水库防洪评价报告.pdf

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1、1 1概述概述1.11.1 项目背景项目背景1.1.11.1.1 项目所在地理位置项目所在地理位置夏县晋平黄河生态旅游开发项目位于夏县祁家河乡。夏县位于运城市东南部，地理坐标为东经1110211141和北纬 34553519，东靠黄河，西依峨嵋岭，中条山、鸣条岗横穿全境，四周与平陆、盐湖、闻喜、垣曲接壤，隔黄河和河南省渑池县相望，全县总面积 1352.6Km2。祁家河乡地处夏县东南方向的中条山腹地，东接垣曲县，西连平陆县，南与河南渑池县隔黄河相望，北与本县泗交镇接壤。乡政府所在地距县城70 公里，是夏县最偏远的山区乡镇。库区位于祁家河乡窑泉村深切河谷内，河谷宽度 60350m，呈“V”字型，两

2、岸山体雄厚。1.1.21.1.2 建设项目所在流域规划概况建设项目所在流域规划概况项目区位于中条山深处的泗交河祁家河乡段。泗交河发源于泗交镇西沟村的东、西普峪，由东向南，在泗交镇与王家河、法河汇流，又向东流，经祁家河乡于平陆县曹川乡老鸭池入黄河，全长120 华里，流域面积 353 平方公里，清水流量立方/秒。西沟泗交水库段，引泗济运工程在寨里河、王家河上建有简易引水设施，用以引取两河的清水基流。而南河、法河的清水基流及四条河流的洪水径流尚未开发。泗交水库祁家河乡段，两岸住有居民，通往祁家河乡公路沿河而修，当地政府对公路旁河堤已建。祁家河乡入黄口段无人居住和厂矿企业，完全尚未开发。1.1.31.

3、1.3 项目建设规模项目建设规模该工程是拦蓄泗交河河水，解决本旅游项目漂流用水问题和增加该段局部水面，开发水上项目，发展当地经济。根据水利水电工程等级划分及洪水标准(SL2522000)中的有关规定，确定工程等别为等，规模为小(2)型。主要建筑物为 4 级，次要建筑物为 5 级，临时建筑物为 5 级。大坝为浆砌石重力坝，坝顶高程 205.000m，溢流堰顶高程200.000m，最大坝高 18.28m。坝顶长 80m，顶宽 4.0m。溢流段长 48m，分 7 孔泄流，单孔净宽 6m。溢流段采用连续式消力塘消能。冲沙洞直径 1.5m，长 25m。水库建成后，可形成万 m2水面，回水长度 750m,

4、库容万 m3。淹没林地 46 亩,滩地亩。1.1.41.1.4 项目工作进展情况项目工作进展情况2010 年 3 月受夏县晋平黄河生态旅游开发有限公司的委托，运城市水利勘测设计研究院承担该项目拦水坝工程的设计，组织有关技术人员到工程现场进行水文、地质、水工、施工等方面调查研究，对各项勘测设计任务进行了部署，在水文分析、径流调节计算、调洪演算、水工设计、施工布置的基础上，进行了坝轴线和坝体结构布置方案、主体工程施工方案进行了优化，进一步核实了淹没实物指标。2010 年4 月委托中国地质科学院水文地质环境地质研究所，完成了该项目环境影响评价报告。1.1.51.1.5 任务来源任务来源根据中华人民共

5、和国水法第四章之三十八条和中华人民共和国河道管理条例第二章之十一条规定：“在河道管理范围内建设取水口、码头和其他拦河、跨河、临河建筑物、构筑物，铺设跨河管道、电缆，应当符合国家规定的防洪标准和其他有关技术要求，工程建设方案应当依据防洪法的有关规定报有关水行政主管部门审查同意”、“修建跨河、穿河、穿堤、临时的取水口、码头、道路、渡口、管线等建筑物及设施，建设单位必须按照河道管理权限，将工程建设方案报送河道主管机关审查同意后，方可按照基本建设程序履行审批手续”。依据国家计委、水利部河道管理范围内建设项目管理的有关规定（水改19927 号），对于河道管理范围内建设项目，应进行防洪评价，编制防洪评价报

6、告。受夏县晋平黄河生态旅游开发有限公司的委托，我公司承担了夏县晋平黄河生态旅游开发项目拦水坝水库工程防洪、安全评价的编制工作。根据河道管理范围内建设项目管理的有关规定（水政19927 号）、关于进一步加强和规范河道管理范围内建设项目审批管理的通知（水建管2001618 号）、河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则（试行）（办建管2004109 号）及水库大坝安全评价导则（SL258-2000）的相关规定，编制完成本评价报告。1.21.2 评价依据评价依据1.2.11.2.1 法律法规和政策依据法律法规和政策依据（1）中华人民共和国水法（）；（2）中华人民共和国防洪法（）；（3）中华人民共和

7、国河道管理条例（）；（4）水利部、国家计委河道管理范围内建设项目管理的有关规定（水政19927 号）；（5）水利部关于进一步加强和规范河道管理范围内建设项目审批管理的通知（水建管2001618 号）。1.2.21.2.2 技术标准技术标准（1）防洪标准（GB50201-94）；（2）水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）；（3）水利工程水利计算规范（SL104-95）；（4）水利水电工程设计洪水计算规范（SL44-2006）；（5）水利水电工程水文计算规范（SL2782002）；（6）河道演变勘测设计调查规范（SL3832007）；（7）河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导

8、则（试行）（办建管2004109 号）。（8）水库大坝安全评价导则（SL258-2000）。1.2.31.2.3 其它资料其它资料（1）夏县晋平黄河生态旅游开发项目可行性研究报告（运城市水利勘测设计研究院，2009 年 8 月）；（2）夏县晋平黄河生态旅游开发项目拦水坝技施设计报告（运城市水利勘测设计研究院，2010 年 3 月）；（3）夏县晋平黄河生态旅游开发项目环境影响评价报告（中国地质科学院水文地质环境地质研究所，2010 年 4 月）；（4）实测河道断面资料；（5）万分之一、二千分之一地形图。1.31.3 评价河段范围评价河段范围根据河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则（试行）的

9、有关要求并结合夏县晋平黄河生态旅游开发项目修建以后洪水影响范围以及施工布置等影响范围，确定夏县晋平黄河生态旅游开发项目拦水坝工程防洪评价的范围主要为水库坝区、库区以及坝址以下消能河段、料场、渣场。依据水库大坝安全评价导则（SL258-2000）的有关要求夏县晋平黄河生态旅游开发项目拦水坝安全评价包括永久性挡水建筑物以及与大坝安全有关的泄水建筑物及金属结构等。1.41.4 技术路线及工作内容技术路线及工作内容1.4.11.4.1 技术路线技术路线通过历史及近期实地调查资料，进行河床演变及河势稳定影响分析，分析坝址上、下游河段河床演变规律；采用数学模型，通过壅水计算、泥沙冲淤计算、分析工程施工期和

10、运行期对河段防洪的影响；综合评价工程建设对河势及防洪的影响；提出评价意见和建议。拦水坝安全评价要求做到全面评价，重点突出。应对防洪标准、结构安全、渗流安全、抗震安全、金属结构安全以及工程质量和运行管理等进行复核或评价。1.4.21.4.2 工作内容工作内容主要工作内容如下：（1）概述：介绍项目的背景、评价的依据及工作内容。（2）基本情况：主要介绍项目的基本情况、河道基本情况等。（3）河道演变：分析河道近期演变以及将来的河道演变趋势。（4）防洪评价计算：包括水文分析计算、壅水分析计算以及河势影响分析。（5）防洪综合评价：主要评价水库对行洪安全的影响、对河势稳定的影响、对现有水利工程设施的影响及对

11、防汛抢险的影响，水库成库后河道泥沙淤积情况。（6）拦水坝安全评价对防洪标准、结构安全、渗流安全、抗震安全、金属结构安全以及工程质量和运行管理等进行复核或评价。（7）结论与建议：所评价水库对防洪各方面的影响及大坝的安全作出结论性意见，并提出主要建议。主要研究内容及工作方法如下：（1）通过对本河段河道历史演变、地质调查等资料分析，对河道演变和库区稳定及山洪灾害作一定的评述。（2）计算坝址处不同频率的洪水，通过洪水调节计算，评价水库大坝的泄洪能力、对下游河道防洪及对大坝安全的影响。（3）运用实测的纵横断面资料，分析水库回水对上游的影响；（4）水库对河道河势的影响。（5）从河流规划、地区经济社会发展要

12、求以及防洪影响等方面综合评价水库对行洪的影响。2 2基本情况基本情况2.12.1 建设项目概况建设项目概况夏县晋平黄河生态旅游开发项目位于夏县祁家河乡。夏县位于运城市东南部，地理坐标为东经1110211141和北纬 34553519，东靠黄河，西依峨嵋岭，中条山、鸣条岗横穿全境，四周与平陆、盐湖、闻喜、垣曲接壤，隔黄河和河南省渑池县相望，全县总面积 1352.6Km2。祁家河乡地处夏县东南方向的中条山腹地，东接垣曲县，西连平陆县，南与河南渑池县隔黄河相望，北与本县泗交镇接壤。乡政府所在地距县城70 公里，是夏县最偏远的山区乡镇。库区位于祁家河乡窑泉村深切河谷内，河谷宽度 60350m，呈“V”

13、字型，两岸山体雄厚。该工程是拦蓄泗交河河水，解决本旅游项目漂流用水问题和增加该段局部水面，开发水上项目，发展当地经济。根据水利水电工程等级划分及洪水标准(SL2522000)中的有关规定，确定工程等别为等，规模为小(2)型。主要建筑物为 4 级，次要建筑物为 5 级，临时建筑物为 5 级。大坝为浆砌石重力坝，坝顶高程 205.000m，溢流堰顶高程200.000m，最大坝高18.28m。坝顶长80m，顶宽 4.0m。溢流段长48m，分 7 孔泄流，单孔净宽 6m。溢流段采用连续式消力塘消能。冲沙洞直径 1.5m，长 25m。水库建成后，可形成万 m2水面，回水长度 750m,库容万 m3。淹没

14、林地 46 亩,滩地亩。2.1.12.1.1主要涉河建筑物主要涉河建筑物水库永久涉河建筑物有大坝、库区河岸护堤，临时涉河建筑物有围堰、导流。2.1.22.1.2 工程等级及防洪标准工程等级及防洪标准一工程等别及建筑物级别根据水利水电工程等级划分及洪水标准(SL2522000)中的有关规定，确定工程等别为等，规模为小(2)型。主要建筑物为 4 级，次要建筑物为 5 级，临时建筑物为 5 级。二防洪标准根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）的有关规定，水库大坝设计防洪标准为20 年一遇，校核防洪标准为100 年一遇。2.1.32.1.3 涉河建筑物设计方案涉河建筑物设计方案一挡

15、水建筑物设计方案大坝为浆砌石重力坝，坝顶高程 205.000m，溢流堰顶高程200.000m，最大坝高18.28m。坝顶长80m，顶宽 4.0m。溢流段长48m，分 7 孔泄流，单孔净宽 6m。溢流段采用连续式消力塘消能。冲沙洞直径*2m，长 25m。水库建成后，可形成万 m2水面，回水长度 750m,库容万 m3。淹没林地 46 亩,滩地亩。二泄水建筑物设计方案溢流堰顶高程 200.000m，溢流段长 48m，分 7 孔泄流，单孔净宽6m。溢流段采用连续式消力塘消能。大坝底部设有冲沙洞，直径 1.5m，进口有平面钢闸门控制，型号为*2.0m,启闭机为 QP-K-125,冲沙洞长25m。2.2

16、2.2 河道基本概况河道基本概况2.2.12.2.1 流域概况流域概况项目区位于中条山深处的泗交河祁家河乡段。泗交河发源于泗交镇西沟村的东、西普峪，由东向南，在泗交镇与王家河、法河汇流，又向东流，经祁家河乡于平陆县曹川乡老鸭池入黄河，全长120 华里，流域面积 353 平方公里，清水流量立方/秒。该工程所处地貌为中条山地貌区及河流地貌区，主要由古老的变质岩系及新生界的冲、洪积物形成。地质构造属于相对稳定的地段。地震烈度为7 度，地震动峰值加速度值为0.15g。库区位于祁家河乡窑泉村深切河谷内，河谷宽度 60350m，呈“V”字型，两岸山体雄厚。库区不存在永久渗漏问题，产生诱发地震的可能性很小，

17、绝大部分库岸基本稳定。2.2.22.2.2 水文、气象水文、气象项目区位于中条山深处的泗交河祁家河乡段。泗交河发源于泗交镇西沟村的东、西普峪，由东向南，在泗交镇与王家河、法河汇流，又向东流，经祁家河乡于平陆县曹川乡老鸭池入黄河，全长120 华里，流域面积 353 平方公里，清水流量立方/秒。项目区属半干旱温带大陆性气候。冬季盛行西北风，干燥寒冷；夏季盛行东南风，炎热多雨。由于中条山脉形成一道天然的北东南西向的迎风屏障，东南吹来的海洋性季风受到阻挡，降水量比中条山北部的背风面盆地相对集中。多年平均降水量为 720mm；年平均气温13.1，极端最低气温-18.3，极端最高气温 40.1。无霜期 2

18、50天，最大风速 15m/s。2.2.32.2.3 地形、地貌、河道地质情况地形、地貌、河道地质情况该工程所处地貌为中条山地貌区及河流地貌区，主要由古老的变质岩系及新生界的冲、洪积物形成。地质构造属于相对稳定的地段。地震烈度为7 度，地震动峰值加速度值为0.15g。库区位于祁家河乡窑泉村深切河谷内，河谷宽度 60350m，呈“V”字型，两岸山体雄厚。库区不存在永久渗漏问题，产生诱发地震的可能性很小，绝大部分库岸基本稳定。坝址区河床部位沉积有厚5m 的第四系洪冲积混合土卵（漂）石及卵（漂）石混合土，局部夹砂层透镜体。坝基为吴家坪组的石英岩，岩性较硬，但存在沿覆盖层渗漏及渗透变形问题，将覆盖层及强

19、风化基岩全部清除，将基础置于吴家坪组石英岩弱风化层上，并进行灌浆处理。左坝肩地形坡度较缓，右坝肩基岩裸露，边坡较陡，且有裂隙存在，施工时两坝肩强风化层已清除，并采取了防护措施。3 3河道演变河道演变河道演变是河流的边界在自然情况下或受人工建筑物干扰时所发生的变化，这种变化是水流和河床相互作用的结果。影响河道演变的因素极其复杂多样，与该地区的地质、地貌、气候、土壤和植被等情况有密切联系。对本工程而言，起主要影响作用的是流量大小及其变化过程，流域来沙及组成，河道比降和河床物质组成。河道历史演变概况河道历史演变概况本河段的演变无相关的历史文献记载，本次主要是通过区域构造背景结合实地调查进行分析。3.

20、1.13.1.1区域构造变化及河系形成区域构造变化及河系形成该区在构造上位于豫皖断块西部，中条山块隆的北东侧，东临济源渑池块拗，北西侧为临汾运城新裂陷，南为芮城新裂陷，没有通过库区、坝址区断裂的区域性，属相对稳定的地段。地层总体呈单斜岩层，局部具有坡状小型褶曲，岩层走向小角度斜越河道，岩层产状 N203540，断裂构造不甚发育。地下水类型以碎屑类孔隙裂隙水、松散岩类孔隙水为主，基岩裂隙水位一般高于松散岩类孔隙水位及河水位，地下水一般由两岸向河床、由上游向下游流动。区内河道走向追踪构造走向，与构造方向基本一致，与河流溯源侵蚀基本一致。综上分析，河道历史演变情况符合地质构造变化及水系形成规律。3.

21、1.23.1.2工程所在河段演变情况工程所在河段演变情况水库为基岩山区峡谷型水库，河岸局部有耕地，其余基本为自然边坡，坡度一般 1825。库两岸大部分地段基岩裸露，为岩质边坡，未见发生或正在发生的变形位移现象。绝大部分库岸处于稳定状态，局部地段由于边坡较陡，有小规模坍滑掉块现象。库区两岸局部地段覆盖有低液限粉土、低液限粘土，但厚度一般不大，蓄水后会产生坍岸，其范围较小，对工程影响不大。山体较庞大，水库两岸地形相对较宽缓，其演变主要受构造控制，追踪构造走向发育，今后一段时间内将继续表现为该形式。河道近期演变分析河道近期演变分析3.2.13.2.1河道岸线及断面变化河道岸线及断面变化从七、八十年代

22、出版的 1/万地形图及 2010 年 3 月工程区 1:2000、1:500 实测地形图、河床纵、横断面图对比分析，防洪评价河段近 40年来在平面上无明显的岸线变化，河段深泓、横断面冲淤变化不明显，河道近期处于比较稳定的状态。3.2.23.2.2河道淤积变化分析河道淤积变化分析河道淤积主要受两方面的影响，一是流域内人类开发活动的加剧，使得水土流失的日趋严重，从而使河道淤积增加；二是该水库工程的建设，改变了河道原有的冲淤平衡模式，从而改变了河道的淤积形态。水库坝址河段无实测悬移质和推移质泥沙资料，泥沙选用水文比拟法计算的成果，年平均输沙量为万 m3。经现场查勘，该流域植被良好，森林覆盖率达30%

23、以上，地表裸露面积少，两岸山势陡峭，偶有块状崩塌体，河床多砂砾石和基岩，因此，河水清澈，河流泥沙不大。该段河道人类开发活动不多，水土流失不严重。河道及河道两岸无明显塌方和改道现象发生。对河道淤积影响较大的因素是其上下游水利水电工程，上游水库的建设减小了该河段的淤积，下游拦河建筑物的建设则会增加该河段的淤积。从现状调查来看。目前，坝址以上河段无较大的水利工程，只有一些小山塘，其拦沙作用较小，对减轻夏县晋平黄河生态旅游开发项目拦水坝水库祁家河河段的淤积影响能力较小。下游分析评价范围无水利工程。综上所述，河道近期演变主要受水库的影响，一方面由河道演变为水库，水面变宽，岸线平面发生变化；另一方面，河道

24、由于水库的建设，使河段淤积量及淤积速度增加。河道演变趋势分析河道演变趋势分析3.3.13.3.1河道演变特点河道演变特点河道演变主要受山区地形、地势、河床地质构造、两岸植被、当地气象和径流条件及人为的影响。根据现场调查及访问河段河边居民，发现长期以来河道无大的变化。水库建成后，库区内水体流速变缓，其悬移质将会逐步沉降而产生淤积，将会在库区内形成河床再造过程，根据水库所在河段的河道特点、枢纽布置、水库运行方式及库区段河道等情况，水库大坝以下河道在汛期河流造床时，水流条件与天然情况相比，河床可能发生局部的变形，但河道本身在较短的时间内能够达到新的冲淤平衡状态。坝址以上河道水位普遍抬高，在汛期洪水来

25、临时，受大坝挡水及库区泥沙逐年淤积的影响，难免造成库区水位的抬高，形成一定长度的回水区，在初期，库区河道以淤积为主，直至淤积达到平衡后，河床冲淤达到相对稳定状态。因此，河道历史、近代演变过程中河床河岸及走向基本上与现有河道走向一致，认为该河段河道演变是极其缓慢的，演变趋势基本趋于稳定。3.3.23.3.2河道稳定性分析河道稳定性分析本次防洪评价确定上至 P=5%回水尖灭点，下至老鸭池入黄口处,评价河段总长度为 8.0km，河段天然比降，河段两岸基岩裸露，河岸整体稳定，河段总体为山区稳定性河段，主河槽位置稳定。水库建库河段属于泗交河下游，按河流流经地区分类，属山区型河流，地形较简单，河谷形成一方

26、面与地壳构造运动有关，一方面又受到水流侵蚀作用的影响，两者在漫长的历史过程中共同作用，形成现在的河床形态。评价河段地貌特征表现为中条山地貌区及河流地貌区，缓倾单斜山岭，山体较庞大，水库两岸地形相对较宽缓，河水面宽 5080m，属峡谷地貌，“U”型谷。库区主要由古老的变质岩系及新生界的冲、洪积物形成。水库河段以峡谷为主，库区无矿山开采活动，也无其他工业，为典型的农业生产山区，以种植为主，人类工程活动对地质环境的影响小。水库建成后，库区水流变缓，对原河道的冲刷作用减小，只会形成库内泥沙淤积，不会造成河道向纵深方向发展。由于水库蓄水后，形成库岸再造，在库水的冲刷和浸蚀作用下，存在局部坍塌，但整体两岸

27、稳定性较好，故河道是稳定的。3.3.33.3.3库岸稳定性分析库岸稳定性分析库区位于祁家河乡窑泉村深切河谷内，河谷宽度 60350m，呈“V”字型，两岸山体雄厚。水库为基岩山区峡谷型水库，河岸局部有耕地，其余基本为自然边坡，坡度一般 1825。库两岸大部分地段基岩裸露，为岩质边坡，未见发生或正在发生的变形位移现象。绝大部分库岸处于稳定状态，局部地段由于边坡较陡，有小规模坍滑掉块现象。库区两岸局部地段覆盖有低液限粉土、低液限粘土，但厚度一般不大，蓄水后，除局部岸坡发生小的崩塌现象外，其范围较小，对工程影响不大，不会发生大的库岸坡稳定问题。水库区为V度地震基本烈度区，区域稳定较好，区内未发现活动断

28、裂等新构造，库水静水压力也不大，故产生水库诱发地震的可能性很小。库区回水范围内涉及地层为绢片岩及钙绢片岩及吴家坪组的石英岩，两岸地层中地下水位均高于河床水位，断裂构造不甚发育，未发现通向库外大断层，库区隔水条件较好，库周地下水补给河（库）水，不存在永久渗漏问题。3.3.43.3.4河道未来演变分析河道未来演变分析如前所述，本次防洪评价河段河床岸坡基本稳定，防洪评价河段河槽形状基本成型，在拦河建筑物的设计使用期内，评价河段平面位置不会发生大的改变。由于水库的修建，天然河流的水文和水力条件发生改变，输沙平衡遭到破坏，坝上游水流流速减少，输沙能力降低，引起淤积变化。随着泥沙淤积量的增大，坝前淤积高程

29、的抬高，拦沙率下降，经过一段时间后最终将达到冲淤平衡。大坝下游河段，河道变化主要集中在消能河段，由于河道来水受上游大坝影响，含沙量降低，水库汛期泄洪时受到水流的冲刷作用，河床沉积物被水冲走，将在下游形成冲坑，当冲坑底部达到一定高程时，形成的水垫能有效的缓冲水流冲刷，冲坑就不再发展，河床形成新的平衡。河床总的演变趋势是冲坑范围内河床高程逐渐降低，会重新形成一个平衡状态，河床高程将逐渐停止下降。河床两岸为岩质边坡，不会危机大坝及两岸安全。坝后下游至老鸭池入黄口处的地层，以硬质岩为主，水库的修建仅改变了天然径流，洪水期洪水较天然情况略有减小，将不均匀的天然径流调节成相对均匀的径流过程，水流条件的改变

30、较小，对下游河势无影响。大坝下游河段河水较修坝以前的含沙量减少，原有的冲淤平衡短期内被破坏，河床的演变趋势是高程逐渐降低，经过一定时间冲淤作用后，水流冲刷能力降低，重新建立新的冲淤平衡以后，河道高程将重新趋于稳定。河道演变分析结论河道演变分析结论根据对河道历史演变、近期演变及演变趋势的分析，认为河道历史、近期演变过程中河床河岸及河流走向与现有河道基本一致。其影响岸线变化的主要因素是河道上水库大坝的修建使得其相应河段由河道变为水库，河段水面宽度增加；其影响河道淤积的主要因素是流域内水土流失程度和河道上水利水电工程的兴建，但以上影响不会对河道造成大的改变。因此，河道演变趋势基本趋于稳定的。4 4防

31、洪评价计算防洪评价计算4.14.1 水文分析计算水文分析计算现收集水文资料有：(1)泗交水文站观测的泗交河支流王家河19731999 年 27 年径流资料，见表 4-1。(2)泗交河和清水河流域上游马家庙雨量站 19602005 年降雨实测资料，见表 4-2。泗交水文站王家河年径流量统计表表 4-1单位：万 m3序号1234567891011121314年份19731974197519761977197819791980198119821983198419851986年径流量114114171128393393423401158序号15161718192021222324252627年份198

32、7198819891990199119921993199419951996199719981999年径流量141211234256136208马家庙雨量站降水资料统计表表4-2单位：mm序号1234567891011121314151617181920212223年份19601961196219631964196519661967196819691970197119721973197419751976197719781979198019811982年降雨量序号2425262728293031323334353637383940414243444546年份19831984198519861987

33、198819891990199119921993199419951996199719981999200020012002200320042005年降雨量径流4.2.1 年径流量计算(1)泗交水库以上引泗济运工程在寨里河、王家河上建有简易引水设施，引取两河的清水基流。而南河、法河的清水基流尚未开发，此部分水量可作为受益区水源之一。泗交水库(已成)主要拦蓄泗交河扣除引泗济运工程引水量后的地表径流。泗交大坝位于泗交镇土崖头村，控制流域面积 107.2km2，流域内有四条支流：寨里河、王家河、南河、法河，长60.25km。支沟 7 条，长 48.5km，总长 109.75km，各支流的流域面积见表 4

34、-3。泗交大坝控制流域面积汇总表表 4-3河流名称寨里河王家河南河法河支沟合计流域面积(km2)土石山区(km2)13岩石山区(km2)森林面积(km2)地表径流计算泗交水文站位于夏县泗交镇泗交村，测流断面设在泗交河支流王家河上，测流断面以上控制流域面积13.9km2，流域平均宽度1.8km，干流长度7.9km，干流平均比降，流域平均坡降。该站于 1973年 6 月由山西省水文总站设立。从径流资料分析，19731999 年共 27 年资料，既有 19821985年的丰水年组，又有 19881990 年的平水年组，也有 19941997 年的枯水年组，包含了丰、平、枯各种年份，具有较好的代表性，

35、基本满足分析计算要求。寨里河、南河、法河上无任何观测资料。因此，泗交河年径流分析计算借用其支流王家河测流断面处年径流资料，采用水文比拟法计算。水文比拟法的基础是影响设计年径流量的各项因素与参考流域极为相似，即气候条件一致，流域下垫面情况相似，现分析两流域的各项因素。A 气候条件：王家河是泗交河的第二大支流，位于泗交河流域中部，均属于同一气候区，气候条件相似。B 流域下垫面因素：泗交河流域土石山区 13km2，岩石山区94.2km2，其中森林覆盖面积 32.5km2。王家河流域土石山区为 4km2，岩石山区为11.5km2，无森林覆盖面积，故泗交河径流调节能力应好于王家河流域。因此，采用水文比拟

36、法，将王家河流域的水文资料移植到泗交河流域上是可行的，且偏于保守的。根据王家河的实测资料，按流域面积比进行修正。计算公式为：W泗KW王K=F泗/F王式中：W泗、W王泗交河的径流量和王家河径流量(万 m3)；F泗、F王泗交河的流域面积之和及王家河流域面积(km2)。计算年径流量详见表 4-4，将各年可引水量大小按递减次序排列，详见表 4-5。经计算，多年平均径流量为万m3，Cv=，Cs=。采用适线法调整优选理论频率曲线。从适线情况看，当Cv=，Cs=时，理论频率曲线为妥，故确定的统计参数为W=万 m3，Cv=，Cs=。泗交河年径流量计算表表 4-4序号1234567891011121314年份1

37、9731974197519761977197819791980198119821983198419851986年径流量(万 m3)序号15161718192021222324252627年份1987198819891990199119921993199419951996199719981999年径流量(万 m3)泗交河年径流量经验频率表表 4-5序号1234567891011121314年份19981984198519821983199019891975198819921993198019761994年径流量(万 m3)频率(%)序号15161718192021222324252627年份19

38、86199919871991198119961979197719731978199519741997年径流量(万 m3)频率(%)年径流频率计算结果见表 4-6。泗交水库年径流量频率计算成果表表4-6单位:万m3特征参数均值CvCs/CvP=50%P=75%P=95%C 成果合理性分析王家河实测径流资料系列较长，包括了上世纪九十代中期枯水年组，具有很强的代表性。无论植被覆盖还是地形地貌，泗交河流域均优于王家河流域，因此，根据王家河的实测资料，采用水文比拟法确定泗交水库坝址处的地表年径流量是可靠的。(2)泗交水库祁家河乡段此段无实测径流资料，年径流量分别采用清洪径流分别计算法、年降水与年径流关系

39、法两种方法计算。清洪径流分别计算法A 清水径流量泗交水库祁家河乡段均属石灰岩，岩溶裂隙发育，含水丰富,经走访当地群众，多年流量稳定。为给工程建设提供可靠依据，摸清清水基流的基本情况，自 2006年 10 月份起，水文观测人员多次在拟建坝址进行实地测量，测量结果表明坝址处设计年枯水流量平均值为 0.5m3/s，则年总来水量为 1560万 m3。清水基流观测成果表表4-7单位（m3/s）测流位置流 量时间拟建坝址洪水径流计算洪水径流量按下式计算：WFh式中：W径流量(万 m3)；F坝址以上流域面积(km2)，取 77.5km2；h径流深(mm)。流域附近有马家庙雨量站。因此采用马家庙雨量站资料进行

40、分析计算。对 19602005 年 46 年的年降水量按递减次序排列，详见表 4-8。年降水量及经验频率表表 4-8序号1234567891011121314151617181920212223年份20031964198219981984198319611971198519681996197319881975199019931967198719662005200419761992降雨量（mm）频率(%)序号2425262728293031323334353637383940414243444546年份19891980197419792002197019991978197719691981199

41、420011986199119952000197219631962196519601997降雨量（mm）频率(%)经计算，多年平均降水量为 733.0mm，Cv=。采用适线法，确定参数 X=733.0mm，Cv=，Cs=2Cv。各设计频率年降水量见表 4-8。查山西省运城地区水文计算手册附表 2-3 和附表 3-3，求汛期降水量占全年降水量的百分比,按流域各地类分区面积加权平均计算设计频率汛期径流深。计算结果见表 4-9。年径流计算成果表（一）表 4-9特征参数洪水年降汛期汛期流域汛/年径流量年频率水量降水量径流深面积(%)（万（mm）（mm）（mm）（Km2）m3）50%75%95%7894

42、31247均值733CvCs/Cv2C 年径流总量清水和洪水径流之和为年径流量：P=50%W=2349 万 m3P=75%W=1991 万 m3P=95%W=1807 万 m3年降水与年径流关系法根据各频率的年降水量，查运城地区水文手册年降水量与年径流深表，求得年径流量，计算成果表见表4-10。年径流计算成果表（二）表 4-10频率频率P=50%P=75%P=95%年降水量（mm）年径流深（mm）控制流域面积（Km2）年径流量（万 m3）16481114605成果分析两种方法计算成果见表 4-11。年径流计算成果汇总表表4-11单位：万m3频率P=50%P=75%P=95%清洪分别计算法234

43、919911807年降雨与径流深关系法16481114605由表 4-11 知，两种计算的成果偏差较大。后者所查资料仅用至 1972年，资料系列短，误差较大。特殊的地质构造和岩体结构使水文手册统计的降雨与径流规律已不符合实际情况，所以采用清洪分别计算法计算的成果。4.2.2 径流年内分配设计典型年泗交河 1997 年径流量为万 m3，与 P=95%时年径流量为万 m3接近，则选1997 年王家河径流资料作为设计典型年,进行径流年内分配。清水河与泗交河相邻，暴雨量基本一致，平均纵坡坡比较接近，选用王家河 1997 年暴雨径流资料作为设计典型年，进行径流年内分配。各月径流量见表 4-12。典型年径

44、流量各月分配表表4-12单位：万m3月份径 流 量百 分 比123456789101112100合 计径流年内分配泗交水库和祁家河水库各月径流见表 4-13。径流年内分配表表4-13单位：万m3月 份水源泗 交水 库祁 家河 水库1807123456789101112合 计洪水洪水由于本流域内无洪水资料，洪水计算采用山西省暴雨洪水计算实用手册(以下简称手册)推荐的“推理公式配合概化过程线”法进行计算,推求各频率下洪峰流量及洪量。4.3.1 暴雨特性和洪水特性流域地处中条山迎风面，地形复杂，夏季多暴雨，集中在78 月份，暴雨来势猛烈，破坏性大，相应的洪水具有历时短、强度大、灾害重的特点。4.3.

45、2 设计洪水推求设计暴雨采用间接法计算，即先求流域中心设计点暴雨量，然后通过暴雨的点面关系，求相应的面暴雨量。查手册附图一至附图十得控制历时为 10min、1h、6h、24h、3d的点暴雨量均值 hot及变差系数 Cv，再根据需求的设计频率，查手册附表 1 求得模比系数 KP。各种历时的暴雨量 Ht可由下式求得：Ht=KPHot式中：Ht频率为 P 历时 t 的设计点暴雨量（mm）；KP频率为 P 的摸比系数；Hot历时 t 的暴雨均值（mm）。设计频率的点暴雨量、面暴雨量见表 4-14、4-15。各频率点暴雨量表 4-14单位：mm历时10min1h6h24h3dH10%H3%各频率面暴雨量

46、表 4-15单位：mm历时10min1h6h24h3dH5%H2%时程雨型设计根据短历时暴雨的时深关系计算st1 n21t 61 n1Ht3t(6t 24)H24241式中：Ht某一频率下历时为 t 的面暴雨量(mm)S雨力，即某一频率下历时 1 小时的面暴雨量(mm)1n12、n316 小时和 124 小时的暴雨强度衰减指数。根据上式计算逐时暴雨量，按主雨日雨量时程分配表的时程安排进行计算，结果见表 4-16。各频率暴雨过程线表 4-16日程主雨峰雨强序号起时程逐时雨量（mm）至P=10%P=%P=%6512342:00 0:00 6:00 7:00 8:00 9:0010:00 11:00

47、 12:00 4:008:00 6:007:00 8:009:00 10:0011:0012:00 17:00 10:00(3)产流分析本流域地类为变质岩石山区密敝林，产流分区为 17 区，该区为“饱和产流”，流域面积为 77.5km2，由手册图 3-1 上查得全面产流雨量为68mm，“饱和产流”的检验雨量为主雨峰及其以前暴雨量，从表4-18 知，各频率下逐时暴雨累积量分别为 128mm、180.8mm、256.1mm，都大于 65mm，即检验全部通过。“饱和产流”，模式采用随暴雨量及可能最大损失量而异的双曲正切损失模型：1R P1th a b Pa b P式中：R一次暴降雨产流深(mm)；P

48、包括前期影响量 Pa在内的流域平均次雨量，由手册表3-7，半干旱区中前期影响量=40；a、b损失系数的经验参数。主雨日产流过程计算：Rt=Ht-t式中：R t历时 t的产流深(mm)；Ht分段按时序累计的暴雨量(mm)；全降雨过程平均入渗率(mm/h)。计算结果见表 4-17、4-18 和 4-19。P=10%暴雨产流计算表表 4-17日程 段 各分 时程 各雨量(mm)产流深计算逐时产流分计算历段累计降雨平均入渗 累计产流深时累量率Rt=Ht-积 T THttHt(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(一)一12-8 166R=10-66二26-70737-8

49、8三18-9053 53153(二)19-101210-11 02四311-123412-17 115(三)五14-106R=合计径流系数（%）号段间序号(h)隔时间段(h)深ht(12)000000P=%暴雨产流计算表表 4-18雨量(mm)产流深计算各段逐时产流各分 时程间深计算历段累计降雨 平均入渗 累计产流深日程段隔时 时 分段累积 时号量率Rt=Ht-序号(h)间段HtHtT Ttht(h)(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(一)一12-8166R=10-660二26-707037-88三18-901(二)19-101210-11 02四3

50、11-123412-16 12432(三)五14-101515615R=合计径流系数（%）P=%暴雨产流计算表表 4-19日程段 各分 时程 各段雨量(mm)产流深计算逐时产流号段间序号(h)隔 时间(h)时段分段累计算历累计降雨 平均入渗 累计产流深积时量率Rt=Ht-HttHtt(8)6678112346(9)85(10)(11)R=R=深ht(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(一)一二三1123(二)12-8160-66-77-88-90085(12)19-10四210-11 0311-12412-16 1214-10(三)五合计径流系数（%）(4)汇流计算按手册的划分标准，属类