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        雀巢公司配套天然氣管道穿越大沽河項(xiàng)目設(shè)計(jì)洪水計(jì)算與分析

        2015-11-02 08:56:08李磊于新好王備
        治淮 2015年12期
        關(guān)鍵詞:大沽暴雨洪水

        李磊 于新好 王備

        雀巢公司配套天然氣管道穿越大沽河項(xiàng)目設(shè)計(jì)洪水計(jì)算與分析

        李磊 于新好 王備

        一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介

        萊西市雀巢公司配套天然氣管道工程穿越大沽河項(xiàng)目位于青島萊西市上海西路大沽河橋南橡膠壩下游100m處。河道斷面寬度約為900m,主槽寬220m,穿越河道內(nèi)多頑石,地層主要由填土、細(xì)砂、粗砂等組成。

        大沽河屬于山溪性河流,枯季河水較少,汛期洪水暴漲暴落。根據(jù)國(guó)家《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB50201-94)和《大沽河綜合治理規(guī)劃》,確定該建設(shè)項(xiàng)目穿越河段現(xiàn)狀堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。

        二、防洪評(píng)價(jià)計(jì)算洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

        根據(jù)國(guó)家《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB50201 -94)及《大沽河綜合治理規(guī)劃》大沽河總體規(guī)劃防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50286-98),確定大沽河兩岸的堤防等級(jí)為Ⅱ級(jí),防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。該建設(shè)項(xiàng)目穿越大沽河河段按照50年一遇和100年一遇兩個(gè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)洪水。

        三、設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

        此次計(jì)算假定產(chǎn)芝水庫(kù)以上流域?yàn)橥l率洪水,產(chǎn)芝水庫(kù)洪水經(jīng)水庫(kù)調(diào)洪演算后經(jīng)河道匯流演算到設(shè)計(jì)斷面,再與區(qū)間的設(shè)計(jì)洪水疊加為設(shè)計(jì)斷面的設(shè)計(jì)洪水。

        1.設(shè)計(jì)面雨量計(jì)算

        (1)設(shè)計(jì)雨期的選定及設(shè)計(jì)洪水的地區(qū)組成

        根據(jù)該流域水文實(shí)測(cè)資料分析,產(chǎn)芝水庫(kù)入庫(kù)洪水單峰在24h左右,復(fù)峰在72h左右,故此次計(jì)算設(shè)計(jì)雨期采用72h,以滿足洪水計(jì)算和水庫(kù)防洪安全核算的需要。

        (2)由實(shí)測(cè)暴雨資料計(jì)算面雨量

        選用上海路橡膠壩計(jì)算斷面以上流域內(nèi)霞?jí)]、張家院、產(chǎn)芝、南墅、小羅家、古山屯、道頭、南院莊等8處雨量站的實(shí)測(cè)雨量資料,統(tǒng)計(jì)計(jì)算產(chǎn)芝水庫(kù)以上流域和產(chǎn)芝水庫(kù)至計(jì)算斷面區(qū)間的年最大24h和年最大3d面雨量,采用矩法計(jì)算系列均值、Cv、Cs值,經(jīng)P-Ⅲ理論頻率曲線適線后,確定各種頻率的設(shè)計(jì)24h和3d面雨量。

        對(duì)算得的產(chǎn)芝水庫(kù)以上流域及區(qū)間年最大面雨量資料系列進(jìn)行頻率計(jì)算,采用皮爾遜Ⅲ型曲線適線,取Cs=3.5Cv,經(jīng)適線分析后求得不同歷時(shí)的設(shè)計(jì)暴雨成果見表1。

        考慮到產(chǎn)芝水庫(kù)以上流域與上游勾山、城子兩座中型水庫(kù)屬串聯(lián)梯級(jí)水庫(kù),產(chǎn)芝水庫(kù)以上流域考慮設(shè)計(jì)洪水的地區(qū)組成,因區(qū)間面積遠(yuǎn)大于中型水庫(kù)控制面積,假定區(qū)間洪水同頻率,勾山、城子水庫(kù)以上流域?yàn)榻M合洪水的方法來計(jì)算。計(jì)算成果表見表2所示。

        2.產(chǎn)流計(jì)算及設(shè)計(jì)凈雨時(shí)程分配

        (1)產(chǎn)流計(jì)算

        選取產(chǎn)芝水庫(kù)流域?qū)崪y(cè)系列中較大暴雨場(chǎng)次的暴雨日程分配。

        流域內(nèi)實(shí)測(cè)的暴雨資料很多,如“79·7暴雨”“85·8暴雨”“97·8暴雨”等。通過分析實(shí)測(cè)的暴雨資料,本著對(duì)工程不利的原則,決定選取“85·8暴雨”作為典型暴雨,以其日程、時(shí)程分配作為實(shí)測(cè)暴雨法設(shè)計(jì)暴雨的日程、時(shí)程分配。日程分配為:

        第一天:H第1d=0.42×(H3d-H24h)

        第二天:H第2d=0.58×(H3d-H24h)

        第三天:H第3d=H24h

        凈雨計(jì)算采用產(chǎn)芝水庫(kù)實(shí)測(cè)水文資料求得的降雨徑流關(guān)系,設(shè)計(jì)前期影響雨量Pa第一天取45mm,第二、三天用計(jì)算值,分別查算出實(shí)測(cè)資料分析和暴雨等值線圖法計(jì)算的各日凈雨量。

        (2)設(shè)計(jì)凈雨量時(shí)程分配

        設(shè)計(jì)凈雨的時(shí)程分配采用山東省最新版的膠東區(qū)1(2)h凈雨時(shí)程分配成果,具體的分配雨型見表3。

        3.設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

        表1 產(chǎn)芝水庫(kù)流域和區(qū)間年最大H24、H3d頻率分析成果表

        表2 產(chǎn)芝水庫(kù)流域各時(shí)段設(shè)計(jì)暴雨成果表

        表3 山東省膠東區(qū)1h雨型表

        表4 產(chǎn)芝水庫(kù)經(jīng)驗(yàn)單位線參數(shù)表Δt=2h流量m3/s

        (1)產(chǎn)芝水庫(kù)以上流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

        產(chǎn)芝水庫(kù)流域采用產(chǎn)芝水庫(kù)用實(shí)測(cè)洪水資料分析的經(jīng)驗(yàn)單位線進(jìn)行匯流計(jì)算,產(chǎn)芝水庫(kù)經(jīng)驗(yàn)單位線見表4所示。

        要求得產(chǎn)芝水庫(kù)總的入庫(kù)洪水過程,還要將勾山、城子水庫(kù)各相應(yīng)頻率的入庫(kù)洪水經(jīng)調(diào)洪演算后的出庫(kù)過程匯流演算至產(chǎn)芝水庫(kù),與求得的同頻率區(qū)間洪水疊加,才能得到產(chǎn)芝水庫(kù)各設(shè)計(jì)保證率的全流域入庫(kù)洪水。

        此次計(jì)算,對(duì)城子、勾山兩座水庫(kù)進(jìn)行調(diào)算時(shí)城子水庫(kù)起調(diào)水位按興利水位127.00m,水庫(kù)水位在128.50m以下時(shí)按下游安全泄量140m3/s控制下泄,當(dāng)水庫(kù)水位超過128.50m時(shí)按溢洪道泄洪能力下泄;勾山水庫(kù)溢洪道無閘門控制,起調(diào)水位按123.78m,按溢洪道泄洪能力下泄。當(dāng)遭遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水,水庫(kù)水位達(dá)到壩頂高程時(shí),水庫(kù)垮壩。

        將城子、勾山兩座水庫(kù)的泄量過程經(jīng)匯流演算(馬司京干法,n=3,△t=2h)至產(chǎn)芝水庫(kù)壩址處即得勾山水庫(kù)相應(yīng)頻率洪水下泄后在產(chǎn)芝水庫(kù)壩址處的洪水過程。將各設(shè)計(jì)頻率的區(qū)間來水過程與上述計(jì)算的勾山水庫(kù)相應(yīng)頻率洪水在產(chǎn)芝水庫(kù)壩址處的洪水過程以及城子水庫(kù)相應(yīng)頻率洪水下泄過程經(jīng)匯流演算(馬司京干法,n=3,△t=2h)至產(chǎn)芝水庫(kù)壩址處的過程疊加,最后得到產(chǎn)芝水庫(kù)壩址處設(shè)計(jì)頻率下的入庫(kù)洪水過程。將以上產(chǎn)芝水庫(kù)入庫(kù)洪水進(jìn)行水庫(kù)調(diào)洪演算,起調(diào)水位按照汛中限制水位71.50m,防洪高水位73.67m以下按照安全泄量479m3/s進(jìn)行限泄,超過此水位進(jìn)行敞泄的原則進(jìn)行水庫(kù)調(diào)洪演算,得到產(chǎn)芝水庫(kù)出庫(kù)洪水過程,經(jīng)調(diào)算,產(chǎn)芝水庫(kù)出庫(kù)流量50年一遇和百年一遇最大洪峰流量分別為479m3/s和2542m3/s。

        (2)產(chǎn)芝水庫(kù)至設(shè)計(jì)斷面區(qū)間設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

        產(chǎn)芝水庫(kù)至設(shè)計(jì)計(jì)算斷面區(qū)間采用瞬時(shí)單位線法進(jìn)行匯流計(jì)算。瞬時(shí)單位線參數(shù)的推求采用《辦法》中提供的公式:

        式中:F—流域面積,區(qū)間109km2;

        J—干流平均坡度,區(qū)間0.0014;

        R—凈雨量,由P+Pa~R關(guān)系圖查得;

        Tc—有凈雨歷時(shí),根據(jù)雨型表確定;

        K—系數(shù),根據(jù)平原面積權(quán)重確定。

        M1確定后,根據(jù)瞬時(shí)單位線查算表得時(shí)段單位線,再用時(shí)段凈雨乘以時(shí)段單位線即得各設(shè)計(jì)保證率的設(shè)計(jì)洪水過程,加上基流量(流域面積/100),即得各部分總的設(shè)計(jì)洪水過程。

        經(jīng)計(jì)算,產(chǎn)芝水庫(kù)至設(shè)計(jì)斷面區(qū)間50年一遇和100年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量分別為247m3/s和298m3/s。

        4.設(shè)計(jì)斷面設(shè)計(jì)洪水計(jì)算與分析

        將產(chǎn)芝水庫(kù)調(diào)算后的出庫(kù)洪水過程匯流演算至設(shè)計(jì)斷面,再與區(qū)間設(shè)計(jì)洪水過程相疊加,得到設(shè)計(jì)斷面上海路橡膠壩斷面的設(shè)計(jì)洪水過程。經(jīng)計(jì)算,上海路橡膠壩設(shè)計(jì)斷面的50年一遇和100年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量分別為589m3/s和2596m3/s

        (作者單位:青島市水文局266071)

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