；

W—计算风速（m/s），采用水面以上10m处多年平均最大风速，正常运用条件下取1.5倍的多年平均年最大风速；非常运用条件下取多年平均年最大风速；本水库取多年平均

年最大风速为20 m/s；

D—风区长度（m），按设计洪水位（正常运用）和校核洪水位（非常运用）分别取值；

H m—水域平均水深（m），按设计洪水位（正常运用）和校核洪水位（非常运用）分别取值；

g—重力加速度，取9.81m/s2。

平均波长可按下式计算：

式中：

L m—平均波长（m）；

H—迎水面坝前水深（m），按设计洪水位（正常运用）和校核洪水位（非常运用）分别取值。

计算：正常运用情况平均波高h m、平均波长L m；

非常运用情况平均波高h m、平均波长L m。

2.平均波浪爬高计算

平均波浪爬高采用（SL274—2001）中的（

式中：

R m—平均波浪爬高（m）；

m—单坡的坡度系数，若坡脚为α，则m=ctgα；

KΔ—斜坡的糙率及渗透性系数。干砌石取0.75.浆砌石取0.80、混凝土预制块取0.85～0.90；

K W—经验系数，取K W=1～1.02；

h m—平均波高；

L m—平均波长。

计算：正常运用情况R m；非常运用情况R m。

3.设计频率的波浪爬高值计算

设计频率波浪爬高值取累积概率P=5%的爬高值。查《碾压式土石坝设计规范》表（，据此计算最大波浪爬高R p：计算：正常运用情况R p；非常运用情况R p。

2、安全超高

正常运用情况取0.50m，非常运用情况取0.30m。

3、坝顶高程复核

坝顶高程应分别按以下情况进行计算，取其最大值。

1.正常蓄水位加正常运用情况的坝顶超高。

2．设计洪水位加正常运用情况的坝顶超高。

波浪计算成果如下：

20年一遇计算成果：

平均波长Lm= 3.48 m

平均波高Um= 0.33 m

计算波浪壅高e= 0.0016 m

Rm= .40 m

计算Rp= .78m

200年一遇计算成果：

平均波长Lm= 3.90 m

平均波高Um= 0.36 m

计算波浪壅高e= 0.0017 m

Rm= .44 m

计算Rp= .86 m

坝顶高程计算成果见下表：

坝顶高程计算成果表单位：m

当坝顶上游侧设有稳定、坚固、不透水且与坝的防渗体紧密结合的防浪墙时，可利用防浪墙抵御风浪，坝顶超高可以是静水位到防浪墙顶的高差。根据规范要求，在正常运用情况下，坝顶应高出静水位至少0.5m；在非常运用情况下，坝顶不应低于静水位。为此，设计坝顶高程182.0米，满足设计要求。

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