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        大連宏?,F(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園塘壩工程水利計(jì)算分析

        2017-07-05 15:15:26宮立剛
        黑龍江水利科技 2017年4期
        關(guān)鍵詞:風(fēng)速水利工程

        宮立剛

        (瓦房店市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司,遼寧 瓦房店 116300)

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        大連宏?,F(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園塘壩工程水利計(jì)算分析

        宮立剛

        (瓦房店市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司,遼寧 瓦房店 116300)

        大連宏牛現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園該地區(qū)水利資源貧乏,嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。為了增加水利工程蓄水量,解決作物灌溉用水需求,該園區(qū)將修建塘壩工程。文章就遼寧省大連宏牛現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園塘壩工程的水文計(jì)算和水利計(jì)算進(jìn)行了分析與論證,通過(guò)分析論證確定了塘壩工程的各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo),為工程建設(shè)提供了前期設(shè)計(jì)依據(jù)。

        農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè);塘壩工程;水文計(jì)算;水利計(jì)算

        1 基本概況

        大連宏?,F(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園水利資源貧乏,嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展,該地區(qū)主要以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主,但由于連年干旱,給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成極大的損失。為保證農(nóng)作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn),提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力,振興農(nóng)村經(jīng)濟(jì),新建塘壩工程。塘壩位于瓦房店市趙屯鄉(xiāng)林屯,工程建設(shè)增加蓄水量,解決作物灌溉用水需求。該塘壩建成后,將促進(jìn)該地區(qū)的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì),增加農(nóng)業(yè)收入,同時(shí)對(duì)加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程,將起到積極的促進(jìn)和推動(dòng)作用[1]。

        2 水文與氣象

        2.1 地形圖資料

        地形圖為遼寧省測(cè)繪局出版的1:1萬(wàn)地形圖,大壩、庫(kù)區(qū)地形圖為勘察測(cè)繪研究院2013年3月測(cè)繪的1∶1000地形圖。壩址以上集雨面積0.35km2。

        2.2 氣候氣象資料

        本地區(qū)屬溫帶季風(fēng)性氣候,四季分明,多年平均氣溫9.5℃,年最高氣溫35℃,最低氣溫-27℃,多年平均相對(duì)濕度60%,無(wú)霜期180d左右,平均日照時(shí)數(shù)2859h,多年平均降水量690mm,降雨多集中在7~9月份,多年平均蒸發(fā)量900mm,最大凍土層厚度為0.85m。多年平均風(fēng)速4m/s,最大風(fēng)速25m/s,多年平均最大風(fēng)速14.4m/s。

        2.3 流域特征

        壩址距趙屯鄉(xiāng)4km,系第IV水文分區(qū)。河流發(fā)源于林屯東山,發(fā)源地高程為229.5m,流域面積F=0.35km2,河道長(zhǎng)L=0.86km,河道比降J=73.08‰。

        3 水文計(jì)算

        3.1 年徑流計(jì)算

        3.1.1 多年平均來(lái)水量計(jì)算

        (1)

        3.1.2 設(shè)計(jì)保證率的確定與相應(yīng)來(lái)水量計(jì)算

        本塘壩以旱灌為主,故灌溉保證率采用P=75%,由圖五查得年徑流變差系數(shù)Cv=0.65,Cs=2Cv, 查表得,當(dāng)P=75%時(shí),Kp=0.59。

        W75%=Kp×w=0.59×8.05=4.75萬(wàn)m3

        (2)

        3.2 設(shè)計(jì)暴雨、洪水計(jì)算

        對(duì)于無(wú)資料地區(qū),根據(jù)《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》(SL44-93)中規(guī)定:可以從經(jīng)過(guò)審批的暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)等值線(xiàn)圖上查算工程所需歷時(shí)的設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨量。水庫(kù)所在流域內(nèi)無(wú)暴雨及洪水實(shí)測(cè)資料時(shí),設(shè)計(jì)采用1998年遼寧省水文資源勘測(cè)局編制的《遼寧省中小河流(無(wú)資料地區(qū))設(shè)計(jì)暴雨洪水計(jì)算方法》(下簡(jiǎn)稱(chēng)《計(jì)算方法》)中集水面積<300km2的設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法。依據(jù)《計(jì)算方法》附圖查得水庫(kù)壩址以上流域水文分區(qū),各時(shí)段最大暴雨均值及Cv和Cs值,并據(jù)此查得相應(yīng)頻率的模比系數(shù)Kp。

        2)計(jì)算10min、1h、24h和三日的設(shè)計(jì)面雨量及n0p值。

        由附圖(1-3)、(1-4)、(1-5)、(1-6)、(1-7)、(1-8)、(1-9)、(1-10)、(1-11)查出。

        表1 各頻率下面雨量計(jì)算表

        注:n0p由P10P面/P1P面查附表(1-2)短歷時(shí)暴雨指數(shù)n0p得到。

        3)計(jì)算τ歷時(shí)各頻率設(shè)計(jì)面雨量及面暴雨強(qiáng)度ip,見(jiàn)表2。

        Pτp面=P1P面×τ1-n0p

        τ≤1h

        (3)

        4)查表得出洪峰徑流系數(shù)ψP、α三P、α(三-24)P,將ip、ψP、F代入公式QP=0.278ψP·ip·F,即可求得設(shè)計(jì)洪峰流量QP,見(jiàn)表3。

        表3 各頻率下設(shè)計(jì)洪峰流量Qp

        5)計(jì)算設(shè)計(jì)洪量:

        W三P=0.1·α三P·P三P面·F

        W(三-24)P=0.1·α(三-24)P·(P三P面-P24p面)·F

        W24P=W三P-W(三-24)P

        各頻率下設(shè)計(jì)洪量見(jiàn)表4。

        表4 各頻率下設(shè)計(jì)洪量

        6)計(jì)算設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線(xiàn):

        (4)

        經(jīng)計(jì)算,rP在各種頻率下均<0.05,所以采用以設(shè)計(jì)洪峰Qp為最大流量,按公式W調(diào)P=0.67W24P+0.12QP·τ。計(jì)算W調(diào)P。

        性質(zhì)2[5] k≥2,n-k≥2時(shí),若u,v是An,k中的兩個(gè)不同點(diǎn),且d(u,v)=1,則|EXT (v)|=n-k-1,當(dāng)k=1時(shí),An,1?Kn,Kn為完全圖.

        4 水利計(jì)算

        4.1 墊底庫(kù)容計(jì)算

        (5)

        4.2 興利庫(kù)容確定

        按完全年調(diào)節(jié)計(jì)算興利庫(kù)容V興

        V興=β1Wp

        (6)

        式中:β1為完全年調(diào)節(jié)興利庫(kù)容系數(shù):β1=0.31;Wp為某一設(shè)計(jì)保證率P的來(lái)水量,萬(wàn)m3;V興=0.31×4.75=1.47萬(wàn)m3

        4.3 確定正常高水位H正和相應(yīng)庫(kù)容V正

        V正=V墊+V興=0.26+1.41=1.67m3

        (7)

        4.4 溢洪道規(guī)模和總庫(kù)容確定

        通過(guò)計(jì)算分析,確定溢洪道底部高程為正常水位,H溢底=129.00m,對(duì)應(yīng)正常庫(kù)容1.67萬(wàn)m3。溢洪道型式為正槽開(kāi)敞式,按寬頂堰進(jìn)行調(diào)洪。根據(jù)調(diào)洪演算成果,溢洪道寬度取10m時(shí),溢洪水深0.81m,泄流量為10.79m3/s。水庫(kù)正常庫(kù)容1.67萬(wàn)m3,防洪庫(kù)容0.58萬(wàn)m3,總庫(kù)容為2.25萬(wàn)m3。

        4.5 壩頂高程的確定

        壩頂高程計(jì)算:

        H壩頂=H設(shè)(H校)+d

        d=hB+e+a

        (8)

        式中:H設(shè)為設(shè)計(jì)洪水位,m;H校為校核洪水位,m;hB為風(fēng)浪爬高;e為風(fēng)壅水面高;a為安全超高,設(shè)計(jì)情況取0.5m;校核情況取0.3m。

        波浪要素采用莆田試驗(yàn)站公式:

        Tm=4.438hm0.5

        (8)

        式中:hm為平均波高,m;W為風(fēng)速,m/s;正常運(yùn)用條件下,采用多年平均最大風(fēng)速的1.5倍;非常運(yùn)用條件下,采用多年平均最大風(fēng)速;Hm為水域的平均水深,m;D為風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度,m;Tm為平均波周期,s;Lm為平均波長(zhǎng),m;H為壩迎水面前水深,m;V為風(fēng)速,m/s,取14.4m/s;L為吹程m。

        經(jīng)計(jì)算,設(shè)計(jì)洪水位情況控制壩頂高程,H校=129.81m,hB=0.5m,e=0.006m,a=0.5m。

        H壩頂=129.81+0.5+0.006+0.5=130.31m;

        參照《中小型水庫(kù)設(shè)計(jì)》,故設(shè)計(jì)壩頂高程為131.00m。

        4.6 大壩結(jié)構(gòu)確定

        本次設(shè)計(jì)確定大壩壩高為131.00-122.00=9.00m,在地形圖中量得壩長(zhǎng)110m,壩頂寬為6m,大壩迎水坡比為1∶2.5,塊石護(hù)坡,背水坡比為1∶2.0,設(shè)貼坡排水,大壩防滲體采用黏土心墻防滲。本工程沒(méi)有地質(zhì)勘查報(bào)告未提供弱風(fēng)化巖深度及強(qiáng)風(fēng)化巖壓水實(shí)驗(yàn)資料,黏土心墻開(kāi)挖應(yīng)挖至弱風(fēng)化巖0.5m處,依據(jù)建設(shè)單位意見(jiàn),開(kāi)挖深度結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際。

        5 結(jié) 語(yǔ)

        綜上所述,盡管大連宏?,F(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園塘壩工程設(shè)計(jì)中因穩(wěn)定計(jì)算比較復(fù)雜,涉及理論較深,但參考已有經(jīng)驗(yàn)及采取工程措施,確定了塘壩工程的各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo),足可以保證該塘壩安全穩(wěn)定運(yùn)行。該塘壩工程建設(shè)將會(huì)對(duì)加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程起到積極的促進(jìn)和推動(dòng)作用。

        [1]張志旗.小型農(nóng)田水利工程設(shè)計(jì)報(bào)告[M].石家莊:臨澤出版社,2010:26-30.

        1007-7596(2017)04-0081-03

        2017-03-06

        宮立剛(1975-),男,遼寧大連人,工程師,從事水利工程設(shè)計(jì)、測(cè)量等工作。

        F323.3

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