《水文水利计算》课程设计指导书

《水文水利计算》课程设计指导书学号姓名班级三峡大学水利与环境学院2014年6月1水库水文水利计算一、设计任务在流域上拟修建一水库，因而要进行水库规划的水文水利计算，其具体任务是：1.设计年径流及其年内分配2.选择水库死水位。3.推求设计标准和校核标准的设计洪水过程线。4.推求各种洪水特征水位二、设计提纲（一）水文气象资料的搜集和审查熟悉流域的自然地理情况，广泛搜集有关水文气象资料（见基本资料）。经初步审查，降雨和径流等实测资料可用于本次设计。（二）设计年径流量及其年内分配1.设计年径流量的计算先进行年径流量频率计算，求出频率为P%、50％、1-P%的年径流量。2.设计年内分配根据年、月径流资料和代表年的选择原则，确定丰、中、枯三个代表年。并按设计年径流量为控制用同倍比方法缩放各代表年的逐月年内分配。（三）选择水库死水位1.绘制水库水位容积曲线和水电站下游水位流量关系曲线。2.根据泥沙资料计算水库的淤积体积和水库相应的淤积高程。3.综合各方面情况确定水库死水位。（四）推求各种设计标准的设计洪水过程线本水库为大（2）型水库，工程等别为Ⅱ等，永久性水工建筑级别为2级。下游防洪标准为5%，设计标准为1%，校核标准为0.1%，需要推求5%、1%、0.1%设计洪水过程线。1.按年最大值选样方法在实测资料中选取最大洪峰流量及各历时洪量，根据洪水特性和防洪计算的要求，可得洪峰和各历时的洪量系列。2.7天洪量只有1957~1972年，用相关分析方法延长插补。3.对洪峰和各时段洪量系列进行频率计算，（洪峰频率计算要加特大值处理），从而可得各设计频率的洪峰和洪量值。4.洪峰和洪量成果的合理性分析。5.选择典型洪水过程线（要按照选择原则进行），并算出典型洪水过程线的洪峰和各时段洪量值。26.用分段同频率放大法推求设计洪水过程线。（六）推求水库防洪特征水位1.起调水位及泄洪规则1）起调水位（防洪限制水位）为XXm。2）对不超过下游设计标准的洪水，从防洪限制水位开始，根据水库下游防洪要求，来多少泄多少，但不超过下游安全流量；通过调洪演算，得防洪高水位、防洪库容和相应最大下泄流量。3）对不超过水库设计标准的洪水，从防洪限制水位开始，先参考第二条。待蓄至防洪高水位后，即打开溢洪道闸门和泄洪洞闸门，自由泄流，通过调洪演算，得设计洪水位、拦洪库容和相应最大下泄流量。4）对不超过水库效核标准的洪水，从防洪限制水位开始，先参考第三条。待蓄至设计洪水位后，再加开非常泄洪道200m3/s。2.防洪高水位的计算用5%设计洪水过程线，除下泄安全流量外，其余蓄在水库，则总蓄水量加在防洪限制水位上，则可得防洪高水位。3.设计洪水位的计算用1%设计洪水过程线，从防洪限制水位开始，先按安全流量下泄，其余蓄在水库里，待蓄至防洪高水位后，即打开溢洪道闸门和泄洪洞闸门，自由泄流，通过调洪演算，得设计洪水位、拦洪库容和相应最大下泄流量。4.校核洪水位的计算（在计算机上完成）方法与设计洪水计算相同，只是用0.1%设计洪水过程线来进行计算。三、设计说明书设计说明书，主要应包括以下内容(相当说明书的一级标题)1.设计任务；2.流域与资料概况；3.设计年径流量及其年内分配的推求；4.水库死水位的选择；5.设计洪水的推求；6.水库洪水特征水位的计算和坝顶高程的确定；附表、附图、最后装订成册。说明书的重点是对计算成果的说明和合理性分析以及其它有关问题讨论。说明书要力求文字通顺、简明扼要，图表要清楚整齐，每个图、表都要有名称和编号，并与说明书中内容一致，最后成果图要字体工整。设计说明书排版要求：设计说明书编写要求条理清楚、附图绘制标准，排版要求（包3括文字、公式、表格、图形）同教材，不再赘述。若排版格式不符合要求，则扣10分。四、基本资料1.流域和水库情况简介西苕溪为太湖流域一大水系，流域面积为2260km2，发源于浙江省安吉县天目山，干流全长150km，上游坡陡流急，安城以下堰塘遍布，河道曲折，排泄不畅，易遭洪涝灾害，又因流域拦蓄工程较少，灌溉水源不足，易受旱灾。根据解放后二十多年的统计，仅安吉县因洪涝旱灾每年平均损失稻谷1500万斤，严重的1961~63年，连续三年洪水损失稻谷9300万斤，冲毁耕地万余亩。该水库为根治西苕溪流域水旱灾害骨干工程之一，控制西苕溪主要支流西溪，坝址以上流域面积328km2。流域内气候温和、湿润、多年平均雨量孝丰站为1450mm，国民经济以农、林业为主，流域内大部为山区，小部为丘陵，平地较少。流域水系及测站分布见图1。水库以防洪为主，结合发电、灌溉、航运及水产，是一座综合利用水库。2.水文气象资料情况流域内有三个雨量站，分别从1956年、1961年和1962年开始观测到今。在坝址下游1公里处设有水文站，自1954年开始有观测的流量资料，见表3.通过频率计算，得各设计频率的设计年径流量，选择典型年，计算缩放倍比。4表3年径流过程(数据详见EXCEL表)年份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月19791980198119821983198419851986198719881989199019911992199319941995199619971998199920005根据调查1922年9月1日在坝址附近发生一场大洪水，推算得水文站洪峰流量为1350m3/s。这场洪水是发生后至今最大的一次洪水。缺测年份内，没有大于1160m3/s的洪水发生。4.水库水位容积曲线如表4表4水位容积曲线水位（m）485052556065容积（106m3）00.10.62.38.018.0水位（m）707580818283容积（106m3）35.760.394.4102.8111.3120.0水位（m）848586878889容积（106m3）129.0138.6148.3158.8170.0181.5水位（m）9091容积（106m3）194.5207.05.根据实测泥沙资料得多年平均含沙量237.00kg/m3，泥沙干容重XXkg/m3，泥沙沉积率m＝90％，孔隙率p＝0.3，推移质与悬移质淤积量之比值＝15％，加安全值2米。计算公式:v=ρ*W*m*(1+α)(1-p)*γ上式中W为多年平均径流量.6.某水库原设计采用雨量资料推求设计洪水，现采用流量资料来推求设计洪水，以作比较。历年洪峰、一天洪量、三天洪量、七天洪量如表5所示。表5潜渔站洪峰及定时段洪量统计表年洪峰Qm（m3/s）24小时洪量W（106m3）三天洪量W（106m3）七天洪量W（106m3）1954见EXCEL表27.9458.4019558.1713.30195629.8036.00195722.8037.1952.4619588.7215.8522.15195911.1319.8032.90196015.7020.8033.20196152.5079.1088.20196243.7049.2053.10196355.6086.6095.906196414.3231.7040.70196515.6224.4027.0019669.5014.0025.40196711.8219.0028.0019689.9018.4035.50196920.9032.8048.40197017.2031.9035.60197123.4031.8035.3019725.3410.2012.23197319.8742.85197416.1639.05197511.5822.0519768.2919.9519777.6120.457.典型洪水过程线如表6所示。表6典型洪水过程线（1963年，见EXCEL表）时段（Δt＝1h）流量（m3/s）时段（Δt＝1h）流量（m3/s）时段（Δt＝1h）流量（m3/s）03467135682366933770438715397264073741748427594376104477114578124679134780144881154982165083175184185285719538620548721558822568923579024589125599226609327619428629529639630649731659832669933表7泄洪建筑物泄流曲线水位（m）808182838485流量（m3/s）332336341347351354水位（m）868788899091流量（m3/s）3583623704818741460五、时间安排：设计时间为1周，2014年6月20日全天进行课程设计答辩（具体答辩顺序按指导老师要求），逾期未交者成绩按不及格计。成果上交要求：每人准备一个档案袋（档案袋封面信息需填写完整），袋内装有设计任务书原件与设计说明书打印稿。同时所有课程设计的电子文档（包括EXCEL计算表格与设计说明书WORD文档）也要上传到求索学堂课程网站上，电子文档要求采用压缩文件夹，文件夹名称为“学号姓名”，例：姓名为张三，学号为2010150101，则压缩文件夹名称为“2010150101张三”。六、成绩评定设计成果必须独立完成(每人设计数据见附件)，如有雷同则二人皆取消成绩，提交成果时采取口试（占总成绩30%，三个问题，其中两道问答题，一道上机操作题）与设计说明书（占总成绩70%）综合评定，成绩评定为：优、良、中、及格、不及格5个档次。