水利水能规划课程设计报告

1问题重述一、任务由设计来水和用水过程，推求青山水库兴利库容和正常蓄水位。二、资料青山水库位于湖北省青山河上游，水库控制流域面积441平方公里，两岸陡峻，属大山区，植被良好，集水面积成扇形。降雨、径流资料如下：1、根据多年降雨、径流资料，求得P=90%的设计年径流量如表1-1所示。表1-1青山水库设计年径流量年内分配表单位：万m3月份101112123456789W来57812399885563131839372610293207378135319712、设计年灌溉用水过程如表1-2所示。表1-2青山水库设计年灌溉用水过程表单位：万m3月份101112123456789合计W用283004055530245202890195973、设计保证率P=90%。4、水库特性曲线见表1-3。表1-3青山水库水位-面积、水位-容积关系水位Z（m）105106107108109110111112113面积F（km2）9.159.59.910.310.7511.3511.6512.3512.9库容V（亿m3）1.191.291.391.491.61.711.831.962.09水位Z（m）114115116117118119120121122面积F（km2）13.4514.014.415.015.616.216.717.3517.9库容V（亿m3）2.222.372.52.642.782.923.093.253.42水位Z（m）123124125126127128129130面积F（km2）18.4519.019.720.320.921.522.1522.8库容V（亿m3）3.63.794.04.24.44.64.815.025、死水位及死库容的确定。由于崇阳灌溉面积分布在105m高程以下，为满足自流灌溉要求，确定死水位为107m，相应死库容为1.39亿m3。本流域植被良好，泥沙极少，此高程完全能满足淤积要求。6、库区蒸发量资料（1）水面蒸发资料如表1-4所示。2表1-4青山水库水面蒸发资料单位：mm月份101112123456789合计蒸发量62.742.237.742.964.767.472.7109.1141.4166.4188.9138.71134.8注：水面蒸发按上标数字的0.8计。（2）从“湖北省水文手册”中查得库区多年平均降水量X0=1530mm，多年平均径流深Y0=800mm。7、库区月渗漏量按当月平均蓄水量的1%计。三、要求1、根据表1-3所给资料，点绘水库Z~F、Z~V关系曲线。2、按不计水库水量损失列表法，推求V兴。3、按计入水库水量损失列表法，推求V兴。（只算一次）青山水库年调节计算过程及成果一、点绘水库Z~F、Z~V关系曲线：根据上表1-3所给资料，以水库水位Z为竖坐标，以与库水位对应的水库水面面积和水库容积为横坐标，点绘水库面积特性(Z~F)和水库容积特性(Z~V)关系曲线如下图。（由于不知Z底具体值因此取Z底=0，此时库容为0）3二、不计水库水量损失的兴利库容（V兴）和正常蓄水位计算：1、水利年度的划分：水文学中的水利年度含义：a.当年的水当年用完；b.一年度为12个月；c.从蓄水点开始，到供水期结束。本题中从今年10月份到次年5月份来水量大于用水量，水库处于蓄水期；6月份到9月份来水量小于用水量，水库处于供水期。故10月份为本水利年度的计算起点。2、兴利库容的计算步骤：（1）、将表1-1和表1-2中设计年径流的月天然来水量和月灌溉用水量分别列入表2-1（3）、（5）栏。由公式QWT可计算得到每月对应的平均流量，分别列入表2-1（2）、（4）栏中相应位置。（2）、从供水期开始计算。前已确定6月份开始供水，6月份的天然来水量6320.7310m，灌溉用水量为6340.5510m，用水量大于来水量，要求水库供水，6月不足水量为6319.8210m，将该值填入表2-1中第（7）栏，即(7)(5)(3)。依次算出供水期各月不足水量。将6月到9月的4个月的不足水量相加，即求出设计年内供水期总不足水量为63115.8910m，填入第（7）栏合计项内。显然，水库必须在蓄水期内存蓄63115.8910m的水量，才能不足供水期天然来水之不足，故水库兴利库容为63115.8910m。（3）、在蓄水期，从10月份到次年3月份，灌溉用水量为0，故这6个月的天然径流量全部存入水库[见第（6）栏]。4月份来水量为6337.2610m，用水量为6328.3010m，多余水量为638.9610m，存入水库。5月份多余水量为63102.9310m，但由于4月末在兴利库容中已蓄水6364.0910m，只剩下6351.810m库容待蓄，故5月份来水除将兴利库容蓄满外，尚有弃水6351.1310m，填入第（8）栏，算出相应流量填入第（9）栏。（4）、分别累计（6）、（7）两栏，并扣除弃水（蓄水为正，供水为负），即得兴利库容内蓄水量变化情况，填入（10）栏。第（4）、（9）栏之和填入第（11）栏。4表2-1水库年调节时历列表计算（不计水量损失）时段（月）天然来水灌溉用水多余或不足水量弃水时段末利库容6310m出库总流量3ms备注流量3ms水量6310m流量3ms水量6310m多余6310m不足6310m水量6310m流量3ms（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）（11）（12）蓄水期102.25.78005.78005.780水库蓄水至库满，弃掉多余水量114.712.390012.390018.170123.89.88009.880028.05012.15.56005.560033.61021.23.13003.130036.74037.018.390018.390055.130414.237.2610.828.308.960064.0910.8539.1102.9300102.9351.1319.4115.8919.4供水期67.920.7315.440.5519.8296.0715.4水库供水期，9月库空73.07.8120.253.0245.2150.8620.281.33.5317.245,2041.679.1917.297.519.7111.028.909.19011.0合计94.0247.1074.6195.97167.02115.8951.13平均7.836.22校核：∑（3）－∑（5）＝6351.1310m=∑（8），结果正确。结论：不计水量损失时，青山水库的兴利库容为63115.8910Vm兴，查水库特性曲线可知正常蓄水位为116.5m。由于多年平均径流深为0800Ymm，流域面积为F4412km,故可求得多年平均径流量为83010003.52810WFYm，则库容系数为6363115.8910352.81032.8%VWmm兴。三、计入水库水量损失的兴利库容（V兴）和正常蓄水位计算：1、水库的水量损失主要包括蒸发损失和渗漏损失。根据表1-4可求出每月水面蒸发量，填入表2-3（2）栏中。求出每月水面蒸发量占总水面蒸发量的百分比，填入表2-3（3）栏中。因为库区多年平均降水量X0=1530mm，多年平均径流深Y0=800mm，所以，库区陆面蒸发总量为00730XYmm。用第（3）行的百分比乘以陆面蒸发总量即得第（4）行的每月的陆面蒸发量。第（2）行的水面蒸发量减去相应的陆面蒸发量即可得第（5）行的蒸发损失。由表2-2（5）栏查水库面积特性可得时段平均水面面积，填入表2-3第（6）行。第（6）行与第（5）行的乘积即是第（7）行的蒸发水量损失。库区月渗漏量按当月平均蓄水量的百分之一计算，即得第（8）行渗漏损失值。第（7）行加上第5（8）行即得第（9）行的总水量损失。第（9）行除以第（6）行即得第（10）行。表2-3水量损失计算表月份（1）101112123456789合计蒸发量mm（2）50.1633.7630.1634.3251.7653.9258.1687.28113.12133.12151.12110.96907.84百分比%（3）5.533.723.323.785.705.946.419.6112.4614.6616.6512.22100陆面蒸发量mm（4）40.3327.1524.2527.6041.6243.3646.7770.1890.96107.04121.5289.22730蒸发损失mm（5）9.836.615.916.7210.1410.5611.3917.1022.1626.0829.6021.74177.84时段平均水面面积6210m（6）10.1110.5110.9811.2611.4911.1312.3413.5314.2212.8911.2310.26蒸发水量损失6310m（7）0.0990.0700.0650.0760.1170.1180.1410.2310.3150.3360.3320.2232.122渗漏损失6310m（8）1.421.511.621.701.741.851.992.292.452.121.691.4421.82总损失6310m（9）1.5181.5791.6861.7741.8581.9672.1272.5212.7652.4612.0231.65923.938损失水量深度mm（10）0.1500.1500.1540.1580.1620.1770.1720.1860.1940.1910.1800.1622、兴利库容的计算：将资料中表1-1、1-2所给的设计年径流天然来水量和灌溉用水量填入表2-2（2）、（3）栏内。水库死库容为1.39亿3m，将死库容与第（2）栏中天然来水量依次累加（供水期相减），按暂不计入水量损失计算，求出各时段末水库蓄水量填入表2-2（4）栏中。第（5）栏时段平均蓄水量即第（4）栏月初和月末蓄水量的平均值。第（6）栏时段内平均水面面积，由第（5）栏平均蓄水量在水库面积特性上查定。将各月水量损失深度值填入第（7）栏中对应位置。第（8）栏等于第（6）栏乘上第（7）栏。将第（3）栏的灌溉用水量加上第（8）栏的水量损失值即可得到第（9）栏的毛用水量。然后逐时段进行水量平衡，将（2）栏减（9）栏的正值记6入（10）栏，负值记入（11）栏。累计整个供水期不足水量，即求得所需兴利库容63124.8010Vm兴。将死库容与第（10）、（或（11））栏中天多余（或不足）水量依次累加（或相减），求出各时段末水库蓄水量填入表2-2（12）栏中。4月份对应的计入水量损失后的时段末蓄水量63190.5810m加上5月份计入水量损失后的多余水量63100.4110m的值，减去（死库容6313910m加上兴利库容63124.8010Vm兴）的值，即为5月份的弃水量。表2-2水库年调节时历列表计算（计入水量损失）时段（月）天然来水量6310m未计入水量损失情况水量损失计入水量损失情况用水量6310m时段末水库蓄水量6310m时段平均蓄水量6310m时段内平均水面面积6210m损失水量深度m水量损失值6310m毛用水量6310m多余水量6310m不足水量6310m时段末水库蓄水量6310m弃水量6310m（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）（11）（12）（13）蓄水期死库容时段初139139105.780144.78141.8910.110.1501.5181.524.26143.261112.390157.17150.9810.510.1501.5791.5810.81154.07129.880167.05162.1110.980.1541.6861.698.19162.2715.560172.61169.8311.260.1581.7741.773.79166.0523.130175.74174.1811.490.1621.8581.861.27167.32318.390194.13184.9411.130.1771.9671.9716.4218