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2水文
2.1流域概况
赵氏河系石川河右岸一级支流，属渭河二级支流，上游分东、西两支，东支吕村河发源于铜川市耀州区稠桑乡西北的柴场，西支陈村河发源于照金镇，二支流于耀州区双岔河汇流后始称赵氏河，由西北向东南流经耀州区、三原、富平，在富平县城西党家堡附近汇入石川河。
流域总面积287km2，河流全长77.1km，河道平均比降12.1‰。
铜川市境内长63km，流域面积224.1km2，河床平均比降17‰。
龙潭水库位于吕村河、陈村河汇合口处，坝址以上集水面积161km2,占全流域56.1%，干流总长28.5km，河道比降18.5‰。
河系呈狭长型。
流域上游为土石山区，植被以天然灌木林为主,沟坡地带为杂草覆盖，土石山区面积约占坝址以上面积50%。
土石山区至坝址附近为黄土丘陵沟壑区，因长期受流水切割，塬面支离破碎，沟壑纵横，丘陵起伏，水土流失属轻度。
流域植被右岸较好，左岸较差。
赵氏河流域在龙潭水库坝址以上，至今尚未开发，没有修建大、中型水利工程，在龙潭水库下游约8km处修建有玉皇阁水库，该水库是一座以灌溉为主的中型水库。
坝址以上流域面积178km2。
2.2气象
赵氏河流域地处暖温带季风气候区，冬季寒冷少雨，夏季降水多以暴雨为主，秋季多连阴雨，多年平均降水量609mm，7～9月降水量占年降水量的50%～60%。
龙潭水库坝址无气象观测资料，故借用坝址以东16km处耀州区气象站资料加以说明。
耀州区气象站高程为710m，多年平均气温12.3℃，一月最低，平均-1.6℃，极端最低气温-16℃（1967年1月16日），极端最高气温39.7℃（1966年6月21日）。
多年平均日照时数2257.3小时，多年平均地面温度14.5℃，最大冻土深度77cm。
多年平均风速2.9m/s，多年平均最大风速20.7m/s，风向WSW。
2.3水文基本资料
赵氏河流域无实测水文资料，其下游玉皇阁水库自1967年11月至1994年10月进行库水位观测。
1977年在玉皇阁水库坝址附近设有坡头雨量站，在邻近流域清峪河设有小丘雨量站。
1953年5月邻近流域沮水在耀州区（阿姑社）设立水文站，该站曾先后迁到耀州城区、苏家店及柳林等地。
流域内设有庙湾、瑶曲、柳林、青草坪雨量站。
三水河自1959年4月在流域出口处设有刘家河水文站，1989年迁至上游芦村河；另外，1980~1989在流域中游设有埝里水文站。
埝里以上，流域内设有杨家洞、党家店、转角、马栏、坪里等雨量站。
河流水系及水文站网分布见图2-1。
水文站观测年限见表2-1。
水文站网一览表
表2-1
河流
站名
集水面积Km2
实测年份
沮河
阿姑社
862
1953.5-1955.12
苏家店
840
1956.1-1959.12、1966.5-1970.12
耀州
902
1960.1-1966.4
柳林
674
1971.1-至今
三水河
刘家河
1310
1959.4~1989.3
芦村河
1294
1989.4~
埝里
724
1980.1~1989.12
2.4径流
2.4.1多年平均径流量计算
赵氏河流域无实测水文资料，故采用间接途径推求多年平均径流量。
2.1.1.1水文比拟法
（1）参证站多年平均径流量
参证站选用桃曲坡水库。
用流域面积比将沮水流域各测流断面资料换算到桃曲坡水库坝址处，桃曲坡水库共有1954～2010年57年实测流量资料。
桃曲坡水库上游自1999年修建马栏引水工程，1999～2010年12年多年平均引水量1839万m3，最大年引水量为3242万m3（2007年），最小年引水量896万m3（2009年），故在计算桃曲坡天然径流量时，应把马栏引水量从桃曲坡相应年份实测径流量中减去。
另外，1960～1963年在耀州站上游有烟务渠和通城渠引水，两渠合计年引水量约为1100～1300万m3，应加入到相应年份实测径流量中。
经计算，桃曲坡水库多年平均径流量为6540万m3。
（2）龙潭水库坝址多年平均径流量计算
桃曲坡水库坝址处集水面积830km2,多年平均径流量为6540万m3。
采用流域面积比,并进行雨量修正,推求龙潭水库坝址处多年平均径流量。
即：
W设=W参×F设/F参×H设/H参
式中:
W设、W参—设计断面和参证站多年平均径流量；
F设、F参—设计断面和参证站集水面积；
H设、H参—设计断面和参证站多年平均面雨量。
沮水流域面雨量采用庙湾、瑶曲、柳林和耀县等站计算，多年平均面雨量593mm；龙潭水库面雨量计算采用坡头、小丘站计算，多年平均面雨量609mm。
经计算，龙潭水库坝址处多年平均径流量为1304万m3。
2.1.1.2根据玉皇阁水库实测库水位资料推求年径流
玉皇阁水库自1967年11月至1994年10月,共有26年库水位观测资料,采用水量平衡方程,求得历年入库流量。
其多年平均径流量为1216万m3。
另外，玉皇阁水库上游有赵氏渠低坝引水工程，因无实测引水资料，故通过调查访问，得赵氏渠年引水量约为453万m3。
玉皇阁水库多年平均径流量为玉皇阁水库实测径流量加赵氏渠引水量，二者之和为1669万m3。
玉皇阁水库坝址控制流域面积为178km2，换算到龙潭水库坝址，其多年平均径流量为1510万m3。
2.1.1.3径流深等值线图
根据《渭南地区暨铜川市实用水文手册》，并参考《咸阳市实用水文手册》，查得龙潭水库坝址以上流域重心的径流深为80mm，计算出多年平均径流量为1290万m3。
2.1.1.4成果采用
根据上述三种方法计算结果,水文比拟法和等值线图法计算成果十分接近,而由玉皇阁实测库水位推算的成果偏大,其原因是由实测库水位推求入库流量,影响成果质量因素较多,例如库水位观测精度、库容曲线精度及水库水量损失估算等。
另外，赵氏渠引水流量调查成果，精度较差。
经综合分析比较，采用水文比拟法计算成果，即龙潭水库坝址处多年平均径流量为1304万m3。
径流年内分配采用参证站年内分配的比例计算。
龙潭水库坝址多年平均径流月分配见表2-2。
龙潭水库多年平均径流月分配表
表2-2
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
年
径流量
（万m3）
37
30
41
58
91
70
134
255
236
208
92
52
1304
比例
（%）
2.81
2.32
3.11
4.46
6.97
5.37
10.31
19.58
18.08
15.94
7.04
4.01
100.00
2.4.2系列代表性分析
（1）系列丰、枯变化规律分析
作年径流量W与历时T关系图，见图2-2，在57年径流系列中特丰年有1983、2003年，年径流量分别为2.28亿m3和2.03亿m3,为多年平均径流量3.48倍和3.10倍;特枯年有1995、1987年，年径流量分别为0.138亿m3和0.194亿m3,为多年平均径流量0.21倍和0.30倍;平水年有1968,1970年,年径流量分别为0.631亿m3和0.671亿m3,接近多年平均径流量。
丰水年组有1981～1985年、1975～1976年，其平均径流量分别为1.315亿m3,和1.472亿m3,约为多年平均径流量2.01倍和2.25倍;枯水年组有1971～1974年,1989～2001年,其平均径流量为0.303亿m3和0.369亿m3,约为多年平均径流量0.463倍和0.56倍;平水年组有1967～1970年,平均径流量为0.657亿m3,接近多年平均径流量。
（2）统计参数稳定分析
正时序和逆时序累加计算年径流平均值和变差系数Cv值。
正时序计算，当n大于44年时，均值变化范围在0.644～0.679亿m3之间,Cv值在0.702～0.753之间;逆时序计算,当n大于44年时,均值变化范围在0.629～0.657亿m3之间,Cv值在0.752～0.808之间。
通过以上分析，桃曲坡水库1954～2010年径流系列代表性较好，移用到龙潭水库坝址代表性亦较好
2.4.3设计年径流量计算
2.4.3.1参证站设计年径流量计算
根据桃曲坡水库坝址1954～2010年57年天然径流系列进行频率分析,统计参数先用矩法初步估算,其均值为6540万m3,Cv=0.76,再用适线法调整确定,线型采用皮--Ⅲ型曲线。
经分析计算,多年平均径流量采用6540万m3,Cv=0.80,Cs=2.5Cv,频率曲线见图2-3,不同频率径流量见表2-3。
桃曲坡水库不同频率年径流量表
表2-3单位:
万m3
统计参数
频率（%）
均值
Cv
Cs/Cv
5
10
20
50
75
90
95
6540
0.80
2.5
17000
13400
9730
4930
2810
1860
1580
2.4.3.2龙潭水库设计年径流量计算
龙潭水库设计年径流量，采用流域面积比，并进行雨量修正，不同频率年径流量见表2-4。
龙潭水库不同频率年径流量表
表2-4单位:
万m3
均值
频率（%）
5
10
20
50
75
90
95
1304
3390
2670
1940
982
560
371
315
2.5洪水
2.5.1设计洪峰、洪量计算
由于龙潭水库坝址无实测洪水资料,故设计洪水分别采用推理公式法、水文比你法、经验公式法及调查洪水法分别推求，并根据推求结果，合理选用。
2.5.1.1推理公式法
1、设计面雨量
龙潭水库坝址控制流域面积161km2，因此设计暴雨历时采用24小时，查《陕西省中小流域设计暴雨洪水图集》及《渭南地区暨铜川市实用水文手册》、《咸阳市实用水文手册》，不同历时的暴雨深及暴雨变差系数等值线图，该流域的暴雨基本参数如下：
=25.0mm，Cv=0.60，Cs=3.5Cv；
=36.0mm，Cv=0.60，Cs=3.5Cv；
=45.0mm，Cv=0.60，Cs=3.5Cv；
=60.0mm，Cv=0.55，Cs=3.5Cv。
计算不同频率1、3、6、12、24小时点雨量，计算结果见表2-5。
龙潭水库坝址控制流域面积161km2，根据点面系数法计算控制流域面雨量，即：
式中：
Ht面——设计历时为t的设计面雨量（mm）；
Ht——设计历时为t的点暴雨量（mm）；
——历时为t的暴雨点面系数；
F——设计流域面积（km2）；
at、bt——参数。
设计流域不同频率点雨量成果表
表2-5单位：
mm
设计时段
（h）
KP
P%
1%
0.1%
1
3.2
4.62
80.0
115.5
3
3.2
4.62
115.2
166.3
6
3.2
4.62
144.0
207.9
12
159.9
228.9
24
2.96
4.20
177.6
252.0
赵氏河位于渭河以北，龙潭水库坝址控制流域面积161km2，流域形状改正系数按下式推求：
r=1.086F-0.036
式中：
r——流域形状改正系数
F——流域面积（km2）.
经计算，设计流域不同历时面雨量成果见表2-6。
龙潭水库控制流域不同历时面雨量成果见表
表2-6单位：
mm
历时
（t）
at
bt
αt
r
P（%）
1%
0.1%
1
0.00475
0.3673
0.812
0.904
58.7
84.8
3
0.00497
0.3029
0.837
0.904
87.2
125.9
6
0.00527
0.2595
0.853
0.904
111.0
160.3
12
0.00393
0.2576
0.881
0.904
127.5
182.5
.24
0.00255
0.273
0.910
0.904
146.2
207.5
2、设计面降雨过程
根据《渭南地区暨铜川市实用水文手册》设计暴雨雨型时程分配比例表进行设计流域面雨量的时程分配，得到设计流域不同频率的暴雨雨型分配过程，见表2-7。
龙潭水库坝址以上不同频率面暴雨量分配过程
表2-7单位：
mm
控制时段
（h）
雨型
暴雨过程
H1
H3-H1
H6-H3
H12-H6
H24-H12
1.00%
0.1%
1
9.6
1.8
2.4
2
10.6
2.0
2.7
3
12.8
2.4
3.2
4
10.6
2.0
2.7
5
49.7
14.1
20.4
6
100
58.7
84.8
7
50.3
14.3
20.7
8
34.8
8.3
12.0
9
33.0
7.9
11.4
10
32.2
7.7
11.1
11
18.2
3.0
4.0
12
22.9
3.8
5.1
13
29.4
4.8
6.5
14
12.4
2.0
2.7
15
8.8
1.4
1.9
16
8.3
1.4
1.8
17
6.4
1.2
1.6
18
4.3
0.8
1.1
19
4.3
0.8
1.1
20
4.3
0.8
1.1
21
8.5
1.6
2.1
22
8.5
1.6
2.1
23
11.6
2.2
2.9
24
8.5
1.6
2.1
合计
100
100
100
100
100
146.2
207.5
3、产流计算
根据《手册》，设计流域最大土壤蓄水量Im=100mm。
前期影响雨量Pa=1/2Im=50.0mm。
按超渗产流原理计算设计流域的产流过程，当土壤含水量大于50mm时，入渗率为6.2mm/h，当当土壤含水量小于最大土壤蓄水量时，入渗率按下式进行计算：
f=685.8×R-1.08
式中：
f——入渗率（mm/h）；
R——土壤含水量（mm）。
经计算，不同频率净雨量为：
P=1%，hp=59.6mm，p=0.1%，hp=102.5mm。
设计洪量W按下式计算：
Wp=0.1F×hp
式中：
Wp——设计频率为p的设计洪量（万m3）;
F——流域面积（km2）;
Hp——设计频率为p的净雨量。
经计算：
p=1%，W=960万m3
p=0.1%，W=1650万m3
4、汇流计算
=L/（J1/3F1/3）=19.81
根据已审定的《陕西省中小流域设计暴雨洪水图集》、《渭南地区暨铜川市实用水文手册》、《咸阳市实用水文手册》，计算流域汇流参数m值，经计算：
P=0.1%,m=0.91
P=1%,m=0.99
由Qt=0.278×F×Ht/t推求t～Qt关系；
根据公式
推求
～
关系。
在同一方格纸上绘制t～Qt关系与
～
关系，曲线交点即为所求的设计洪水值，计算结果见表2-8，图2-4、2-5。
推理公式法计算设计洪水成果表
表2-8
P（%）
P=1%
P=0.1%
Q（m3/s）
830
1460
τ（h）
2.9
3.3
2.5.1.2水文比拟法
参证站选用沮水桃曲坡水库坝址站。
沮水流域自1954~2010年有57年实测洪水资料，洪峰流量采用年最大值法选样，作为频率计算的样本。
1、历史洪水
沮水流域先后有原苏家店水文站、省水文总站及省水电设计院等单位进行过历史洪水调查工作，1982~1984年，陕西省水电厅在进行《陕西省洪水调查资料》整编时，对原调查成果又进行了整编。
沮水流域近二百年来曾发生过两次特大洪水，即1870年（清同治九年）及1932年。
1870年洪水因没有调查到洪痕，故只能定性；1932年洪水在阿姑社河段调查洪峰流量为2110m3/s。
经调查及历史文献资料参考证，1870年洪水重现期为200年一遇，1932年洪水重现期为100年一遇。
2、洪峰流量频率计算
根据1954～2010年57年实测洪水系列，加1932年调查洪水，按不连序系列计算经验频率，用矩法计算统计参数作为初试值。
偏态系数Cs=3.5Cv,采用皮--Ⅲ型曲线目估适线，适线时着重考虑曲线中、上部较大洪水点据。
其频率曲线见图2-6。
统计参数及不同频率洪峰流量见表2-9。
桃曲坡水库洪峰流量频率计算成果表。
表2-9单位：
m3/s
统计参数
频率（%）
均值
Cv
Cs/Cv
0.1
0.2
1
2
5
230
1.80
3.5
4190
3550
2150
1590
934
3、龙潭水库坝址设计洪水推算
龙潭水库坝址设计洪水按下式计算:
Q设=Q参×（F设/F参）n
式中:
Q设、Q参—分别为设计断面和参证站洪峰流量；
F设、F参—分别为设计断面和参证站集水面积；
n—指数，取n=2/3。
经计算，龙潭水库坝址不同频率洪峰流量计算成果见表2-10。
龙潭水库坝址洪峰流量计算成果表
（水文比拟法）
表2-10
频率
（%）
0.1
0.2
1
2
5
洪峰流量（m3/s）
1400
1190
720
533
313
2.5.1.3地区经验公式
查《咸阳市实用水文手册》，洪峰流量经验公式为：
Qp=C·fm·Fn
式中F—流域面积，km2；
L—河长，km；
f—流域形状系数（f=F/L2）。
经验指数m、n和系数C及洪峰流量计算成果见表2-11。
龙潭水库坝址洪峰流量计算成果表
（经验公式法）
表2-11
频率（%）
0.1
0.2
0.5
1
2
5
10
系数C
82.5
69.76
53.47
41.91
31.35
18.38
10.63
指数n
0.5961
0.5965
0.6054
0.6095
0.6136
0.6271
0.6426
指数m
0.1149
0.1175
0.1191
0.1207
0.1210
0.1225
0.1277
洪峰流量（m3/s）
1420
1200
956
763
582
365
226
2.5.1.4调查洪水
1953年陕西省水利查勘队曾对赵氏河流域进行过历史洪水调查工作,1964年为对玉皇阁水库设计洪水检算,陕西省水电设计院又对赵氏河流域进行洪水调查。
1982~1984年,陕西省水电厅在进行《陕西省洪水调查资料》整编时，对原调查成果又进行了整编。
1997年铜川市水利局在进行龙潭水库可行性研究工作时，对龙潭水库坝址到玉皇阁水库回水末端河段又进行了洪水调查。
赵氏河流域1933年曾发生过特大洪水，该场洪水重现期约为100年一遇。
另外，1967年7月赵氏河流域也发生了较大洪水。
洪水调查成果见表2-12。
赵氏河流域洪水调查成果表
表2-12
河段
名称
集水面积（km2）
洪水发生时间
洪峰流量
（m3/s）
可靠程度
重现期
（年）
调查单位
调查时间
年
月
日
田家沟
203
1933
7
20
1050
较可靠
100
省水电设计院
1964
张家坪
231
1933
7
20
1190
较可靠
100
省水电设计院
1964
秦家河
249
1933
7
20
1240
较可靠
100
省水电设计院
1964
后申河
170
1933
7
20
833
供参考
100
铜川市水利局
1997
1967
7
537
供参考
30~40
2.5.1.5设计洪水成果采用
本次不同方法计算的龙潭水库坝址设计洪水成果见表2-13、2-14。
与可研报告计算成果比较，本次推理公式法计算的洪峰流量千年一遇小3.9%，百年一遇小1.2%，洪水总量基本接近；经验公式法计算的洪峰流量千年一遇小6.6%，百年一遇小9.2%；水文比拟法计算的洪峰流量千年一遇小7.9%，百年一遇小14.3%。
龙潭水库坝址洪峰流量计算成果比较表
表2-13单位：
m3/s
计算方法
洪峰流量（m3/s）
洪水总量（万m3）
0.1%
1%
0.1%
1%
推理公式法
1460
830
1650
960
水文比拟法
1400
720
经验公式法
1420
763
洪水调查法
920～960
可研报告
1520
840
1690
980
龙潭水库推理公式推求设计洪水成果表
表2-14
项目
时段
频率（%）
0.1
0.2
0.5
1
2
3.33
5
10
洪峰流量（m3/s）
1520
1290
985
840
703
580
528
409
洪水总量（万m3）
1690
1480
1190
985
766
601
525
374
经综合分析比较，特别是考虑流域调查洪水成果，本次龙潭水库设计洪水仍采用可研报告的计算成果，即千年一遇洪峰流量为1520m3/s，洪量为1690万m3，百年一遇洪峰流量为840m3/s，洪量为980万m3。
2.5.2设计洪水过程线
由于赵氏河流域无实测洪水过程线,故设计洪水过程线采用五点概化过程线。
根据《陕西省中小流域设计暴雨洪水图集》，查得五点概化过程线形状系数为：
Ka=0.11Kb=0.185Kτ=0.210
由已求得的洪峰流量和洪水总量,用下式计算涨洪历时:
τ=0.278hτF/Qm
经计算:
P=0.1%c=3.1小时
P=1%τ=3.3小时
涨洪历时均采用3.5小时，洪水总历时为16小时。
过程线特征值见表2--15。
设计洪水过程线见图2-7、表2—16。
龙潭水库五点概化过程线特征值表
表2-15
频率
（%）
Ta
（h）
Qa
（m3/s）
Tb
（h）
Qb
（m3/s）
τ
（h）
Qm
（m3/s）
T
（h）
0.1
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