工程初步设计阶段 溃坝洪水计算大纲 1 流域及工程概况 2 设计依据 2.1 有关本工程的文件 (1) 设计任务书； (2) 可行性研究报告； (3) 可行性研究报告审查文件。 2.2 主要规范 (1) SL 44－93 水利水电工程设计洪水计算规范； (2) DL/T5015－1996 水利水电工程水利动能设计规范； (3) SD 138－85 水文情报预报规范； (4) DL/T5064－1996 水电工程水库淹没处理规划设计； (5) DL 5021－93 水利水电工程初步设计报告编制规程。 2.3 主要参考资料 (1) 谢任之，溃坝水利学，山东科学技术出版社；
(2) 唐友一，溃坝水流状态计算方法的探讨，水利水电技术，1962年第4期； (3) 美国天气局，溃坝洪水预报程序DAMBRK及用户指南，水电部南京水文水资源研究所，1987年11月； (4) 山西省水利勘测设计院，水利动能设计手册，水库溃坝计算，1983年； (5) 水电部十一局研究院，土坝溃坝流量计算方法的研究，1977年6月； (6) 天津勘测设计院，孙国洁等，溃坝洪水计算国内外概况； (7) 水电部四川勘测设计院，大中型水电站水能设计第十五章，溃坝流态计算，1977年1月； (8) 黄委会科研所，溃坝水流计算方法初步探讨，水利科技情报，1976年9月； (9) 彭登模，溃坝最大流量及溃坝流量过程计算的体会及建议，人民长江，1965年第5期。 3 基本资料 3.1 地形资料 (1) 水库及下游河道地形图； (2) 坝址横断面图； (3) 下游河道纵横断面资料。 3.2 水库库容曲线 收集水库原始库容及运行若干年后的剩余库容曲线。 水库库容曲线 表 1
FCD13030 FCD 水利水电工程初步设计阶段溃坝洪水计算大纲范本 水利水电勘测设计标准化信息网 1997年8月 1
水电站技术设计阶段溃坝洪水计算大纲范本 主编单位: 主编单位总工程师: 参编单位: 主要编写人员: 软件开发单位: 软件编写人员: 勘测设计研究院 年月 2
目次 1.流域及工程概况 (4) 2.设计依据 (4) 3.基本资料 (5) 4.计算原则 (7) 5.溃坝计算方法及内容 (8) 6.溃坝洪水计算成果及分析 (10) 7.应提供的设计成果 (11) 3
1 流域及工程概况 2 设计依据 2.1 有关本工程的文件 (1) 设计任务书； (2) 可行性研究报告； (3) 可行性研究报告审查文件。 2.2 主要规范 (1) SL 44－93 水利水电工程设计洪水计算规范； (2) DL/T5015－1996 水利水电工程水利动能设计规范； (3) SD 138－85 水文情报预报规范； (4) DL/T5064－1996 水电工程水库淹没处理规划设计； (5) DL 5021－93 水利水电工程初步设计报告编制规程。 2.3 主要参考资料 (1) 谢任之，溃坝水利学，山东科学技术出版社； (2) 唐友一，溃坝水流状态计算方法的探讨，水利水电技术，1962年第4期； (3) 美国天气局，溃坝洪水预报程序DAMBRK及用户指南，水电部南京水文水资源研究所，1987年11月； (4) 山西省水利勘测设计院，水利动能设计手册，水库溃坝计算，1983年； (5) 水电部十一局研究院，土坝溃坝流量计算方法的研究，1977年6月； (6) 天津勘测设计院，孙国洁等，溃坝洪水计算国内外概况； (7) 水电部四川勘测设计院，大中型水电站水能设计第十五章，溃坝流态计算，1977 4
面积比法计算设计断面洪水中面积指数的确定 刘连梅,信增标，王保东,田燕琴(水利部河北水利水电勘测设计研究院,天津3０025０)【摘要】：南水北调中线工程河北段460多ｋm，共与大小河沟20０多条相交,有不少河沟交叉断面设计洪水需要采用面积比法计算。为此，对海河流域部分河流实测降雨洪水资料作了分析，得出了不同时段洪量的面积指数范围,为南水北调中线工程设计提供了依据。 【关键词】: 南水北调中线工程;设计洪水;面积比法;面积指数 1 问题的提出 在设计洪水计算时,当设计断面无实测资料，但其上游或下游建有水文站实测资料,且与设计断面控制流域面积相差不超过3%,区间无人为或天然的 分洪、滞洪设施时,可将水文站实测资料或设计洪水成果直接移用于设计断面;若区间面积超过3%，但小于20％,且全流域暴雨分布较均匀时,常用面积 比法将水文站设计成果进行推算。该方法的关键是面积指数的选取。在海滦河流域以往一般根据经验取值，在只对计算洪峰流量时,面积指数一般选用０．5 ~ ０.7；计算时段洪量时面积指数没有选定范围。南水北调中线工程河北省段460多ｋm，共与大小河沟20０多条相交,有不少河沟交叉断面设计洪水需要采用面积比法计算,为此对海河流域部分河流实测降雨洪水资料作了分析，得出了不同时段洪量的面积指数范围,为中线工程设计提供了依据。 2 河流、水文站及洪水资料的选取２．1 河流及水文站的选取原则 一般讲，一条河的上下游两站流域面积小于20%时，可作为分析对象。但海滦河流域实际上水文站网稀少,因此选取时将区间面积放宽到30%，个别站放宽到３5%。基本满足此条件的河流及水文站见表１所列。 2.２洪水资料的选取 洪水资料的选取应符合以下３条原则：（1）尽量选取较大的洪水资料；(2）选取流域内降雨分布比较均匀的场次洪水；(3）对上游修建大中型水库的河流，应选取建库前的资料。 由于滦河和桑干河流域面积过大,包含了迎风山区、背风山区和高原区,难以出现全流域均匀降雨,未选用洪水资料。其他４条河8个代表站流域面积
设计洪水分析计算 1、洪水标准 依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL44-2006），确定该工程等级为五等，按20年一遇洪水标准设计，200年一遇洪水校核。 本水库上游流域面积为1.6平方千米，属于小于30平方千米范围，按《山东省小型水库洪水核算办法》（试行）进行洪水计算。 2、设计洪水推求成果 1、基本资料 流域面积F=1.6平方公里，干流长度L=2.1千米，干流平均比降j=0.02。 根据山东省小型水库洪水核算办法，查《山东省多年平均二十四小时暴雨等值线图》，该流域中心多年平均二十四小时暴雨H24=85毫米。 该水库水位、库容关系表如下：
设计溢洪道底高程177.84米，相应库容23.29万立米。 2、最大入库流量Q m计算 （1）、流域综合特征系数K 按下式计算K=L/j1/3F2/5 （2）、设计暴雨量计算 查《山东省最大二十四小时暴雨变差系数C v等值线图》，该流域中心C v=0.6，采用C s=3.5C v应用皮尔逊3型曲线K p值表得，20年一遇K p=2.20，200年一遇K p=3.62，则20年一遇最大24小时降雨量H24=2.2*85=187毫米，200年一遇最大24小时降雨量H24=3.62*85=307.7毫米。 （3）单位面积最大洪峰流量计算 经实地勘测，该工程地点以上流域属丘陵区，查泰沂山北丘陵区q m- H24-K关系曲线，得20年一遇单位面积最大洪峰流量及200年一遇单位面积最大洪峰流量q m。 （4）洪水总量及洪水过程线推求 已算得20年一遇最大24小时降雨量H24=187毫米及200年一遇最大24小时降雨量H24=307.7毫米，取其75%为P 。设计前期影响雨量P a取40毫米，计算P+P a，查P+P a与设计净雨h R关系曲线，得20年一遇及 00年一遇h R。 洪水总量按下式计算W=0.1*F*h R，由此可计算得20年一遇及200年一遇洪水总量W。
基于对溃坝洪水计算的分析 [摘要]兴修水库，对防洪、灌溉、发电、航运、养殖都起着很大的作用，一般情况下，必须而且可以确保大坝的安全。但是，由于某些特殊原因，例如战争、地震、超标洪水、大坝的施工质量不佳，地基不良及水库调度管理不当等，都会使坝体突然遭到破坏，而形成灾难性的溃坝洪水，给下游带来极其严重的危害。因此，研究和预估溃坝洪水，对于合理确定水库的防洪标准和下游安全措施是非常必要的。 【关键词】洪水；计算；分析 1.前言 溃坝可分为瞬时全溃、部分溃和逐渐全溃。不过，由于导致溃坝的因素甚为复杂，难于事先全面考虑，从最不利的结果着想，可以认为溃坝是瞬时完成的。因此，以下仅对瞬时全溃或部分溃的情况进行讨论，所谓全溃是指坝体全部被冲毁；部分溃则指坝体未全冲毁，或溃口宽度未及整个坝长，或深度未达坝底，或二者兼有的情况。 实验表明溃坝水流的物理过程，如图1所示，溃坝初期，库内蓄水在水压和重力作用下，奔腾而出，在坝前形成负波，逆着水流方向向上游传播，称为落水逆波；在坝下形成正波，顺着水流方向向下游传播，称为涨水顺波。由于波速随水深而增加a，所以落水逆波前边的波速总大于后面的波速，使其波形逐渐展平；坝下游涨水顺波的变化正相反，因为后面的波速总大于前面的波速，于是形成了后波赶前波的现象，使波额变陡，成为来势凶猛的立波。例如，1928年美国圣弗兰西斯科坝失事，下游2.2km处观测得波额高达37m，万吨大的混凝土巨块都被冲走，不过，经过一段河槽调蓄及河床阻力作用之后，立波逐渐坦化，最终消失。图2示意地表示出一次溃坝洪水在坝址及下游各断面的流量过程线，从图上可以看出，坝址处峰形极为尖瘦，溃坝后瞬息之间即达最大值，然后随时间的推移而急速下降，呈乙字形的退水线。随着溃坝洪水向下游的演进，过程线逐渐变缓。 1.坝址断面（第I断面）； 2.坝下游第II断面； 3.坝下游第III断面； 4.坝下游第IV断面。 根据对溃坝水流物理过程的试验研究，曾提出许多关于溃坝流量过程计算方法及其向下游传播的演算方法，其中有些在理论上是比较严密的。但这些方法计算工作量大，资料条件要求高，限于溃坝的边界条件难以定准，其计算成果的精度并不一定高。因此，对于中小水库，多采用具有一定精度、且较为简便的半理论半经验公式或经验公式，计算坝址处溃坝最大流量及其向下游的传播。 2.坝址处溃坝最大流量的计算 调查溃坝的情况表明，中小水库的土坝、堆石坝短时间局部溃的较多，刚性坝（如拱坝）和山谷中的土坝容易瞬间溃毁，为安全计，对于设计情况可考虑按瞬间溃坝处理，以瞬间全溃及局部溃的最大水流理论为指导，在总结国内外各种计算方法的基础上，对所做600多次试验资料综合归纳，得到了适合于瞬间全溃或局部溃的坝址处溃坝最大流量计算公式。经使用200多组溃坝试验记录和实际的溃坝资料，对该公式和国内外的其他公式进行检验，表明该公式适用条件广、计算精度高，误差均不超过20%。 Qm=0.27√g（L/B）1/10（B/b）1/3b（H-K’h）3/2 （1）
项目二：设计洪水计算 由流量资料推求设计洪水 一、填空题 1．洪水的三要素是指、、。 2．防洪设计标准分为两类，一类是、另一类是。 3．目前计算设计洪水的基本途径有三种，它们分别是、 、。 4．在设计洪水计算中，洪峰及各时段洪量采用不同倍比，使放大后的典型洪水过程线的洪峰及各历时的洪量分别等于设计洪峰和设计洪量值，此种放大方法称为。 5．在洪水峰、量频率计算中，洪峰流量的选样采用、时段洪量的选样采用。 6．连序样本是指。不连序样本是指 。 7．对于同一流域，一般情况下洪峰及洪量系列的C V值都比暴雨系列的C V值，这主要是洪水受＿和影响的结果。 二、问答题 1．什么是特大洪水？特大洪水在频率计算中的意义是什么？ 2．对特大洪水进行处理时，洪水经验频率计算的方法有哪两种？分别是如何进行计算的？ 3．洪水频率计算的合理性分析应从几个方面进行考虑？ 4．采用典型洪水过程线放大的方法推求设计洪水过程线，典型洪水过程线的选择原则是什么？ 5．采用典型洪水过程线放大的方法推求设计洪水过程线的两种放大方法是什么？分别是如何计算的？ 6．在洪水峰、量频率计算工作中，为了提高资料系列的可靠性、一致性和代表性，一般要进行下列各项工作，试在下表的相应栏中用“+”表明该项措施起作用，用“-”表明该项措施不起作用。
三、计算题 1．某水库坝址断面处有1958年至1995年的年最大洪峰流量资料，其中最大的三年洪峰流量分别为 7500 m3/s、 4900 m3/s和 3800 m3/s。由洪水调查知道，自1835年到1957年间，发生过一次特大洪水，洪峰流量为 9700 m3/s ，并且可以肯定，调查期内没有漏掉 6000 m3/s 以上的洪水，试计算各次洪水的经验频率，并说明理由。 2．某水文站根据实测洪水和历史调查洪水资料，已经绘制出洪峰流量经验频率曲线，现从经验频率曲线上读取三点（2080，5%）、（760，50%）、（296，95%），试按三点法计算这一洪水系列的统计参数。 3．已知设计标准P=1%洪水过程的洪峰、1天、3天洪量和典型洪水的相应特征值及其过程线（见表1和表2），试用同频率放大法推求P=1%的设计洪水过程线（保留三位有效数字，不需修匀）。 表1 设计洪水和典型洪水峰、量特征值 表2 典型洪水过程
水电工程溃坝洪水计算 赵太平 （国家电力公司水电水利规划设计总院） 摘要：某电站为一待建电站，位于高山峡谷区，河道比降较大。其下游为某城市，一旦大坝溃决，将对人民的生命财产安全造成极大的威胁。为此，进行溃坝洪水计算，可预测溃坝后，洪水的淹没范围和程度，以便提早采取相应的措施，减少损失。 关键词：溃坝; 洪水; 预测; 不恒定流 1 前言 水电是洁净能源，是西部地区重要的能源资源，开发西部水电，实现“西电东送”是实施“ 西部大开发”战略的重要举措，也是西部地区脱贫致富的重要途径之一。但水电站往往处于深山峡谷，甚至高地震区中，水电站的溃决将造成巨大的损失，为了预估溃坝洪水带来的影响，并提早采取相应的措施，将洪水灾害造成的影响减少到最小程度，有必要进行溃坝洪水计算。 本次计算电站地处青藏高原东南缘，区域内地势较高，平均海拔在4 000m左右。且电站坝址区覆盖层深厚，构造裂隙较发育，是我国西部著名的强地震带。电站下游主要的城镇为某城市，该城为我国西部少数民族集居区，经济以农牧业为主。 2 数学模型 2.1 模型结构 本次计算采用美国国家气象局编制的溃坝洪水预报模型DAMBRK模型［１］。该模型由三部分组成：1）大坝溃口形态描述。用于确定大坝溃口形态随时间的变化，包括溃口底宽、溃口顶宽、溃口边坡及溃决历时。2）水库下泄流量的计算。3）溃口下泄流量向下游的演进。 2.1.1 溃口形态确定 溃口是大坝失事时形成的缺口。溃口的形态主要与坝型和筑坝材料有关。目前，对于实际溃坝机理仍不是很清楚，因此，溃口形态主要通过近似假定来确定。考虑到模型的直观性、通用性和适应性，一般假定溃口底宽从一点开始，在溃决历时内，按线性比率扩大，直至形成最终底宽。若溃决历时小于10分钟，则溃口底部不是从一点开始，而是由冲蚀直接形成最终底宽。溃口形态描述主要由四个参数确定：溃决历时（τ），溃口底部高程（h bm），溃口边坡（z）。由第一个参数可以确定大坝
217141 1.0H B KW 2 14141 1.0H B KW b 3.2 大坝溃决分析 3.2.1可能导致大坝溃决的主要因素 **水库可能出现大坝溃决的主要因素、形式见3.1.1条。 3.2.2可能发生的水库溃坝形式 水库溃坝的主要形式有漫坝溃决、管涌溃决。**水库可能发生的水库溃坝形式是发生了超标准洪水超过泄洪能力造成洪水漫坝溃坝。 3.2.3 溃坝洪水计算 **水库坝型为钢筋混凝土面板堆石坝，坝高*** m ，坝顶高程*** m ，防浪墙顶高程***m ，最大库容10460万m 3，坝顶长度***m 。**水库采用洪水漫坝造成水库逐渐溃决进行洪水计算。 (1)溃坝决口宽度估算 ①根据铁道科学研究院推荐的经验公式估算。计算公式为： b= 式中：b 溃坝决口宽度(m)，W 水库总库容(万m3)，B 坝顶长度(m)，H 最大坝高(m)，K 经验系数，对于该水库属土石混合坝K 值为 1.19。 b=26.18m ②根据黄河水利委员会经验公式估算 式中：b 为溃口宽度(m)，W 为水库总库容(万m 3)，B 为主坝长度(m)，H 为坝高(m)，K 为经验系数(粘土类取0.65，壤土取1.30)。 b=26.84m ③参考中国水利水电科学研究院陆吉康经验公式计算。 b = 0.180×3×kW 0.32 H 0.19 H 为溃决水深(水库溃决时刻水位- 坝址断面平均底高程)(m),W 为水库有效下泻库容(m 3),b 为最终溃口的平均宽度(m),K 为修正系数,对于漫顶造成的溃决K = 1 。
b=25.32m 以上三种方法计算决口宽度均在经验误差范围内，取情况最恶劣计算坝址溃坝最大流量，即溃坝决口宽度26.84m。 (2) 溃口坝址最大流量估算 溃口坝址最大流量根据肖克列奇经验公式估算: 式中：Q max溃口坝址最大流量(m3/s)，B坝顶长度(m)，b溃坝决口宽度(m)，H0溃坝前上游水深(m)。 Q max = 38768.09 m3/s **水库坝址处溃坝最大流量：38768.09 m3/s。 表2：**水库溃坝计算成果表 3.2.4溃坝洪水对下游防洪工程、重要保护目标等造成的破坏程度和影响范围 根据有关资料分析，水库溃坝时洪水可能导致水库下游的**、**两个集镇镇(街)的企业、学校、村庄、农田和鱼塘受淹浸，摧毁房屋及其他公共设施，冲毁水陂、渠道，国道**段中断，损失严重。 3.2.5溃坝对上游可能引发滑坡崩塌的地点、范围和危害程度 根据有关分析，导致**水库对上游可能引发滑坡崩塌的部位主要集中在***，其危害程度可能造成滑坡。
设计洪水推求 （一）工程概况 甘溪又称古城溪，发源于浙江省江山市大桥镇青源尾。甘溪自源头开始以东西向流入玉山县境内，经白云镇鹁鸪嘴、大园地、平阳村、岩瑞镇水门村后，在岩瑞镇山头淤北和金沙溪汇合。甘溪流域面积206Km 2，主河道长44.2Km ，河道加权平均坡降0.824‰（其中玉山境内流域面积102.6Km 2，河长24Km ）。甘溪河道弯曲，河床较浅，中下游两岸地形开阔，耕地集中，属平原丘陵地带，是主要产粮区之一。 1，工程地点流域特征值，主河道比降0.000824. 已知流域总面积206Km 2，加权平均坡降0.824‰，计算河段下游断面集雨面积145.3 Km 2，加权平均坡降1.32‰，主河道长44.2 Km 。 2，设计暴雨查算 （1） 求十年一遇24小时点暴雨量 根据工程地理位置，查《江西省暴雨洪水查算手册》（下同）附图2—4，得流域中心最大24小时点暴雨量H 24=115mm ；查附图2—5，得Cv 24=0.45。由设计频率P=10%和Cs=3.5Cv 查附表5—2，得Kp 24=1.60。 则十年一遇24小时点暴雨量H 24（10%）=115?1.60=184.0mm 。 （2） 求十年一遇24小时面暴雨量 根据计算段流域面积F=145.3 Km 2和暴雨历时t=24小时，查附图5—1，得点面系数24α=0.983 则十年一遇面暴雨量为 24%)10(24%)10(24α?=H H =184?0.983=180.9mm 。 （3）求设计暴雨24小时的时程分配 ○1 设计24小时暴雨雨型 以控制时程t ?=3小时为例，查附表2—1，得雨型分配表，如下表1：
水电工程溃坝洪水计算 发表日期：2006-03-06 浏览人数：1570 作者：赵太平来源：网络收集评论0条 1 前言 水电是洁净能源，是西部地区重要的能源资源，开发西部水电，实现“西电东送”是实施“ 西部大开发”战略的重要举措，也是西部地区脱贫致富的重要途径之一。但水电站往往处于深山峡谷，甚至高地震区中，水电站的溃决将造成巨大的损失，为了预估溃坝洪水带来的影响，并提早采取相应的措施，将洪水灾害造成的影响减少到最小程度，有必要进行溃坝洪水计算。 本次计算电站地处青藏高原东南缘，区域内地势较高，平均海拔在4 000m左右。且电站坝址区覆盖层深厚，构造裂隙较发育，是我国西部著名的强地震带。电站下游主要的城镇为某城市，该城为我国西部少数民族集居区，经济以农牧业为主。 2 数学模型 2.1 模型结构 本次计算采用美国国家气象局编制的溃坝洪水预报模型DAMBRK模型［１］。该模型由三部分组成：1）大坝溃口形态描述。用于确定大坝溃口形态随时间的变化，包括溃口底宽、溃口顶宽、溃口边坡及溃决历时。2）水库下泄流量的计算。3）溃口下泄流量向下游的演进。 2.1.1溃口形态确定 溃口是大坝失事时形成的缺口。溃口的形态主要与坝型和筑坝材料有关。目前，对于实际溃坝机理仍不是很清楚，因此，溃口形态主要通过近似假定来确定。考虑到模型的直观性、通用性和适应性，一般假定溃口底宽从一点开始，在溃决历时内，按线性比率扩大，直至形成最终底宽。若溃决历时小于10分钟，则溃口底部不是从一点开始，而是由冲蚀直接形成最终底宽。溃口形态描述主要由四个参数确定：溃决历时（τ），溃口底部高程（h bm），溃口边坡（z）。由第一个参数可以确定大坝溃决是瞬溃还是渐溃。由后面三个参数可以确定溃口断面形态为矩形、三角形或梯形及局部溃或全溃。
山东省中小河流治理工程初步设计设计洪水计算 指导意见 设计洪水成果是影响治理工程规模和投资的重要因素，客观、科学、合理地确定设计洪水成果尤为重要。由于我省众多的中小河流缺乏实测洪水流量系列资料，其设计洪水多采用由暴雨资料间接推求的办法，因该办法中的降雨产流关系是上世纪七十年代初期根据当时的情况拟定的，经过近40年的 水利及农业生产等人类活动的影响，下垫面发生了很大变化，使产流汇流条件发生了较大变化，采用原产流关系计算的设计洪水成果明显偏大。为了较为客观、科学、合理地确定设计洪水成果，特提出以下指导意见。 一、依据 1.《水利水电工程设计洪水计算规范》SL 44－2006； 2.《堤防工程设计规范》GB 50286－98 3.《山东省大、中型水库防洪安全复核设计洪水计算办法》。 4.河道治理工程设计标准： 1）《防洪标准》GB 50201－94 2）《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL 44－2000 3）山东省中小河流治理工程一般防洪设计标准为20年 一遇；排涝设计标准为5年一遇；涵洞的排水标准10年一
年一遇；鲁北地区设计50遇；比较重要的河段防洪标准为 标准为典型年法，采用“61年雨型”防洪，“64年雨型”排涝。 二、适用范围 适用于流域面积200～3000km的中小河流。2三、基本资 料的搜集和整理 1. 应详细说明治理河流所处地理位置、所属水系，流域面积、河道长度、流域形状、支流分布、河网密度；流域内地形、地貌、植被及水土保持等自然地理概况；该河流所处市（县、区）境内流域面积、河道长度；治理河段以上流域面积（其中山丘区、平原区面积各占比重）、河道长度，并注明桩号。 2. 应说明流域内水文气象概况，包括××年～××年多年平均降水量，汛期降水量，降雨量的年内、年际分布特点；多年平均年径流量，径流量的年内、年际分布特点；多年平均水面蒸发量；多年平均风速、最大风速及风向等有关水文、气象概述。 3. 应说明流域内暴雨洪水特性及水旱灾害情况，特别是最近几年出现的大暴雨洪水情况，包括雨情、水情、灾情，及造成的经济损失及堤防溃决、分洪、滞洪等基本情况。 4. 应说明流域内水利工程情况，包括流域内水库工程的规模，建设年代、水库总库容、兴利库容、灌溉面积、城市供水等基本情况；现有河道拦河闸（坝）等蓄水工程概况，可列
第八章由暴雨资料推求设计洪水 一、概念题 （一)填空题 1。设计洪水 2.流域中心点雨量与相应的流域面雨量之间的关系，设计面雨量 3。同频率 4。同频率法 5.从经验频率点据偏离频率曲线的程度、模比系数K、暴雨量级、重现期等分析判断 6。推求设计暴雨，推求设计净雨,推求设计洪水 7.邻站直接借用法，邻近各站平均值插补法,等值线图插补法，暴雨移植法，暴雨与洪水峰或量相关法
8.算术平均法 9.泰森多边形法 10。流域上雨量站分布均匀，即各雨量站面积权重相同 11.适线 12.暴雨定点定面关系,暴雨动点动面关系 13。实测大暴雨 14。水汽因子，动力因子 15.大，小 16.设计的前期影响雨量P a,p，降雨径流关系 17。W m折算法，扩展暴雨系列法，同频率法 18。在现代气候条件下,一个特定流域一定历时的理论最大降水量19。可能最大暴雨产生的洪水 20。垂直地平面的空气柱中的全部水汽凝结后 21.在现代气候条件下，一个特定地区露点的理论最大值 22。饱和湿度
23。水汽条件，动力条件 24.水汽压，饱和差，比湿，露点25。大，低
26。假湿绝热过程 27.0。2/h 28。P W W P m m =,P W W P m m m ηη= 29。历史最大露点加成法，露点频率计算法，露点移植法 30.24℃ 31.（1）通过暴雨径流查算图表(或水文手册)查算统计历时的设计暴雨量，（2)通过暴雨公式将统计历时的设计雨量转化为任一历时的设计雨量 ㈡选择题 １.［c] ２。［c ］ 3.［a ］ 4。［b ］ 5.［a ］ 6.［d ］ 7.［d] 8.［c] 9.[b ］ 10。［d ］ 11。［c ］ 12。[a] 13。[b ］ 14。[b ］ 15。[b ］ 16。[d] 17。[b] 18.[d] 19.[d ］ 20。[c] 21。[d ］ 22.［b] 23。［a ］ 24.[b ］ 25。［b ］ 26.[c ］ 27.[a] 28.［c] 29.［b] ㈢判断题 １.[T ］ ２.［F] 3.［F] 4.[F ］ 5.［T ］ 6.[F ] 7.［T ］ 8。[T ］ 9.［T ］ 10.[T] 11。［T ］ 12.［T] 13.［T ］ 14。[T ］ 15。[F] 16。［T ］ 17。［T ］ 18.［F ］ 19.［T ] 20。［F ］ 21。[T] 22。［F] 23.[T] 24。[F ] 25.［T ］ 26。[T] 27。[T] 28.［T ］ 29。［F ］ 30。［F ］ （四)问答题 1、答：由流量资料推求设计洪水最直接，精度也较高。但在以下几种情况，则必须由暴雨资料推求设计洪水，即:①设计流域实测流量资料不足或缺乏时；②人类活动破坏了洪水系列的一致性；③要求多种方法，互相印证，合理选定;④PMP 和小流域设计洪水常用暴雨资料推求. 2、答：洪水与暴雨同频率,即某一频率的暴雨,就产生某一频率的洪水。如百年一遇的暴雨,就产生百年一遇的洪水。 3、答:由暴雨资料推求设计洪水的方法步骤是：①暴雨选样；②推求设计暴雨；③推求设计净雨；④推求设计洪水过程线 4、答：判断大暴雨资料是否属于特大值，一般可从经验频率点据偏离频率曲线的程度、模比系数K 的大小、暴雨量级在地区上是否很突出，以及论证暴雨的重现期等方面进行分析判断。 5
溃坝问题
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溃坝问题分析 一.问题简述 高坝突然发生局部破坏，形成一个溃决口，水体从溃口下泄并对下游造成巨大破坏。为了给下游洪水波计算提供边界条件,必须通过溃坝的相关数据计算溃口流量。 目标:求解溃口流量(t)Q 假设:上游为狭长的库区,可以简化为一维模型；溃口瞬时溃决;溃口为局部溃决； 二.模型建立 １.研究范围：限定在坝址及其上游库区。 ２.划分模块:将研究范围划分为三个模块： (1）上游狭长库区:这个范围内,水面等高线曲率不大，与水库纵向接近垂直。由于大部分山区库区都是在基岩上沿竖向下切的V 字形河道,因此纵向尺度远大于横向河宽，而且水面线横向变化小，因此将这部分简化为一维河道的非恒定流数学模型。 （2)靠近坝址的库区：这个区域由于溃口泄水的作用，水面呈三维漏斗状,因此简化为二维模型,适用于潜水方程进行求解。 （３）溃口:溃口是非常重要的边界条件,仿照薄壁堰堰流公式，在渐变流条件下，忽略惯性力推导溃口水位与溃口泄流量的关系，为上游特征线法提供边界条件。 3.一维狭长库区的水力学模型 以一维圣维南方程组作为理论模型: t L z Q B q x ??+=??; 上游狭长库区靠近坝址的库区溃口
222 43 ()0Q Q z n Q gA g t x A x AR ???+++=???； （动量方程取自《一二维联解溃坝洪水数学模型应用研究》) 其中:(,)B x t ；(,)z x t ； (,)Q x t ；(,)A x t ; 采用特征线法,在定解条件下求解各断面水力要素。 （1） 初始条件根据水库的水文统计资料提出,即()z z x =；0Q =（假设初始状态下水库 没有泄水,流程各点水位已知）; （2） 边界条件需要潜水方程模块给出,二者传递的数据是在接口处的Q 与h ; ４．二维库尾的水力学模型 采用潜水方程求解，很复杂。初始条件：(,);0z z x y Q ==（根据实测资料,一般假设水位为常数)；边界条件:水体与坝面(除去溃口部分）、库岸处流速均为零。仍然采用特征线解法,输入条件：溃口处的水位-流量关系,输出结果:一维、二维接口处的Q 与h 。 5.溃口出流的边界条件提法 以溃口前水位为基本量,列出溃口前截面与出流收缩断面的能量方程，确定溃口前水位与出流流速的关系。 三.求解过程 【一维圣维南方程组求解图】 一维模型 ?以一维圣维南方程组为基础，根据对负断波的观测，求解特征线得到接 口处的水深、流量随时间的变化关系，作为接口的传递数据。二维模型?以潜水方程为基础，根据库岸、坝面、上游接口的水深、流量作为边界条件求解，输出溃口断面的水深流速。?过程复杂，特征线求解的原理同一维模型，故仅以一维模型求解为依 据。 溃口边界条件?根据以上两个模型，接口处可以得到水深、流速随时间t 的变化关系， 分别在溃口前断面、出流收缩断面列能量方程，得到与堰顶溢流公式同 一形式的流量计算公式，即可算出Q （t ）。
一、任务： 求绵竹市官宋硼埝取水枢纽工程的百年一遇设计洪水过程。 二、说明计算 洪峰流量频率计算需要考虑特大洪水，超过三倍均值的作为特大洪水。 三、相关资料 1 流域概况 绵竹市官宋硼埝取水枢纽工程位于沱江上游绵远河山区与成都平原交界的汉旺镇，上距汉旺水文站0.5公里，下距汉旺镇仅1公里。 绵远河发源于绵竹市与阿坝州茂县交界的九顶山南麓大盐井沟，绵远河是沱江干流主源，河道全长117公里，流域面积1212平方公里。在汉旺镇以上为山区，山区河道长44.4公里，集水面积400平方公里，占流域面积的33％，河流主干平均坡降63.1‰，山区河段山高谷深，河床狭窄，水流湍急，森林茂密。汉旺以下为平原，河道长72.6公里。集水面积812平方公里，平均坡降3.6‰。官宋硼埝取水枢纽工程控制集水面积403平方公里，开发河段（上游800米，下游200米）1公里范围河道平均坡降8‰～10‰，上游700米河段基本顺直，河床宽80～100米，下游逐渐开阔，河床宽约500米。 绵远河流域形状狭长，水系发育呈不对称树枝状分布，地理位置为东经103°56’～104°27’、北纬30°55’～31°42’之间。源头分水岭海拔高程达4000米，域内最高峰火焰山海拔高程为4285米，地势西北高、东南低，由西北向东南逐渐倾斜。流向大致由西北向东南流，主干西河经大火地在松光岭处接纳东河后称清水河，在伐木厂与黄水河汇流后始称绵远河。以下有湔沟及天池沟从右岸汇入，流经汉旺场进入成都平原，经黄许镇、德阳市、八角井镇，在广汉市三水乡与石亭江汇合后称北河，再流经金堂县赵镇与毗河汇合后称沱江。 绵远河流域在汉旺以上的山区，属龙门山断裂带，主要有板厂沟冲断裂、清
《灌溉与排水工程设计规范》 表3.1.2灌溉设计保证率 表3.3.3灌排建筑物、灌溉渠道设计防洪标准 3.3.3灌区内必须修建的排洪沟（撇洪沟），其防洪标准可根据排洪流量的大小，按5~10a 确定。 附录C 排涝模数计算 C.0.1经验公式法。平原区设计排涝模数经验公式： Q=KR m A n （C.0.1） 式中：q ——设计排涝模数（m 3/s ·km 2） R ——设计暴雨产生的径流深（mm ） K ——综合系数（反应降雨历时、流域形状、排水沟网密度、沟底比降等因素） m ——峰量指数（反应洪峰与洪量关系） N ——递减指数（反应排涝模数与面积关系） K 、m 、n 应根据具体情况，经实地测验确定。（规范条文说明中有参考取值范围） C.0.2平均排除法 1平原区旱地设计排涝模数计算公式： )12.0.(4.86-= C T R q d 式中 q d ——旱地设计排涝模数（m 3/s ·km 2） R ——设计暴雨产生的径流深（mm ） T ——排涝历时（d ）。
说明：一般集水面积多大于50km 2。 参考湖北取值，K=0.017，m=1，n=-0.238，d=3 2.平原区水田设计排涝模数计算公式： ) 22.0.(4.86'1----= C T F ET h P q w 式中q w ——水田设计排涝模数（m 3/s ·km 2） P ——历时为T 的设计暴雨量（mm ） h 1——水田滞蓄水深（mm ） ET`——历时为T 的水田蒸发量（mm ），一般可取3~5mm/d 。 F ——历时为T 的水田渗漏量（mm ），一般可取2~8mm/d 。 说明：一般集水面积多小于10km 2。 h 1=h m -h 0计算。h m 、h 0分别表示水稻耐淹水深和适宜水深。 《土地整理工程设计》培训教材 第四章农田水利工程设计 第二节：（五）渠道设计流量简化算法 1.续灌渠道流量推算 （1）水稻区可按下式计算 η αt Ae 3600667.0Q = 式中：α——主要作物种植比例（占控制灌溉面积的比例）。 A ——该渠道控制的灌溉面积。 e ——典型年主要作物用水高峰期的日耗水量（mm ），根据调查确定，一般粘壤土地区水稻最大日耗水量8~11mm ，最大13mm 。 t ——每天灌水时间（小说），一般自流灌区24小时，提水灌区20~22小时。 η——渠系水利用系数。 （2）旱作区可按下式计算 η αTt mA 3600Q =
山东省中小河流治理工程初步设计 设计洪水计算指导意见 设计洪水成果是影响治理工程规模和投资的重要因素，客观、科学、合理地确定设计洪水成果尤为重要。由于我省众多的中小河流缺乏实测洪水流量系列资料，其设计洪水多采用由暴雨资料间接推求的办法，因该办法中的降雨产流关系是上世纪七十年代初期根据当时的情况拟定的，经过近40年的水利及农业生产等人类活动的影响，下垫面发生了很大变化，使产流汇流条件发生了较大变化，采用原产流关系计算的设计洪水成果明显偏大。为了较为客观、科学、合理地确定设计洪水成果，特提出以下指导意见。 一、依据 1.《水利水电工程设计洪水计算规范》 SL 44－2006； 2.《堤防工程设计规范》 GB 50286－98 3.《山东省大、中型水库防洪安全复核设计洪水计算办法》。 4.河道治理工程设计标准： 1）《防洪标准》 GB 50201－94 2）《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL 44－2000 3）山东省中小河流治理工程一般防洪设计标准为20年一遇；排涝设计标准为5年一遇；涵洞的排水标准10年一
遇；比较重要的河段防洪标准为50年一遇；鲁北地区设计标准为典型年法，采用“61年雨型”防洪，“64年雨型”排涝。 二、适用范围 适用于流域面积200～3000km2的中小河流。 三、基本资料的搜集和整理 1. 应详细说明治理河流所处地理位臵、所属水系，流域面积、河道长度、流域形状、支流分布、河网密度；流域内地形、地貌、植被及水土保持等自然地理概况；该河流所处市（县、区）境内流域面积、河道长度；治理河段以上流域面积（其中山丘区、平原区面积各占比重）、河道长度，并注明桩号。 2. 应说明流域内水文气象概况，包括××年～××年多年平均降水量，汛期降水量，降雨量的年内、年际分布特点；多年平均年径流量，径流量的年内、年际分布特点；多年平均水面蒸发量；多年平均风速、最大风速及风向等有关水文、气象概述。 3. 应说明流域内暴雨洪水特性及水旱灾害情况，特别是最近几年出现的大暴雨洪水情况，包括雨情、水情、灾情，及造成的经济损失及堤防溃决、分洪、滞洪等基本情况。 4. 应说明流域内水利工程情况，包括流域内水库工程的规模，建设年代、水库总库容、兴利库容、灌溉面积、城
水电工程溃坝洪水计算 1 前言 水电是洁净能源，是西部地区重要的能源资源，开发西部水电，实现“西电东送”是实施“ 西部大开发”战略的重要举措，也是西部地区脱贫致富的重要途径之一。但水电站往往处于深山峡谷，甚至高地震区中，水电站的溃决将造成巨大的损失，为了预估溃坝洪水带来的影响，并提早采取相应的措施，将洪水灾害造成的影响减少到最小程度，有必要进行溃坝洪水计算。 本次计算电站地处青藏高原东南缘，区域内地势较高，平均海拔在4 000m左右。且电站坝址区覆盖层深厚，构造裂隙较发育，是我国西部著名的强地震带。电站下游主要的城镇为某城市，该城为我国西部少数民族集居区，经济以农牧业为主。 2 数学模型 2.1 模型结构 本次计算采用美国国家气象局编制的溃坝洪水预报模型DAMBRK 模型〔１〕。该模型由三部分组成：1）大坝溃口形态描述。用于确定大坝溃口形态随时间的变化，包括溃口底宽、溃口顶宽、溃口边坡及溃决历时。2）水库下泄流量的计算。3）溃口下泄流量向下游的演进。
溃口是大坝失事时形成的缺口。溃口的形态主要与坝型和筑坝材料有关。目前，对于实际溃坝机理仍不是很清楚，因此，溃口形态主要通过近似假定来确定。考虑到模型的直观性、通用性和适应性，一般假定溃口底宽从一点开始，在溃决历时内，按线性比率扩大，直至形成最终底宽。若溃决历时小于10分钟，则溃口底部不是从一点开始，而是由冲蚀直接形成最终底宽。溃口形态描述主要由四个参数确定：溃决历时（τ），溃口底部高程（h bm），溃口边坡（z）。由第一个参数可以确定大坝溃决是瞬溃还是渐溃。由后面三个参数可以确 水库下泄流量由两部分组成，一是通过溃口下泄流量Q b，二是通过泄水建筑物下泄的流量 Q s，即 Q=Q b＋Q s Q b=C1(h－h b)1.5+C2(h－h b)2.5 其中C1=3.1b i C v K S，C2=2.45ZC v K S 当t b≤τ时,h b=h d－(h d－h bm)·t b/τ b i=b·t b/τ 当t b>τ时，b=h bm
第18卷 第2期 中 国 水 运 Vol.18 No.2 2018年 2月 China Water Transport February 2018 收稿日期：2017-12-01 作者简介：丁 灿（1993-），男，安徽芜湖人，四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，主要从事水工水 力学方面的研究 基金项目：国家重点研发专项（2016YFC0401603）。 基于HEC-RAS 和GIS 的溃坝洪水计算 丁 灿，田 忠，王 韦 摘 要：以大渡河枕头坝水电站为研究对象，采用HEC-RAS 建立数值模型，并利用数字高程模型及实测水文资料对模型进行验证，使计算结果与实测数据误差控制在±4%以内。根据实际情况，选取最不利情况，即来流为校核洪水、大坝漫顶瞬时全溃进行计算，并通过Arc-GIS 实现结果可视化。结果表明：来流为校核洪水，大坝瞬时全溃条件下，坝址最大流量约35,246m 3/s ，洪峰20min 到达金口河城区，流量衰减至22,515m 3/s ，部分城区将受到严重影响；水库泄空计算显示5孔闸门全开情况下，水库2h 完成泄空，与所推导的理论公式完全吻合。研究结果表明，计算数据与理论相符，可为防洪决策提供有效支持。 关键词：HEC-RAS ；Arc-GIS ；溃坝模拟；水库泄空 中图分类号：TV877 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2018）02-0179-03 水库作为水资源调控措施的重要组成部分，其安全至关重要。通过溃坝模拟，对其影响进行预先估算，以便做出相应合理应对措施，对减少生命财产损失具有重要意义，因此前人利用一维和二维模型针对溃坝模拟做出了大量的工作。吴钢峰等[1]利用结构网格，采用有限体积法建立二维水动力学模型，模拟溃坝洪水在复杂地形下的流动过程；陈景秋等[2]采用改进的时空守恒元和解元方法建立大坝瞬间全溃所致的洪水演进和反射过程的数学模型；王晓玲等[3]采用耦合VOF 法的三维k-ε紊流数学模型，模拟了三维溃坝洪水在复杂区域的演进过程；谢作涛等[4]采用DAMBREAK 模型模拟了溃坝洪水在下游的演进过程。吴博等[5]利用HEC-RAS 和GIS 软件对小东川河流域洪水淹没范围做出了较为准确的预测。贺娟等[6]利用HEC-RAS 对长河坝水电站进行了溃坝洪水模拟。此次研究对象枕头坝一级水电站库区及下游为高山峡谷地区，故一维模型可以满足计算要求。本文采用HEC-RAS 一维水动力学模型进行溃坝洪水计算并通过Arc-GIS 实现可视化，为相关部门制定防洪预案提供了依据。 一、模型计算原理 HEC-RAS 是由美国陆军工程兵团水文工程中心研发的一款用于一维水流分析的计算软件，其主要分为四个模块，分别为恒定流计算、非恒定流计算、泥沙输运以及水环境分析模块。本文主要采用非恒定流模块进行溃坝洪水计算，其核心计算公式为圣维南方程： ()0 0=-?+?+??q t A A x Q （1） ()02=??? ??++??+??+??e f S S x h gA x A /Q t Q （2） 式中：Q —流量，当计算向下游演进时，Q 即为坝址处 的下泄流量；A —有效过水断面面积；A 0—非河槽蓄水的断面面积（滩地面积）；x —顺水流方向的距离；t —时间；q —沿河道单位距离的侧向入流或出流；g —重力加速度；S f —摩阻比降；S e —局部损失；h —水面高程；k —收扩系数，收缩时取正值，扩张时取负值，否则为0。 模型采用四点隐式差分的格式对公式（1）、（2）进行离散并求解。 二、溃坝洪水模拟 1．研究区域概况 枕头坝一级水电站位于大渡河中游，下游距乐山市金口河区5km ，为大渡河干流水电梯级规划的第十九个梯级电站，其最大坝高86.5m ，水库总库容0.469亿m 3，坝址处控制流域面积73,057km 2，河道平均坡降为1.8‰，多年平均流量1,360m 3/s 。坝址下游可能受影响范围内梯级电站有沙坪一级水电站（尚未开工，距离枕头坝坝址20km ）和沙坪二级水电站（在建，距离枕头坝坝址28.5km ），主要人口聚集点有金口河城区、永和镇及金河镇，坝址下游主要交通干线为S306省道和成昆铁路。 2．模型建立及验证 （1）模型建立 利用Arc-GIS 软件在30m 精度DEM 模型上绘出河道、堤岸和边滩并提取计算断面，通过HEC-GeoRAS 软件将计算模型导入HEC-RAS 进行计算。计算河道范围从枕头坝水电站库尾沿大渡河至沙坪一级水电站坝址，共34,300m ，其中枕头坝坝址上游库区16,000m ，坝址下游 18,318m 。模型共布设50个控制断面，每个断面距离不超过1km ，平均间距约0.7km ，弯道处至少布设3个断面。 （2）模型验证