工程水文及水利计算课程设计

工程水文及水利计算课程设计天福庙水库防洪复核计算姓名：邵凡凡学院：工学院专业：13级农业水利工程学号：2013095052指导老师：张彦洪日期：2015年6月5日-2015年6月13日-1-目录一、设计任务二、流域自然地理概况，流域水文气象特性(一)、流域及工程概况(二)、水文气象资料三、防洪标准选择四、峰、量选样及历史洪水调查五、设计洪水计算六、设计洪水调洪计算七、坝顶高程复核计算八、结论与建议-2-一、设计任务天福庙水库位于湖北省远安县黄柏河东支的天福庙村，大坝以上流域面积553.6km2，河长58.2km，河道比降1.06‰，总库容6367万m3，是一座以灌溉为主，结合防洪、发电、拦沙、养殖等综合利用的水利工程。天福庙水库于1974年冬开工建设，1978年建成，已运行近30年。1975年技术设计时，水文系列年限仅20年，系列太短，也缺乏大洪水的资料。本次课程设计的任务，是在延长基本资料的基础上，按现行规范要求对水库的防洪标准进行复核，其具体任务是：1.选择水库防洪标准。2.历史洪水调查分析及洪量插补。3.设计洪水和校核洪水的计算。4.调洪计算。5.坝顶高程复核。二、流域自然地理概况，流域水文气象特性（一）流域及工程概况天福庙水库位于湖北省远安县黄柏河东支的天赋庙村，大坝以上流域面积553.6km2，河长58.2km，河道比降10.6‰，总库容6367万m3，是一座以灌溉为主，结合防洪、发电、拦沙、养殖等综合利用的水利工程。天福庙水库位置及水系图见图KS1。天福庙水库于1974年冬开工建设，1978年建设成，大坝为浆砌石双曲拱坝，坝前河底高程348m，坝高63.3m，电站总装机6040kw。水库死水位378m，死库容714万m3，正常蓄水位409m，相应库容6032万m3。设计洪水位（P=2%）409.28m，校核（P=0.2%）洪水位409.8m，坝顶高程410.3m，防浪墙顶高程411.3m。库区吹程1000m。图KS1黄柏河流域及天福庙水库位置图-3-表KS2水利水电枢纽工程的等级（二）水文气象资料1.气象特征。天福庙流域地处亚热带季风区，四季分明，夏季炎热多雨，冬季低温少雨，秋温高于春温，春雨多于秋雨，气温年内变化较大，无霜期长。多年平均气温16.8℃，历年最高气温达40℃，最低气温-12℃，平均风速1.2m/s，多年平均最大风速15.5m/s，风向多为NE。流域多年平均降水量1036.3mm，流域暴雨频繁，洪水多发，4~10月为汛期，汛期降雨量占全年降雨量的86.7%左右，尤其以7月最大，占全年的19.5%。月降雨量最少是12月，仅占全年的1.3%。2.水文测站。黄柏河干流上1958年设立池湾河水文站，1971年设立小溪塔水文站，1961年在东支设立分乡水文站。天福庙水库建成后，先后开展了降雨、水位、泄流观测，有比较完整的运行资料。分乡水文站是重要的参证站，控制流域面积1083.0km2。3.分乡站历史洪水。根据1982年省雨洪办对宜昌市历史洪水调查成果的审定结果，分乡站洪水的排位为1935年、1984年、1826年、1930年、1958年，资料可靠，可直接采用。经审定认为，分乡站1935年洪水为1826年以来的第1位，重现期为176年，1984年洪水与1826年、1930年洪水相当，分别确定为1826年以来的2-4位，1958年洪水为1826年以来的第5位。分乡站历史洪水成果见表KS1。序号年份洪峰流量（m3/s）1d洪量（×108m3）3d洪量（×108m3）重现期备注1193546801762198437391.07381.666431826不能定量41930不能定量5195828201.22011.9500三、防洪标准选择根据国家《防洪标准》（GB50201—94）和部颁《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）等的有关规定和工程规模、效益和重要性，将水利水电枢纽工程分为5等，见表KS2；分等基础上，再根据枢纽各建筑物的时效性和重要性将水工建筑物划分为5级，见表KS3；最后，按照水工建筑物等级，考虑工程所处地类、坝型等条件，确定各级建筑物的防洪标准，见表KS4。表KS1分乡站历史洪水成果表-4-工程等级永久性水工建筑物级别临时性水工建筑物级别工程等级永久性水工建筑物级别临时性水工建筑物级别主要建筑物次要建筑物主要建筑物次要建筑物1134445522345553345水工建筑物的级别防洪标准[重现期（年）]山区、丘陵区平原区、滨海区设计校核设计校核混凝土坝、浆砌石坝及其他水工建筑土坝、堆石坝一1000～5005000～2000可能最大洪水（PFM）或10000～5000300～1002000～1000二500～1002000～10005000～2000100～501000～300三100～501000～5002000～100050～20300～100四50～30500～2001000～30020～10100～50五30～20200～1003000～2001050～20由表KS2和KS4可知天福庙水库容量约为0.637×108m3，按照水利水电枢纽工程的等级划分属于中型水库，工程等级为三级。水库位于湖北省宜昌市，属于丘陵区水库，坝型为浆砌石工程等级水库防洪治涝灌溉供水水电站工程规模总库容（×108m3）城镇及工矿企业的重要性保护农田（万亩）治涝面积（万亩）灌溉面积（万亩）城镇及工矿企业的重要性装机容量（×104kw）一大（1）型10特别重要500200150特别重要120二大（2）型10～1.0重要500～100200～60150～50重要120～30三中型1.0～0.10中等100～3060～1550～5中等30～5四小（1）型0.10～0.01一般30～515～35～0.5一般5～1五小（2）型0.01～0.001530.51表KS3水工建筑物的级别表KS4水库工程水工建筑物的防洪标准-5-双曲拱坝，依据水库工程建筑物的防洪标准，天福庙水库的设计防洪标准（重现期）应为50～100年，即P=0.01～0.02，取P=0.02=2%，校核防洪标准为500～1000年，即P=0.001～0.002，取P=0.002=0.2%。四、峰、量选样及历史洪水调查1.天福庙水库坝址1959~1977年峰、量系列根据分乡站资料换算得到，洪峰按面积比指数的2/3次方换算，洪量按面积比的1次方换算。2.天福庙水库坝址1978~2001年峰、量系列直接采用天福庙入库洪水系列计算。天福庙水库1958~2001年洪峰、洪量系列数据如表KS5所示：年份洪峰Qm(m³/s)1d洪量W1(×108m3)3d洪量W3(×108m3)年份洪峰Qm(m³/s)1d洪量W1(×108m3)3d洪量W3(×108m3)195818030.62370.996819805710.17250.209219591310.04340.066419811260.08410.124119602660.09210.13819825820.21270.317219612000.06640.102319834370.21240.322319626400.19990.2924198423890.54890.8518196310360.37270.572519851210.06130.130719644520.13140.222319862180.09790.192419655190.14520.2319874380.16770.286419661890.08170.125319882220.11540.17919677740.18760.285219895920.22290.318919688380.28320.659419906340.12090.17919694280.15140.221319918040.23340.315819705980.22330.310319928510.26350.328819713890.16810.287719934250.11950.18241972640.03630.079719941670.11770.213119734450.14570.223319952610.09850.18619742400.08130.158919964870.23410.433419758480.14830.24819975440.13830.318619762720.09310.13819989740.22620.413519771620.09150.179519991700.07340.168619782990.15250.281220006130.21130.315719796340.2880.539320014710.19130.2986表KS5天福庙水库洪峰、洪量系列-6-3.分析分乡站历史洪水，并换算至天福庙水库坝址。根据天福庙水库坝址1978~2001年峰、量系列建立峰、量相关关系；根据此峰、量关系计算历史洪水的1d、3d洪量。4.计算如下：首先根据天福庙水库坝址1978~2001年峰、量系列建立峰、量相关关系1)洪峰Qm(m³/s)与1d洪量W1(×108m3)的相关关系计算如表KS6所示：年份洪峰()1d洪量()（）（）()()19782990.150.550.84-0.45-0.160.20180.02600.072519796340.291.171.580.170.580.02810.34070.097919805710.171.050.950.05-0.050.00270.0026-0.002719811260.080.230.46-0.77-0.540.58970.28890.412819825820.211.071.170.070.170.00520.02880.012219834370.210.801.17-0.200.170.03810.0282-0.0328198423890.554.403.023.402.0211.56214.07406.863319851210.060.220.34-0.78-0.660.60390.43940.515219862180.100.400.54-0.60-0.460.35820.21310.276319874380.170.810.92-0.19-0.080.03730.00610.015019882220.120.410.63-0.59-0.370.34940.13350.216019895920.221.091.230.090.230.00820.05100.020419906340.121.170.660.17-0.340.02810.1123-0.056219918040.231.481.280.480.280.23130.08040.136319928510.261.571.450.570.450.32200.20160.254819934250.120.780.66-0.22-0.340.04720.11760.074519941670.120.310.65-0.69-0.350.47940.12440.244319952610.100.480.54-0.52-0.460.26960.21010.238019964870.230.901.29-0.100.290.01060.0826-0.029619975440.141.000.760.00-0.240.00000.0574-0.000519989740.231.791.240.790.240.63050.05950.193619991700.070.310.40-0.69-0.600.47180.35570.409620006130.211.131.160.130.160.01670.02620.020920014710.190.871.05-0.130.050.01750.0027-0.0069合计130304.364424240.000.0016.30947.0