农业水利工程专业毕业论文

陶清河六家段河道治理可行性研究报告1毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：毕业设计（论文）题目：陶清河六家段河道治理可行性研究毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）：毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）：1要求：通过完成河道治理堤防设计，对学生进行较设计方面的培养和训练，巩固和提高学生的基础理论知识和专业知识，培养同学运用所学专业知识解决实际问题的能力、查阅文献与规范的能力、动手能力和独立工作能力，将所学知识系统化。具体要求如下：（1）设计内容要求全面、完整，思路清晰，图文并茂，表达正确，报告语言流畅。所编写报告与相关图纸达到可行性研究阶段的要求；（2）掌握河道治理可行性研究的相关工作内容及报告的编写方法；（3）熟悉相关规范内容，并掌握如何按照规范要求进行设计；（4）掌握一般河道治理所需进行的水力计算内容及方法，熟悉河道治理与水文计算、地质勘探之间的关系；（5）了解工程管理及环境影响评价的内容；（6）熟悉工程估算的编制方法；（7）查阅堤防形式、材料、施工方法等资料以及河道治理方面的文献资料，并整理。翻译1 篇外文文献（要求：1 万印刷符号的外文文献或资料） ；（8）毕业设计态度端正，保证出勤，按质按量按时完成任务。22原始资料（1）河道治理段地形图；（2）陶清河水库设计报告；（3）相关规范。3毕业设计（论文）主要内容：毕业设计（论文）主要内容：设计按可行性研究阶段要求进行，报告编写主要内容如下：1.项目概况按可行性研究规范编制，要求包括项目治理目的、治理范围、水文、地质、工程治理原则及主要建筑物布置、工程管理、施工组织设计、工程量等内容。2.水文2.1 流域及河道概况2.2 水文基本资料2.3 气象2.4 径流及泥沙2.5 洪水2.5.1 洪水计算方法2.5.2 设计洪水2.5.3 陶清河水库下泄流量的确定2.5.4 治理段末端设计流量的确定其中要说明本次可行性研究采用成果。3.工程地质3.1 区域地质3.1.1 地形地貌3.1.2 地形构造3.1.3 地质构造3.2 地震3.3 工程地质3.3.1 地基土构成及岩性描述3.3.2 地下水3.4 天然建筑材料4.工程建设的必要性及其规模与任务4.1 自然及社会经济概况4.2 河道存在的主要问题4.3 河道治理的必要性4.4 防洪标准4.5 河道治理原则及任务4.6 河道堤线设计4.6.1 设计原则4.6.2 堤距的确定4.7 河道纵横断面设计4包括断面设计原则、河道纵坡确定及横断面设计。4.8 堤防型式确定根据所设计断面给出所采用的堤防型式。包括：1）常用的堤防型式种类，各自的优缺点及适用条件等；2）本工程采用的堤防型式及理由。4.9 设计水深计算设计水深计算包括河道行洪水深计算与橡胶坝塌坝形成堰流后的坝前水深计算（如果蓄水的话） 。要求编制程序或用 Excel 列表自动计算。 （程序或列表用附件形式附于报告最后）4.10 蓄水工程包括：橡胶坝数量与蓄水回水长度、内堤高度确定、蓄水水源及方案、橡胶坝充排系统、库区水量损失及库区内清淤等。5.主要建筑物布置5.1 设计依据5.2 工程等级及建筑物级别5.3 工程总体布置描述工程采用的断面型式及参数，工程建筑内容，并给出平面布置图。5.4 工程设计给出工程设计内容，并分别说明其设计过程及结果。1）确定堤防高程；2）计算冲刷深度，确定堤防埋设深度；3）给出堤防断面图，并进行稳定计算，说明计算的方法及结果；4）进行橡胶坝设计，包括布置、消力池设计、充排水管道设计等。给出橡胶坝平面布置图；5）箱涵设计简述。6.工程管理及占地7.环境影响评价8.工程量估算进行主要工程的工程量估算。9.结论与建议给出结论与建议（需要的话） 。学生应交出的设计文件（论文）：学生应交出的设计文件（论文）：1.设计报告一份，相关图纸（包括治理段河道平面布置图，横断图，纵断图，堤防断面图等）。2.设计报告及图纸的电子版。5 主要参考文献（资料）：主要参考文献（资料）：（1） 陶清河河道整治工程可行性研究报告 。（2） 李纬主编， 水力计算手册 （第二版） ，中国水利水电出版社，2006.6；（3） 其它查阅文献。要求设计（论文）工作起止时间 2012 年 3 月 26 日至 2012 年 6 月 22 日（6-18周）指 导 教 师 签 字 日期 教研室主任审查签字 日期 系主任批准签字 日期 I工程特性表工程特性表名 称单 位指 标备 注5%洪峰流量m3/s188.6现状河道平均纵坡2.9河道设计纵坡2主槽宽度m40河道宽度滩槽宽度m48左岸m4净高右岸m4左岸m2354.85外堤长度右岸m2498.61左岸m3.2净高右岸m3.2左岸m2378.11内堤长度右岸m2761.86土方开挖量万 m333.47土方回填量万 m334.42混凝土m3982钢筋t51浆砌石万 m34.93复合土工膜m3129122200g0.3mm200gII目目 录录1. 项目概况项目概况 .11.1. 项目治理范围和目的.11.2. 水文.11.3. 工程地质.21.4. 工程任务和规模.31.5. 工程总布置及主要建筑物.51.6. 施工组织设计.61.7. 环境影响分析.61.8. 水土保持.61.9. 节能设计.61.10.工程管理设计.71.11.工程量.71.12.效益分析.71.13.招标计划.71.14.结论与建议.82. 水文水文.92.1. 流域及河道概况.92.2. 水文基本资料.92.3. 气象.102.4. 径流及泥沙.112.5. 洪水.113. 工程地质工程地质 .323.1. 区域地质.323.2. 地震.333.3. 工程地质.33III3.4. 天然建筑材料.334. 工程建设的必要性及其规模与任务工程建设的必要性及其规模与任务 .334.1. 自然及社会经济概况.334.2. 河道存在主要问题.334.3. 河道治理的必要性.334.4. 防洪标准.334.5. 河道治理原则及任务.334.6. 河道堤线设计.334.7. 河道纵横断面设计.334.8. 堤防形式确定.334.9. 设计水深计算.334.10.蓄水工程.335. 主要建筑物布置主要建筑物布置 .335.1. 设计依据.335.2. 工程等级及建筑物级别.335.3. 工程总体布置.335.4. 工程设计.336. 工程管理及占地工程管理及占地 .336.1. 管理机构.336.2. 管理范围.336.3. 保护范围.336.4. 堤防管理.336.5. 橡胶坝管理.336.6. 资料整理与整编.337. 环境影响评价环境影响评价 .337.1. 评价目的及依据.337.2. 工程兴建对环境的主要影响.337.3. 工程兴建时对环境的主要不利影响.33IV7.4. 环境保护投资.338. 工程量估算工程量估算 .339. 结论与建议结论与建议 .33外文原文外文原文.33中文翻译中文翻译.3311.项目概况1.1. 项目治理范围和目的陶清河是浊漳河南源的一级支流，源于壶关、陵川县交界处附近壶关县常行乡西马安村北，主要流经壶关、长治、长子三县，全长 78.7km，是一条季节性洪水河道。流域中陶清河水库上游为黄土丘陵区，区内沟壑纵横，诸山峰高程均在 11001400m之间，旱垣高程在 10001100m 范围内；下游为河谷阶地与平川区。该河道为河水河道，平时为干河槽。上游河流两岸为 510m 高的黄土崖，河槽宽 70100m；下游河谷宽阔，河槽宽 50100m。西堡上游河道平均纵坡 8.53，西堡-陶清河水库河段平均纵坡 4.57，陶清河水库下游平均纵坡为 2。长治县境内长度 26.12km，流域面积206km2。全段长度为 11.9km。本次河道治理段为六家段，治理总长度 2.4km（桩号6+5008+900） ，桩号 0+000 位于陶清河水库大坝下游坝坡坡脚处。为加快长治县产业结构转型步伐，促进生态环境建设，完善区域景观，提升陶清河的防洪减灾功能和生态旅游功能，避免遭遇大洪水发生严重灾害，保障国民经济稳定、持续的发展，受长治县发改局委托，结合天津大学城市规划设计院对陶清河河道综合治理的有关规划和设计，编制了长治县陶清河河道治理工程可行研究报告 。1.2. 水文1.2.1.自然条件长治县境气候属温带性大陆性季风气候，四季分明，冬长夏短，春长秋短。气候温和，雨热同季，春干多风，夏热多雨，秋凉早霜，冬季干燥。境内气候垂直气温变化不太明显。长治县境内大部分地区多年平均日照时数在 23502680h 之间，多年平均日照百分率 55%左右。多年平均气温 9.7，年总积温为 3875.0。气温的年际变化一年内最冷是 1 月份，平均气温为平川-5.06.5、山区-6.98.2；最热是 7 月份，平均气温为平川23.123.7、山区 20.122.8。长治县气温由西北向东南递减，年平均最低气2温是长治县最高点老雄山，为 7.4，与平川地带相差 2左右。多年平均降雨量 580mm，多年平均蒸发量 1761.9mm（20cm 蒸发皿） 。长治县无霜期平均初日为 10 月 12 日，平均终日为 5 月 3 日，最早出现在 9 月 18日，最晚出现在 10 月 29 日。全年历年平均无霜期为 180.1 天。平川区无霜期终日一般在 4 月 2 日左右，无霜期一般为 207 天左右。无霜期时间，由西北向东南、由低到高逐渐缩短，东南部山区一般为 170 天左右。长治县境内年盛行风向一般以东南风为主，平均频率为 13%；其次为南风、北风、西北风。年平均风速为 2.4m/s，春季较大一般为 3.3m/s。出现 8 级以上大风日数，年平均 8 天左右，最多的达 13 天。1.2.2.设计洪水依据长治县中小河流治理规划 ，本次陶清河水库下游的设计防洪标准采用 20年一遇洪水标准。按山西省水文计算手册对陶清河水库控制的流域面积计算出不同频率的洪水并将经水库调节后下泄的洪水与治理河段产生的区间洪水进行叠加，得出治理末端的洪峰流量为 188.6m3/s(20 年一遇)及 308.9m3/s（50 年一遇） 。1.3. 工程地质1.3.1.地形地貌长治县地貌形态多种多样。地形地势总体是东南高、西北低。东南部地势高昂，属太行山脉和太岳东麓支脉相交的山区，素有“太行屋脊”之称。最高点雄山主峰海拔 1419.5m。西南部山丘交错，为间断起伏的丘陵区。中部、北部为山前冲积平原形成开阔的平川区，地势平坦，土壤肥沃，最低点是上秦漳河滩，海拔 908m，全县平均海拔 1166m。地貌可分为山地、丘陵、平川，面积分别占全县总面积的为23.8%、54.9%、21.3%。1.3.2.地震根据中国地震动参数区划图 （GB183062001） ，长治县范围内地震动峰加速度为 0.15g（相当于地震基本烈度度） 。根据水工建筑物抗震设计规范 （SL203397） ，堤防工程不进行抗震设计，其他建筑物按地震烈度度设防。1.3.3.工程地质本区地表多被第四系黄土及粉质粘土所覆盖，仅局部地段有奥陶系中统马家沟组灰岩及石炭系砂页岩出露，现由老至新分述如下：1.奥陶系中统马家沟组：上部以灰岩为主夹泥灰岩，中部为角砾状泥灰岩，下部以泥灰岩为主夹灰岩。出露厚度约 60m，主要分布于坝肩及库区桃园、北王庆以北、石后坡，狗弯以西等地。坝址区岩层产状为倾向南东 5470，倾角 1030。2.石炭系：岩性为砂页岩互层，出露厚度约为 120m，主要分布与库区左岸迥水高程以上及八义何以西。3.新第三系：岩性为深红色粘土，出露厚度一般为 3m，分布于坝址区右岸的西黄沟及官道一带。4.第四系松散岩层：Q2-粉质粘土出露厚度一般为 520m，地面分布不广，Q3主要为黄及浅黄色粉土出露厚度随地形而异，一般为 58m，该层广泛覆盖于基岩及红色粉质粘土之上，成不整合接触；Q4主要为现代河流冲积层，分布于河道的河漫滩及河床上。1.3.4.天然建筑材料经调查，工程所用天然建筑材料主要为砂、碎石、块石及砂料，当地沙子可满足砌筑砂浆用，但混凝土用砂需从外地购买。碎石、块石料场库区附近均有，可直接购买。1.4. 工程任务和规模1.4.1.河道存在的主要问题1.陶清河水库下游段由于久未治理，河流形态部分被破坏，其行洪能力不满足流域规划确定的防洪标准。2.河道内倾倒垃圾严重，农田、道路、建筑大面积侵占河道。3.城市污水和工业废水的排入，使得局部河道形成水坑。4.煤矿开采引起的地下水渗漏，导致陶清河某些河段已经断流。其所在流域的水4环境、生态环境等皆遭受不同程度的破坏。1.4.2.河道治理的必要性陶清河水库下游段由于久未治理，年久失修，现状的防洪标准已不足 5 年一遇，其设防标准既不适应城市和两岸村庄的安全要求，也不满足流域规划确定的防洪标准。如遇超标准洪水，周边城镇受到直接威胁，较大洪水势必造成城区发生严重水灾。因此，为保证长治县社会经济的可持续发展，确保城区安全，必须尽快建立城区的防洪工程体系，同时利于实现陶清河风景区规划对水系的要求，把陶清河治理工程早日付诸实施，是非常紧迫和必要的。1.4.3.防洪标准依据防洪标准GB50201-94 及长治县中小河流治理规划 ，本次陶清河段的设计防洪标准采用 20 年一遇洪水标准。1.4.4.河道治理原则及任务河道治理设计以现状河道为基础，河道治理轴线仍遵循河道主河势。河道纵坡的设计原则以尽可能维持原河道平均纵坡并考虑减少工程量、占地和投资为出发点。河道两岸堤间距、堤高、河道行洪断面底宽均按长治县中小河流治理规划的要求即堤间距 100m、堤高 4.0m，底宽 40m 控制，同时考虑与沿河城区道路的高程衔接，此外还应兼顾绿化和景观设计需要。依据上述治理原则，本次治理的工程任务为：本工程以实现人水和谐为核心理念，以确保长治县城区安全为出发点，以完善防洪保安体系为主要目标，对陶清河水库下游段实施全面整治，使河道的防洪标准达到20 年一遇。本次陶清河水库下游段河道治理工程包括开挖清理河槽，修筑堤防，配合陶清河风景区规划，研究河道蓄水及水系连通工程。陶清河河道治理完成后能具有安全行洪、排水、雨水收集、调蓄、输水、连通、景观娱乐等功能。本次河道治理总长度 2.4km（桩号 6+5008+900） ，桩号 0+000 位于陶清河水库大坝下游坝坡坡脚处，工程内容包括内、外堤防、橡胶坝、河道防渗等。51.5. 工程总布置及主要建筑物1.5.1.工程总布置原则陶清河水库下游段六家段河道综合治理遵循全面规划、综合治理、景观与生态相结合的原则。1）河道治理以防洪为中心，根据陶清河风景区的规划，以防洪、蓄水、生态、景观、休闲等多个方面进行综合整治；2）堤线布置原则上维持原有河道形态，根据行洪流量和景观规划，对堤岸走向做适当的调整；3）河道的基本功能是防洪，在满足河道防洪标准要求的前提下考虑蓄水和绿化美化，以改善两岸的小气候和生态环境。1.5.2.工程总布置治理段为陶清河六家段，桩号 6+5008+900。该治理段要进行蓄水，按复式断面治理，段内修建 2 座橡胶坝，坝高 3.0m。修建内堤，按 100m 的堤间距修建土质外堤。1.5.3.主要建筑物1）堤防治理河段主槽内堤为浆砌石重力式，顶宽 0.8m、底宽 2.15m、净高 3.2m、埋深2.0m。两岸内堤外侧设 6.0m 宽的临水路。外堤为土堤，堤顶宽 6.0m、堤顶高程与设计河底高程相差 4.0m。2）河道主槽防冲及防渗蓄水段河道河底采用复合土工膜作为水平防渗措施，上部设 0.2m 厚的砂性土保护层，再上设宽 0.6m、厚 0.5m 的浆砌石压梁，压梁的纵横间距均为 20m，兼起减少河道冲刷的作用。在主槽浆砌石内堤迎水面蓄水位以下加设 2cm 厚的水泥砂浆护面保护层。3）橡胶坝两座橡胶坝均为彩色枕式充水橡胶坝，每座橡胶坝各设泵站控制立坝和塌坝，充6水水源为井水，立坝采用水泵机充，塌坝采用机排加自排，排水塌坝时间不超过 2 小时。1.6. 施工组织设计工程所在地附近有 207 国道和多条乡间公路可直通施工现场，施工料物可由汽车运输到施工现场。施工期间只需修筑部分简易道路，即可连接各个施工作业点，由于地形比较平坦，所以施工场地条件良好。本工程施工用水可就近解决。本工程用电负荷不大，可通过临时拉线以供施工用电，电源电压等级 380/220V。1.7. 环境影响分析工程实施后可提供 496 亩的蓄水水面和 216 亩的植草绿地，河道防洪标准提高到20 年一遇。工程施工将在施工期产生短暂的不利环境影响，如施工废水、废渣、扬尘、噪声等。1.8. 水土保持主体工程为河道治理工程，严格来说主体工程中所有的措施都是具有水土保持功能的，工程实施后可以调整理顺紊乱的河道、减少河岸坍塌，还可以固土保水、涵养水源，减轻当地的水浊。该工程弃渣为清基土方，即表层土，有利于植物生长，所以将该部分弃渣作为指定园林规划覆土，并将其覆土部分整平。根据水土保持工程内容，按照开发建设项目水土保持工程概（估）算编制规定 ，主体工程所有的投资全部算作水土保持工程中主体工程具有水土保持功能的投资，本水土保持工程新增土地平整也列入主体工程中，水保不新增投资。主体工程是改善生态环境、提高防洪标准的河道治理工程，工程措施和生物措施实施后将是原有和施工期新增的水土流失都得到有效的治理。1.9. 节能设计1.工程设计中的节能措施7本工程属河道治理工程、主要的节能措施在工程总布置及河道总、横断面设计中，充分考虑土方的开挖平衡，尽力减少弃土和取土。在建筑物方面，坚持优化设计，选择合理经济的方案，防止结构尺寸和设备容裕度大。机电设备采用节能产品。在施工组织设计中的施工总布置应本着有利于生产、方便生活、快速安全、易于管理的原则进行。选择技术先进、合理可行的施工方案，选用能耗低、符合国家节能要求的施工机械。施工总进度安排应合理安排工期，力求做到均衡施工，降低施工临时设施的规模，降低能耗。2.工程运行管理制定切实可行的节能管理制度，确定能耗指标，建立节能目标责任制和评价考核体系。加强节能宣传，提高人员节能意识。加强机电设备的养护与维修，提高机动设备效率。1.10.工程管理设计护堤地范围自外堤的外坡脚向外延伸 30m，保护范围为自护堤地界限外延 100m。堤防及橡胶坝应按制定的管理制度进行经常性检查、定期检查和特殊检查。1.11.工程量主要工程量为：土方开挖 33.47 万 m3，土方回填 34.42 万 m3，混凝土 982m3，浆砌石 4.93 万 m3，钢筋制安 51t。1.12.效益分析本河道综合治理工程为陶清河风景区建设的一部分，工程实施后将产生多项社会效益，包括防洪效益、生态效益和旅游效益。1.13.招标计划根据工程建设项目可行性研究报告增加投标内容和校准招标事项暂行规定及陕西省发改委关于转发建设项目可行性研究报告增加招标内容以及核准招标事项暂行规定的通知，按照工程建设项目审批管理规定，本项目施工采用公开招标。81.14.结论与建议1.14.1.结论陶清河水库下游段河道治理工程的实施，使河道的防洪标准达到国家规范的要求，对两岸人民的生命财产安全提供了保证，工程对改善当地生态环境、提升沿河城镇的整体品位，丰富陶清河风景区的内涵，促进旅游事业和长治县经济的发展都有不可替代的作用。1.14.2.建议1.尽快按堤防工程地质勘探规程SL/T18896 的要求进行治理河段的地质勘察工作，以便按建筑基地的实际条件补充和完善各类建筑物的地基处理、加固及蓄水河段的作用。2.河段治理工程署陶清河风景区建设的重要组成部分，且应当先行，故应在风景区规划中进一步明确工程项目的归属。92.水文2.1. 流域及河道概况陶清河是浊漳河南源的一级支流，源于壶关、陵川两县交界附近，位于壶关县常行乡西马安村北。其主流流经壶关、长治、长子三县，全长 78.7km，是一条季节性洪水河道。在壶关境内，河流先是自南向北流经东井岭乡西马安，百尺镇韩庄、流泽、镇上店、固村，而后向西北经龙泉镇西堡（西堡水库） 、紫岩掌、宋堡，在宋堡村南转向西南，经过黄山乡新庄村入长治县西池乡河头村、西池村入陶清河水库，再次转向西偏北方向，过东和乡、北呈乡北领头、六家后，沿长治、长子两县交界蜿蜒北流，最后在长子县宋村乡南李末村注入浊漳南源。陶清河流域面积 735.18km2，其中壶关县 321.88km2，长治县 351.5km2，长子县61.8km2，较大支流有荫城河、师庄河（色头河） 。陶清河水库上流流域内为黄土丘陵区和土石山区，区内沟壑纵横，诸山峰高程均在 11001400m 之间，旱垣高程在 10001100m 范围内，上游河流两岸为 510m 高的黄土崖，河槽宽 70100m，陶清河水库下游为河谷阶地与平川区，下游河谷宽阔，河槽宽 50100m。陶清河水库大坝高 977.40m，总库容 3432 万 m3，控制总流域面积为 615.3km2，其中砂页岩灌丛山地 246.12km2，砂页岩土石山地 92.295km2，灰岩森林山地215.355km2；灰岩灌丛山地 61.53km2。流域总长度 51.12km，平均纵坡 6.51，平均流域宽度 12.04km。陶清河水库下游平均纵坡为 2。陶清河水库渗漏严重，难以发挥应有效益。流域内的灾害以暴雨引发的洪灾和全流域性的旱灾为主。2.2. 水文基本资料长治县水资源总量为 1.191108 m3，其中地表水多年径流量为 1.869108 m3，地下水总补给量为 0.322108 m3。每人年拥有有效河水量 28.6 m3，年拥有地下水 103m3，水资源相对匮乏，境内无经常性河流，主要河流陶清河属季节性暴雨型河流，清水量10很小，利用价值甚微，县地表蓄水量仅 577.9104m3，远不能满足工农业生产的需要。地表水多年径流量为 8693.4104m3，其中入境资源为 7805104m3，境内资源为888.4104m3，境内主要河流陶清河流域长度为 26.12km，流域宽度平均为 15.04km，平均比降为 4.57%。利用地表水的主要水利工程总控制水量能力达 6466104m3，其中陶清河水库容量 5600104m3，兴利库容 136104m3。地下水资源比较丰富，总补给量为 3221.5104m3，地下水开采储量每年为5950104m3。地下水资源分布极不平衡，东部山区贾掌、西池等乡（镇）以及东南山区地下水资源较少。中、北部平川地下水资源较丰富。地下水开采储量每年为4900104m3，占本县的 82.35%，由于长期不合理开采，地下水普遍下降 67m，个别区域下降十几米。近年来，随着东部、东南山区煤炭开采量的急剧增加水位下降趋势更加明显。2.3. 气象长治县境气候属温带性大陆性季风气候，四季分明，冬长夏短，春长秋短。气候温和，雨热同季，春干多风，夏热多雨，秋凉早霜，冬季干燥。境内气候垂直气温变化不太明显。长治县境内大部分地区多年平均日照时数在 23502680h 之间，多年平均日照百分率 55%左右。多年平均气温 9.7，年总积温为 3875.0。气温的年际变化一年内最冷是 1 月份，平均气温为平川-5.06.5、山区-6.98.2；最热是 7 月份，平均气温为平川23.123.7、山区 20.122.8。长治县气温由西北向东南递减，年平均最低气温是长治县最高点老雄山，为 7.4，与平川地带相差 2左右。多年平均降雨量 580mm，多年平均蒸发量 1761.9mm（20cm 蒸发皿） 。长治县无霜期平均初日为 10 月 12 日，平均终日为 5 月 3 日，最早出现在 9 月 18日，最晚出现在 10 月 29 日。全年历年平均无霜期为 180.1 天。平川区无霜期终日一般在 4 月 2 日左右，无霜期一般为 207 天左右。无霜期时间，由西北向东南、由低到高逐渐缩短，东南部山区一般为 170 天左右。长治县境内年盛行风向一般以东南风为主，平均频率为 13%；其次为南风、北风、11西北风。年平均风速为 2.4m/s，春季较大一般为 3.3m/s。出现 8 级以上大风日数，年平均 8 天左右，最多的达 13 天。122.4. 径流及泥沙陶清河径流年际变化较大，据西堡水库 21 年实测资料分析，变差系数 1.02。年径流量最大值为 1970104m3，最小年径流量为 0。根据长治县陶清河水库除险加固工程修正初步设计资料，陶清河水库 1962 年入库年径流 3563 万 m3，19601980 年平均径流 764.243 万 m3，19812001 年平均年径流 253.16 万 m3。属季节性暴雨型山区河流，洪水暴涨暴落，河川径流量的季节性变化极为显著，洪枯流量相差悬殊。河川径流量以洪水流量为主，清水流量甚微。河道上游泥沙级配较好，粒径大小不一，下游粒径大小变化不大，级配较为均匀。多年平均输沙量 63104m3。根据长治县陶清河水库除险加固工程修正初步设计资料，19602001 年陶清河水库平均年淤积量为 37.22 万 m3，考虑 1988 年后流域绿化等对下垫面的改变和影响，库区泥沙淤积呈现减少的趋势，预测近期年平均淤积量为18 万 m3。2.5. 洪水2.5.1.洪水计算方法2.5.1.1.历史洪水浊漳南源干流具有记载的较大洪灾 8 次，以 1482 年灾情最重，调查洪峰流量为5400m3/s，陶清河水库自 1960 年竣工以来，经受过的最大洪水为 1962 年 7 月 16 日，进库洪峰流量为 1609.5m3/s。2.5.1.2.计算方法治理河道位于陶清河水库下游，本水文分计算为陶清河水库上游入库流量、水库下泄流量及整治段末端的水文计算。山西省水文计算手册 （以下简称手册 ）是我省设计洪水计算的主要依据，在本次水文分析计算中，根据具体情况分别采用手册中流域模型法、推理公式和水文比拟法。2.5.1.3.流域模型法1.设计暴雨131）设计点雨量根据手册暴雨等值线图的等值分布梯度确定各定点（本流域按五个定点进行计算） ，分别查得各定点各标准历时暴雨均值和 Cv，详见表 2-1。表 2-1 陶清河水库流域定点雨量查图成果（单位：km2、mm）不同历时定点暴雨参数10min60min6h24h3d序号面积均值Cv均值Cv均值Cv均值Cv均值Cv149.214.00.4534.00.5038.00.5073.00.5595.00.472166.115.00.5034.00.5040.00.5070.00.5390.00.463110.816.00.5534.00.5045.00.5068.00.5085.00.454216.416.00.5334.50.4545.00.4565.00.5083.00.44573.816.00.4635.00.4247.00.4863.00.4580.00.42根据式（2-1）及式（2-2）计算设计点雨量。 （2-1）PPHK H式中，模比系数 kp在手册附表 I-2 查用。 （2-2）0,1( )( )np Abip ibiHtc Ht式中：Ci各自控制的部分面积占流域面积 A 的权重；Hp,i(tb)为每个定点各标准历时 tb的设计雨量，mm；HoP,A (tb)是同频率、等历时各定点设计雨量在流域面积 A 上的平均值。2）设计面雨量根据式（2-3） 、式（2-4）计算设计面雨量 （2-3）0,( )( , )( )P AbpbP AbHtA tHt式中：HP,A (tb)为标准历时为 tb、设计标准为 p、流域面积为 A 的设计面雨量，mm；HoP,A (tb)为设计点雨量的流域平均值，mm；p(A,tb)为设计暴雨点面折减系数。14 （2-4）1( , )1pbNA tCA式中：A 为流域面积，km2；C、N 为经验参数，由手册从表 6.3.1 中查得。设计面雨量计算成果见表 2-2。表 2-2 陶清河水库流域设计暴雨计算成果（单位：mm）设计频率（%）项 目10min60min6h4h3d点雨量60.5122.7157.125 8.9290.70.10设计面雨量36.269.7127.9197.9245.7点雨量43.489.7114.6186.3215.41设计面雨量26.351.494.8145.8186.1点雨量38.279.7101.6164.2192.32设计面雨量23.245.884.6129.6167.0点雨量34.472.292.0147.9175.03.3设计面雨量20.941.677.1117.7153.3点雨量31.366.284.2134.8161.15设计面雨量19.138.371.0108.3142.3点雨量26.155.870.8112.3137.010设计面雨量16.032.560.591.6122.7点雨量20.745.157.189.3112.020设计面雨量12.826.649.674.4102.03）由式（2-5） 、式（2-6）计算不同历时的设计雨量，按设计雨型求得设计暴雨过程。 00.12 (2-5)11,0( ),0snPPnPStHtSt (2-6)1lnsnntt式中：15n、ns 分别为双对数坐标系中设计暴雨时强关系曲线的坡度及 t=1h 时的斜率；Sp为设计雨力，即 1h 设计雨量，mm/h；t 为暴雨历时，h；为经验参数。2%的设计暴雨过程详见表 2-3。表 2-3 陶清河水库控制流域 P=2%设计暴雨过程计算成果表 （单位：mm）时程123456789101112第一日0.270.40.40.540.270.270.1300.1300.130.27主雨日1.851.721.662.022.112.622.332.473.513.864.312.8第三日1.20.720.720.720.961.20.961.442.164.312.871.68时程131415161718192021222324第一日0.270.40.270.271.083.231.350.940.810.40.670.94主雨日45.88.736.815.654.873.232.222.792.991.931.781.6第三日0.720.960.720.720.240.720.480.240000.244）按瞬时雨强大于等于 2.5mm/h 的降水作为标准，非主雨日根据它的面雨量时程分配，按此标准统计计算主雨历时和主雨雨量；主雨日按暴雨公式求解主雨历时 tz:=2.5 (2-7)1Ps znzSn tt1lnszznntt主雨历时及主雨雨量计算结果见表 2-4。表 2-4 陶清河水库流域 P=2%主雨历时及主雨雨量计算成果 单位：mm设计雨日主雨历时主雨雨量净雨深第一日1.03.20.02主雨日13.3108.635.93第三日2.07.21.632.流域产流计算161）设计净雨深计算设计净雨深计算采用双曲正切模型。 (2-8),( )( )( )( )P AzPP AzAzAzHtRHtF tthF t式中：th 为双曲正切运算符；tz为设计暴雨的主雨历时，h；Hp,A(tz)为设计暴雨量的主雨面雨量，mm；Rp为设计洪水净雨深，mm；FA(tz)为主雨历时内的流域可能损失，mm。流域可能损失用式（2-9）计算。 （2-9)0.5,0,( )(1)2Azr APzS A zF tSBtKt式中：Sr,A为流域包气带充分风干时的吸收率，反应流域的综合吸水能力，mm/h1/2,KS,A为流域包气带饱和时的导水率，mm/h；Bo,p为设计频率的流域前期土湿标志（流域持水度） ，由手册表 7.3-1 可知 P=0.1%设计标准的 Bo,p为 0.63。根据表 2-2 产流地类面积计算所占权重，由式（2-10） 、 （2-11）求得设计流域的KS,A i=1,2, (2-10),r Air iSc S i=1,2, （2-11）,S Ais iKc K经计算，Sr,A=20.3、KS,A =1.78。则流域 P=0.1%设计净雨深即可由前述公式求得，其中第一日设计净雨深0.05mm、第二日 78.85mm、第三日 3.13mm。172）设计净雨过程计算1.求解产流历时 tc， （2-12）1,1,0,0snsP APnsP An StRn St 1lnszznntt2.计算损失率， (2-13),(1)ns cP Acn tSt1lncscnntt3.设计时段净雨及净雨过程， t0=0 (2-14),1( )()p jpjpjhh th t， ttc (2-15),( )( )pP Ah tHtt式中：hp,j为设计时段净雨深，mm；j 为时雨型“模板”中的序位编号；tj-1为 j 时段的开始时刻；其他符号意义同前。把计算出的时段净雨按序位编号安排在设计时雨型“模板”中相应序位位置，即得主雨日的净雨过程。非主雨日的净雨过程，根据已知的非主雨日设计时雨型和净雨深采用“平割法”推求，即从设计时雨型柱状图中画一条水平线“平割”柱状图，上下移动，使平割出的时段净雨之和等于该日总净雨深，这时的时段净雨即为非主雨日净雨过程。3.流域汇流计算流域降水所产生的净雨在重力与地表阻力综合作用下沿坡面及河网向流域出口断面汇集的过程称为流域汇流。流域汇流计算任务是根据设计暴雨计算出的净雨过程，用某种演算方法或模型，将其转换成流域出口断面的设计洪水过程线。1）纳什瞬时单位线纳什瞬时单位线将流域汇流过程假设为由 n 个等效线性水库串联体对水流的调蓄过程。把瞬时作用于流域上的单位净雨深水体在流域出口断面形成的时间概率密度分布曲线称为瞬时汇流曲线，量纲为 1/T。18把单位净雨乘以瞬时汇流曲线称为瞬时单位线。瞬时汇流曲线的数学表达式为： (2-16)11(0, )( )( )tnkntteknk式中：n 为线型水库个数；k 为一个线型水库的调蓄参数，h；t 为时间，h；（n）为伽玛函数。单位强度净雨过程在流域出口断面形成的水体时间概率分布函数称为 Sn(t)曲线，它是瞬时汇流曲线对时间的积分，无量纲。数学表达式为： （2-17）0( )(0, )( ,),/tnnS tut dtn m mt k 式中:（n,m）称为 n 阶不完全伽玛函数。时段单位净雨在流域出口断面形成的概率密度曲线称为时段汇流曲线，数学表达式为: (2-18)( )0(, )( )()nnnnS tttut tS tS tttt 流域出口断面的洪水过程根据时段净雨序列与时段汇流曲线用卷积公式计算。， j=1,2M （2-19）1()(,(1),013.6MjnjhQ i tut ijtAijMt 式中：t 为计算时段，h；h 为时段净雨深，mm；A 为流域面积，km2；3.6 为单位换算系数；M 净雨时段数。2）参数计算19参数 n 采用式（2-20）和式（2-21）计算： (2-20)11,(/)AnCA J （2-21）1,1,AiiCa C，i =1, 2式中：A 为流域面积，km2；J 为河流纵比将，；C1,A为复合地类汇流参数；C1为单地类汇流参数；1为经验性指数；ai为某种地类的面积权重，以小数计。m1采用下列经验公式计算： (2-22) 21,1mmi (2-23)13,12,/AmCL J， i=1,2 （2-24）2,2,AiiCa C (2-25)0.278PQiA式中：为历时平均净雨强度，mm/h；i为汇流历时，h；m,1为=1mm/h 时瞬时单位线的滞时，h；iQp为设计洪峰流量，m3/s;L 为河长，km；C2,A为复合地类汇流参数；C2为单地类汇流参数；、2为经验性指数。单地类汇流参数 C1，C2和经验性指数 、1、2从手册表 7.3.2.1 中查得。设20计洪水计算成果表 2-5。表表 2-5 陶清河水库流域模型法设计洪水计算成果表陶清河水库流域模型法设计洪水计算成果表 单位：单位：m3/s不同频率设计值时间（h）0.10%1%2%3.33%5%10%20%00000000100000002000000030000000400000005000000060000000700000008000000090000000100000000110000000120000000130000000140000000150000000160000000170000000180000000191.210.610.440.350.290.190201.610.850.630.50.410.280211.450.80.60.490.410.280221.180.680.520.430.360.260230.920.550.430.360.310.220240.690.430.340.290.250.190250.510.340.270.240.210.160260.380.260.210.190.170.130270.270.190.160.150.130.10280.20.150.120.110.10.080290.140.110.090.090.080.070300.10.080.070.070.060.050310.070.060.050.050.050.04021表表 2-5 陶清河水库流域模型法设计洪水计算成果表陶清河水库流域模型法设计洪水计算成果表 单位：单位：m3/s时间（h）不同频率设计值0.10%1%2%3.33%5%10%20%320.050.040.040.040.040.030330.040.030.030.030.030.0303400.020.020.020.020.0203500.020.020.020.020.02036000.010.010.010.01037246.1982.5728.296.410.070.010381750.83937.72675.01512.75400.66244.85142.62392302.891254.02934.72729.74580.55363.12216.36402139.071169.34890.28707.4570.88366.06223.48411775.87990.78769.67621.57508.57334.38209.2421391.68801.66635.08521.02432.13291.35186.81431056.14631.14509.77424.76357.07246.87162.2344785.49487.96401.78339.96289.66205.36138.3145576.06372.43312.57268.56231.91168.61116.3846418.13281.51240.81210.09183.87137.0996.9847301.08211.19184.18163.11144.67110.6280.248215.44157.49139.95125.87113.1488.7165.9249153.39116.87105.8496.6588.0570.853.9250108.7186.3779.7273.9168.2456.2643.925176.7863.6159.8356.3252.744.5635.655249.0446.7144.7842.7940.5835.1828.85535.4134.2133.4232.4331.1627.7123.29541.5723.3124.8924.5223.8821.7718.75550.20.1217.9118.518.2617.0815.075600013.813.9413.3712.0957000010.6210.459.6958000008.157.755957.6134.8928.3424.2720.9311.7113.826091.952.4741.8235.3630.3317.3616.526189.2351.0740.8134.6129.8217.511.966274.443.9135.5730.5126.5715.9911.26358.4835.829.4725.6122.5713.931022表表 2-5 陶清河水库流域模型法设计洪水计算成果表陶清河水库流域模型法设计洪水计算成果表 单位：单位：m3/s时间（h）不同频率设计值0.10%1%2%3.33%5%10%20%6444.528.3223.7220.918.6511.88.686533.1621.9618.7316.7415.139.827.46624.3516.814.5913.3212.118.066.236717.6912.7211.2510.369.616.565.196812.759.568.618.047.565.294.29699.137.146.556.215.914.243.53706.55.34.964.774.63.392.89714.613.923.733.653.562.692.35723.262.892.82.782.752.131.91732.32.122.12.112.121.681.54740.441.561.571.61.631.331.257501.141.171.211.251.0417600.110.870.910.950.820.8177000.050.690.730.640.65780000.020.550.50.5279000000.390.41800000000.33810000000.268200000008300000008400000008500000008600000008700000001.60.90.60.50.40.302302.91254934.7729.7580.5366.1223.5洪峰流量91.952.541.835.430.317.5124807.42789.62191.81796.51497.81030.4683.5洪量5001.52940.92292.91885.41577.11080.5720.1232.5.2.设计洪水2.5.2.1.流域特征质量算流域自然地理特征及流域产流、汇流有关的河道特征等资料，包括流域及工程地理位置、地质、地形、地貌、植被、流域面积、河长、河道纵比降等。1流域特征量算流域特征量算见表 2-6。表 2-6 流域特征值量表名称流域面积（km2）河长（km）比降（）陶清河水库上游615.351.126.512.流域产、汇流地类划分通过实地查勘，并结合手册流域下垫面划分图，划分流域产、汇流地类，详见表 2-7 与表 2-8。表 2-7 陶清河水库流域水文下垫面产流地类划分表序号产流地类面积（km2）1砂页岩灌丛山地246.122砂页岩土石山地92.2953灰岩森林山地215.3554灰岩灌丛山地61.53合计615.3表 2-8 陶清河水库流域水文下垫面汇流地类划分表序号汇流地类面积（km2）1森林山地184.592灌丛山地307.653草坡山地123.06合计615.32.5.2.2.推理公式法24推理公式法是原中国水科院水文研究所将流域汇流曲线或净雨过程二者中的任何一个假设为矩形，再令造风净雨历时等于流域汇流时间，经过推导得出。由设计暴雨、推理产流、推理汇流三个子系统构成。从山西省水文计算手册中可以看出，其设计暴雨和推理产流的计算方法与流域模型法一致。设计暴雨和推理产流的计算结果见 2.3。1、洪峰流量 Qm及汇流历时计算根据式（2-26） 、式（2-27）及式（2-28）联立方程组求解。 （2-26）4130.278()mLQmJ （2-27）,0.278,0.278,tcmR PchA ttQhA t （2-28） tphHtt式中：A 为流域面积，km2；L 为河长，km；J 为河流纵比降；m 为汇流参数，从表 7.3.3.1 中查用；hR,p为设计洪水净雨深，mm；其余符号的意义同前。2、汇流参数 mA计算汇流参数按更各种地类的面积权重 ci加权计算： （2-29）Aiimc m3、洪水过程线计算借鉴现代流域汇流理论的思路，把时段净雨在流域出口形成的单位洪水过程线，概化为多节点折线形，其底长 T、节点数 M 及单位洪水过程线各节点的流量分别由式（2-30） 、 （2-31） 、 （2-32）计算：25 （2-30）2 1int0.5Tcttt (2-31)/MTt （2-32）0,01,1,2,3.6ciiqi th Aq qiMTt 式中：cint 为按四舍五入规则取整算符；Error!为时段平均产流率 m3/s；h 为时段净雨，来自推理产流计算结果，mm；c 为“时段汇流曲线”形状参数。单地类汇流参数 M 从手册表 7.3.3.1 中查得。计算结果见表 2-9.表 2-9 陶清河水库推理公式法设计洪水计算成果表 （单位：m3/s）不同频率设计值项目0.10%2%第一日1.60.6主雨日2210.9919.6洪峰流量第三日81.440.0最大 24h4862.22214.7洪 量最大 3 日5058.82317.12.5.2.3.设计洪水的合理性分析对陶清河现状洪水与本次计算洪水做对比见表 2-10。26表 2-10 不同洪水的特征值（单位：m3/s、万 m3）不同频率设计值0.10%2%项目洪峰流量洪量洪峰流量洪量现状洪水2324768913964500流域模型法2302.94807.2934.72191.8推理公式法2210.94862.2919.62214.7由于降雨资料的延长，并且采用的是年最大法计算，现状洪水的特征值数值相对来说偏大，因此建议采用手册计算结果。陶清河水库流域设计洪水的计算应用了手册提供的流域模型法、推理公式法分别进行计算，两种方法计算的结果比较接近。虽然推理公式法的理论比较完备， 手册也提供了一套完整的运算系统，参数分析所选资料均来自省内成果，但其洪水过程为概化过程线，与实际的洪水过程的拟合程度相差悬殊，用于水库的调洪计算其精度不能保证。因此，从实际应用的角度考虑，建议使用流域模型法计算的成果。2.5.3.陶清河水库下泄流量的确定利用上述洪水过程，根据陶清河水库除险加固工程设计报告，水库溢洪道堰顶高程及水库起调水位为 970.8m，溢洪道宽度 25.2m，水库库容特性曲线如表 2-11，溢洪道泄量曲线见表 2-12。表 2-11 陶清河水库水位库容特性表水位（m）969.3970.3971.3972.3973.3974.3975.3976.3977.3978.3979.3980.3库容（m3）0153.8436764.41118149319092382289634414027463927表 2-12 陶清河水库溢洪道泄量曲线表水位（m）970.3971.3972.3973.3974.3975.3976.3977.3978.3979.3980.3下泄流量（m3/s）016.592.8215.1381.8593.9852.91160.61518.81929.32394.1采用自由下泄的办法进行调洪，对上述各设计洪水进行调洪计算，2的设计洪水调洪过程如表 2-13、图 2-1 与图 2-2，其他设计洪水调洪计算结果如表 2-14。表 2-13 陶清河水库 50 年一遇计算频率 调洪演算过程表最大库水位 974.56m，相应时间 26.19 小时，最大入库流量 934.72m3/s，最大下泄流量 299.29 m3/s，削减洪峰 635.43 m3/s时间（h）入库流量（m3/s）下泄流量（m3/s）对应库容（万m3）库水位（m）00.440286.22970.810.630286.38970.820.63.22286.38970.830.520286970.840.430286.17970.850.340286.31970.860.270286.38970.870.213.22286.38970.880.160285.86970.890.120285.86970.8100.090285.86970.8110.070285.86970.8120.050285.86970.8130.040285.86970.828表 2-13 陶清河水库 50 年一遇计算频率 调洪演算过程表最大库水位 974.56m，相应时间 26.19 小时，最大入库流量 934.72m3/s，最大下泄流量 299.29 m3/s，削减洪峰 635.43 m3/s时间（h