3 工程防洪与度汛3.1 工程等级及防洪标准山口水库是一座以农业灌溉为主，兼顾供水、防洪、生态旅游等综合利用的水利工程，水库总库容503万m3。

依据《防洪标准》（GB50201-2014）及《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）有关规定：山口水库属小（Ⅰ）型水库，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物为4级。

工程位于山丘区，主要建筑物为土坝，设计洪水标准为50～30年一遇，校核洪水标准为1000～300年一遇。

山口水库下游有三门峡市区、310国道、连霍高速、郑西高铁等基础设施，位置十分重要。

结合该水库的重要性，大坝防洪标准采用：50年一遇（P=2%）设计，500年一遇（P=0.2%）校核是合适的。

3.2 设计洪水复核3.2.1 流域概况青龙涧河系黄河南岸一级支流，处在河南省西部丘陵中山区。

发源于陕县店子乡十八盘南部及西张村乡境内的摩云岭葫芦峪，由东南向西北流经陕县的西张村、菜园乡及湖滨区的交口、崖底乡，在陕县老城入黄河。

流域西与苍龙涧河流域相连，东与兴隆河流域接壤，流域面积487 km2，干流长45.0km，干流坡降12.76‰，河床宽80~120m，多年平均流量2.58m3/s，最大洪峰流量2740m3/s。

山口水库位于青龙涧河一级支流山口河上游，山口河全长17.2km，流域面积113.9km2，平均坡降1.37%，流域多年平均径流量0.13亿m3。

青龙涧河上游为中低基岩山区,•中游为黄土台塬地带，下游属黄河阶地。

该工程区域位于崤山－熊耳山地区的低山丘陵区和黄河及支流沿岸交界处，属于中低山地貌。

山地高处标高一般为680～1000m，河床地面高程602～670m，比降 1.5/100～2.5/100，一般切割深度50～80m。

河谷两侧支沟较发育，但延伸长度均较小，沟底比降均较大，支沟底宽多小于30m。

山口河主河槽及其支沟两岸基岩裸露，谷底多有冲洪积物覆盖，阶地不发育。

整个流域植被较差，水土流失严重。

水库坝址位于南山口村东南约2.7km处，河谷呈东南—北西走向，在坝址段河道平直。

河底高程为620m，河床比降1.5/100~3.2/100，河谷呈较宽的“U”型。

在上坝址左岸上游50m、右岸上游100有两条支沟，宽20~40m，东西走向，入口处与主河槽近直交。

3.2.2 暴雨洪水特性流域内暴雨多发生在7月份，夏季太平洋副高压气流活动频繁，与西北冷空气相遇，往往产生暴雨，一旦降水气候形成，影响范围较大，持续时间1~3天，多形成阵性降雨，雨势暴烈，次阵雨一般不超过1小时，暴雨中心多发生在上游东南部山区。

该流域的洪水主要由暴雨形成，据调查，洪水最早出现在4月（春汛），9、10月受连阴雨影响亦有洪水发生，但量级较大的洪水一般均出现在7~9月，历时短，强度大。

洪水历时一般1天左右，主峰历时数小时。

3.2.3 洪水计算由于该流域无实测洪水资料，且工程场址以上流域面积较小（小于200km2），依据《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-93）及《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》（1984年10月，以下简称《84图集》）规定，本次设计洪水复核：洪量采用图集降雨径流关系曲线查，洪峰流量采用推理公式计算，洪水过程线采用概化过程线叠加。

本次设计暴雨采用《84图集》和《05图集》分别查算，并对成果作对比分析后选用。

3.2.3.1设计防洪标准山口水库是一座以灌溉为主，兼顾供水、防洪、生态旅游等综合利用的小（Ⅰ）型水利工程。

水库下游有三门峡市区、310国道、连霍高速、郑西高铁等基础设施，位置十分重要。

依据《防洪标准》（GB50201-2014）及《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）有关规定，结合该水库的重要性，大坝防洪标准采用：50年一遇（P=2%）设计，500年一遇（P=0.2%）校核。

3.2.3.2设计暴雨设计时段分为10min、1h、6h、24h四种历时，设计暴雨计算包括设计时段的点、面雨量和暴雨递减指数，依据《84图集》，流域面积小于50km2时可用点雨量代替面雨量。

坝址以上控制流域面积小于50km2，故采用点雨量代替面雨量。

各频率设计面暴雨见表3.2-13.2.3.3 产流计算1）设计暴雨根据设计暴雨计算分析，本次计算分别采用《05图集》与《84图集》查算的设计暴雨成果进行设计洪水计算。

2）平均入渗率本工程位于黄河支流山丘区，根据《84图集》中水文分区划分，属于第Ⅴ分区，其平均入渗率为5mm/h~8 mm/h 。

本次计算选用6mm/h 。

3）设计净雨计算成果用24小时设计雨量查山丘区水文分区I 线次降雨径流关系P+Pa ～R 线，得出24小时各种频率设计净雨量。

I 线流域最大初损I max ＝55mm ，Pa 为前期影响雨量，50年一遇以上暴雨Pa ＝I max ，10～20年一遇，Pa ＝2/3Imax ＝35.0mm 。

各种频率24小时设计净雨量见表3.2-2。

表3.2-2 设计净雨计算成果表3.2.3.4 汇流计算山口水库流域面积小于200km 2，根据《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》采用推理公式计算汇水面积洪峰流量。

基本公式为：洪峰流量采用推理公式按下式计算：0.278m ns Q F ψτ=1/31/40.278LmJ Q τ=1n sμψτ=-式中：Q m—设计洪峰流量，m3/s；ψ—洪峰径流系数；τ—洪峰汇流时间，h；μ—平均入渗率，mm/h；S—设计最大1小时雨量平均强度，即设计频率1小时面雨量，mm；F—流域面积，km2；L—坝址以上干流长度，m；J—干流平均坡降；n—设计暴雨递减指数；m—汇流参数。

汇流参数(m)是按《84图集》分区建立的流域参数（1/41/3θ=）L F J//与汇流参数(m)相关关系进行推求，各流域特征参数按1:1万及1：5万地形图量算。

1）洪峰、洪量计算成果坝址以上流域面积28.15km2，坝址以上干流长度8.93km，从坝址到流域上游沿最远流程的平均纵比降J=2.994%。

“84图集”洪水计算成果见表3.2-3。

“05图集”洪水计算成果见表3.2-4。

（3）洪峰、洪量成果对比分析以上分别依据《84图集》和《05图集》进行水库设计洪峰、洪量计算，计算结果对比见表3.2-5。

由以上比较分析结果，设计洪峰流量《05图集》比《84图集》略偏小，但设计洪水总量《05图集》比《84图集》偏大，原因是《84图集》查得的暴雨强度较大，主要影响洪峰流量值，而决定洪水总量的24小时雨量均值，《84图集》小于《05图集》查数。

山口河属于山区河流，水库坝址位置又在河道上游，根据流域暴雨及洪水特性，洪水主要由暴雨形成，历时短，强度大，过程线形状比较陡尖，在调洪演算确定建筑物规模时，洪峰流量值起主要作用，而洪水总量对结果影响比较小。

从水库工程安全性考虑，本次采用洪峰流量值较大的《84图集》计算成果，并进行洪水过程线计算和调洪演算。

3.2.3.5成果的合理性分析及确定本次设计洪水计算，经比选后，暴雨参数采用《84图集》查算，产流、汇流参数根据《84图集》并结合实际而定，洪水采用推推公式计算，方法可行。

设计洪水过程线采用概化三角形叠加法，过程线累加洪量与相同净雨计算值基本一致，认为设计洪水过程线成果合理。

综上，本次设计洪水成果峰高量大，过程线形状符合山区河流洪水形成特征，认为设计洪水计算成果比较合理、可靠。

3.2.3.6设计洪水过程线3.3 防洪能力复核3.3.1 水库特性根据《三门峡市山口水库复建工程初步设计报告》，水库校核洪水位662.28m ，设计洪水位660.71m ，正常蓄水位657.0m ，汛限水位657.0m ，死水位640.0m ；水库总库容503万m 3，兴利库容284万m 3，死库容69万m 3。

山口水库水位~面积~库容关系见表3.3-1表3.3-1 山口水库水位～面积～库容关系表3.3.2 水库调洪演算（一）计算方法水库调蓄通过联解水库水量平衡方程和相应水库蓄泄方程实现。

对调洪过程中任一t ∆（21t t t ∆=-）时段，计算式可表示如下：12122122Q Q q qt t V V ++∆-∆=- （3－1） ()q f V = （3－2）式中：1Q 、1q ——时段初入库、出库流量（m 3/s ）；2Q 、2q ——时段末入库、出库流量（m 3/s ）；1V 、2V ——时段初、末水库蓄水量（m 3）。

()q f V =表示水库下泄流量是水库蓄水量的函数。

求解时必须联解上述两式，通过试算法编程求解。

对任意的t ∆时段，其1Q 、2Q 、1q 、1V 已知，欲求2q 、2V 。

其求解步骤是：假定2V （或2q ）后，代入式（3－2）可求得2q （或2V ），再以此2q （或2V ）代入式（3－1）算得2V （或2q ）后，若计算的与假定的一致，则试算完成，否则重新假定2V （或2q ），直到满足为止。

()q f V =表示水库下泄流量是水库蓄水量的函数，根据水库调度原则确定。

（二）防洪调度方式汛期7~9月份水库控制水位为汛限水位657.0m ，即水库防洪起调水位为657.0m ；当库水位高于汛限水位657.0m 时，溢洪道自由泄流。

（三）下泄能力山口水库泄水建筑物为岸坡式开敞溢洪道，净宽为35m 。

泄流能力按《溢洪道设计规范》（SL253-2000）中宽顶堰泄流能力公式计算：3/20H 2g εB m Q =式中：Q ——流量，m 3/s ；B ——堰顶过水断面平均宽度，m ； m ——流量系数，宽顶堰取0.385；ε——侧收缩系数；H 0——堰顶水深，m 。

侧收缩系数根据下面公式进行计算：ε=1-0.2[ζk+(n-1)ζ0] H0/nb溢洪道泄流能力见表3.3-2。

表3.3-2 溢洪道泄流能力表图3.3-1 山口水库水位~泄流关系曲线图（四）计算结果起调水位为溢洪道堰顶高程657.0m，调洪演算时段取Δt =0.5h。

根据防洪调度原则及计算方法，对不同频率洪水进行调蓄计算，计算结果见表3.3-3。

表3.3-3山口水库不同频率洪水调洪演算结果表3.3-4 山口水库水库调洪演算计算表（单位：m3/s，m）Δt =0.5h3.3.3 水库防洪能力分析本次防洪能力复核在相关规范的要求下，经过流域、河系特征值的量算，水文资料的收集、整理和分析，设计暴雨的计算，暴雨统计参数的计算和确定，设计洪水计算，调洪演算及防洪能力复核等各方面工作。

通过这些工作的完成，得出如下结论。

（1）防洪标准根据国家技术监督局和中华人民共和国建设部联合发布的“《防洪标准》(GB50201-2014)”的规定：山口水库总库容503万m3，属小（Ⅰ）型水库，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物为4级。

水库大坝为4级建筑物，属于山区、丘陵区，设计洪水标准为50～30年一遇，校核洪水标准为1000～300年一遇因此，山口水库校核防洪标准取500年一遇，设计洪水采用50年一遇是合适的。