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主管:台灣省水利廳
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協辦:台灣省水利學會
出書:《台灣水利》雜志社
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洛川縣拓家河水庫引水工程防洪評價
起源:   宣布時光:2017-11-29   閱讀量:2020  
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洛川縣拓家河水庫引水工程防洪評價
李媛媛
(洛川縣水務局水利任務隊,台灣 中壢 727400)
 
摘  要  延伸油礦治理局拓家河水庫引水工程,輸水管線全長31.2km,工程項目建立在河流治理規模以內。爲了確保供水管線平安,依照涉河工程建立請求,經由過程剖析拓家河水庫引水工程概略,對輸水管線布設和河流演化紀律、發展趨向及河勢穩固性停止了商量,采取洪峰流量彙水面積相幹法和綜合參數法,對仙姑河主流川和仙姑河支流到工程起點的設計洪水停止了比較盤算,從而肯定該引水工程設防30年一遇洪水尺度是適合的,工程建立不會對河流行洪發生影響,可供情形鄰近的河流工程建立停止參考。
癥結詞  洛川;拓家河水庫;引水工程;防洪;剖析
中圖分類號:TV671         文獻標識碼:B
1概略
延伸油礦治理局是我省陝北動力化工基地的主幹企業,永坪礦區是延伸油礦治理局機關和永坪煉油廠等局屬單元地點地,現有生齒1.1萬人,煉油年臨盆才能500萬t。拓家河水庫引水工程是一項旨在處理永坪礦區臨盆、生涯用水成績的跨縣區調水工程,輸水管線全長31.2km,合計穿越川、仙姑河21次,穿越長度合計2523m。穿越倒虹工程,在河流全斷面施工,易受洪水的威逼。爲了確保引水工程平安溫柔利實行,需對該工程停止防洪評價。
2輸水管線布設及河流演化剖析
2.1輸水管線布設
拓家河引水管道采取通俗流體保送用的螺旋縫埋弧焊鋼管,規格爲Ø630×6m。引水工程輸水管線根本上沿川、仙姑河依地形布設,因為川、仙姑河兩岸地勢狹小,受地形的影響,輸水管線重復穿越川、仙姑河,沿途穿河修建物采取埋式倒虹,管線沿途河流基岩出露較高,籠罩層較薄,倒虹河床段擬將岩石開槽後作爲管溝,管道中心線位于新穎基岩以下1.5m,管溝回填後,在岩石槽頂加C20鋼筋蓋板,然後回填至原河床面。倒虹進、出口管坡按不陡于1:2布設,在倒虹岸坡段用漿砌塊石停止防護。
2.2河流演化剖析
仙姑河洛川段是典範降水補給型河道,洪枯水流量差異較大,具有陡漲陡落、用時短,含沙量高的特色。依據洛川水文站實測材料剖析,多年均勻徑流量0.429億m3,實測最大洪峰流量4670m3/s,多年均勻輸沙量爲0.134億t。河道泥沙起源在地區上散布,含沙量和輸沙模數是從下遊到中遊呈遞加的趨向。洪水重要來自洛川水文站以上的幹主流,每壹年汛期6~9月水量和沙量比擬集中,分離占全年的65%和97%。進入90年月以來,因為降水偏少和人類運動影響加重,徑流量呈削減的趨向。
從地質角度來看,洛川縣地點地質地塊屬歷久穩固地塊,對近期河床演化影響不大。因為河床和兩岸有中生代三諜紀砂質泥岩出露,對河床下切和側向腐蝕有限制造用,因此構成絕對穩固的河槽。仙姑河及其主流川是典範的山區性河道,因為河道受界限岩石的掌握,下切和側蝕的幅度是有限的,速度是遲緩的,絕對工程的時光標準來講,這類變形眇乎小哉,可以算作是絕對均衡的。
3防洪評價
   仙姑河支流下流4.8km處有1959年設立的洛川水文站,集水面積913km2,工程起點至洛川水文站區間右岸有李家川參加其集水面積爲220.6km2,工程起點斷面集水面積占洛川站集水面積的73.8%。是以本次仙姑河主流川和仙姑河支流到工程起點的設計洪水依照無材料地域,采取洪峰流量彙水面積相幹法、綜合參數法停止盤算,用洛川站設計洪水停止比較驗證。
3.1洛川站洪峰
    仙姑河道域的洪水由暴雨發生,洪水用時普通在12小時內,峰頂滯時0.5~2小時,因為流域內山高坡陡,墾殖指數高,植被較差,河槽調蓄才能差,洪水普通來勢兇悍,峰高量小,含沙量大,水峰沙峰相隨。依據《洛川縣瓦窯堡鎮芋子灣改河堤防工程防洪評價申報》對洛川站1959~2004年46年實測年最大洪峰材料系列及1909年查詢拜訪洪水停止剖析盤算的成果,洛川站重現期50年、30年、20年洪峰流量分離爲3570m3/s、3040m3/s、2600m3/s。
3.2工程段幹主流設計洪水
3.2.1拓家河水庫設計洪水
工程段流域內水利工程爲拓家河水庫,建庫時設計最大泄流量爲32m3/s,除險加固後新增泄水洞,最大泄流量爲41.5m3/s,所以在50年、30年、20年一遇洪水時,按兩個泄水洞最大泄水量泄水,下泄流量爲73.5m3/s。在盤算設計洪水時,此值即爲該河段設計洪水值。
3.2.2設計洪水盤算
①洪峰流量彙水面積相幹法
該工程段屬于丘陵溝壑Ⅰ區,采取該區響應的經歷參數,用洪峰流量彙水面積相幹法經歷公式,盤算其洪峰流量,盤算公式爲:QN=KNFn
式中:QN——重現期爲N的設計洪峰流量,m3/s,N取50、30、20年;
F——設計流域面積,km2, 取值見表1;
KN、n——重現期爲N的經歷參數。n取0.61,KN取64.3、55.2、45.7。盤算成果見表1。
表1   分歧頻率各斷面洪峰流量
河道 斷面稱號 集水面積(km2 斷面間距(m) 設計洪水(m3/s)
50年 30年 20年
S23 154 514 351 312 271
S56 218 3037 969 842 710
S63 226 922 1028 893 752
S65 230 614 1055 916 771
仙姑河 入彙口 350 900 1737 1502 1256
仙姑河 S85-2 370 2995 1833 1584 1324
仙姑河 S85 370 78 1833 1584 1324
仙姑河 S93 501 2289 2397 2068 1725
仙姑河 S122-1 558 1115 2616 2256 1881
仙姑河 S139 646 1651 2932 2528 2105
仙姑河 S145-1 652 1087 2953 2546 2120
仙姑河 S150-1 674 1843 3029 2610 2174
仙姑河 洛川站 913   3570 3040 2600
 
②綜合參數法
綜合參數法是以小流域內設計暴雨量和流域特點參數爲基本而樹立的多因子經歷公式,公式爲:QmN=CNαFβψγHη3N
式中: QmN——重現期爲N的洪峰流量,m3/s;
       N——設計重現期,年;
       F——設計流域的面積,km2
       ψ——流域外形系數,ψ=F/L2
       L——主溝長度,km;
       Hη3N—設計重現期爲N的3小時面雨量,mm;
       C、α、β、γ、η—分區綜合經歷參數指數,分離爲4.35、0.15、0.58、0.11、0.49。
經盤算,綜合參數法盤算值顯著小于洪峰流量彙水面積相幹法盤算值。下流洛川站用實測材料經歷頻率適線法肯定的50年、30年、20年一遇洪峰流量分離爲3570m3/s、3040 m3/s、2600m3/s,工程起點斷面流域面積比洛川站流域面積小239km2,即26%,因此以為洪峰流量彙水面積相幹法盤算的50年、30年、20年一遇洪峰流量3029m3/s、2610m3/s、2174m3/s較爲公道,而綜合參數法盤算的50年、30年、20年一遇洪峰流量2014m3/s、1770m3/s、1580m3/s,顯著偏小。
綜上所述,以為用彙水面積相幹法盤算的洪峰流量較爲公道,所以工程段河流設計洪水盤算成果均采取彙水面積法盤算值。
3.3沖洗盤算
3.3.1依據實測材料剖析沖洗深度
據洛川水文站1959年到2004年實測斷面材料統計剖析,洛川水文站橫斷面沖淤變更規模爲0.19m到1.81m,洪峰流量在110~4670m3/s之間,響應含沙量在772~1120kg/m3之間,部分河底沖洗深度爲1.81m,流量在2500~3000m3/s沖洗深度爲1.3~1.5m,經由過程實測斷面剖析的沖洗深度是漲水沖洗和落水淤積之和。依據有關實際和試驗剖析材料,漲水沖洗深度是一場洪水(漲水沖洗和落水淤積)沖洗深度的3.6倍,是以洛川站30年一遇設計洪水的最大沖洗深度爲4.7~5.4m。因為河流內無地質鑽探材料,依據實測斷面材料盤算的場洪水最大沖洗深度爲沙質河床的最大沖洗深度,若基岩的埋深小于本次盤算深度,則場洪水的最大沖洗深度以基岩埋深爲下限。
3.3.2依據經歷公式盤算沖洗深度
采取標準推舉的以下公式盤算:
 
 
式中:hp—設計洪峰流量下沖洗後河槽最洪水深,m;
hmax —設計洪峰流量下河槽最洪水深,m;
hc—設計洪峰流量下河槽均勻水深,m;
B  —設計洪峰流量下響應水面寬,m;
 —河床泥沙均勻粒徑,mm;
A  —單寬流量集中系數;
μ —水流緊縮系數,自然河流取1.0;
E  —與汛期含沙量有關的系數,取0.86~0.9;
Qp —設計洪峰流量,m3/s。
依據上述公式,拔取恰當參數,下層泥土均勻粒徑0.15mm。盤算的成果見表2。
由非恒定水流實際盤算沖洗深度
      采取公式爲:
                                                     ΔDmax=0.02ρmaxcqmax
式中,ΔDmax——最大沖洗深度
ρmax——渾水密度
c——洪水流傳速度
qmax——單寬流量
經對洛川水文站1958~1990年33年的年最大含沙量材料剖析盤算,33年系列均勻年最大含沙量935kg/m3。個中,最大含沙量1120kg/m3,最小含沙量772kg/m3,是以渾水密度按含沙量900kg/m3盤算,ρmax值取1560kg/m3。洪水流傳速度按1.5倍斷面均勻流速盤算。盤算成果見表2。
表2  典範斷面沖洗深度盤算表
河道 斷面號 最洪水深(m) 均勻水深(m) 均勻流速(m/s) 含沙量(kg/m3 流量(m3/s) hp
(m)
ΔDmax
(m)
仙姑河 洛川站 7.13 4.33 6.56 900 3040 12.58 6.09
仙姑河 S139 7.04 4.85 4.32 900 2530 11.45 5.25
仙姑河 S122-1 7.38 3.87 5.61 900 2260 12.43 5.47
仙姑河 S93 9.18 5.52 4.67 900 2070 14.62 5.64
仙姑河 S85 8.30 6.99 5.38 900 1580 12.98 5.99
S63 6.24 3.51 5.64 900 893 12.18 5.02
S56 5.86 4.18 5.12 900 842 10.01 4.95
S23 5.33 3.24 1.70 900 312 9.23 5.01
3.4防洪綜合評價
依據《洛川縣城防洪計劃申報》,遠期計劃設防西至栾家坪,設防尺度爲30年一遇洪水,仙姑河支流計劃河寬爲80m,輸水管線工程仙姑河稍木子溝泵站至栾家坪段(S150~S122)7.05km在遠期計劃規模內。因為輸水管線采取穿越埋設設計,護岸砌體根本按原坎(岸)線布設,高度與原始空中平齊,不擠占河流行洪斷面,不障礙水流宣泄,是以對河流行洪和防洪不會發生晦氣的影響。該工程掩護性護岸砌體順河偏向設計長度只要5m,並依原岸線建立,不轉變水流的偏向,不會影響水流的流場的散布,不轉變水流的界限前提及水沙前提,對河勢不會發生晦氣的影響。
3.5對現有防洪工程、水利舉措措施及其它舉措措施的影響
    該工程進口處有拓家河水庫,出口處有稍木子溝泵站,仙姑河段雖有一幹渠、二幹渠引水關鍵和渠道工程及零碎的堤防工程,但該工程不穿越上述水利工程,對上述水利工程應用不會發生晦氣的影響。該工程在仙姑河段S75~S150段根本與西氣東輸的管線並行,並屢次穿越西氣東輸管道,將對其平安發生晦氣的影響。依據河床最大沖洗深度盤算的成果,仙姑河工程段30年一遇洪水時次洪峰的最大沖洗深度可達5.5m(河床質)以上。該工程穿河修建物采取埋設倒虹,倒虹河床段將岩石開槽後作爲管溝,管道中心線位于新穎基岩以下1.5m,是以工程穿河段的埋深是平安的。
4結語
拓家河水庫引水工程管線長度31.2km,合計穿越川、仙姑河21次,穿越長度合計2523m。穿越倒虹工程,在河流全斷面施工,易受洪水的威逼。經由過程對河流洪水份析和盤算,該工程設防30年一遇洪水尺度是適合的,設計的穿越河流的修建物、防護修建物、修建資料相符有關技術標準和現場施工前提,工程建立對河流行洪、河勢和兩岸的堤防工程及其它舉措措施的平安不發生晦氣的影響。


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