2水 文

2.1流域概况

曹桥水库位于驻马店市汝南县和孝镇林楼村委，属淮河流域、汝河水系、臻头河支流。控制流域面积3.03km2，总库容11.9万m3。是一座以防洪、灌溉为主，结合养殖等综合利用的小(2)型水库。

该水库1965年建成投入使用。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），曹桥水库属小（2）型水库，工程等级为Ⅴ等，主要建筑物为5级。设计标准为10年一遇洪水设计，20年一遇洪水校核。设计水位65.51m，相应库容11.10万m3，校核水位65.61m，相应库容11.90万m3，兴利水位64.50m，兴利库容5.4万m3，死水位64.50m，死库容5.7万m3。主要建筑物有大坝、溢洪道。

水库所处流域属平原区，坝址上游为低洼坡水地区，上游河道长3.4km，河道平均比降为0.0043，水源多系周围岗地地表径流汇入。水库控制流域属亚热带季风气候区，兼有暖温带气候特征，冬春季干燥少雨，夏秋季湿润多雨，多年平均气温14.6℃，极端最高气温41.3℃，极端最低气温－16.6℃，多年平均降雨量为936mm，年内分配极不均匀，汛期降水量占全年60%，全年无霜期约218天，年日照2180小时，最大风速17.1m/s。

2.2水文基本资料

本流域内无水文测站，没有实测的流量资料，因而本次采用查河南省水文水资源局2005年12月编制的《河南省暴雨参数图集》（以下简称《05图集》）和《73图集》的参数来分析计算。

2.3径流

根据曹桥水库流域所处地理位置，查河南省1956～2000年平均径流深等值线图，该流域多年平均径流深280mm。多年平均径流量为84.84万m3。径流变差系数CV=0.30，CS=2CV。

设计频率年径流深、年径流量由下式计算： Rp=kp×R; Wp=1000×Rp×F

式中：Kp——模比系数，由p—Ⅲ曲线查得； Wp——设计年径流总量；F——流域面积；

Rp——设计年径流； R——多年平均年径流深。 各频率下径流总量计算成果见下表2-1：

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表2-1 曹桥水库各频率径流总量计算表

频 率 R(mm) Kp Rp(mm) F(km2) Wp (万m3) 50% 280 0.97 271.60 3.03 82.29 75% 280 0.79 219.80 3.03 67.02 90% 280 0.64 179.20 3.03 54.30 2.4洪水分析

2.4.1洪水特性

水库控制流域属亚热带季风气候区，兼有暖温带气候特征，冬春季干燥少雨，夏秋季湿润多雨，多年平均降雨量为936mm，年内分配极不均匀，汛期降水量占全年60%。 2.4.2洪水标准

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252－2000），曹桥水库属小（2）型水库，工程等级为Ⅴ等。根据国家《防洪标准》（GB50201－94），平原区土石坝永久性建筑物（5级）设计洪水标准为10年一遇，校核洪水标准为20～50年一遇，本次曹桥水库按10年一遇洪水设计，20年一遇洪水校核对曹桥水库进行设计洪水复核计算。

溢洪道消能防冲建筑物的的设计洪水标准：5级建筑物按10年一遇洪水设计。 2.4.3洪水计算方法

拟建的曹桥水库坝址附近属无测水文气象资料的地区，水库设计年径流量根据其地理位置及气候成因相似性的特点，因此，设计洪水采用平原排水公式法计算，再作综合论证后取值。

2.4.4 平原排水公式法计算设计洪水 2.4.4.1设计洪水计算方法

由于曹桥水库无实测洪水整编资料，故采用河南省水利勘测设计院1984年10月编制的《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》（以下简称《84图集》）的图表、河南省水文水资源局2005年12月编制的《河南省暴雨参数图集》（以下简称《05图集》）和《73图集》的参数进行洪水计算，洪水计算公式采用平原排水公式Q=KRF0.75（K取0.035）。 2.4.4.2设计洪水

（1）设计面雨量

设计暴雨时段采用24小时，设计暴雨参数均值和变差系数Cv由2005年图集中的短历时暴雨参数等值线图查流域重心点而得。区间24小时设计暴雨成果见表2-2。（因

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流域面积小，即以点雨量代面雨量）

表2-2 曹桥水库24小时设计暴雨成果表

区间 曹桥水库 H24(mm) 118 Cv 0.58 Cs/Cv 3.5 10% 206.9 5% 254.7 2% 317.9 （2）产流计算

用24小时设计雨量查《73图集》平原区次降雨径流关系P+Pa～RⅠ线得到24小时设计净雨量。最大初损值Im=100mm，Pa为设计前期影响雨量，5、10、20和50年一遇的前期影响雨量分别取45、55、55和80mm，大于或等于100年一遇的前期影响雨量取100mm。区间各频率24小时设计净雨量见表2-3。 表2-3 曹桥水库24小时设计净雨量表

区 间 频 率 P＋Pa（mm） 曹桥水库 净雨量（mm） 156.3 203.7 291.9 10% 261.9 5% 309.7 2% 397.9 （3）汇流计算

设计洪峰流量采用平原地区排水模数公式Q=KRF0.75·α（K取0.035）计算，洪量计算W=1000RF。

其中： Q——最大洪峰流量；

K——峰量关系综合系数； R——设计暴雨径流深； F——流域面积（平方公里）；

α——不同频率取值（10%取1.0、5%取0.90、2%取0.8、1%取0.8）。

设计洪水过程线计算采用平原地区排水概化过程线计算。曹桥水库设计洪水成果见表2-4。

表2-4 曹桥水库设计洪水成果表

区间 面积(km) 2项 目 洪峰流量(m3/s) 洪量（万m3） 频率 10% 12.5 47 5% 14.7 62 2% 18.7 88 曹桥水库 3.03 2.4.4.3洪水过程线

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表2-5 设计洪水过程线成果表

时间 (h) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39

10% 0 0.8 2 5.1 10.4 12.2 12.5 11.9 11.4 10 8.6 7.3 6.3 5.2 4.5 3.9 3.3 2.7 2.3 2.1 1.8 1.5 1.2 1.1 0.9 0.8 0.6 0.5 0.3 0.1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 21

单位m3/s 设计频率 5% 0 0.9 2 4.5 9 13.6 14.7 14.3 13.8 13.3 11.8 10.3 8.9 7.8 6.6 5.7 5.1 4.4 3.8 3.1 2.8 2.5 2.2 1.9 1.6 1.4 1.2 1 0.9 0.7 0.5 0.4 0.2 0 0 0 0 0 0 0 2% 0 1 2.1 3.8 8.9 15.6 17.8 18.7 18.2 17.6 17 15.5 13.8 12.1 10.6 9.4 8.1 7.2 6.4 5.7 5 4.3 3.7 3.3 3 2.7 2.3 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.3 0.1 0 0

洪峰合计 洪量(万m3/s) 131 47 171 62 245 88 2.5施工期洪水计算

根据《水利水电工程等级划分标准》及《水利水电工程施工组织设计规范》，永久性工程为5级的水工建筑物，其临时建筑物级别为5级，设计洪水标准为枯水期五年一遇洪水标准。

由于曹桥水库控制流域范围内无实测流量资料，曹桥水库地形、地貌及下垫面因素与相距15km的相林水库相似，且相林水库施工期也为非汛期的11月～12月，相林水库初步设计已于2010年的6月经省水利厅批复，目前正在进行工程施工。相林水库暴雨经验频率计算成果见表2-6。

表2-6 相林水库非汛期11～12月施工期洪水成果表

项 目 施工期洪峰（m3/s） 施工期洪量（万m3） 5年一遇 9.3 设计流量 10年一遇 15.1 20年一遇 23.6 由于曹桥水库地形、地貌及下垫面因素和相林水库相似，故根据相林水库的非汛期11月～12月成果，根据面积比推算曹桥水库（洪峰折算是面积比的0.75次方，洪量折算是面积比的1次方）。相林水库控制流域面积面积9km2，曹桥水库流域面积3.03km2。曹桥水库非汛期11月～12月设计洪水成果如下表2-7。

表2-7 曹桥水库非汛期（11月～12月）洪水成果表

项 目 5年一遇 施工期洪量 3.13 设计流量（m3/s） 10年一遇 5.07 20年一遇 7.92 根据面积比推算曹桥水库非汛期11月～12月入库洪水总量为3.13万m3。故直接由入库洪水总量加死库容的合计值8.53万m3，查水库水位～库容曲线得曹桥水库施工洪水位为64.2m。

2.6泥沙

河流泥沙的主要来源是流域表面的侵蚀和河床的冲刷，而泥沙的多少和流域的气候、植被、土壤、地形等因素有关。因此，影响河流输沙量的因素与影响径流的因素一样也有三个方面：气候因素、下垫面因素和人类活动。

气候因素中影响最大的是气温和降水。在没有植被的地表，太阳直接照射，表层土

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壤十分干燥，若遇暴雨，则松疏土层极易被暴雨产主的地面径流冲走。春季急速融雪形成的洪水也常常引起大量表土流失。气温的变化是造成岩石风化的主要原因之一，一些较为寒冷、土壤含水量较大的地区，常常发生冻融侵蚀，从而增加河流泥沙。

垫面因素主要是流域的地形、植被和土壤特性等。地面坡度愈大，土壤流失严重。植被是防止地面侵蚀的积极因素，它既可保护土壤免受降水直接冲击，并可阻滞地面径流的发生和发展，减少甚至完全控制水上流失。

人类活动通过改变流域的下垫面状况对河流泥沙起着很大的影响。采用不合理的耕作制度和方式，盲目地砍伐森林、无计划地开发土地等，都使地表侵蚀加剧。相反，若采取积极有效措施，如植树造林，坡地改梯田等，就能防止水土流失。

曹桥水库上游河道的泥沙主要来源于流域上游的土壤侵蚀，受季节性变化影响较大，汛期降雨量雨强大，洪水时含有一定的泥沙，非汛期降雨量少，河道流量小，含沙量低。

曹桥水库上游为平原区，无生活污水及点污染源，据现场观察，库水清洁透明，无杂物，能够满足农田灌溉、水产养殖及人畜饮水水质要求。

曹桥水库运用至今，无详细的泥沙观测资料。依照河南省水文总站1984年出版的《河南省地表水资源附图》，查得该流域侵蚀模数小于200t/km2·n。由于该水库上游汇流区基本为平原，植被较好，且经过3.4km河道沿程沉淀，汇流水入库时沉沙量较少，取多年平均侵蚀模数200t/km2·n，淤积物干容重1.20t/m3，泥沙沉积率0.85，则曹桥水库平均每年淤积量为0.043万m3，淤积总量为1.97万m3。曹桥水库设计死库容5.47万m3，淤积量对水库功能有一定的影响。

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