(1) 设计洪水计算依据。 设计洪水计算依据主要有以下规范和文件。
① 《 水利水电工程设计洪水计算规范》 (SL44—2006)。
② 山东省水利厅 “鲁水管字 [2007] 6号文” 关于印发 《 山东省小型水库安全状况排
查办法》 (试行) 通知。
(2) 设计洪水计算方法。 采用山东省小型水库防洪复核计算 (试用稿) 的等值线图中相
应的水文数据进行复核。
(3) 设计洪水设计参数。 陈家疃塘坝区的流域面积为0.15km2, 干流的比降为0.031。
(4) 设计洪水具体推求。 由山东省暴雨等值线图推求设计洪水。 根据山东省水文水资源
勘测局2000年编制的短历时暴雨参数等值线图, 查得流域中心处多年平均最大24h面雨量
113mm, 变差系数Cv 值为0.57。 点面换算系数采用 《 山东省最大、 中型水库防洪安全复核
洪水计算办法》 中的点面换算系数。 查 “山东省最大24小时暴雨点面关系折减系数表”, 求
流域不同频率设计的面雨量。
① 流域特征参数的计算。 经过计算得F2/5=0.47, J1/3=0.314, 代入下式:
k=L/(F2/5J1/3)
则流域特征综合参数k=3.5。
② 设计暴雨量的计算。 根据 《 山东省小型水库所在县暴雨统计参数分析成果》 (山东省
水文水资源勘测局, 2007 年 10 月 9 日) 附表 1 查 得: 桃 村 镇 多 年 平 均 最 大 24h 降 雨 量
H24=113mm; 桃村镇多年平均最大24h降雨量变差系数Cv 值为0.57。
采用Cs=3.5Cv, 应用皮尔逊Ⅲ型频率曲线 Kp 值表, 查得各频率 Kp 值, 并按下式计
算各频率24h降雨量 H24P%:
H24P%=KpH24
式中 H24P%———某频率24h降雨量, mm;
Kp———模比系数, 应用皮尔逊Ⅲ型频率曲线 Kp 值表来查得;
H24———多年平均最大24h降雨量, mm。
经计算, 设计暴雨量计算成果见表10-5。
表10-5 设计暴雨量计算成果
项目 P=5% P=0.33%
H24/mm 113 113
Kp 2.14 3.68
H24P%/mm 214.82 415.84
③ 最大洪峰流量的计算。 经测量计算该工程地点以上流域的比降为0.031, 根据 《 山东
省小型水库洪水核算办法》 (试行) 中对于山区和丘陵的划分要求, 经分析比较, 确定该流
域属于山区。
根据流域综合特征参数及各频率24h降雨量值, 查 《 山东省小型水库洪水核算办法》
(试行) 中胶东山区qm-H24-K 关系曲线, 得到单位面积最大洪峰流量qm。
Qm=qmF
式中 Qm———最大洪峰流量, m3/s;
204 第三部分 农田灌溉与排水工程实例qm———单位面积最大洪峰流量, m3/ (s·km2);
F———流域面积, km2。
最大洪峰流量计算成果见表10-6。
表10-6 最大洪峰流量计算成果
项目 P=5% P=0.33%
qm/[m3/(s·km2)] 23.0 38.0
F/km2 0.15 0.15
Qm/(m3/s) 3.45 5.70
④ 洪水总量的计算
a. 洪水总量计算。 以设计标准的最大24h暴雨量 H24P%的75%, 加上前期影响雨量
Pa, 查 P+Pa-hR 降雨径流关系曲线求出净雨量深度hR, 再用净雨量深度hR 乘上流域面积
F 即得到洪水总量 W :
W =0.1hRF
其中, 前期影响雨量一般取Pa=40mm。 各频率洪水总量计算成果见表10-7。
表10-7 洪水总量计算成果
项目 P=5% P=0.33%
P/mm 181.37 311.88
hR/mm 145.00 270.00
F/km2 0.15 0.15
W/×104m3 2.17 4.05
b. 洪水过程计算。 洪水过程按三角形计算, 洪水历时 T (即三角形过程的底宽) 按下
式进行计算:
T=W/(1800Qm)
式中 T———洪水历时, h。
在一般情况下, 最大洪峰流量Qm 出现在T/3的地方。 洪水过程计算成果见表10-8。
表10-8 洪水过程计算成果
项目 P=5% P=0.33%
W/×104m3 2.17 4.05
T/h 3.50 3.95
T/3/h 1.17 1.32
Qm/(m3/s) 3.45 5.70
⑤ 调洪计算
a. 水库水位-库容-泄量关系。 陈家疃塘坝溢洪道为无闸控制开敞式, 溢洪道底高程为
72m。 根据 《 山东省小型水库洪水核算办法》 (试行) 中对小型水库溢洪道泄量的计算要求,
塘坝溢洪道泄量可采用以下简化公式进行计算:
q=MBh3/2
式中 M———流量系数;
B———溢洪道的宽度, m;
h———溢洪道堰顶部以上的水深, m。
第10章 山东省某市小型农田高效节水灌溉工程规划设计实施方案 205塘坝水位-库容-泄量关系计算成果见表10-9。 水位-库容关系曲线如图10-1所示。
表10-9 塘坝水位-库容-泄量关系计算成果
水位/m 库容/×104m3 调洪库容/×104m3 泄量/(m3/s)
64 0.00
65 0.01
67 0.55
70 2.65
71 3.70
72 5.01 0.00 0.00
73 6.61 1.60 1.54
74 8.27 3.26 4.36
75 10.23 5.22 8.00
0 2 4 6 8 10 12
76
72
68
64
m
×104m3
图10-1 水位-库容关系曲线
b. 调洪演算。 陈家疃塘坝溢洪道为无闸控制开敞式, 调洪演算可采用 《 山东省小型水
库洪水核算办法》 (试行) 中的图解法进行。 起调水位取溢洪道底高程, 即起调水位为72m。
各频率调洪演算成果见表10-10。
表10-10 各频率调洪演算成果
项目 P=5% P=0.33%
最大下泄流量/(m3/s) 0.70 2.01
调洪库容/×104m3 0.80 2.45
库容/×104m3 5.97 7.59
最高水位/m 72.5 73.5
从表10-10中可以看出, 陈家疃塘坝20年一遇设计洪水位为72.5m, 最大下泄流量为
0.70m3/s; 300年一遇校核洪水位为72.5m, 最大下泄流量为2.01m3/s。
⑥ 塘坝工程设 计。 陈 家 疃 塘 坝 工 程 主 要 包 括: 大 坝 工 程; 放 水 洞 工 程; 溢 洪 道
工程。
a. 大坝工程设计。 大坝为碾压式土石坝, 坝体的安全超高1.0m, 设计坝顶高程74m,
设计坝顶宽度4.5m, 坝体长度92m, 设计最大坝高10m。 上游坡的坡比为1∶2.5, 下游坡
的坡比为1∶2.5。
坝基防渗为岩 基 混 凝 土 齿 墙。 坝 前 坡 为 干 砌 块 石, 护 坡 厚 度 为 0.3m, 碎 石 垫 层 厚
0.2m, 粗砂垫层厚0.1m; 坝后坡为草皮护坡。
b. 放水洞工程设计。 塘坝放水洞布置于主坝的中端, 放水洞进口底高程为67m, 放水
洞为坝下埋 DN200钢筋混凝土管, 坝后设置控制闸阀, 以便于供水时进行控制。
206 第三部分 农田灌溉与排水工程实例c. 溢洪道工程设计。 溢洪道工程位于大坝与山体之间, 堰顶高程为70m, 顶净宽3m,
最大下泄流量为12.32m3/s; 溢洪道岸坡护砌工程长60m, 一座4m 跨溢洪道的交通桥, 采
用钢筋混凝土板式桥结构。
⑦ 新建塘坝的主要指标。 新建陈家疃塘坝的主要指标见表10-11。
表10-11 新建陈家疃塘坝的主要指标
塘坝名称 标号 坝顶高程/m 坝顶宽度/m 最大坝高/m 坝体长度/m 边坡系数
陈家疃塘坝 TB15 74.00 4.50 10.00 92.00 2.5
⑧ 新建陈家疃塘坝工程量及投资概算 (略)。