1一、設(shè)計(jì)任務(wù)天福廟水庫位于湖北省遠(yuǎn)安縣黃柏河?xùn)|支的天福廟村，大壩以上流域面積553.6km2,河長58.2km,河道比降10.6‰,總庫容6357萬m3,是一座以灌溉為主，結(jié)合防洪、發(fā)電、攔沙、養(yǎng)殖等綜合利用的水利工程。天福廟水庫于1974年冬開工建設(shè)，1978年建成，已運(yùn)行近30年。1975年技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，水文系列年限僅20年，系列太短，也缺乏大洪水資料。本二、流域概況(一)流域自然地理及工程概況天福廟水庫位于湖北省遠(yuǎn)安縣黃柏河?xùn)|支的天福廟村，大壩以上流域面積553.6km2,河長58.2km,河道比降10.6‰,總庫容6357萬m3,是一座以灌溉為主，結(jié)合防洪、發(fā)電、攔沙、養(yǎng)殖等綜合利用的水利工程。天福廟水庫位置及其水系見圖KS1-1.天福廟水庫于1974年冬天開工建設(shè)，1978年建成，大壩為漿砌石雙曲拱壩，壩前河底高程348m,壩高63.3m,電站總裝機(jī)6040kw。水庫死水位378m,死庫容714萬m3,正常蓄水位409m,相應(yīng)庫容6032萬m3,。設(shè)計(jì)洪水位(P=2%)409.28m,校核(P=0.2%)洪水位409.8m,壩頂高程410.3m,防浪墻頂高程411.3m。庫區(qū)吹程1000m。(二)流域水文氣象資料溫，春雨多于秋雨，氣溫年內(nèi)變化較大，無霜期長。多年平均氣溫16.8℃,歷年最高氣溫達(dá)40℃,最低氣溫-12℃,平均風(fēng)速1.2m/s,多年平均最大風(fēng)速15.5m/s,風(fēng)向多為NE。流域多年平均降水量1036.3mm,流域暴雨頻繁，洪水多發(fā)，4~10月為汛期，汛期降雨量占全年降雨量的86.7%左右，尤其以七月最大，占全年的19.5%。月降雨量最少是12月，僅占全年的1,3%。2、水文測站黃柏河干流上1958年設(shè)立池灣河水文站，1971年設(shè)立小溪塔水文站，1961年在東支設(shè)3、分鄉(xiāng)站歷史洪水根據(jù)1982年省雨洪辦對宜昌市歷史洪水調(diào)查成果的審定結(jié)果，分鄉(xiāng)站洪水的排位為1935年、1984年、1826年、1930年、1958年，資料可靠，可直接采用。經(jīng)審定認(rèn)為，分鄉(xiāng)站1935年洪水為1826年以來的第一位，重現(xiàn)期為176年，1984年洪水與1926年、1930年洪水相當(dāng)，分別測定為1826年以來的2~4位，1958年洪水位1826年以來的第五位。分鄉(xiāng)站歷史洪水成果見表KS1-12序號年份洪峰流量1d洪量3d洪量重現(xiàn)期備注12不能定量3不能定量454、天福廟水庫洪峰洪量系列天福廟水庫洪峰、洪量系列年份洪量Qm(m3/s)1d洪量W?3d洪量W?35、天福廟水庫典型洪水過程線(1984年7月26~28日)見表KS1-3典型洪水過程線(1984.7.26-28)時(shí)段時(shí)段時(shí)段時(shí)段012345678946、天福廟水庫庫容曲線和泄洪建筑物泄流曲線天福廟水庫庫容曲線根據(jù)庫區(qū)1:2000地形圖進(jìn)行了復(fù)核計(jì)算，與《湖北省中型水庫調(diào)度規(guī)程》刊布成果一致，見表KS1-4。左岸溢洪道堰頂高程398.0m,2孔，每孔凈寬13.0m,為弧形閘門控制。壩頂溢洪道堰頂高程402.4m,4孔，每孔凈寬8.0m,亦為弧形閘門控制。由該該式計(jì)算泄洪建筑物泄流曲線，見表KS1-4.天福廟水庫庫容曲線和泄洪建筑物泄流曲線庫容左岸溢洪道q1壩頂溢洪道q20000000壩的級別123正常運(yùn)用非常運(yùn)用1、水利水電樞紐工程的等級工程等級水庫防洪治澇灌溉供水水電站工程規(guī)?？値烊莩擎?zhèn)及工礦企保護(hù)農(nóng)田(萬畝)治澇面積灌溉面積(萬及工業(yè)的重要性容量(×特別重特別5型要重要二大(2)型重要0重要0三中型0中等5中等四小(1)型一般一般五小(2)型2、水工建筑物的級別工程等級永久性水工建筑物級別臨時(shí)性水工建筑物主要建筑物次要建筑物1134223433454455555水工建筑物級別防洪標(biāo)準(zhǔn)[重現(xiàn)期(年)]山區(qū)、丘陵區(qū)平原區(qū)、海濱區(qū)設(shè)計(jì)校核設(shè)計(jì)校核混凝土壩、漿砌石壩及其他水工建筑物土壩、堆石壩一可能最大洪水(PMF)或二三四五故，根據(jù)：①水庫總庫容6367萬m3=0.6367*10^8m3,即該水工建筑物的等級為三級；②水庫處于湖北省遠(yuǎn)安縣，屬于山區(qū)；③大壩為漿砌石雙曲拱壩。結(jié)合以上三表得天福廟水庫防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為T=50年，校核為T=500年。(一)洪峰、洪量選樣1、天福廟水庫壩址1959~1977年峰、量系列根據(jù)分鄉(xiāng)站同期資料換算而得：洪峰按面積比指數(shù)的2/3次方換算，洪量按面積比的一次方換算。62、天福廟水庫壩址1978~2001年峰量系列直接采用天福廟入庫洪水系列計(jì)算。具體見表KS1-2(二)天福廟水庫壩址歷史洪水分析、換算序號年份洪峰流量1d洪量3d洪量重現(xiàn)期備注12不能定量3不能定量452、天福廟水庫壩址歷史洪水①洪峰按面積比指數(shù)的2/3次方換算，ki=k2/3=0.51122/3=0.6393③建立天福廟水庫壩址1978~2001年洪峰、洪量的相關(guān)關(guān)系1978~2001年洪峰、洪量數(shù)據(jù)如下表年份洪量Q(m3/s)1d洪量W?3d洪量W?7得相關(guān)關(guān)系如圖：洪峰、洪量相關(guān)關(guān)系(1d)0洪峰、洪量相關(guān)關(guān)系(3d)洪峰、洪量相關(guān)關(guān)系(3d)0根據(jù)相關(guān)關(guān)系公式，可計(jì)算得：W=0.0003×4680+0.1341=1.538181826年洪峰流量為Q=2385,→W。=0.0002×2385+0.0710=0.5480故天福廟歷史洪水?dāng)?shù)據(jù)表為年份洪峰流量1d洪量3d洪量五、設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算天福廟水庫洪峰流量經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算表MmIⅡⅢV1234569789經(jīng)驗(yàn)頻率曲線如下：0頻率P(%)第一次配線Cs/Cv=3第二次配線Cs/Cv=2.5第三次配線Cs/Cv=3.58868288848222600.00%20.00%目測Cs/Cv=3.5是與經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)配合良好，即可作為目估適線法最后采用的理論頻率曲線。得50年一遇設(shè)計(jì)洪峰：e-2=Q(φzCv+1)=510×(3500年一遇校核洪峰：Q=02=Qφo2%Cv+1)=510×(6.01×0.天福廟水庫1d洪量經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算表序號1d洪量W1PMmIⅡⅢV123456789離勢系數(shù)Cv經(jīng)驗(yàn)頻率曲線如下：20.00%40.00%頻率P率P(%)882424688283288862得50年一遇1d設(shè)計(jì)洪量：500年一遇1d校核洪量：3、3d洪量的頻率計(jì)算天福廟水庫3d洪量經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算表序號3d洪量W3)PMmIⅡⅢV123456789離勢系數(shù)Cv經(jīng)驗(yàn)頻率曲線如下：(*10~8m3)經(jīng)驗(yàn)頻率曲線理論頻率曲線選配計(jì)算表)223555955957D0.60000.40000.2000目測Cs/Cv=3是與經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)配合良好，即可作為目估適線法最后采用的理論頻率曲線。得50年一遇3d設(shè)計(jì)洪量：500年一遇3d校核洪量：W-02%=W(4o%Cv+1)=0.2891×(5.17×0.65+1)=1.2①天福廟水庫典型洪水過程線見表KS1-3②按同頻率放大法計(jì)算設(shè)計(jì)洪水過程線已經(jīng)求得天福廟水庫p=0.2%的洪峰流量：Q?=2962.08m3/s一日洪量為：W.2=0.6272×10?m3三日洪量為：W3.02=1.2606×1洪峰洪量三日洪峰、洪量典型洪水過程線的洪峰洪量起訖時(shí)間Kw=0.6272÷0.7112時(shí)段放大倍比0123456789③過程線如圖：天福廟水庫天福廟水庫p=0.2%設(shè)計(jì)洪水過程線與典型洪水過程線0放大流量典型流量六、設(shè)計(jì)洪水調(diào)洪計(jì)算天福廟水庫為有閘溢洪道，調(diào)洪時(shí)段△t=1h。其水庫庫容曲線和泄洪建筑物泄流曲線見表KS1-4,1、繪制Z~V、q~V曲線如下圖：2000庫器00一至設(shè)計(jì)蓄水位409m。其相應(yīng)的庫容V=6045×10?m3/s3、下泄流量過程線q~tt)時(shí)間(ht)時(shí)段QV000000012345678910111122………最大下泄流量q=2422m3/s校核洪水位為409.3m,校核庫容為V=6127m3天福廟水庫設(shè)計(jì)洪水過程線及下泄流量過程線天福廟水庫設(shè)計(jì)洪水過程線及下泄流量過程線—Q0七、壩頂高程復(fù)核計(jì)算風(fēng)雍高渡安全超高h(yuǎn)。根據(jù)建筑物等級選取，見表KS1-5V:計(jì)算風(fēng)速，設(shè)計(jì)工況采用1.5倍的多年平均最大風(fēng)速，校核工況采用多年g:重力加速度H=348m