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2水文
2水文气象
2.1流域概况
环山分干渠在沙沟河3+413外右岸引水之后,南偏西跨越赵公山山溪石孟江,再南沿青城山东簏经上元、桃花、青城镇(原太平场)、大观镇共17.2公里进入崇州市境内,过街子镇转西,跨过西河支流味江河,再沿山簏至三郎镇跨干五里河,转南到怀远镇共12公里,汇入西河上段文井江的西河堰,整个渠长29.19公里。
环山分干渠与三条主要河流相交。
1、环山分干渠在桩号3+200.5~3+252.5处与石孟江立交。
石孟江发源于都江堰市大面山系赵公山,从蚂蝗岗东簏南流过龙凤、三溪,与青苔沟相汇,转东出山区而入平原,东南流过孙家沟至都江堰市中兴镇,汇入都江堰外江水系沙沟河。
石孟江河长39km,流域面积189平方公里,洪峰流量为237立方米/秒。
其中上段河长32km,流域面积为155.1平方公里,洪峰流量为193.4m3/s。
由于环山分干渠的渠底高程低于石孟江的河床高程,故采用倒虹管方式穿过石孟江。
目前倒虹管存在安全隐患,此次需改造。
2、环山分干渠在桩号17+469~17+549处与味江河以渡槽方式立交。
味江河发源于崇州市北西大面山系大崩槽老顶东坡,于沙坪折向东南,过两河口后,南入崇州市境内,东南过街子镇、上元乡,在纳入干五里河,于元通镇北汇入西河。
河长42km,其中,都江堰市境内长27.4km,崇州市境内长14.6km,流域面积171.64平方公里,出山口长11.4km,平均河道宽度120m,平均比降3.9‰,平均流量5.8m3/s,最枯流量1.8m3/s。
洪峰流量为326m3/s。
其中上段河长30.6km,流域面积为125平方公里,洪峰流量为244.5m3/s。
经过对渡槽墩基础及槽身进行检测,槽墩基础被掏空,需作加固处理,槽身完好,可不作处理。
3、环山分干渠在桩号22+342~22+447处与干五里河平交。
干五里河是味江河的右岸支流,为西河的二级支流,岷江三级支流。
发源于崇州市六顶雪山,上源为九龙沟,东南流左纳入红纸厂沟、双天井沟,于两河口右纳油溪河,下至翠围山庄,左纳城隍庙沟,曲折南过三郎镇,出山而进入平原,南至和平,有和平水文站控制流域面积79平方公里。
东南过达通桥,右纳人工排洪沟,再过何家场、味江村,又东南于胥家河坝,汇入味江。
河长27km,出山口平均河宽100m,比降5.8‰,总流域面积106.7平方公里,多年平均流量为2.8m3/s,洪峰流量为202m3/s。
由于环山分干渠此渠段的底高程与干五里河床高一致,故采用平交方式过干五里河。
在2~5月,干五里河流量很少,故用低坝拦水入环山分干渠下段。
为了防止泥砂淤塞进水口,在进水口前设有一个冲砂洞,由于洞的孔口尺寸偏小,冲砂效果不好。
四、电能开发
根据环山分干渠的地形、水量条件,外江管理处和当地政府开发了环山分干渠的水能资源,先后修建了岩堰电站、青城电站、青城二级电站、青城三级电站、园林电站、街子电站,各电站的基本情况,详见表2-1-1。
环山分干渠上电站统计表
表2-1-1
序号
电站名称
桩号起止
装机
(kw)
毛水头
引水流量
(m3/s)
投产时间
1
岩堰电站
0+000—0+782
4050
10.70
51
2
青城电站
7+642—8+462
1000
18.00
8.4
3
青城二级
9+932—10+192
320
7.00
7.50
4
青城三级电站
10+567—10+647
250
6.00
7.00
5
园林电站
14+481—14+732
250
6.00
7.00
6
街子电站
16+942—16+982
40
2.8
2
1967
2.2气象
环山分干渠灌区属亚热带湿润季风气候区。
四季分明,春秋短,夏冬长,雨量充沛,日照偏少,无霜期较长。
年平均气温10.2℃,年降雨量大于1200mm,最大年降雨量1903.4mm,雨日190天,最多年雨日239天(1967年),无霜期287天。
中、下游平原地区,气候温和,四季分明、雨量充沛、雨热同季,年平均气温15.9℃,年降雨量1000mm左右,最大年降雨量1350.3mm,雨日163天,最多年雨日189天(1975年),年蒸发量906.6mm,小于年降雨量,相对湿度84%,年日照时数1136小时,日照百分率为26%,气压953mb(毫巴)。
2.3洪水
一、设计标准及原则
环山分干渠引水流量为12m3/s,根据中华人民共和国《防洪标准》(GB50201-94)和中华人民共和国国家标准(GB50288-99)《灌溉与排水工程规范》的规定,该灌溉渠道工程等级为4级,防洪标准按10年一遇考虑,不校核。
根据工程的特点,将洪水分为五段来考虑,第一段桩号从0+000至3+200.5,即是从环山渠进口到石孟江倒虹管进口;第二段为3+252.6~8+920,即石孟江倒虹管至岳王宫沟泄洪闸;第三段桩号为8+920至17+125,即岳王宫沟至味江河泄洪闸;第四段桩号为17+125~22+342;即味江河泄洪闸至干五里河左岸;第五段桩号为22+447~29+190为干五里河右岸至分干渠尾。
二、洪水计算
由于本渠道跨越的山溪河流多,集雨块面积较大,故采用分段排洪方式,原则上尽可能不让洪水输送至下一段渠道,以减小洪水流量,减少工程量,降低工程造价。
1、集水块洪水计算
暴雨洪水利用设计暴雨推求,选用都江堰市气象站年最大暴雨系列排频和四川省水文手册的等值线推求设计暴雨,再利用推理公式推求集水块洪水。
(1)资料:
a:
F、L、J利用1/10000航测图结合实际地形量测,集雨块分布情况见图4-3-1。
b:
暴雨资料采用都江堰市气象站实测系列(24年),推求都江堰市雨量站最大一日暴雨频率计算成果,见表2—3—1和图2—3—1。
c:
实测资料缺短历时观测值,暴雨衰减指数利用省水文手册等值线查得。
(2)计算公式
a:
推理公式
Q=0.278ψ×i×F=0.278×ψ×F×S/τn
全面汇流条件下:
τ≤τc
ψ=1-μ/S×τn
部分汇流条件下:
τ≥τc
ψ=n(τc/τ)1-n
τc=((1-n)S/μ)1/n
τ=τ0ψ-1/(4-n)
τ0=(0.2783/4/((m×J1/3/L)×(SF)1/4))4/(4-n)
式中:
Q——最大流量(m3/s);
ψ——洪峰径流系数;
i——最大平均暴雨强度(mm/h);
S——暴雨雨力,即最大一小时暴雨量(mm/h);
N——暴雨公式指数;
F——集水面积(km2);
L——自出口断面沿主河道至分水岭的河流长度(km);
J——沿L的河道平均坡度(‰);
τ——流域汇流时间(h);
τ0——当ψ=1时的流域汇流时间(h);
τc——产流历时(h);
μ——产流参数,即产流历时内流域平均入渗强度(mm/h);
m——汇流参数。
当n=n1时,τq>1则需重新用n2计算;
当n=n2时,τq<1则需重新用n1计算;
若n1、n2计算均不能满足上述要求,则用n1、n2计算成果的平均值作为设计值。
(3)计算参数的确定
a:
暴雨参数S、n
暴雨雨力参数S,通过相应频率年最大24小时暴雨量H24p与暴雨公式指数n2值计算求得出。
S=24n2-1H24
当τ<1小时,n1p=a1+b1lgP
当τ=1—24小时,n2p=a2+b2lgP
由省水文手册查得
a1=0.358,b1=0
a2=0.758,b2=0.005
b:
产流参数μ
本渠道工程入渠洪水和非入渠洪水均属于盆周丘陵区,植被较好。
μ=4.8F-0.19Cv=0.18Cs=3.5Cv
c:
产流参数
采用公式:
θ=1~30m=0.318θ0.204
θ=30~300m=0.055θ0.72
θ=L/J1/3F1/4
(4)计算成果
入渠洪水见表4-3-2,非入渠洪水见表2-3-3
2:
入渠洪水组合
入渠洪水由分块洪水组合而成,共划分了35个集雨块,其中入渠集雨块30块,非入渠洪水5块。
集雨示意图见(图2-3-2)。
由于集雨块的大小,形状、入渠位置(距泻洪闸距离)不同,故不能采用算术相加。
此处各集雨较小,故作如下假定:
(1)、每块均为一次暴雨所覆盖,雨型也是相同的;
(2)、所形成的洪水过程均为等腰三角形,三角形顶点为洪峰值,底边为2倍汇流时间;
(3)、入渠后洪水以干渠平均流速向泄洪出口处移动,移动过程中三角形为刚体不变形。
在组合叠加中以各集雨块入渠过程的起点,在横坐标轴上以泄洪闸或溢洪道时间为零,按各块洪水过程线的起点时,把各三角形绘在图上,用图解法进行叠加,得出组合过程线,其峰值即为泄洪闸以上区间入渠组合洪水。
详见表2—3—2。
三、成果分析
根据环山分干渠建成后多年的运行实践证明,该渠道的洪水流量与历史洪灾情况调查一致,石孟河、味江河、干五里等大河的洪水流量也与历史调查洪水相一致,说明计算成果与30多年实际运行情况相吻合,成果可以利用。
四、洪水处理建议
1、本次整治段入渠洪水分段考虑,分段迭加,并分段泄出,不考虑上段洪水向下段输送。
2、渠道的基流,原则上应在石孟江泄洪闸泄走。
3、应复核本次整治段石孟江、岳王山沟2处泄洪闸的泄洪能力,不能满足泄洪条件的泄洪闸应拆除重建。
都江堰市雨量站一日暴雨频率计算成果表
表2-3-1
年份
年最大雨量
x(mm)
序号
m
频率
P=m/(n+1)%
按大小排灭
的xi(mm)
p
2.5CV
3.0CV
3.5CV
KP
X
KP
X
KP
X
1980
213.4
l
4
233.8
0.0l
3.82
445.9
4.04
471.6
4.27
498.5
1981
113.3
2
8
214.9
0.1
3.12
364.2
3.26
380.6
3.4
396.9
1982
81.6
3
12
213.4
0.2
2.91
339.7
3.03
353.7
3.14
366.6
1983
78.了
4
16
206
0.33
2.75
321.0
2.85
332.7
2.94
343.2
1984
64.8
5
20
163.2
0.5
2.62
305.9
2.7
315.2
2.79
325.7
1985
73.2
6
24
145
l
2.4
280.2
2.46
287.2
2.52
294.2
1986
77.3
7
28
132.6
2
2.17
253.3
2.2l
258.0
2.25
262.7
1987
214.9
8
32
131.1
5
1.85
216.0
1.87
218.3
1.88
219.5
1988
93.7
9
36
114.7
10
1.6
186.8
1.6
186.8
1.6
186.8
1989
71.3
10
40
113.3
20
1.33
155.3
1.32
154.1
1.3l
152.9
1990
90.9
11
44
105
50
0.92
107.4
0.9
105.1
0.89
103.9
199l
74.8
12
48
93.7
75
0.67
78.2
0.67
78.2
0.67
78.2
1992
69.6
13
52
90.9
90
0.5l
59.5
0.53
61.9
0.55
64.2
1993
163.2
14
56
90.2
95
0.43
50.2
0.44
51.4
0.5
58.4
1994
80.4
15
60
82.3
99
0.32
37.4
0.37
43.2
0.45
52.5
1995
233.8
16
64
81.6
1996
145
17
68
80.4
1997
131.1
18
72
78.7
1998
206
19
76
77.3
1999
132.6
20
80
74.8
2000
90.2
2l
84
73.2
2001
114.7
22
88
71.3
2002
82.3
23
92
69.6
2003
105
24
96
64.8
环山分干渠入渠组合洪水计算表
表2-3-2单位:
流量m3/s,时间h
桩号
编号
L
I
F
Q
T
备注
泄洪闸处洪水流量
桩号
泄洪闸
流量
1+950
1
0.63
0.006
1.44
4.36
4.99
3+200.5
石孟江
泄洪闸
4.36
4+250
3
2.25
0.034
0.56
2.20
3.41
8+920
岳王宫
泄洪闸
17.2
5+050
4
2.50
0.006
0.63
0.95
7.37
5+625
5
3.13
0.006
2.18
6.46
4.87
园明宫
6+625
6
3.75
0.011
0.88
3.16
3.78
6+875
7
4.38
0.015
0.44
1.90
3.03
7+075
8
5.00
0.01
0.28
1.10
3.25
7+575
9
5.63
0.009
1.47
4.66
4.43
月城湖
8+050
10
6.25
0.008
0.25
1.41
2.27
9+675
12
1.25
0.004
0.69
2.67
3.47
17+125
味江
泄洪闸
23.8
10+725
13
8.13
0.009
0.88
3.39
3.54
11+095
14
1.25
0.009
0.94
5.38
2.42
11+300
15
9.38
0.008
0.50
2.29
2.91
11+925
16
10.00
0.014
0.25
2.80
1.12
13+025
17
10.63
0.005
1.38
4.52
4.26
人字桥
13+675
18
11.25
0.006
0.47
2.13
2.92
14+425
19
11.88
0.006
0.56
3.00
2.53
15+825
20
12.50
0.005
1.31
5.71
3.26
石佛沟
18+350
22
13.13
0.008
0.25
1.31
2.45
22+342
干五里河
泄洪闸
9.6
18+750
23
13.75
0.022
0.13
1.58
0.89
19+250
24
14.38
0.007
0.59
3.06
2.62
19+600
25
15.00
0.006
0.56
1.58
4.56
20+475
26
15.63
0.004
0.78
1.99
5.09
20+650
27
1.88
0.004
0.69
1.64
5.31
21+150
28
1.75
0.004
0.69
1.80
4.91
21+850
29
1.00
0.005
0.31
1.25
3.18
23+203
32
0.75
0.004
0.125
0.41
3.51
23+592
33
1.13
0.004
0.375
1.21
3.91
23+862
34
1.50
0.004
0.469
1.14
5.05
24+147
35
1.63
0.005
0.718
2.27
4.21
29+190
西河堰入口
4.7
2.4非入渠洪水
一、概况
通过对环山分干渠集雨块的分析,形成了5个非入渠洪水集雨块,其基本情况见表2—4—1。
环山分干渠非入渠洪水集雨块基本情况统计表
表2-4-1单位:
流量m3/s,时间h
桩号
编号
L
I
F
Q
T
备注
3+200.5
2
32.00
0.005
155.1
193.4
9.00
石孟江
8+720
11
6.88
0.004
1.438
3.10
6.24
岳王山沟
17+125
21
30.60
0.004
125
244.5
8.5
味江河
22+342
30
27.00
0.005
106
167
8.2
干五里河
22+622
31
0.88
0.003
0.344
1.37
3.21
山洪渡
二、非入渠洪水处理
根据工程地形、地貌、现状分析,本次整治段2个非入渠集雨块的处理如下:
1、桩号3+200.5处集雨块,即石孟江洪水从环山分干渠在此处的倒虹管上面通过。
通过建立此处的水位流量关系曲线,对应Q在193.4m3/s,流量的水位为1.35米,加超高0.4米,应保证设计边高1.75米,才能满足排洪要求。
从实测的堤高为698.00米,此处的河床高程695.8米,高差为2.2米,大于1.75米,满足行洪要求,不需要加高堤岸。
2、桩号为8+720处的岳王山沟的山洪渡,经校核均能满足排洪要求,不作改造。
2.5施工洪水
一、施工洪水标准
由于本项目主要建设工程为4级建筑物,且施工期为上年11月至下一年2月,属于枯水期施工,不存在全年施工的问题,故不采用暴雨资料推求施工洪水,而是根据工程的具体位置、环境条件确定主要建筑物的施工排水问题。
二、施工期排水流量的确定
本次整治段主要的新建建筑物有石孟江倒虹管,考虑其排水问题。
从石孟江多年实测的流量资料分析,施工期建议确定为1月至3月,出口平均流量为2.3m3/s,按集雨面积折算到倒虹管处的流量应为1.88m3/s,可采取分期河床导流的方案解决施工排水。
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