吕门水库水文分析计算

32概况吕门水库拟建于陇川县章凤镇东7km南伞河上游。南伞河发源于陇川县与瑞丽市边界，自东向西流经雷门、来保、来相等村寨，于章凤桥800m汇入南畹河。水库坝址以上河长7.2km，径流面积14.0km2，10.3%，径流区地理坐标东经97°51′～97°55′，北纬20′2°11k9°南伞河流域东高西低，中上游雷门以上为山区，山高坡陡，相对高差较大；下游雷门以下流经章凤坝区，坡度平缓。水库径流区地形自东南向西北倾斜，最高点位于南部的色勐兵，海拔高程1632m；最低点为水库坝址处，海拔高程1061m。水库径流区属亚热带潮湿气候区，具有冬春枯燥、夏秋潮湿、日温差变幅较大、降水量大而集中等气候特点。区域内平均气温18.7℃，最高气温35.5℃，最低气温－2.9℃，无霜期332天，霜期主要消灭在12月～次年2月。降水量主要集中于汛期，5～10月降水量占年降水量的89%，枯季降水量占年降水量的11%。根本资料南伞河流域内无实测水文、气象资料，邻近流域有章凤、麻栗坝水文站和姐勒水库〔文〕站，章凤和麻栗坝两水文站位于南畹河干流，章凤水文站集水面积931km2，麻栗坝水文站集水面积294km2，两水文站集水面积与设计站〔水库坝址断面〕掌握径流面积差距较大。姐勒水文站1960年设于水库坝址处，集水面积54.8km2；1961年迁至上游，集水面积35.6k219661970观测工程为水位、流量和降水量。章凤水文站1964年设立，1989年改为雨量站仅观测降水量，其中19671969～1974年资料缺测。径流吕门水库径流区内无实测水文资料，选用等值线图法和水文比较法进展径流推求。等值线图法以《云南省地表水资源〔1984年〕成果为依据，用重心法查“年950mm，查“年径流C值等值线图”得变差系数C值为0.24。由年径流深计算得到水库V V坝址断面多年平均年径流量1330万m3。C2倍CP--Ⅲ型表得到不同保证率K

S V P面不同保证率设计年径流，成果见表2-1。表2-1 吕门水库不同保证率设计年径流表〔等值线图法〕模比系数2013301.19415885013300.98113058013300.7951057水文比似法南伞河径流主要由降水补给，依据流域特性和资料实际，选取位于同一气候区的姐勒水库和麻栗坝站作为参证站。姐勒水库站位于南卡河下游，1970年设立，集水面积54.8km2，年径流资料由出库流量复原而得。为了延长资料系列，对实测系列进展了插补展延，其中1960年资料为原姐勒水文站实测值，1961～1965年资料按面积比移用姐勒水文站〔现水库站上游〕1961969年资料30〔1960～1989年。1960294km2，196119621964〔四〕站测流断面，资料系列长41年〔1960～2023年。由姐勒水库站和麻栗坝〔四〕站年径流资料分别组成样本系列，经验频率用数学期望公式计算，均值和变差系数用矩法初步估量，计算公式为：x 1xn i

mPn1(K 1)2in1

100%v计算得到姐勒水库站年平均径流量均值为4000万m3，变差系数Cv值为0.22；麻栗坝〔四〕站年平均径流量均值为36897万m3，变差系数C0.20。依据流域特性取C/Cv s

=2.0，以P—Ⅲ型曲线为线型进展适v4000万m3，变差系数C0.25；麻栗坝站年平均径流量均值为36897m3，v变差系数C值为0.2v南伞河流域〔设计流域〕位于南卡河流域〔参证流域〕北部，两流1950mm，参证流域年降水量1530mm。麻栗坝站径流区距南伞河流域较远，面积相差较大，流域平均降水量1856mm。因此，姐勒水库为参证站时，均C直接移用参证站成v变差系数C值移用时略加大，取0.23。Cs2Cv，得到吕门水库坝v址断面统计参数，见表2-2。断面名称(km2)断面名称(km2)降水量径流量CvC/Cs v吕门水库姐勒水库54.8153040000.252.0麻栗坝站2941856368970.222.0移用姐勒水库站14.0195013020.252.0移用麻栗坝站14.0195018460.232.0由以上确定的吕门水库坝址断面统计参数，求得不同保证率设计成2-3。表2-3 吕门水库不同保证率设计年径流表〔水文比较法〕移用姐勒水库站移用麻栗坝站移用姐勒水库站移用麻栗坝站移用姐勒水库站移用麻栗坝站130218461.2021.18715652086130218460.9790.98312751727130218460.7860.80310231411保证率〔保证率〔%〕年径流均值〔万m3〕模比系数年径流设计值〔万m3〕205080麻坝站径流区距南伞河流域较远，面积相差较大，移用麻栗坝站成果存在不尽合理之处。等值线图法资料系列较短195～1979年，代表性不够，计算结果精度不高。姐勒水库站径流区与南伞河流域距离较近，两流域位于同一气候区，地形地貌、土壤植被等下垫面条件较为接参数移用时考虑了流域平均高程不同，进展了降水量差异修正。因此，判定移用姐勒水库站计算成果更为合理，选用此成果作为吕门水库设计2-4。保证率〔%〕等值线图法水文比较法〔保证率〔%〕等值线图法水文比较法〔万m3〕〔m3〕移用麻栗坝站移用姐勒水库站〔取用〕201588208615655013051727127580105714111022径流年内安排吕门水库坝址断面不同保证率径流年内安排依据阅历频率接近的实测典型年同倍比缩放确定，典型年选取实测径流资料完整并对供水较为不利的年份，结合本地区降雨径流特性，综合考虑选择。缩放时首先求得不同保证率典型年来水量各月百分比，然后按此百分比求得设计年内安排，成果见表2-5。自邻近的南拉河引局部水量，引水方式为：枯水期来水量小于0.30m3/s时按来水量引，丰水季节按设计引水力量0.30m3/s引水。南拉河引水区位于南伞河流域东北，取水坝以上掌握径流面积南拉河来水量承受水文比较法推求，仍以姐勒水库站为参证站，求得不同保证率引水区来水量年内安排，成果见表2-6。吕门水库坝址断面年径流由本流域自产水量加引水量而得，成果见合理性分析虽然《云南省地表水资源》成果资料系列较短1951979年，但据邻近流域章凤站年降水量分析，长短系列降水量相差不大，长系列1979年〕年降水量均值1412.3mm，CV0.18。长短系列CV值相差－0.5%。水库径流区距章凤站较近，而径流主要由降水产生，因此，计算成果合理。1960年设立，经插补延长，资料系列长30年〔1960～1989年，具有肯定代表性。径流资料为云南省水文水资源局德宏分局复原计算成果，经复核资料牢靠，径流区与吕门水库径流区重心距离较近，资料满足作为吕门水库参证站要求。保证率项目678保证率项目678910111212安排百分比〔%〕8.7420.1721.2215.5510.907.084.662.922.372P=20%径流量〔万m3〕136.9315.8332.3243.5170.7110.973.045.737.23流量〔m3/s〕0.531.181.240.940.640.430.270.170.150安排百分比〔%〕5.8820.9821.7815.9311.756.784.873.172.452P=50%径流量〔万m3〕74.9267.5277.7203.1149.886.462.140.431.22流量〔m3/s〕0.291.001.040.780.560.330.230.150.130安排百分比〔%〕4.5721.4522.7317.0111.256.884.412.902.421P=90%径流量〔万m3〕46.7219.4232.6174.0115.170.445.129.724.71流量〔m3/s〕0.180.820.870.670.430.270.170.110.100保证率项目678保证率项目678910111212安排百分比〔%〕8.7420.1721.2215.5510.907.084.662.922.372P=20%径流量〔万m3〕119.2275.1289.4212.1148.796.663.639.832.42流量〔m3/s〕0.461.031.080.820.560.370.240.150.130安排百分比〔%〕5.8820.9821.7815.9311.756.784.873.172.452P=50%径流量〔万m3〕65.3233.1242.0177.0130.675.354.135.227.22流量〔m3/s〕0.250.870.900.680.490.290.200.130.110安排百分比〔%〕4.5721.4522.7317.0111.256.884.412.902.421P=90%径流量〔万m3〕40.7191.3202.8151.7100.461.439.325.921.61流量〔m3/s〕0.160.710.760.590.370.240.150.100.0908保证率自产P=20% 引水合计自产保证率自产P=20% 引水合计自产P=50% 引水合计自产P=80% 引水合计项 目678910111212径流量〔万m3〕136.9315.8332.3243.5170.7110.973.045.737.23流量〔m3/s〕0.531.181.240.940.640.430.270.170.150径流量〔万m3〕77.880.480.477.880.477.863.639.832.42流量〔m3/s〕0.300.300.300.300.300.300.240.150.130径流量〔万m3〕214.6396.2412.6321.2251.1188.6136.785.669.65流量〔m3/s〕0.831.481.541.240.940.730.510.320.290径流量〔万m3〕74.9267.5277.7203.1149.886.462.140.431.22流量〔m3/s〕0.291.001.040.780.560.330.230.150.130径流量〔万m3〕65.380.480.477.880.475.354.135.227.22流量〔m3/s〕0.250.300.300.300.300.290.200.130.110径流量〔万m3〕140.2347.8358.0280.8230.2161.7116.275.658.45流量〔m3/s〕0.541.301.341.080.860.620.430.280.240径流量〔万m3〕46.7219.4232.6174.0115.170.445.129.724.71流量〔m3/s〕0.180.820.870.670.430.270.170.110.100径流量〔万m3〕40.780.480.477.880.461.439.325.921.61流量〔m3/s〕0.160.300.300.300.300.240.150.100.090径流量〔万m3〕87.4299.8312.9251.8195.5131.884.455.546.33流量〔m3/s〕0.341.121.170.970.730.510.310.210.190910瑞丽江流域年径流变差系数C值0.16～0.25，一般随径流面积加大VC0.25合理。V等值线图法和水文比较法中移用姐勒水库站资料计算成果较为接近，取用水文比较法〔移用姐勒水库站年径流〕分析成果作为设计成果，成果取用合理。洪水设计洪水标准吕门水库初定规模为小〔2〕型，依据《水利水电工程等级划分及洪SL252-2023，水库建筑物为Ⅴ等5级。吕门水库位于山区，初定为土坝，设计洪水标准为30年〔保证率P=3.33，校核洪水标准为200年〔保证率P=0.5，施工洪水标准为5年〔保证率P=20。设计洪水推求等值线图法吕门水库径流区内无水文、气象资料，依据《水利水电工程设计洪〔SL252-2023〕〔云南省水利厅云水规[1992]92号南省暴雨径流查算图表》作为设计洪水计算方法之一。吕门水库坝址以上径流面积14.0km2，河长7.2km，主河平均坡降10.3%。用重心法查《云南省暴雨径流查算图表》中相应等值线图，得到1、6、24小时降水量分别为34.0mm、59.2mm80.0mm，相应变差系数C 值分别为0.35、0.38和0.40，暴雨、产流、汇流参数分别V4、8、8。依据南伞河流域特征、暴雨及产汇流参数，计算得到不同标准设计洪水，成果见表2-8。表2-8 等值线图法水库坝址断面设计洪水成果〔取用〕〔年〕工程洪峰流量〔m3/s〕24〔m3〕20030598.274.549.7183.8126.573.2实测暴雨资料法1、6、24小时降水量分别为36.2mm、57.0mm和88.0mm，相应变差系数C 值V分别为0.32、0.27和0.27，暴雨、产流及汇流参数由《云南省暴雨径流查算图表》查得，分别为4、8、8。依据南伞河流域特征、暴雨及产汇流参数，计算得到不同标准设计洪水，成果见表2-9。表2-9 实测暴雨法水库坝址断面设计洪水成果重现期重现期〔年〕工程洪峰流量〔m3/s〕24〔m3〕20030598.075.150.9139.9105.271.8等值线图和实测暴雨资料两种方法推求的设计洪峰流量较为接近，24小时洪量实测暴雨资料法成果较等值线图法偏小，考虑到陇川气象站海拔高程较水库径流区平均海拔高程低，而降雨一般随海拔高程增加而增大，洪水则由暴雨形成，因此，取用等值线图法推求成果作为吕门水库设计洪水成果，不同保证率洪水过程见表2-10，过程线见图2-1。2-10吕门水库设计洪水成果表时段〔△t=1h〕P=0.5%P=3.33%P=20%00.000.000.00198.2074.5049.70288.0064.4039.70369.4048.6027.00452.8035.0017.30539.8024.5011.30629.9016.607.60719.9011.305.40813.608.004.1099.906.103.40107.705.103.10116.504.603.00126.004.403.00135.804.403.10145.804.503.30156.004.703.40166.104.903.20176.505.202.90186.804.902.70197.204.502.50206.804.202.30216.403.902.00226.003.601.80235.603.301.6024000洪峰流时98.274.549.724小时洪量备 注183.8126.5流量单位：m3/s，洪量单位：万m3。73.2P=3.3%P=20%P=0.50 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10P=3.3%P=20%P=0.50 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324△t(1h)21吕门水库坝址断面设计洪水过程线图s/m(Q100806040200施工洪水估算吕门水库施工期定为11月至次年5栗坝站洪水资料分析确定。经分析，麻栗坝站施工期洪水与年洪水洪峰流量比值为0.15，24小时洪量比值为0.18，移用此比值，求得吕门水库施工期洪峰流量为7.47m3/s，2413.3m3过程以年洪水为典型进展缩放求得，成果见表2-112-2。2-11吕门水库施工期设计洪水成果表〔P=20%〕时段〔△t=1h〕流量时段〔△t=1h〕流量00.00140.6917.46150.7126.35160.6734.86170.6143.46180.5752.37190.5361.67200.48备备注流量单位：m3/s，洪量单位：万m3。71.19210.4280.90220.3690.78230.32100.74240.00110.72洪峰流量7.46120.6924小时洪量13.4130.68)/8.00m(7.006.005.004.003.002.001.000.000123 456789101112131415161718192021222324sQsQ△t(1h)22吕门水库坝址断面施工期设计洪水过程线图吕门水库径流区无实测泥沙资料，由《云南省土壤侵蚀遥感调查报告》中《云南省侵蚀图〔2023年版〕查算。由图查得水库径流区土壤中度侵蚀面积0.92km2，微度侵蚀面积1.12km2，无明显侵蚀面积11.96km2。吕门水库主要功能是城镇供水，作为饮用水水源地，工程建200t/km2.a，轻度侵蚀模数取1500t/km2.a，中度侵蚀模数取3200t/km2.a。依据水库径流区土壤侵蚀面积和相应侵蚀模数，计算得到水库坝址断面多年平均年输沙量级别面积(km2)模数(t/km2.a)悬移质推合移质级别面积(km2)模数(t/km2.a)悬移质推合移质计悬移质含沙量(kg/m3)无明显侵蚀11.962000.170.070.240.13轻度侵蚀1.1215000.120.050.170.09中度侵蚀0.9232000.210.090.290.16合计14.000.490.210.700.38水量损失吕门水库建成后，库区水面面积、水体体积均增大增加水量损失由库面蒸发和库区渗漏两局部组成。蒸发损失原河道径流区无实测蒸发资料，由《云南省地表水资源》查得流域多年平均水面蒸发量1300mm，陆面蒸发量800mm，库区由陆面变为水面后增加水量500mm。正常蓄水位〔1087m〕时水面面积按4.24万m2计算，年蒸发水量2.12m3。渗漏损失水库库区渗漏损失按月平均蓄水量的1%〔1087m〕46.75m3，年平均渗漏损失水量5.61m3。3兴利计算死水位确定吕门水库功能为城镇供水，兼顾少量农灌用水。水库坝址海拔高程1061m，供水城镇〔章凤〕海拔高程900m；农灌区位于下游，海拔高程水库坝址断面多年平均输沙量0.70t，其中悬移质输沙量0.49t，推移0.21万t。水库规模为小〔二〕型，使用期限按30年计算，悬移质泥沙容重取1.4t/m3，推移质泥沙容重取1.8t/m3，计算得到水库坝址断面泥沙总淤积量14.03万m3。为了便于水工枢纽布置及保证水库正常使用期限，确定水库死水位为1077m14.44m3。径流调整计算吕门水库建成后主要为章凤镇供水，依据需水推测，供水流量为0.33m3/s，另外需兼顾少量农田浇灌用水，11～12月农灌供水流量0.10m3/s，4～5月农灌供水流量0.20m3/s。水库供水保证率P=80%，按设计枯水年〔P=80%〕来水过程及初定1077.00m，调整计算供水过程。调整计算时所增加的蒸发损失按年500mm平均蓄水量的1%估算，水库水位～面积、水位～库容关系见表3-1。水位〔m〕1062.水位〔m〕1062.001063.001064.001065.001066.001067.001068.001069.001070.001071.001072.001073.001074.001075.001076.001077.00〔万m2〕〔万m2〕水位〔m〕1078.001079.001080.001081.001082.001083.001084.001085.001086.001087.001088.001089.001090.001091.001092.00〔万m2〕〔万m2〕0.030.010.030.010.120.080.220.250.310.510.410.870.551.350.682.720.821.970.973.621.104.651.275.841.437.181.628.701.8110.422.0012.332.2214.442.4316.752.6519.292.8522.043.4624.993.2328.133.4231.463.6334.983.8238.704.0242.624.2446.754.4651.064.6955.624.9260.475.1765.515.4370.81依据水库坝址地形及其他相关分析成果，初步确定水库正常蓄水位为1087m，按迟蓄方案逐月调整计算，6～11月可以按需水要求供水，月供水流量为0.330.43月～2月按来水量供水，其中120.31m3/s，1月供水流量0.20m3/s，20.18m3/s；3～53月日供水量为1.50万〔流量0.173/s～5月日供水量为1.75万〔量0.203/s，调整计算过程见表3-。月份表3-2 吕门水库P=80%枯水年径流调整计算表〔方案一，正常月份来水量初定用水量余缺水量(万m3)库容平均库容水位水面面积损失水量(3)(万m3)(万m3)余 缺3)m3)(m)(万m2)蒸发渗漏合计687.4485.541.9014.4414.441077.002.220.090.140.247299.7588.39211.3614.4414.441077.002.220.090.140.248312.9188.39224.214.4414.441077.002.220.090.140.249251.7785.54166.2314.4414.441077.002.220.090.140.2414.441011195.48131.7788.39111.46107.0920.3126.9620.7036.851079.511084.502.753.730.120.150.210.370.320.521284.3684.3646.7546.751087.004.240.180.470.6546.75155.5455.5446.751087.004.240.180.470.64246.3046.3046.7546.751087.004.240.180.470.6346.75336.7047.0010.3041.601085.513.920.160.420.58436.3353.0516.7436.4528.081081.493.130.130.280.41549.2654.555.2719.7117.071077.892.410.100.170.27合计1587.62888.49731.4332.3114.441.563.424.982021防洪计算吕门水库设计洪水标准为30P=3.33200年一遇P=0.5，分别对此两标准洪水进展调洪演算。吕门水库位于西南季风区，汛期为5～106～9月，洪6～8月。依据径流调整计算成果，6～9月来量较大，10月下旬开头蓄水即能蓄满，因此，水库防洪调度方式为空库度汛，调洪计算时自死水位起调。式中：εm——流量系数，取0.34；g——重力加速度，取9.81；B——溢洪道宽度，取5.0m；H——水头。输水隧洞底板高程1076.75m，泄流关系见表3-3。3-3吕门水库输水隧洞泄流关系表1076.75001079.252.55.21084.75810.11092.0015.2510.1洪水调整按水量平衡原理进展计算，公式为：(Q＋Q)/2△t－(q＋q)/2△t＝V－V1 2 1 2 2 1Q2、q2——分别为时段末入库、出库流量；V、V

——分别为时段初、时段末水库蓄水量。1 2经调整计算，各标准洪水计算成果见表3-4，计算过程见表3-5、表3-6。表3-4 吕门水库调洪计算成果表重现期〔年〕30200起调水位〔m〕1077.001077.00溢洪道宽〔m〕5.05.0溢洪道堰顶高程〔m〕1084.801084.80最高库水位〔m〕1087.171088.65最大下泄流量〔m3/s〕37.767.0时段△t=1h来水流量〔m3/s〕下泄流量〔m时段△t=1h来水流量〔m3/s〕下泄流量〔m3/s〕库水位〔m〕溢洪道输水隧洞总下泄流量175.100.006.036.031081.81255.6018.7910.1028.891086.64335.9027.5510.1037.651087.17423.0020.0410.1030.141086.72515.1011.6010.1021.701086.13610.305.5510.1015.651085.6277.401.7610.1011.861085.1885.900.0010.1010.101084.7995.000.009.579.571084.37104.700.008.978.971083.93114.600.008.418.411083.52124.700.007.917.911083.16134.900.007.497.491082.86145.100.007.157.151082.61155.400.006.886.881082.42165.000.006.656.651082.25174.600.006.386.381082.06184.3