水文水利計算(施工水面線

1、水文水利計算1水文計算1.1流域概況茶陽鎮(zhèn)地處三條河流（汀江、小靖河、漳溪河）匯合之處，三條河流流域情況如 下:汀江：汀江是韓江的主要支流，位于福建省西部，廣東省東部，它發(fā)源于福建 省寧化縣南部山區(qū)武夷山脈的大悲山東麓，自北向南流經(jīng)福建長汀、武平、上杭、永 定、廣東大埔等縣。沿河先后有舊縣河、黃潭河永定河、樟溪河、小靖水等主要支流 匯入，于三河壩處于梅潭河、梅江匯合后注入韓江。韓江流經(jīng)豐順、潮汕平原，注入 南海。汀江流域集水面積11802km 2,福建省境內(nèi)集水面積10141km 2，占全流域集水面積的85.9%，廣東省境內(nèi)僅占14.1%，干流河長328km，主要在福建境內(nèi)，廣東境 內(nèi)僅約40

2、km。流域內(nèi)地勢北高南低，河道狹窄。峰市以上盆地峽谷相間，平均坡降11.64 %，峰市至石下壩約6km間兩岸懸崖峭峻，水流湍急，為峽谷段，平均坡降4.4%0。石下壩至茶陽河道雖然較開闊，但仍屬“ U”型河谷，茶陽以下才逐漸開闊。流域內(nèi)平原約占3%，丘陵占5%，而山地則占92%。流域內(nèi)植被蓋和水土保持 般尚好。漳溪河：漳溪河，又名大靖河。屬于汀江一級支流。發(fā)源于福建永定縣東華山, 流至大埔縣的西河區(qū)上黃砂車上村后稱為漳溪河。沿程經(jīng)過西河區(qū)的上黃砂、下黃砂、 漳北、漳溪、車龍、黃塘鄉(xiāng)和茶陽鎮(zhèn)的梅林、角庵等鄉(xiāng)村，到茶陽鎮(zhèn)穿過仙基橋流入 汀江?？偧昝娣e825平方公里，大埔境內(nèi)165平方公里，河流長度

3、87公里，大埔 境內(nèi)32公里。河床比降0.419%，河面寬50-100米。1996年前，漳溪圩以下原可 通小木船，由于自然情況的變化，河床日高，水量漸少，而且沿河多級筑壩，興建水 電站和水輪泵站，障礙通航，加上公路暢通，已經(jīng)不再通船。上游植被好，但大埔境內(nèi)差，水土流失嚴(yán)重。漳溪河水資源理論蘊(yùn)藏量為3.72千瓦，大埔境內(nèi)已作多級開發(fā)，最大一級是西河水電站，總裝機(jī)3X500千瓦。橋梁建筑有黃塘坑橋、北塘公路橋、仙基橋、上黃砂橋和漳北橋等。小靖河，小靖河屬汀江一級支流，發(fā)源于大埔縣豐溪林場上坪畬，流經(jīng)大覺、古村、戀墩、太寧、渡頭崗等鄉(xiāng)村，至茶陽鎮(zhèn)出口入汀江，集雨面積124平方公里。干流長29公里，河

4、床坡降0.066%。上游植被良好，特別是發(fā)源地豐溪林場已列為動 植物自然保護(hù)區(qū)，有利于水土保持。水力資源多可利用，豐溪林場內(nèi)已作三級開發(fā)，大覺鄉(xiāng)有二級開發(fā)，尚有多級有 待開發(fā)利用。氣溫：根據(jù)多年統(tǒng)計資料，本流域多年平均氣溫 21 r，年內(nèi)溫差變幅較大，最高氣溫39 C,最低氣溫-4.2 C,多年平均相對濕度79%，各月的月平均相對濕度在7783%之間，日最小相對濕度6%，發(fā)生在4月份。降雨：降雨年內(nèi)分配不均，多年平均降雨量17001800 mm , 49月份占全年降雨的76.7%，其中56月占全年的35.1%，46月以鋒面雨為主，79月以臺 風(fēng)雨為主。蒸發(fā)、風(fēng)向、風(fēng)速：根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笳緦崪y統(tǒng)計資

5、料，多年平均水面蒸發(fā)量為1153mm。流域內(nèi)以東南風(fēng)為多，最大風(fēng)速10m/s。汀江上杭站最大瞬時風(fēng)速為 32m/s（1973年8月9 日），相當(dāng)于1112級大風(fēng)，相鄰河流石窟河蕉嶺氣象站最大風(fēng)速 為17m/s，梅縣站為16m/s，因此建議本工程最大風(fēng)力暫采用 10m/s。徑流：本流域徑流年際變化較大，年內(nèi)分配極不均勻，以4月9月為汛期，約占年徑流量的70%80%，最小徑流量為1月，只占年徑流量的2%左右。1.2設(shè)計洪水計算汀江段設(shè)計洪水計算 茶陽水電站壩址設(shè)計洪水計算成果根據(jù)廣東省大埔縣茶陽水電站初步設(shè)計報告（廣東省水利電力勘測設(shè)計研究 院），摘錄得其設(shè)計洪水計算成果如下表 1-1。表1-1茶

6、陽電站壩址設(shè)計洪水計算成果（黃基）頻率P(%)米用設(shè)計流量及壩址相應(yīng)水位Q 設(shè)(m3/s)H下游（m）1921858.262832857.493.33775757.055711756.3710615655.4520514554.2733.3445453.4050385452.60梅州市水文分局茶陽城區(qū)段汀江洪峰流量分析成果本洪水設(shè)計計算采用水文學(xué)面積比擬法，以溪口站實測資料為基準(zhǔn)，對茶陽水電 站壩址及獅子口河段進(jìn)行各級頻率流量計算。根據(jù)分析報告成果，錄得成果如下:溪口站洪峰流量頻率分析成查見表1-2，茶陽水電站壩址、獅子口河段各級頻率表1-2流量的設(shè)計成果見表1-3 。頻率P設(shè)計河段流量（m3

7、/s）茶電壩址獅子口溪口站頻相應(yīng)壩相應(yīng)壩均值Q(m3/s)CvCs/Cv設(shè)計洪水（m3/s）采用系列長度1%2%5%10%20%39000.453.0921083207110615051401959-2005溪口站洪峰流量頻率分析成果表溪口站汀江茶陽電站及其它河段設(shè)計洪水成果表表1-3(%)率流量(m 3/s)面積9241.4(km 2)址水位(m)址水位(m)192109218983657.6758.26283208328888556.957.493.3377507757827756.4657.05571107117759355.7856.37續(xù)表1-3頻率P(%)溪口站頻率流量(m 3/s

8、)設(shè)計河段流量(m3/s)相應(yīng)壩 址水位(m)珠基相應(yīng)壩 址水位(m)黃基茶電壩址獅子口面積9241.4(km 2)1061506156656854.8655.452051405145548953.6854.2733.344504454475252.8153.405038503854411252.0152.60計算成果比較分析1-4。將梅州市水文分局河段流量計算分析成果與廣東省大埔縣茶陽水電站初步設(shè)計表1-4報告中的茶陽水電站壩址設(shè)計洪水計算成果進(jìn)行對比，數(shù)值列如下表頻率P(%)水文分局分析成果省院初設(shè)報告成果水位差(m)流量(m 3/s)相應(yīng)水位流量(m 3/s)相應(yīng)水位19218(m)58

9、.2610090(m)59.41-1.152832857.493.33775757.05710056.610.445711756.37694056.42-0.0510615655.4520514554.27519054.32-0.0533.3445453.4050385452.60設(shè)計計算水位對比情況表(黃基)由上表對比情況可知，各頻率洪峰流量在茶陽電站壩址處的相應(yīng)水位，在P = 5%以下，基本一致。高水位時，即 p= 3.33 %以上，流量及水位偏差較大。本設(shè)計對該 情況分析如下:茶陽壩址設(shè)計流量、高水水位與廣東省大埔縣茶陽水電站初步設(shè)計報告中 的茶陽水電站設(shè)計洪水計算成果有區(qū)別， 主要原因

10、為分析資料系列長度不一致造成的;廣東省大埔縣茶陽水電站初步設(shè)計報告中指出“高水部分用高陂水利樞紐可行性推算回水成果和1973年查測洪水位及最近建立的壩址臨時觀測水尺的實測 成果，綜合分析提出采用的壩址水位流量關(guān)系成果?！庇捎诟呲樗麡屑~工程可行性 研究報告計算范圍較廣，對梅江及汀江的水面線推求過程中，未能詳細(xì)考慮梅江及 韓江的支流對水面線的影響，導(dǎo)致兩種計算結(jié)果存在偏差。廣東省大埔縣茶陽水電站初步設(shè)計報告中洪峰流量的設(shè)計采取甲、乙兩種途徑分析計算：其中，甲種洪水主要考慮來自棉花灘水庫（壩址和棉花灘水庫發(fā)生同頻率洪水，棉花灘壩址區(qū)間發(fā)生相應(yīng)洪水）；乙種洪水主要來自區(qū)間（壩址和棉 花灘壩址區(qū)間發(fā)生

11、同頻率洪水，棉花灘水庫發(fā)生相應(yīng)洪水），偏安全考慮，取兩種計 算成果的大值。由此產(chǎn)生差異。本次水文局計算，以溪口水文站實測資料、茶陽電站壩址少量實測資料以及新設(shè) 立的茶陽水文站近年三場較大洪水實測資料的綜合分析，計算依據(jù)真實可靠，計算分 析序列較廣東省大埔縣茶陽水電站初步設(shè)計報告長，經(jīng)對比分析，計算成果合理 可靠，故本設(shè)計的汀江上游水位采用梅州市水文局相關(guān)洪水計算成果。茶陽城區(qū)段汀江P=50%的設(shè)計洪水Q=3854 m3/s 。漳溪河、小靖河設(shè)計洪水計算 地理參數(shù)a）集水面積（F）:茶陽水電站壩址以上集水面積 F茶陽電站=9241.4 km2 ;漳溪河流域F漳溪水=825km2 ；小靖河流域F小

12、靖水=124 km2 ；b）河長（L）:茶陽水電站壩址以上河流長度 L茶陽=328 km ;漳溪河流域河流長度L彰溪河=87km ;小靖河流域河流長度L小靖河=29 km ；C）河流平均坡降（J）:茶陽水電站壩址以上平均坡降 J茶陽壩上=0.0044 ；漳溪河流域河流平均坡降J彰溪河=0.00419 ；小靖河流域河流平均坡降J小靖河=0.00066 ;工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計洪水計算頻率本工程設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為2年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，所需計算設(shè)計洪水的頻率P=50%。設(shè)計洪水查算參數(shù)a）根據(jù)本工程所處地理位置，查廣東省暴雨徑流查算手冊有：本集水區(qū)域位于廣東省暴雨徑流查算手冊分區(qū)的韓江I區(qū)，應(yīng)采用韓江設(shè)計 雨型

13、；暴雨低區(qū)的定點定面關(guān)系（a ttF）;內(nèi)陸產(chǎn)流參數(shù)；廣東省綜合單位線滯時 m10關(guān)系圖中的B線；漳溪河流域集水面積大于500 km2，應(yīng)采用廣東省綜合單位m號無因次單位線uiXi;小靖河流域集水面積小于500 km2，應(yīng)采用廣東省綜合單 位n號無因次單位線uiXi。1-5、b）點雨量均值（Ht ）、變差系數(shù)Cv、點面換算系數(shù)（a t ）、相應(yīng)計算頻率（P） 下的Kp值（Cs=3.5Cv ）、廣東省分區(qū)產(chǎn)流參數(shù)f。查廣東省水文圖集及廣東省暴雨徑流查算手冊得各計算參數(shù)如下表表 1-6 。歷時（小時）162472Ht4580112152Cv0.400.400.400.40a0.6640.7620.

14、8840.88650%Kp 值0.910.910.910.9150%設(shè)計面雨量85.96122.4650% 時 f2.481.01漳溪河流域暴雨查算參數(shù)表表1-5歷時（小時）162472Ht4580112152小靖河流域暴雨查算參數(shù)表表1-6Cv0.400.400.400.40a0.8450.910.9490.9655%Kp 值0.910.910.910.9150%設(shè)計面雨量136.24188.0950% 時 f2.691.07小靖河和漳溪河設(shè)計洪水計算成果a）漳溪河設(shè)計洪水計算計算采用程序SUHM-1A （廣東省綜合單位線）和TL-1A （推理公式法）進(jìn)行計表1-7算，計算得結(jié)果并比較如下表

15、1-7漳溪河設(shè)計洪水計算成果表（P=50%）頻率P廣東省綜合單位線法推理公式法備注50%588.74m 3/s573.87m 3/s相差2.53%20%1018.67m 3/s1110.00 m 3/s相差8.23%5%1549.84m 3/s1640.00m 3/s相差5.5%3.33%1679.05m 3/s1790.00m 3/s相差6.2%2%1915.51m 3/s2060.00m 3/s相差7.01%根據(jù)合理協(xié)調(diào)計算，兩種方法計算成果不超過20%，選取綜合單位線法計算作為最終成果，即P=50%時，Q漳溪=588.74m3/s 。b）小靖河設(shè)計洪水計算計算采用程序SUHM-1A （廣

16、東省綜合單位線）和TL-1A （推理公式法）進(jìn)行計頻率P廣東省綜合單位線法推理公式法備注50%165.98m 3/s135m 3/s相差18.95%表1-8算，計算得結(jié)果并比較如下表1-8小靖河設(shè)計洪水計算成果表（P=50%）20%248.57m 3/s250m 3/s相差0.65%5%362.57m 3/s421.67m 3/s相差14.01%3.33%395.12m 3/s472.39m 3/s相差16.36%2%436.82m 3/s538.57m 3/s相差18.89%根據(jù)合理協(xié)調(diào)計算，兩種方法計算成果不超過20%，選取綜合單位線法計算作為最終成果，即P=50%時，Q小靖=165.98

17、 m3/s 。1.3 施工洪水施工洪水標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)本工程的規(guī)模，按水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范（SDJ338-89 ）、水利水電工程施工導(dǎo)流設(shè)計守則（DL/T5114-2000）和堤防工程設(shè)計規(guī)范（GB50286-98 ）的規(guī)定，本工程臨時性擋水建筑物按最高級別確定為5級，導(dǎo)流建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)為510年一遇（本工程導(dǎo)流建筑物為土圍堰）。根據(jù)水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范（SDJ338-89 ）的規(guī)定，導(dǎo)流設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)采用枯水期（103月 份）3年一遇洪水（P=33.3% ），但是結(jié)合本工程的特點及工程施工進(jìn)度安排，本設(shè)計 對施工期洪水作出以下計算分析。施工洪水計算 根據(jù)施工設(shè)計要求: 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)：3年

18、一遇洪水;各堤圍施工時段選擇10月4月時段。根據(jù)施工組織設(shè)計需要，本工程施工洪水參考省水電設(shè)計院2004年編的廣東省大埔縣茶陽水電站初步設(shè)計報告施工洪水計算成果結(jié)合2007年底實施的大埔縣茶陽鎮(zhèn)城區(qū)防洪堤東升橋至下橋關(guān)應(yīng)急搶險工程的實際施工經(jīng)驗，對施工洪水進(jìn)行分 析計算。、據(jù)省水電設(shè)計院2004年編的廣東省大埔縣茶陽水電站初步設(shè)計報告利用茶陽壩址上游原溪口水文站資料和棉花灘水庫洪水的資料，統(tǒng)計個時段不同頻率施 工流量，設(shè)計成果如下表：1）茶陽水電站各月最大洪峰流量（m3/s）茶陽水電站各月最大洪峰流量P(%)1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月年最大6113429429438

19、563721335520593057061637溪口水1000000000000文站20449102012013155191462581206304304451900000000007777477477438563721335520577477477774棉花 灘調(diào)104000004節(jié)后 流量2077774774774315519146258120774774777744000004163647997999655572521551610區(qū)間55頻率201124754654670132617111611999311315715763717313310292993637茶陽 水電109833091

20、690站208910213213251914711094589089519310005030說明：茶陽水電站 84月P = 10%、20%的最大洪峰流量考慮棉花灘水庫蓄水調(diào)節(jié)，棉花灘電站 最大下泄發(fā)電流量 Q = 774m 3/s。59月棉花灘流量是未經(jīng)水庫調(diào)節(jié)后的流量，因不在施工洪水 期考慮范圍。2）茶陽壩址各月多年平均流量及相應(yīng)水位見下表1 109月10月11月12月1月2月3月4月Q(m3/s)233148130156141166256383H( m)44.9844.4644.3444.5144.4144.5745.1145.75茶陽水電站壩址各月多年平均流量及相應(yīng)水位表（黃基）表 1

21、10當(dāng)上游青溪電站發(fā)電調(diào)峰 Qm = 828m 3/s時，相應(yīng)茶陽壩下水位為47.20m 。3） 9月、10月、11月上、中、下旬5年一遇平均流量及相應(yīng)水位見下表 1-119月10月11月上旬中旬下旬上旬中旬下旬上旬中旬下旬Q(m 3/s)270302329182172163141132129H( m)45.145.345.544.644.644.544.444.344.2970715154表 1 119月、10月、11月上、中、下旬15年一遇平均流量及相應(yīng)水位表當(dāng)上游青溪電站發(fā)電調(diào)峰 Qm = 828m 3/S時，相應(yīng)茶陽壩下水位為47.20m。、根據(jù)2007年底實施的大埔縣茶陽鎮(zhèn)城區(qū)防洪堤

22、東升橋至下橋關(guān)應(yīng)急搶險工程（現(xiàn)已順利完工）施工過程中，由于受汀江上游青溪水電站發(fā)電調(diào)峰影響，小靖河 及漳溪河出口段外江水位壅高至 47.0047.50m高程。綜上，施工期洪水汀江外江水位取 47.50m高程為起推水位，對施工期洪水水面線進(jìn)行推算。由于本工程處于汀江、小靖河、漳溪河匯合之處，小靖河、漳溪河與百侯鎮(zhèn)百侯水電站重建工程所在流域梅潭河同屬汀江一級支流，流域特性相近，故本工程施工洪 水設(shè)計選用省水電設(shè)計院2003年編的大埔縣百侯鎮(zhèn)百侯水電站重建工程初步報告 中的施工洪水計算成果，采用水文比擬法進(jìn)行推求。大埔縣百侯鎮(zhèn)百侯水電站重建工程初步報告中的施工洪水計算采用百侯水位站19652000年

23、資料，將歷年各月最高洪水位查百侯水位站水位流量關(guān)系曲線, 則得歷年各月最大流量，然后按施工要求，分別統(tǒng)計分析 9月次年4月、9月次年3月、10月次年4月、10月次年3月、11月次年3月、11月次年2月各時段的最大流量，并做頻率計算，百侯電站三年一遇洪水的分期設(shè)計洪水計算成果結(jié)果見表1-12。項目洪峰流量（m3/s）全年9394103104112113年數(shù)37353535353535計算Cv0.691.51.31.30.950.71.2Cs3Cv3Cv3Cv3Cv3Cv3Cv3CvQpP=33.3175426580209390135193百侯電站分期設(shè)計洪水計算成果表（P=33.3%）表 1-1

24、2由于本工程處于汀江、小靖河、漳溪河匯合之處，小靖河、漳溪河與百侯鎮(zhèn)百侯水電站重建工程所在流域梅潭河同屬汀江一級支流，流域特性相近，可采用水文比擬 法推求大埔縣茶陽鎮(zhèn)城區(qū)防洪堤工程分期設(shè)計洪水。計算公式如下：Q1/Q 2=(F1/F2)2/3Q1百侯歷年最高水位，見以上流量統(tǒng)計表;F1百候電站集雨面積，1261km 2;F2小靖河集雨面積，124km 2 ;漳溪河集雨面積，825km 2。根據(jù)公式計算茶陽鎮(zhèn)城區(qū)防洪堤分期洪水如下表1-13項目洪1峰流量(m 3/s)全年9394103月104月112113月Qp小靖河3749112446832941漳溪河13233214371582941021

25、45百侯電站分期設(shè)計洪水計算成果表（P=33.3%）表 1-13考慮施工條件、施工強(qiáng)度及各枯水期洪峰流量，112月洪峰流量最小，但施工期較短，工期壓力大，不合適；103月的洪峰流量較小，雖比月104月洪峰大, 但是其工期可長1個月，洪峰流量大不多。綜合考慮后，選取103月分期洪水成果,洪峰流量分別為小靖河46 m 3/S，漳溪河為158 m 3/s。表 1-14施工洪水水面線計算結(jié)果如下:序號斷面位置樁號計算結(jié)果（m）備注1小靖河出口X0+0047.52Xo+o547.53X0+1047.54X0+1647.55X0+2147.56下橋關(guān)下X0+2647.587下橋關(guān)上X0+3147.618X

26、0+3647.659上橋關(guān)下X0+4147.7210上橋關(guān)上X0+4547.7311X0+5047.7312X0+5547.7713東升橋下X0+6047.8414東升橋上X0+6548.215X0+7048.23小靖河施工洪水水面線計算成果表（2）（黃基）0續(xù)表1-14（黃序號斷面位置樁號計算結(jié)果（m）備注16X0+75048.2317X0+80048.8318X0+85049.1819X0+90049.18小靖河施工洪水水面線計算成果表（2）基）20X0+95049.5221X1+00049.5922X1+05049.5923X1+10049.7724X1+15049.7725X1+20049.8226X1+25049.8227X1+30049.8928茶陽大橋下X1+34049.9829茶陽大橋上X1+38049.9830X1+43050.2131X1+48050.2132X1+53050.2133X1+59050.3734大埔縣華僑中X