水利水能规划课程设计

1D课程设计设计名称某水库水文分析与水利计算学年学期2013-2014学年上学期课程名称水利水能规划专业年级水工115班姓名学号提交日期2013.1.5成绩指导教师巨娟丽、康艳水利与建筑工程学院目录第一章概况..................................................................................................................11.1流域概况........................................................................................................11.2水文概况........................................................................................................1第二章入库径流特征分析..........................................................................................32.1资料的“三性”审查......................................................................................32.2设计年径流频率分析计算..............................................................................52.3设计代表年径流量的年内分配计算...............................................................62.4设计年径流成果合理性检验..........................................................................8第三章设计洪水分析..................................................................................................93.1洪峰流量及不同历时洪量频率计算...............................................................93.2推求设计洪水过程线.....................................................................................11第四章水库兴利调节计算........................................................................................144.1死库容的确定................................................................................................144.2各类需水量计算............................................................................................144.3兴利库容的推求............................................................................................144.4溢洪道堰顶高程确定....................................................................................14第五章水库调洪计算................................................................................................155.1调洪计算原理.................................................................................................155.2推求下泄流量过程线.....................................................................................155.3调洪计算成果................................................................................................165.4特征水位和特征库容的确定........................................................................175.5水库坝顶高程的确定....................................................................................17参考文献......................................................................................................................19附录..............................................................................................................................20水利水能规划课程设计第1页第一章概况1.1流域概况某河是渭河南岸较大的一级支流，发源于秦岭北麓太白山区，流域面积778.7km2，干流全长51.5km，河道比降1/60～1/70。流域内林木茂盛，植被良好，水流清澈，水质优良。该河干流上有一水文站，控制流域面积686km2。拟在该河干流上修建一水库，其坝址位于水文站上游1.5公里处，控制流域面积673km2。该水库将承担着下游和渭河的防洪任务，下游的防洪标准为20年一遇洪水，水库设计标准为100年一遇洪水，校核标准为1000年一遇洪水。该水库建成后将承担本地区37万亩的农业用水任务和临近城市的供水任务，农业用水的保证率为75%，城市供水的保证率为95%。1.2水文概况1.2.1径流水文站有实测的1951～2000年逐月径流资料（见附表1）。1.2.2洪水水文站有实测的1951～2000年洪水要素资料，经整理摘录的逐年洪峰流量见表9，同时调查到该水文站在1980和1932年曾经发生过两次大洪水，其洪峰流量（见附表2）。并计算出了不同频率洪量（见附表3）和不同频率设计洪水过程（见附表4）。1.2.3农业用水根据该灌区的作物组成和灌溉制度，分析计算的灌区不同频率灌溉需水量（见附表5）。1.2.4城市用水城市供水每年按1.5亿m3计，年内采用均匀供水。1.2.5水库特性水库库容曲线见图1-1。水库死水位已确定为728.0m，泄洪设施为开敞式无水利水能规划课程设计第2页闸溢洪道，堰型为曲线型实用堰，断面为矩形，宽度为30米，。根据本地区气象资料和地质资料，水库月蒸发量和渗漏量分别按当月水库蓄水量的2%和3.5%计。水库在汛期输水洞按其输水能力泄洪，输水洞进口高程为722m，内径为4m，设计流量为70m3/s。坝顶高程计算公式：Z坝＝Z设＋h浪，设＋△1Z坝＝Z校＋h浪，校＋△2波浪爬高的计算公式为h浪=3.2KhBtgα浪高hB的计算公式为hB=0.0208V5/4D1/3库区多年平均最大风速V=18m/s，水面吹程D=3km，大坝浆砌石重力坝，倾斜坝坡，其迎水面坡比tgα=1/3，有浆砌石块石护坡（K=0.77）。设计条件下的设计风速取多年平均最大风速的1.5倍，校核条件下的设计风速即为多年平均最大风速。水库水位~库容曲线7107207307407507607707807908008108200200040006000800010000120001400016000库容V(104m3)水位Z(m)图1-1水库水位～容积曲线水利水能规划课程设计第3页第二章入库径流特征分析2.1资料的“三性”审查2.1.1资料的可靠性审查包括资料的可靠性的测验和整编方法的合理性，与应用与上下游断面水量平衡原理检验。已知该水文资料摘录于《水文年鉴》上，与邻近站资料比较、与其他水文气象要素对比，表现出较高的可靠性。2.1.2资料的一致性审查一般认为一个地区的气候变化极其缓慢，相对较稳定，但由于人类活动影响，下垫面条件变化较显著，从而破坏水文资料的一致性，而该河流发源于秦岭北麓太白山区，故认为周围的人类活动少，对资料的一致性影响不大，利用单累积曲线法进行一致性分析，单累积曲线见图2-1，由图可知该年径流系列的一致性较好。2.1.3资料的代表性审查水文站具有50年的逐月径流资料，属长系列。样本对总体的代表性的好坏反映在样本的统计参数与筒体统计参数的接近程度。依据梳理统计原理，当样本容量愈大，则抽样误差愈小。用差积曲线法和Cv过程曲线进行代表性分析，差积曲线见图2-2，Cv过程曲线见图2-3。由图2-2可以看出，曲线明显呈现上升，下降及相对平缓的阶段，说明该系列资料中存在丰水年、枯水年和平水年；由图2-3可以看出，曲线后期近似水平波动，且经分析可知，图2-4年径流过程线包括丰水年组，平水年组，枯水年组，所以资料的代表性较好。图2-1单累计曲线水利水能规划课程设计第4页图2-2径流量差积曲线图2-3Cv过程曲线图2-4滑动均值过程线水利水能规划课程设计第5页2.2设计年径流频率分析计算2.2.1水利年的划分根据月径流变化特点，将水文资料由日历年度划分为水利年度，假定每年的4月到来年的3月为一个水利年度。2.2.2年径流频率分析计算年径流频率计算主要采用目估适线法进行曲线参数的确定：图2-4年径流频率曲线图2-5年径流过程线水利水能规划课程设计第6页经过多次配线和调整参数，当Cv=0.37Cs=2.0Cv时拟合较好。其年径流频率曲线如图2-4。则年径流频率计算成果表如表2-1。表2-1某水文站年径流频率计算成果表（站址）Q(m3/s)不同频率的年径流量QP(m3/s)计算采用计算采用20%25%30%50%70%75%80%85%90%148.88148.880.740.742.00192.18181.45172.15142.14115.86109.00101.6993.6084.07水文站控制流域面积673km2，该水文站控制流域面积686km2，可按面积比推算坝址处的径流量。根据公式（2-1）由水文站的年径流量推算坝址的年径流量。（2-1）式中：坝站、WW――水文站及坝址的年平均径流量；F站、F坝——水文站及坝址控制流域面积。2.3设计代表年年径流量的年内分配计算根据年径流频率曲线按设计保证率查找设计年净流量，按选择典型年的原则：1）水量接近原则；2）对工程不利的原则：因为有灌溉要求，所以选择灌溉期比较枯的年份。且采用同倍比法对典型年进行年径流年内分配，确定计算时段为年，根据相近和不利的原则选取不同频率下的代表年。分别选取丰水年1955-1956年、平水年1963-1964年和枯水年1967-1968年三个代表年，即P=25%，P=50%，P=75%的设计保证率下的典型年的年径流量。利用公式（2-2）计算缩放倍比K进行年径流量的年内分配。年，代年，W