水文水利計算

申請免費試用、咨詢電話：400-8352-114

1. 水文水利計算
  (1) 設計暴雨推求
 有資料地區(qū)，設計暴雨的推求采用實測雨量進行分析；缺資料地區(qū)采用2003年頒布的《廣東省暴雨參數(shù)等值線圖》查算。
  (2) 設計排澇流量
 設計排澇流量一般采用平均排除法，也可采用排澇模數(shù)經(jīng)驗公式法。當澇區(qū)內有較大的蓄澇區(qū)時，一般需要采用產(chǎn)、匯流方法推求設計排澇流量過程線，供排澇演算使用。
 1) 平均排除法
 廣東省一般采用平均排除法計算排水流量，這種計算方法適用于集水面積較小的澇區(qū)排水設計。平均排除法按澇區(qū)積水總量和設計排澇歷時計算排水流量和排澇模數(shù)，其計算公式為：
     （5-1）    
                                         
式中：Q——設計排水流量(m3/s)；
Ci——各地類徑流系數(shù)，參考值：水稻田、魚塘和河涌采用1.0；山崗、坡地、經(jīng)濟作物地類采用0.7；村莊、道路采用0.7～0.9；城鎮(zhèn)不透水地面采用0.95；
Ai——各地類面積（km2）；
Rp——設計暴雨量(mm)；
Ei——各地蒸發(fā)量（mm），一般可采用4mm/d；
hi——各地類暫存水量（mm），水稻田采用40mm，魚塘采用50mm～100mm，河涌采用100mm；
W1——水閘排水量（m3）；
W2——截洪渠截流水量（m3）；
W3——水庫、坑塘蓄滯水量（m3）；
T——排澇歷時（s）；
q1——堤圍滲漏量（m3/s）
q2——涵閘滲漏量（m3/s）
q3——澇區(qū)引入水量，對灌溉是指回歸水量（m3/s）
q4——廢污水量（m3/s）
q——設計排澇模數(shù)(m3/s·km2)；
F——控制排水面積（km2）。 
 治澇區(qū)內有水閘、泵站聯(lián)合運用的情況下，一般先用水閘搶排，再電排。在用平均排除法計算泵站排澇流量時，應扣除水閘排水量和相應排水時間。
 2) 排澇模數(shù)經(jīng)驗公式法
 需求出最大排澇流量的情況，其計算公式為：
                                   （5-2）

式中：
      K——綜合系數(shù)（反映河網(wǎng)配套程度、排水溝坡度、降雨歷時及流域形狀等因素）；
      m——峰量指數(shù)（反映洪峰與洪量的關系）；
      n——遞減指數(shù)（反映排澇模數(shù)與面積的關系）。
我省目前還沒有關于排澇模數(shù)各項參數(shù)選取的統(tǒng)計分析。建議參考湖北省平原湖區(qū)的分析：集雨面積大于500km2的澇區(qū)，K=0.0135，m=1.0，n=-0.201；集雨面積500km2以下的澇區(qū)，K=0.017，m=1.0，n=-0.238。
 3)產(chǎn)流、匯流方法
 根據(jù)設計暴雨、設計雨型、設計凈雨深，推求最大澇水流量和澇水過程，并依據(jù)蓄澇容積和蓄澇區(qū)限制水位（最高控制水位），進行澇區(qū)水量蓄泄平衡計算（排澇演算），通過試算推求排水流量。這種方法適用于排水區(qū)面積大、蓄澇容積大、排水歷時長的地區(qū)。
 產(chǎn)匯流計算方法，目前我省一般按照《廣東省暴雨徑流查算圖表》，采用綜合單位線法和推理公式法進行計算。值得注意的是，對于集雨面積小于10km2的澇區(qū)，仍采用洪峰流量經(jīng)驗公式進行計算較為合適。
 (3) 設計外河水位
 根據(jù)澇區(qū)暴雨與承泄區(qū)（外河）水位的遭遇情況分析，計算當澇區(qū)發(fā)生設計標準暴雨時相應的外河水位。外河設計水位一般采用實測資料進行分析，如無實測資料，參照《廣東省防洪（潮）標準和治澇標準》：潮區(qū)可采用5年一遇的最高水位，其余地區(qū)采用外江多年平均洪峰水位。對近年來河道上修建了工程或進行了堤圍加固、河道整治的河段，要采用工程修建后的設計水面線，并考慮河道下切的影響。
 河道下游和三角洲地區(qū)可采用2002年頒布《西、北江下游及其三角洲網(wǎng)河河道設計洪潮水面線》（試行）中的成果。由于西、北、東江中下游因采砂等原因造成河道下切，水面線下降，因此泵站、水閘排澇工程外河水面線建議采用現(xiàn)狀水面線成果。
2. 排澇工程布局及規(guī)模計算
 (1)調蓄水域的布局及規(guī)模
 1）對范圍較大的平原澇區(qū)，有條件時可規(guī)劃一定的河道、溝渠、湖泊、坑塘作為蓄澇容積。蓄澇容積的規(guī)模應與排水閘、站規(guī)模的關系分析比較確定，平原區(qū)水面率可采用5%～10%；其他地區(qū)可稍低，或參考湖北等地取5萬m3/km2～15萬m3/km2的蓄澇率。蓄澇容積一方面可以削減雨洪峰量，減輕排水負擔，減小排水工程的規(guī)模，節(jié)約投資，另外還可以利用蓄澇容積進行養(yǎng)殖、航運，或建設成人工湖公園等。
 2）正常蓄水位一般按照澇區(qū)內大部分農(nóng)田能自流排水的原則來確定，布置于澇區(qū)低洼處。無閘門控制的蓄澇區(qū)，其正常蓄水位一般低于附近地面0.2m～0.3m；設計低水位主要考慮綜合利用要求，一般在設計低水位下保留0.8m～1.0m的水深，以滿足養(yǎng)殖、航運、景觀、環(huán)境生態(tài)的要求。
 蓄澇區(qū)正常蓄水位、設計低水位及蓄澇容積應通過分析比較確定。
 (2)排水閘、主干排水溝、截洪溝等排澇設施的布局及規(guī)模
 根據(jù)澇區(qū)水文水利計算，確定排水閘、主要排水溝、渠的設計排澇流量和排澇特征水位、主要建筑物尺寸等特征參數(shù)。
 1)  主干排水溝、截洪溝
 主干排水溝一般根據(jù)最大排水流量設計，當有蓄澇容積時，采用調蓄后的最大排水流量。截洪溝以設計洪峰作為設計流量，為避免截排流量過大，通常要設置一定的蓄澇容積滯峰，在此基礎上擬定一個合適的設計流量排走大部分洪量。
 主干排水溝的日常水位一般通過最遠處低洼農(nóng)田（或地面）的平均高程，逐級推算得到。設計水位是排除設計流量的水位，根據(jù)承泄區(qū)水位的情況，按各級溝道的比降逐級進行計算。
 主干排水溝設計流量和設計水位確定后，便可擬定其斷面型式。
 2)  排水閘
 排水閘的設計水位包括閘上設計水位和閘下設計水位。對無蓄澇區(qū)的水閘，閘上水位采用閘前排水河道的設計水位，有蓄澇區(qū)的采用蓄澇區(qū)設計蓄澇水位。閘下水位汛期按搶排要求確定，選擇低于閘上水位0.1m～0.2m；冬春季排除內河澇水的水閘，設計下水位一般采用外江多年平均枯季水位。當閘下有引水渠時，要考慮外江到閘前的引水渠的水頭損失。
 對于無調蓄容積或蓄澇區(qū)容積很小的排水閘，其設計排水流量可直接采用排水河道的設計排水流量；有蓄澇容積的一般需假定閘孔寬度、閘底高程等，按設計排澇標準進行排澇演算，反復試算設計蓄水位后確定。對應最大排水流量的水位即為水閘上下游設計水位。
 閘底高程主要根據(jù)排水任務確定。從滿足排空內湖澇水和滿足低洼農(nóng)田降低水位要求而言，閘底高程要與閘前排水干溝溝底齊平。新開河道排水閘的閘底高程一般可略高于河地或與河地齊平。閘底高程應結合閘孔寬度的選擇，通過方案比較確定。
 (3)機電排澇站布局及規(guī)模
 根據(jù)澇區(qū)水量平衡及治澇措施，合理確定需要的機電排水流量；確定機電排澇站位置、電源布置等。計算設計內外水位、設計揚程，確定排澇站裝機規(guī)模。
 1)進水池水位
 最高內水位：指站前最高防洪水位，一般取排水區(qū)建站后10～20年一遇的內澇水位。
 最高運行水位：取排水區(qū)允許最高澇水位推算到站前的水位。
 設計內水位：取由排水區(qū)設計排澇水位推算到站前的水位。
 最低運行內水位：取按降低地下水埋深或調蓄區(qū)運行最低水位要求推算到站前的水位。
 2)出水池水位
 最高外水位：按泵站工程水工建筑物設計洪水標準的設計洪水位確定。
 最高運行外水位：建議珠江三角洲采用“最高外水位”；其余地區(qū)按“最高外水位”降一級采用。
 設計外水位：按我省規(guī)定，潮區(qū)可采用5年一遇的最高水位，其余地區(qū)采用外江多年平均洪峰水位。
 平均水位：取排水期平均外水位的多年平均值。
 3)特征揚程
 排澇揚程包括設計揚程，平均揚程，設計最大、最小揚程、凈揚程等。揚程計算如下：
 設計凈揚程＝設計外水位-設計內水位；
 平均凈揚程＝平均外水位-設計內水位；
 最大凈揚程＝設計最高外水位-設計內水位；
 最小凈揚程＝設計最低水位-設計內水位。
 泵站總揚程的計算必須計入水力損失，H總＝H凈+△h，規(guī)劃階段阻力水頭損失△h一般取凈揚程H凈的15～20%。如泵站穿堤排水管道較長，可按實際情況用水力學公式計算。
 4)泵站裝機容量
 泵站工作容量按下式計算：
                     
 式中：
      N——泵站設計工作裝機容量（kW）；
      H——泵站設計揚程（m）；
      η——泵站抽水裝置效率，軸流泵和混流泵效率不低于70％，離心泵不低于65％；泵站裝機容量為工作容量與備用容量之和。泵站備用容量一般設計裝機容量的20％。
       其他按照規(guī)范執(zhí)行！