水文水利计算课程设计书

1目录第一部分设计任务及基本资料...............................................2一设计任务.........................................................................2二基本资料.........................................................................2第二部分设计洪水计算成果及分析.......................................4一防洪标准的选择.............................................................4二峰、量选样及历史洪水调查..........................................5三设计洪水计算.................................................................6第三部分调洪演算计算结果及分析.....................................15一库容曲线与泄流曲线...................................................15二设计洪水调洪演算.......................................................16第四部分坝顶高程复核计算.................................................18第五部分总结........................................................................19第六部分附录........................................................................202第一部分设计任务及基本资料一设计任务天福庙水库水库位于湖北省远安县黄柏河东支的天福庙村，大把以上流域面积553.62Km，河长58.2Km，河道比降1.06%，总库容6367万3m，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年建设成，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。二基本资料（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553.62Km，河长58.2Km，河道比降10.6‰，总库容6367万3m，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714万3m，正常蓄水位409m，相应库容6032万3m。设计洪水位（P=2%）409.28m,校核（P=0.2%）洪水位409.28m，坝顶高程410.3m，防浪墙顶高程411.3m。库区吹成1000m。（二）水文气象资料1.气象特征。天福庙流域位地处亚热带季风区，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1.2sm/,多年平均最大风速15.5sm/，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1083.02Km。33.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1826年以来的第1位，重现期为176年，1984年洪水于1826年、1930年洪水相当，分别确定为1826年以来的地2~4位，1958年洪水为1826年以来的地5位。分乡站历史洪水成果见表1-1。表1-1分乡站历史洪水成果表序号年份洪峰流量（sm/3）1d洪量（x1083m）3d洪量（x1083m）重现期备注1193546801762198437391.07381.666431826不能定量41930不能定量5195828201.22011.95004第二部分设计洪水计算成果及分析一防洪标准的选择已知水库死水位378m，死库容714万3m，正常蓄水位409m，相应库容6032万3m，可得：水库库容为5318万3m。根据表2-1与表2-2可知此类建筑物的工程等级为三级，由此可知其防洪标准：设计T=50年，校核T=500年。表2-1水利水电枢纽工程的等级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〉500200〉150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0.01～0.0015〈3〈0.5〈1表2-2水库工程建筑物防洪标准水工建筑物的类别防洪标准[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10000～5000300～1002000～1000二500～1002000～10005000～2000100～501000～300三100～501000～5002000～100050～20300～100四50～30500～2001000～30020～10100～50五30～20200～1003000～2001050～205二峰、量选样及历史洪水调查1、天福庙水库坝址1959—1977年峰量系列更具分乡站资料换算得到，洪峰按面积比指数的2/3次方换算，洪量按面积的一次方换算；2、天福庙坝址1978—2001峰量系列直接采用天福庙入库洪水计算；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、量相关关系计算历史洪水的1d、3d洪量。即：根据公式（2-1）计算得到天福庙历史洪水洪峰流量；根据公式（2-2）计算得到天福庙历史洪水1d、3d洪量。其中，1935年历史洪水缺乏的1d、3d洪量资料，分别由图2-1和图2-2线性插值得出，总成果表如表2-3所示。分乡站分乡站天福庙天福庙QFFQ32（2-1）分乡站分乡站天福庙天福庙WFFW（2-2）图2-11935年洪峰流量与1d洪量相关图图2-21935年洪峰流量与3d洪量相关图6表2-3天福庙历史洪水成果表序号年份洪峰流量（m3/s）1d洪量（x104m3）3d洪量（x104m3）重现期备注11935299268201026717621984239054898518318262390548985184193023905489851851958180362379968三设计洪水计算（一）频率计算本次课程设计采用不连续系列的统一处理法计算样本系列各项的经验频率，计算结果格式如表2-4所示，同样的得出1d、3d洪量频率计算结果（成果表详见附录）。表2-4洪峰流量频率计算成果表单位：m3/s序号/M年份历史洪水PM=M/N+1序号/m一般洪水Pm=PMa+（1-PMa)（m-l)/(n-l+1)1193529920.56%2198423901.13%3182623901.69%4193023902.26%5195818032.82%1963310365.08%199849747.34%199258519.60%1975684811.86%1968783814.12%1991880416.38%1967977418.64%19621064020.90%19791163423.16%19901263425.42%20001361327.68%19701459829.94%19891559232.20%19821658234.46%19801757136.72%19971854438.98%19651951941.24%7续表19962048743.50%20012147145.76%19642245248.02%19732344550.28%19872443852.54%19832543754.80%19692642857.06%19932742559.32%19712838961.58%19782929963.84%19763027266.10%19603126668.36%19953226170.62%19743324072.88%19883422275.14%19863521877.40%19613620079.66%19663718981.92%19993817084.18%19943916786.44%19774016288.70%19594113190.96%19814212693.22%计算出样本系列各项的经验频率后，可在频率格纸上点绘经验点据并选取P-Ⅲ型曲线进行拟合，通过不断调整参数值优选出拟合程度最好的频率曲线，最后确定设计频率下的设计值。利用水文软件得出频率曲线如图2-3所示（其余频率曲线图详见附录）。图2-3P=2%时1d洪量频率曲线8（二）洪水频率计算成果合理性检查在洪水峰量频率计算中，不可避免的存在着各种误差，为了防止因各种原因带来的差错，必须对计算结果进行合理性检查，以便尽可能的提高精度检查工作一般从以下方面进行：根据本站频率计算成果，检查洪峰、各时段洪量的统计参数与历时之间的关系，一般来说，随着历时的增加，洪量的均值也在逐渐增大，而时段平均流量的均值则随历时的增加而减小，Cv、Cs在一般情况下随历时的增长而减小。根据表2-5可以看出各时段洪量的统计参数与历时之间的关系，Cv、Cs随历时的增长而减小，因而本次课程设计中进行的洪水峰量频率计算成果是较为合理的。表2-51d、3d统计参数与历时关系表ExCvCs1d1744.340.6722.2923d2835.380.6472.258（三）设计洪水过程线的推求基本思路为：将典型洪水过程线加以放大，使放大后过程线中的洪峰和时段流量达到设计要求，就能得到设计洪水过程线。在已经选定好的典型洪水过程线的基础上，利用同频率放大法，求出洪峰和时段洪量的放大倍比K，计算公式如下所示。可以得到如表2-6的结果，不同重现期下的洪峰和时段洪量的放大倍比。洪峰的放大倍比：dpQQK0（2-3）1d洪量的放大倍比：dpWWK,111，（2-4）3d洪量的放大倍比：ddpp，（2-5）表2-6洪峰和时段洪量对应K值计算结果表P=2%m3/sx104m3x104m3Qp2079.02W1d