科左后旗莲花吐塘坝农田建设规划典型工程设计方案学位论文.docx
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科左后旗莲花吐塘坝农田建设规划典型工程设计方案学位论文.docx
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科左后旗莲花吐塘坝农田建设规划典型工程设计方案学位论文
科左后旗莲花吐塘坝农田建设规划典型工程设计
1塘坝典型设计
1.1基本情况
本次塘坝典型设计采用科左后旗莲花吐塘坝作为典型设计。
设计中P设=20%,P校=10%。
1.1.1工程位置
莲花吐塘坝位于科左后旗甘旗卡镇莲花吐村东南2公里处,属于柳河流域小青沟支流,沟内长年流水。
1.1.2社会经济情况
莲花吐村总人口585人,147户,劳动力283人,大小畜1200头(只),人口自然增长率12.5‰,人均纯收入970元。
现有耕地5880亩,主要农作物为玉米、水稻。
1.1.3工程自然地理条件
该沟道发育由北向南倾斜,进入辽宁省境内,沟深50—70米、沟宽80—120米。
沟道比降1/200,多年平均侵蚀模数为3850t/km2·年。
工程所在地属于半干旱大陆性季风气候区,多年平均降雨量为431.35mm,平均气温为5.8℃。
1.2水文
1.2.1流域自然概况
莲花吐塘坝是柳河流域小青沟上的一座拦河塘坝,流域面积为7.55km2,河道长度15.0km,河道平均坡降1/200。
1.2.2气象
莲花吐塘坝的气象资料,采用邻近甘旗卡气象站的实测资料。
1.2.3降雨
莲花吐塘坝属于柳河流域,具有半干旱大陆性季风型气候特征。
根据甘旗卡站观测资料,多年平均降雨量为431.35mm,降水年内分配极不均匀,年际变化大,春季4—5月份平均降水量在20—70mm之间,占全年降水量的5—16%,夏季降水集中,7—8月份平均降水150—250mm,占全年降水的40—60%,入秋以后降水减少,9月份降水30—80mm,占全年的7—18%,冬季降水极少。
1.2.4蒸发
本区多年平均蒸发量为1950mm(20cm蒸发皿)。
1.2.5风
本区是大风出现较多的地区,多年平均风速4.0m/s,多年平均最大风速为17m/s。
1.2.6气温
本区干旱少雨,天气多晴朗,日照时间较长,夏季炎热,冬季寒冷,该区多年平均气温5.8℃,年极端最高气温36.2℃,最低气温-32.2℃,一月平均气温-14.0℃,七月份平均气温23.2℃。
1.2.7冰冻
本区多年平均最大冻土深1.2m左右,最大冻土深达1.5m。
水库水面冰冻厚度一般在0.7—0.8m。
1.3水文基本资料
1.3.1水文测站情况
莲花吐塘坝是柳河流域小青沟上的一座拦河塘坝,其邻近流域有东五家子水库、三刀水库、大青沟水文站等均有年径流观测资料。
1.3.2关于参证站的选择
莲花吐塘坝位于小青沟中游,其邻近流域有东五家子水库、三刀水库、大青沟水文站等均有观测资料,上述三个有观测资料的站点,大青沟位于柳河流域与莲花吐塘坝最近,因此本次莲花吐塘坝年径流量参证站采用大青沟水文站。
大青沟水文站与莲花吐塘坝流域特征见表1-1。
表1-1大青沟水文站与莲花吐塘坝流域基本情况对比表
项目
大青沟水文站
莲花吐塘坝
河长km
48
15
入库河长km
32
9
地段
坨甸相向
坨甸相向
植被
草地
草地
土壤
沙土
沙土
流域宽度km
3.75
2.2
比降
1/300
1/200
流域形状
长方椭圆形
长方椭圆形
1.4径流
1.4.1计算方法
本次莲花吐塘坝年径流计算采用直接移值大青沟水文站的径流成果,按径流深换算到莲花吐塘坝,Cv、Cs均与大青沟水文站相同。
1.4.2径流
莲花吐塘坝以上流域面积为7.55km2。
按照大青沟水文站多年平均径流深为53.7mm,将其值直接移到莲花吐塘坝,则该塘坝多年平均径流量为40.52万m3,Cv与Cs值均采用大青沟水文站的特征值,Cv=0.52,Cs=2.5Cv,其成果见表1-2。
表1-2年径流频率计算成果表
名称
均值
(万m3)
CV
CS/CV
P(%)
计算
采用
20
50
75
90
莲花吐塘坝
40.52
0.55
0.52
2.5
55.63
36.10
25
18.07
根据灌溉要求,按设计年径流P=75%的情况来选择,考虑月分配因素选择作为P=75%设计年的典型年,按其年内分配所占百分数,计算该水库P=75%时各月入库水量。
见表1-3。
表1-3 莲花吐塘坝入库水量表单位:
万m3
月
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
合计
P=75%
入库水量
0.1
0.2
3.4
1.3
2.05
3.35
6.05
6.1
2.1
0.2
0.15
0
25
1.4.3成果合理性分析
(1)Cv值按照后旗坨甸相向地貌的特征,三刀、东五家子水库以及大青沟水文站,其Cv均在0.7—0.3之间,因此本次采用的Cv=0.52是符合地区特点的。
(2)Cs值,三刀、东五家子水库以及大青沟水文站以及邻近地区均在Cs=2.0Cv、Cs=2.5Cv之间,所以本次采用Cs=2.5Cv是合理的。
以上分析,认为莲花吐塘坝年径流成果是合理的。
1.5设计洪水
莲花吐塘坝无实测洪水资料,故本次设计采用吉林省水文图集中的地区经验公式法推求设计洪水。
1.5.1地区经验公式法
根据吉林省水文图集计算设计洪水,洪峰及洪量采用以下公式进行计算:
(1)洪峰流量
计算公式为:
(2)洪量
计算公式为:
式中:
—洪峰流量均值(m3/s)
—洪峰均值参数 =0.5
F—流域面积为7.55km2
Kp—模比系数,根据该水文图集,洪峰Cv=1.4
Cs=2.5Cv,由此可得不同频率kp值
QP—各频率洪峰流量(m3/s)
—洪量均值(万m3)
—洪量均值参数,=19.5
Wp—各频率洪量(万m3)
m—面积指数,m=0.6。
计算成果见表1-4。
表1-4设计洪水计算成果表(地区经验公式法)
项 目
Cv
Cs
P=2%
P=5%
P=10%
P=20%
洪峰(m3/s)
1.4
2.5Cv
9.28
6.32
4.27
2.44
洪量
(万m3)
1.4
2.5Cv
36.2
24.7
16.7
9.5
1.6塘坝水位、库容关系计算
根据塘坝库区内实测资料,计算塘坝水位、库容、面积关系,计算成果见表1-5,塘坝水位、面积,水位、库容关系曲线见图2—1、2—2。
表1-5水位—库容曲线表
水位
(m)
水库面积
(m2)
平均面积
(m2)
水层厚
(m)
水层容积
(m3)
累积库容
(m3)
110
0
0
111
2000
1000
1
1000
1000
112
3000
2500
1
2500
3500
113
16000
9500
1
9500
13000
114
23400
19700
1
19700
32700
115
40500
31950
1
31950
64650
116
54200
47350
1
47350
112000
117
72000
63100
1
63100
175100
118
93200
82600
1
82600
257700
119
130000
111600
1
111600
369300
120
16300
146500
1
146500
515800
121
17500
169000
1
169000
684800
122
190000
182500
1
182500
867300
1.7工程等级和设计标准
1.7.1工程等级和设计标准
该工程为小塘坝,正常运行和非常运行洪水重现期分别为10年一遇设计和20年一遇校核。
1.7.2死库容及死水位的确定
本次确定塘坝死水位主要考虑以下两个因素:
一是要满足除险加固30年后泥沙淤积要求;二是要满足塘坝养鱼要求及冰冻要求。
由于塘坝上游植被较好,泥沙淤积总量不大,认为泥沙全部淤积在死库容里。
同时考虑冰厚以及养鱼过冬需水的水深为1.5m左右,故确定死水位为111.5m,相应死库容为0.225万m3,满足淤积与养鱼、冰冻要求。
1.8兴利调节
1.8.1灌溉用水
莲花吐塘坝灌溉设计面积为0.06万亩,主要种植作物为玉米。
灌溉制度依据通辽市水科所汇编的《西辽河平原区主要农作物灌溉模式》研究成果,灌溉制度及用水量见表1-6。
表1-6各月用水量
月项目
3
7
8
合计
毛灌水定额(m3/亩)
116.7
83.3
83.3
283.3
用水量(万m3)
7.00
5.00
5.00
17.00
灌溉面积(万亩)
0.06
0.06
0.06
0.06
1.8.2兴利调节计算
根据塘坝的库容曲线、来水过程和用水过程及蒸发、渗漏损失进行兴利调节计算,调节原则为以洪定需,调节方式为年调节。
设计灌溉保证率采用P=75%。
计算成果见表1-7。
表1-7莲花吐塘坝P=75%(计入损失)兴利调节计算表
月
水库来水
水库用水
来水-用水
月末库容
月平均库容
平均面积
渗漏量
蒸发损失量
水库损失量
水库总用水
来水-用水
月末库容
不计损失
万m3
Km2
万m3
万m3
万m3
万m3
万m3
11.525
6.16
1
0.1
0.1
11.625
11.575
0.04
0.11575
0.38
0.49
0.49
-0.39
5.77
2
0.2
0.2
11.825
11.725
0.041
0.11725
0.41
0.53
0.53
-0.33
5.44
3
3.4
7
-3.6
0.225
6.025
0.024
0.06025
0.32
0.38
7.38
-3.98
0.225
4
1.3
1.3
1.525
0.875
0.017
0.00875
0.29
0.30
0.30
1.00
1.22
5
2.05
2.05
3.575
2.55
0.019
0.0255
0.54
0.57
0.57
1.48
2.71
6
3.35
3.35
6.925
5.25
0.029
0.0525
0.86
0.92
0.92
2.43
5.14
7
6.05
5
1.05
7.975
7.45
0.033
0.0745
0.94
1.02
6.02
0.03
5.17
8
6.1
5
1.1
9.075
8.525
0.032
0.08525
0.88
0.96
5.96
0.14
5.31
9
2.1
2.1
11.175
10.125
0.035
0.10125
0.35
0.45
0.45
1.65
6.96
10
0.2
0.2
11.375
11.275
0.038
0.11
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