水文及水库特征水位

2.1 流域表面

罗汉洞水库位于彭州市西北部桂花镇境内。水库大坝修建在土溪河右岸一级支流一无名沟上。大坝控制无名沟的集雨面积4.9km2，控制无名沟长度6.01km（从分水岭量算至坝址），河道比降为19.0‰。罗汉洞水库于1956年1月动工兴建，于当年建成蓄水运行。水库设计总库容40.97万m3，有效库容24.85万m3，是一座以灌溉为主兼有防洪、水产养殖等综合利用要求的小(2) 型水库。

土溪河道域上从来没有设立过雨量站、气象站。只有邻近的湔江干流上设立了白果坪雨量站、大宝雨量站和关隘水文站。凭据三个站的实测资料阐发，湔江流域多年平均降水量为988.7mm～1409.1mm，降水量随地面高程的上升而呈增加的趋势，年降水量主要会合在七、八、九三个月，三个月的降水量约占全年的60%左右。

土溪河道域靠近鹿头山暴雨区的腹心地带，夏季多暴雨，暴雨产生在每年的6～9月，邻近流域雨量站实测24小时暴雨量有达24.856.6mm的记录。

土溪河道域无实测气温、蒸发、湿度等资料，仅将关隘水文站和彭州市气象站的实测资料作详细的统计阐发，供有关专业参考。

彭州市气象站实测多年平均气温为15.6℃，实测年极度最高气温为36.9℃，实测年极度最低气温为–6.2℃。实测最大风速为15.5m/s，多年平均风速为12 m/s，实测多年平均年相对湿度为83%。多年平均蒸发量为913.7mm。关隘水文站实测多年平均年蒸发量为675.9mm。

罗汉洞水库的径流主要源于降水。每年的1～2月由流域内的深层地下水增补河川径流：3～5月由降水和地下水配合补给河川径流；6～10月的罗汉洞水库中的径流量较大，主要由降水补给径流；11～12月，罗汉洞水库中径流量逐渐淘汰，由降水和浅层地下水配合补给径流。据湔江、关隘水文站多年实测径流资料阐发，径流量与降水量同步，年径流量主要会合在6～9月，四个月的径流量占年径流量总量的65%，关隘站（集雨面积625km2）实测瞬时最大流量为4490m3/s，

最小流量2m3/s。

罗汉洞水库雨洪干系密切，由暴雨产生大水，土溪河道域靠近鹿头山暴雨区的腹心地带，每年的六～九月都要产生大暴雨。由于土溪河道域暴雨强度较大，河道比降大。因此，罗汉洞水库汛期河水污浊，推移质和悬移质较多。

土溪河是典范的山溪型河道，大水陡涨陡落，历程线尖瘦。大水特性是峰高量小，常年洪、枯水位变幅为0.5～1m，一次大水历程一般历时约为1天。

距罗汉洞水库较远的湔江干流上设立了白果坪、大宝雨量站，在湔江的出山口设立了关隘水文站。

在邻近流域石亭江的出山口设立了高景关水文站；在绵远河出山口设立了汉王场水文站；在白沙河（属岷江水系）河口四周设立了杨柳坪水文站；在湔江干流下游的沱江干流上设立了三皇庙水文站。

现将罗汉洞水库邻近的各个测站的考试项目及实测资料年限统计在表2–1中，供罗汉洞水库水文阐发盘算选用。

罗汉洞水库邻近流域水文站、雨量站统计表

表2-1

测 站 名 称 白 果 坪 大 宝 关 口 观 测 年 限 1965年～1961年 1963年～至今 1966年～至今 1952年～至今 1956年～58年、1960年、1968年～至今 1952年～1958年、1960～至今 1951年～至今 1956年～至今 1956年～1960年、1967年～至今 1954年～至今 1954年～至今 1956年～1959年、1962年～至今 1961年～至今 1954年～至今 1954年～至今 1941年～至今 1941年～至今 1941年～至今 1941年～至今 观 测 项 目 雨 量 雨 量 雨 量 流 量 水 位 雨 量 水 位 流 量 雨 量 水 位 流 量 雨 量 水 位 流 量 雨 量 水 位 流 量 泥 沙 高 景 关 汉 王 场 杨 柳 坪 三 皇 庙 从表2-1中可见，除关隘水文站外，其余的水文站、雨量站都距罗汉洞水库很远，其水文视察资料对罗汉洞水库而言无代表性，不能移用至罗汉洞水库。

关隘水文站虽然距罗汉洞水库很近，但关隘水文站是大河测站（控制流域面积625km2），其实测的大水、径流资料不能移用至罗汉洞水库。由于关隘雨量站的高程比土溪沟流域低200m左右，故关隘雨量站的实测资料对罗汉洞水库来说，也缺乏代表性。

流域水系见附图2-1。

2.2 根本资料的收集、复核

在本次震损水库除险加固工程设计中对罗汉洞水库进行了复核，其复核内容如下：

彭州市罗汉洞水库枢纽工程根本资料表

表2-2

序 号 (一) 1 2 3 4 5 6 （二） 1 2 3 4 （三） 1 2 3 4 （四） 1 2 3 （五） 1 2 3 4 5 6 （六） 1 2 （七） 1 （八） 1 2 流域特征 所在水系 所在河道 控制流域面积 河道长度 坡降 多年平均蒸发量 水文气象特征 年降雨量 年径流量 20年一遇洪量 200年一遇洪量 水位特征 设计大水位 校核大水位 正常蓄水位 死水位 库容特征 总库容 兴利库容 死库容 大坝特征 坝型 坝顶高程 最大坝高 坝顶长 坝顶宽度 坝底宽度 溢洪道 底板高程 闸孔数 放水设施 放水涵卧管和放空冲沙洞 灌区特征 设计灌溉面积 现有灌溉面积 湔江 土溪河 4.9km2 6.01km 19‰ 913.7mm 988~1409.1mm 416.5万m3 99.99万m3 1.49万m3 667.09m 667.93m 667.00m 6.00m 40.97万m3 24.85万m3 3.12万m3 均质土坝 669.80m 15m m 3.0m 76.0m 665.00m 3（孔）×2m 共1处 1350亩 1350亩 名 称 特 性 备 注 经过复核其库容、河道特征、工程特性与宁静判定一致，与“三查三定”资料一致。

2.3 大水

工程品级及大水标准

罗汉洞水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、水产养殖等综合效益的水库枢纽工程。水库总库容40.97万m3，最大坝高15m，坝型为均质土坝。凭据《水利水电工程品级分别及大水标准》（SL252–2000）的规定，罗汉洞水库属五等小（二）型水库工程，主要修建物为5级，次要修建物为5级。

主要修建物：均质土坝、放水设施、溢洪道。次要修建物：对外交通公路等。 凭据《水利水电工程品级分别及大水标准》（SL252–2000）的分别，罗汉洞水库设计大水标准为20年一遇，校核标准为200年一遇大水。

设计大水复核盘算

.1 设计暴雨

罗汉洞水库外的水文站、雨量站的实测暴雨资料不能反应出罗汉洞水库的实际情况，不能移用至罗汉洞水库。

罗汉洞水库内无实测水文资料，故按无资料地区的大水盘算要领，盘算罗汉洞水库的设计大水。

罗汉洞水库的设计暴雨采取《四川省中、小流域暴雨大水盘算手册》中刊布的相关图表盘算，凭据其地理位置盘算罗汉洞水库的设计暴雨量。

在四川省最大1/6小时、年最大1小时、年最大6小时、年最大24小时暴雨量均值的等值线图上查得，罗汉洞水库所在小流域的H1/6、H1、H6、H24分别为16mm、50mm、90mm、120mm。

在四川省年最大1/6小时、最大1小时、年最大6小时、年最大24小时暴雨变差系数CV等值线图上查得罗汉洞水库CV1/6、CV1、CV6、CV24分别为0.35、0.35、0.47、0.57。

罗汉洞水库指定频率的设计暴雨量见表2–3。

罗汉洞水库设计暴雨结果表

表2–3 单位：mm

时 段 1/6 h 均 值 16 CV 0.35 CS 3.5CV 1h 6h 24h 50 90 120 0.35 0.47 0.57 3.5CV 3.5CV 3.5 CV .2 设计洪峰流量的推求及公道性查抄

凭据《水利水电工程设计大水盘算范例》(SL44–93)的有关规定，当流域面积小于1000km2，无实测大水资料的地区，可以采取暴雨资料推求设计大水。因此，彭州市罗汉洞水库的入库大水拟用中国水利科学院推荐的推理公式，采取暴雨资料盘算罗汉洞水库的入库洪峰流量。

1、推理公式的根本干系式

水科院推荐的推理公式，适用于全面产流条件下的全面汇流和部分汇流两种情况，公式的形式为：

SQ 0.278iFnF

当全面汇流条件下τ≤tC时 1nS

当部份汇流条件下，τ＞tC时

1n

tCn 

S tC(1n)

1/nτ=τo –1/(4–n)

mj1/31/(4n)nSFL式中：(m3/s)； Q：最大流量o0.2783/(4n)4/(4n)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：集雨面积(km2)； L：河道长度(km)； J：河道平均平降(‰)； τ：流域汇流时间(h)；

τO：当ψ=1的流域汇流时间(h)； tC：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。 2、盘算参数 流域特征值F、L、J

经量算罗汉洞水库所在的小流域的特征值为：水库控制的集雨面积F=4.90km2，水库控制的河道长度L=6.01km，河道的平均比降J=19‰(从罗汉洞水库大坝量至分水岭)。

暴雨参数S、n

由于彭州市罗汉洞水库的大水汇流时间在24小时范畴内，故罗汉洞水库所在流域的暴雨公式应采取短历时的盘算式盘算。

产流参数μ

设计流域处于青衣江～鹿头山，相对高差一般在200m以上，阵势较陡，植被较好。产流参数的平均值按下式盘算：

=6×F–0.19、CV=0.15、CS=3.5CV

汇流参数m

经盘算，罗汉洞水库所在流域的θ值为15.14，按《四川省水文手册》中的盘算公式算得罗汉洞水库的汇流参数m为0.61。

3、罗汉洞水库的入库洪峰流量

利用前面阐发盘算的参数和水科院推荐的推理公式，用解析法盘算指定频率的洪峰流量。

彭州市罗汉洞水库差别频率的入库洪峰流量盘算结果见表2–4。

罗汉洞水库入库洪峰流量盘算结果表

表2–4

指定频率P(%) 入库洪峰流量(m3/s) 注 0.50 69.4 校核标准 1.00 61.2 5.0 41.9 设计标准 10.0 33.6 4、盘算结果公道性阐发

罗汉洞水库属无实测水文资料地区，凭据《四川省中、小流域大水盘算手册》中的有关规定，采取推理公式盘算罗汉洞水库的设计大水是合符水文盘算范例的。暴雨参数及产汇流参数都是在已获审批的相关图表中查算的，罗汉洞水库的流域特征值是在1：10000的航测图是量算的。

综上所述，用推理公式盘算罗汉洞水库的设计大水，盘算要领正确，暴雨参数取值根本公道，设计洪峰流量、校核洪峰流量结果具有一定的精度，可供罗汉洞水库调洪演算。 .3 设计大水历程线

1、用暴雨推求大水总量 (1) 盘算设计暴雨历时

罗汉洞水库控制小流域的集雨面积为4.90km2，凭据实际视察，罗汉洞水库的入库大水根本上都是单峰大水。因此，按单峰大水盘算罗汉洞水库的设计暴雨历时，经盘算罗汉洞水库的设计暴雨历时为19.04小时，暴雨历时以小时盘算。

(2) 盘算设计暴雨量

因为罗汉洞水库的暴雨历时在6～24小时范畴内，则西河水库的设计暴雨量按下式盘算：

Htp=SPt1

–n3

式中Htp：设计暴雨量(mm)

6nSP：雨力(mm/h)，SP=H6P·

t：暴雨历时20小时 n3：暴雨公式指数 2、设计大水总量盘算

31

凭据前面推求罗汉洞水库的设计暴雨量，盘算罗汉洞水库的设计大水总量，盘算公式如下：

WP=0.1αHtpF(万m3)

式中：WP：设计大水总量(万m3) Htp：历时为T设计暴雨量(mm) F：集水面积(km2)

α：暴雨径流系数、暴雨径流干系分区为1区 罗汉洞水库种种频率的设计大水总量盘算结果见表2–5。

彭州市罗汉洞水库差别频率大水、洪量结果表

表2–5

P (%) 0.5 1.00 5.00 10.00 QP (m3/s) 69.4 61.2 41.9 33.6 WP (104m3) 1.49 144.57 99.99 79.86 备 注 校核大水 设计大水 3、设计大水历程线

凭据前面用推理公式盘算的最大流量QP、用历时设计暴雨量盘算的大水总量WP，由下式盘算TP。

W TPpQp

设计大水历程线Qt～t用下面干系式盘算：

QyQPtxxTy～P为所需要的概化大水历程线模型，查表可得，用上式盘算的Qt、t，即可到彭州市罗汉洞水库设计频率为0.5%、5%的设计大水历程线和校核大水历程线。

罗汉洞水库P=0.5%、5%的大水历程线见表2–6，见图2–2。

罗汉洞水库设计大水历程线

表2–6

序号 1 P=0.5% t (小时) 0.00 Qt (m3/s) 0 P=5% t (小时) 0.00 Qt (m3/s) 0 备 注 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 0.65 0.85 1.18 1.50 1.83 2.15 2.35 2.61 3.20 3.92 5.09 6.98 11.75 16.97 20. 25.45 3.47 6.94 13.9 27.8 41.6 55.5 65.9 69.4 65.9 55.5 41.6 27.8 13.9 6.94 3.47 0 0.66 0.85 1.18 1.51 1.84 2.16 2.36 2.62 3.21 3.93 5.11 7.02 11.80 17.05 20.98 25.57 2.10 4.19 8.39 16.8 25.2 33.6 39.8 41.9 39.8 33.6 25.2 16.8 8.39 4.19 2.10 0 洪峰流量 水库大水调治盘算及坝顶高程复核

.1 水库大水调治盘算

1、罗汉洞水库正常高水位

罗汉洞水库是土溪沟右岸一级支流上的一个拦蓄水库，有效蓄水位为667.00m，蓄水库容27.97万m3，死水位6.00m，死库容3.12万m3，兴利库容24.85万m3。

罗汉洞水库为下游提供约1350亩农田灌溉用水。罗汉洞水库自1956年建成蓄水运行至今，有效蓄水位为667m的蓄水库容根本能满足下游灌区农业生产的需要，故本次大坝宁静评价对罗汉洞水库有效蓄水位667m不作调解。

2、罗汉洞水库入库大水

凭据节的阐发盘算结果，彭州市罗汉洞水库入库大水P=5%、P=0.5%的设计洪峰流量，校核洪峰流量及大水总量统计在表2-7中。

彭州市罗汉洞水库大水盘算结果表

表2-7

P=5.0% 水库名称 流量（m3/s） 罗汉洞水库 41.9 洪量（万m3） 99.99 P=0.5% 流量（m3/s） 69.4 洪量（万m3） 1.49 罗汉洞水库P=5%、0.5%的设计大水历程线和校核大水历程线见图2–2。 3、调洪演算 ① 调洪演算公式

罗汉洞水库调洪演算的盘算公式如下： Q1+Q1 q1+q2 ()△t–( )△t=V2–V1=△V

2 2

式中Q1：上游断面时段初的“入”流量 Q2：上游断面时段末的“入”流量 q1：下游断面时段初的“出”流量 q2：下游断面时段末的“出”流量 V1：河段在时段初的蓄水量 V2：河段在时段末的蓄水量 △V：△t时段内的槽蓄变量。 ② 罗汉洞水库下泄流量干系曲线

罗汉洞水库采取溢洪道下泄大水，溢洪道底板高程为65.00m，净过水宽度为6m。

溢洪道的下泄流量按下式盘算： Q=ε1mb（2g）1/2H03/2

式中Q：水库下泄流量（m3/s）；

m：宽顶堰型自由出流的流量系数； ε1：闸门开启高度（m）； b：溢流堰闸孔净宽（m）； HO：堰顶全水头（m）。

③ 罗汉洞水库库容曲线、水位面积曲线

罗汉洞水库采取实测的1：1000地形图盘算的水库～库容干系曲线。

罗汉洞水库H～V干系曲线见表2-8，见附图2-3。

罗汉洞水库库容曲线

表2-8

水位(m) 660.8 661.0 662.0 663.0 6.0 665.0 666.0 667.0 668.0 669.0 670.0 库容(万m3) 0.000 0.005 0.217 0.946 3.115 9.488 17.19 27.97 42.14 60.32 81.38 备 注 死水位 有效蓄水位 ④ 调洪演算

罗汉洞水库拦截河道的集雨面积4.90km2，水库设溢洪道，底板高程为665.00m。罗汉洞水库汛前水位665.00m作为罗汉洞水库调洪演算的起调水位，相应的蓄水库容为9.49万m3。

彭州市罗汉洞水库是一座小(2) 型水库，水库大坝为均质土坝，凭据中华人民共和国国度标准《防洪标准》(GB50201–94)中的有关规定，罗汉洞水库的防洪标准按30～20年一遇的大水设计，按300～200年一遇的大水校核。本宁静判定采取20年一遇的大水设计，200年一遇的大水校核。

20年一遇的入库洪峰流量为41.9m3/s，入库大水总量为99.99万m3，大水历程线见附图2-2。200年一遇的入库洪峰流量为69.4m3/s，入库大水总量为1.49万m3，大水历程线见附图2–2。

以罗汉洞水库汛前水位665.00m为起调水位， 在P=0.5%校核大水情况下，入库最大流量为69.4m3/s，溢洪道下泄最大流量为46.6m3/s，校核库水位为667.93m，校核大水位以下库容为40.97万m3；在P=5.0%设计大

水情况下，入库最大流量为41.9m3/s，溢洪道下泄最大流量为28.2m3/s，设计库水位667.09m，设计大水位以下总库容为29.14万m3。

彭州市罗汉洞水库调洪演算结果见表2-9。

彭州市罗汉洞水库调洪演算结果表

表2-9

频率 P=0.5% P=5.0% 入库流量（m3/s） 69.4 41.9 最高库水位（m） 667.93 667.09 最大下泄流量（m3/s） 46.6 28.2 最大库容 （万m） 40.97 29.14 3削峰流量 （m/s） 22.8 13.7 3 校核标准 设计标准 .2 坝顶高程复核

1、最大风壅水面高度e

水库库面上10m处多年平均最大风速W=15.5m/s、风区长度D=400m、坝迎水面浆砌卵石护坡、大水位段坝坡坡率m=3.0以及坝前平均水深H=13.0等资料，参考部颁《碾压式土石坝设计范例》SL274–2001盘算坝顶超高。考虑风速时非常运用情况按多年平均最大风速计，有效运用情况下5级修建物按多年平均最大风速的1.5倍计。

按《碾压式土石坝设计范例》SL274–2001推荐的公式 e=KW2Dcosβ/（2gHm） 盘算风壅水面高度，经盘算：

正常情况：e正=0.31×10-3m 非常情况：e非=0.14×10-3m 2、设计频率波浪爬高RP

(1) 盘算频率为2%波高hp宁静均波长Lm

罗汉洞水库地处丘陵地区，查《碾压式土石坝设计范例》SL274–2001，按鹤地水库公式

gh5%gL gD 1/6gDm和 0.00625W0.0386222W2WWW

1/31/2盘算频率为2%波高hp宁静均波长Lm

经盘算，正常情况下h2%=0.5m，Lm=5.73m

非常情况下h5%=0.27m，Lm=3.82m

(2) 盘算平均波高hm

查《碾压式土石坝设计范例》SL274–2001表，盘算得

正常情况下hm=0.53m 非常情况下hm=0.19m (3) 盘算平均波浪爬高Rm

该水库有效水位以上坝坡为m=3，在m=1.5～5.0范畴内，其平均波浪爬高按《碾压式土石坝设计范例》-1公式

K R  K w h L

mmm21m

盘算平均波浪爬高

式中：Rm—平均波浪爬高，m；

m—单坡的坡度系数

K△—斜坡的糙率渗透系数，凭据坡面类型由表—1查得； Kw—经验系数，按表—2查得。 经盘算：

正常情况下Rm=0.88m 非常情况下Rm=0.35m (4) 盘算差别频率的波浪爬高RP

差别累计频率下的波浪爬高RP与平均波浪爬高Rm的干系按《碾压式土石坝设计范例》中表查用，凭据《范例》规定，5级修建物以下的大坝采取累计频率为5%的爬高值R5%盘算，

经盘算，设计频率为5%的风波爬高分别为： 正常情况下R5%=1.62m 非常情况下R5%=0.65m 3、宁静超高

凭据《水利水电工程品级分别及大水标准》SL252–2000，本工程有效运用情况下宁静超高△h正=0.50m；非常运用情况下宁静超高△h非=0.30m，地动涌浪高度取

0.5m。

4、要求坝顶高程

凭据上面盘算的超高，坝顶高程复核见表2-10：

罗汉洞水库坝顶高程复核表

表2-10

序号 1 2 3 4 工况 设计水位＋正常运用 正常水位＋正常运用 校核水位＋非常运用 正常水位＋非常运用＋地动 Z 667.09 e 0.03 Rp A 地动加高 0.00 0.00 0.00 0.50 Z所需 669.24 669.15 668. 668.46 Z现坝顶 1.62 0.5 1.62 0.5 0.65 0.3 0.65 0.3 667.00 0.03 667.93 0.01 667.00 0.01 669.80 彭州市罗汉洞水库实测坝顶高程为669.80m，防浪墙顶高程670.60m，均高于要求的坝顶高程。因此经大水复核，彭县罗汉洞水库满足范例要求的大水复核标准。

水雨情视察和通讯设备

在坝址处设置一个雨量站和水位站，并配备手机通讯设备1部，经费约5000元。

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