小型水库水文计算

2水文 2.1流域概况

××水库位于××西南方向，坝址高程1760m，径流面积

0.78km，主河长1.6km，平均坡降为88‰，流域平均高程1880m，径流量条形状。

2

××水库属珠江水系西洋江流域源头支流，地处珠江流域与红

河流域的分水岭上。河流自北向南，在坝址下游500m向西转，进入溶洞，流入其龙得河，又通过地下暗河进入头河，汇入西洋江，流域水系分布详见《××水库水系图》。

××水库流域地处中低山区，森林种类较多，主要分布有灌木、

杂草、杉木等植物，目前，森林林植被完好，覆盖率在80%以上，径流内有少量的泉点出露，来水主要靠地表径流。

2.2气象特性

西洋江流域属中亚热带高原季风气候区。夏季受东南太平洋和孟加拉湾暖湿气流影响，5～10间湿热多雨，水量充沛，其降水量占年降水量的85%左右，此期间又多集中在6—8月，占全年降水量的50%左右。冬季，受周围山脉作屏障作用，阻滞北方冷空气的入侵，使本流域干燥，凉爽少雨（11—4月），据××县象站资料统计，多年平均降水量为1046.00mm，蒸发量（d=20m）为1637.6mm，多年平均气温为16.7℃，极高最高气温为36.7℃，最低为-5.5℃。多年无霜期为306天，雨季相对湿率82%，绝对浊率19.9hpa，旱季相对湿度76%，绝对湿度10.8hpa。以上结果表明，流域具有气候温和，降

-1-

水量年际变化小，年内分配均匀，集中程度高，干湿分明的特点。该气候特点决定了径流由降水补给，径流与降水规律一致。

2.3年径流分析

拟建的××水库坝址附近属无测水文气象资料地区，水库设计年径流量根据其地理位置及气候成固相似性的特点，采用查径流深等直线图和移用西洋街（二）站径流模数两种方法分析，再作综合论证后取值。

2.3.1移西洋街（二）站径流模数法

西洋街（二）站属国家基本水文站，观测内客有水位、流量、降水、蒸发，观制面积2473km2。该站有1964—2001年的流量统计系列，且该系列已具有一定的代表性，统计年限满足规范要求，用适线法将该径流系列进行频率计算，矩法初估参数，取倍比系数C5=2.5CV，计算结果如表2-1

-2-

由表2-1计算离势系数CV： CV=

∑in=1(k2-1)2

n-1

=0.35

则西洋街（二）站径流量统计参数如表2-2。

-3-

表2-2

××水库位于西洋街（二） 站的源头支流上，直线距离50km，

虽然××水库控制面积远小于西洋街（二）站的控制面积，但彼此间为同一个流域，具有相同的气候条件，帮移用径流模数计算年径流量：

0.78×43.02=33.56万m

3

各种频率的年径流量如表2-3。

重现期（年）

10000

20001800

1000

100

20

10

5

2

5

10

20

100

优选值：Cv=0.35均值（Qo）:411.03Cs/Cv=2.5

流量

16001400

采用值:Cv=0.330均值（Qo）:411.00（倍比）Cs/Cv=2.5

1200

（M3/S.月）

1000

800

600400

2000

0.01

0.10

1.0

5.0

10

20

30

50

70

80

90

95

99

频率（%）

西洋街（二）站年径流量频率曲线图

-4-

2.3.2查径流深等直线图

查××水文站1981年9月编制的《××水文图集》得××水库片区年降水量为1030mm，根据1995年编制的《××水资源调查及水利区划（成果报告）》可知，陆面蒸发量为600～770mm之间，×

×水库海拔较高，陆面蒸发取600mm，则由水量平衡公式得：

径流深：1030-600=430mm 径流模数：430×0.1=43万m/km 水库年径流量：43×0.78=33.54万m

查《××水文图集》得，水库坝址处降水变差系数CV=0.3，偏差系数CS=2CV，则各种频率的年径流量如表2-3。

3

3

2

表2-3

由表2-3法 可知，两种方法计算的多年平均径流量相近，只出入0.02万m。变差系数CV的取值也比较相近。为更合理取值，综合各因素，取用两种方法的平均值，则××水库年径流量如表2-4：

3

-5-

表2-4

2.4设计年径流分配

××水库无任何实测的水文资料，设计年径流分配移用西洋街

（二）站典型年的分配，近同倍比法进行分配到月。

在西洋街（二）站径流系列中分析选取1970-1971年作丰水年（P=12），1976-1977年为平水年（P=48），1980-1981年为枯水年（P=87），则××水库年径流分配如表2-5：

表2-5

2.5地下水径流量

水库库区内有少量的地下泉点补给常年不断。本年11月8日测

-6-

得流量为为0.0027m/s，12月1日测得流量为0.0018 m/s。通过对碗厂村的几位老人的了解，通过他们对各时段的介绍，折算后得出各月的径流量如表2-6。

33

表2-6

××水库设计规模为小（2）型蓄水工程，年径流设计保证率取

用P=75%，由该水库年径流量总分配如表2-7。

表

2-7

2.6水库蒸发

××水库与××气候站同处于西洋江流域，两地均处于西洋江

流域的分水岭上，两地相距直线距离34.5km，两地海拔高程虽然出入较大，但属同一个流域，有相同的气候条件，故水面蒸发量移用

××气候站实测的蒸发量进行分析。该站有1954年至2002年的水

面蒸发统计系列，用适线法将该系列频率计算，矩法估参数，点线配合情况见图。取CS=2CV。得均值为1637.61mm，CV=0.008，各频率蒸发量如表2-8。

-7-

重现期（年）

[1**********]00

1000

100

20

10

5

2

5

10

20

100

优选值：Cv=0.08均值（Qo）:1646.15Cs/Cv=2.0

流量

32002800

采用值:Cv=0.080均值（Qo）:1646.20（倍比）Cs/Cv=2.0

2400

（mm）

2000

1600

1200800

4000

0.01

0.10

1.0

5.0

10

20

30

50

70

80

90

95

99

频率（%）

广南（气）站年蒸发量（d=20cm(频率曲线图

表2-8

××水库设计规模为小（2）型水库工程，水面蒸发采用与径流

量对应的保证率，选用P=75%，水面蒸发分配直接采用对应的年内分配，结果如表2-9。

-8-

表2-9

2.7水库泥沙计算

××水库及下游的西洋街（二）站均未进行悬段质泥沙观测，

水库泥沙计算按正常运行年限的沉积泥沙估算：

Vd=N·

rFr0

=1.245万m 取1.2万m

3 3

N—水库正常运行年限，取30年；

r—平均侵蚀模数。库区土壤侵蚀主要以水力侵蚀为主，但库区植被好，植被率在80%左右，查土壤侵蚀强度分级标准得，轻度侵蚀的侵蚀模数为800T/km；

F—水库径流面积；

r0—沉积物的容重，取1.5T/m。

3

2

2.8渗漏损失

坝轴区基底基岩均为灰白色厚层石英砂岩泥质粉矿岩、微弱含水层，岩层产状倾向上游，地层防渗性能好，无构造影响和不利组成。

故库盆内不会有漏水现象有在，渗漏损失按中等地质条件，采用时段平均库容的1%计算。

-9-

2.9 洪水计算

××水库无实测的洪水资料，洪水计算根据××1994编制的

《××省暴雨洪水查算实用手册》进行计算。 2.9.1、基本情况

××水库径流面积F=0.78km2，主河长L=1.6km，河床平均坡降

i=0.088。水库洪水由库区径流的暴雨所形成，洪水与暴雨同频率。 2.9.2、洪水标准

××水库主体工程为浆砌石坝，根据《水利水电工程等级划分

及洪水标准》SL－2000规定，工程等级为五等，设计洪水标准为20年一遇(p=5%)，校核洪水标准为200年一遇(p=0.5%)。 2.9.3、设计暴雨计算 （1）、设计暴雨历时、时段

根据××省暴雨特点，设计暴雨历时取24h，时段△t取1h。 查图暴雨等值图将径流集雨中心各种历时的统计参数值列于表2-9-1，并列出各种频率的设计点暴雨量。

设计点暴雨量计算表

2、计算点设计暴雨量的递增指数值，列于表2-9-2。

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H6p H24p N2p=1.285Lg—— N2p=1.285Lg—— H1p H6p

点设计暴雨量递增指数值

其它历时点暴雨计算如下： H(2－5)=5%=H24p×4

－N3p

×6

－N2p

×t ×t

N2p

N2p

H(2－5)=0.5%=H24p×4

H(7－23)=5%=H24p×24

－N3p

×6

－N2p

－N3p

×t

N2p

H(7－23)=0.5%=H24p×24

2

－N3p

×t

N2p

3、进行0.78km的暴雨历时的aF1t值计算

查××省《暴雨区划图》得，水库位于暴雨第十区，由《××省分区综合时～面～a.p关系表》进行径流面积为0.78km的各时段的aFt值，见表2-9-3。

4、按《××省一日暴雨分区雨型表》的十区排列次序，将H面t值排列下表2-9-4——2-9-5。

2

-11-

-12-

二十年一遇暴雨净雨过程计算

表2-9-4

-13-

二百年一遇暴雨净雨过程计算

-14-

2.9.4产流计算

1、确定产流渗数值

查××省暴雨洪水查算手册的附图《产流参数分区图》可知，该工程的综合产流参数分别为：Wm=100mm，WT=82mm,Fc=2.2mm/h，E=3mm，△R=10mm。

2、1h逐时段雨量计算，计算过程如表。

2.9.5汇流计算

1、汇流系数与雨强的计算及取值。

查《汇流系数数分区图》得：Cm=0.4、Cn=0.65。

由表可算出，P=5%的最大3h净雨强度为60mm，P=0.5%的最大3h净雨强度为78.6mm，均超过非线性，经全省分析、设计、校核标准主净雨强度取值的规定：3h净雨强度取10mm。 2、纳希瞬时单位线参数n、k值计算

B=F/L=0.78/1.6=0.305 M1=CmF

0.2622

2

·J

－0.171

·B

－0.476

·(i/10)

－0.171

0.84F－0.109

=0.4×0.78

0.262

×0.088×0.305

－0.476

×1

=0.999 n=CnF

0.161

=0.65×1.06

0.161

=0.625

k=M/n=0.83/0.65=1. 601 3、时段单位线计算

(1)由n、k值查《S(t)曲线查用表》，将t/k、S(t)分别列于表，并计算t(h)值。

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表2-9-6

(2)由表2-9-6的计算结果绘制S(t)曲线图。

S(t)曲线

(3)由S(t)曲线图从t=0起，每隔1h读取S(t)值，填入表2～9～10，按公式q(1.t)=10F/3.6V(1.t)计算出水库河流1h10(mm)时段单位线q(1.t)列于表2-9-7。

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