水库水文计算全过程.doc

2水文2.1流域概况水库位于西南方向，坝址高程1760m，径流面积0.78km2，主河长1.6km，平均坡降为88，流域平均高程1880m，径流量条形状。水库属珠江水系西洋江流域源头支流，地处珠江流域与红河流域的分水岭上。河流自北向南，在坝址下游500m向西转，进入溶洞，流入其龙得河，又通过地下暗河进入头河，汇入西洋江，流域水系分布详见水库水系图。水库流域地处中低山区，森林种类较多，主要分布有灌木、杂草、杉木等植物，目前，森林林植被完好，覆盖率在80%以上，径流内有少量的泉点出露，来水主要靠地表径流。2.2气象特性西洋江流域属中亚热带高原季风气候区。夏季受东南太平洋和孟加拉湾暖湿气流影响，510间湿热多雨，水量充沛，其降水量占年降水量的85%左右，此期间又多集中在68月，占全年降水量的50%左右。冬季，受周围山脉作屏障作用，阻滞北方冷空气的入侵，使本流域干燥，凉爽少雨（114月），据县象站资料统计，多年平均降水量为1046.00mm，蒸发量（d=20m）为1637.6mm，多年平均气温为16.7，极高最高气温为36.7，最低为-5.5。多年无霜期为306天，雨季相对湿率82%，绝对浊率19.9hpa，旱季相对湿度76%，绝对湿度10.8hpa。以上结果表明，流域具有气候温和，降水量年际变化小，年内分配均匀，集中程度高，干湿分明的特点。该气候特点决定了径流由降水补给，径流与降水规律一致。2.3年径流分析拟建的水库坝址附近属无测水文气象资料地区，水库设计年径流量根据其地理位置及气候成固相似性的特点，采用查径流深等直线图和移用西洋街（二）站径流模数两种方法分析，再作综合论证后取值。2.3.1移西洋街（二）站径流模数法西洋街（二）站属国家基本水文站，观测内客有水位、流量、降水、蒸发，观制面积2473km2。该站有19642001年的流量统计系列，且该系列已具有一定的代表性，统计年限满足规范要求，用适线法将该径流系列进行频率计算，矩法初估参数，取倍比系数c5=2.5cv，计算结果如表2-1由表2-1计算离势系数cv：cv=0.35则西洋街（二）站径流量统计参数如表2-2。表2-2面积（km2）均值（m3/s月）均值(mm)cvcs产水模数（万m3/km2）2473410.43430.20.352cs43.02水库位于西洋街（二） 站的源头支流上，直线距离50km，虽然水库控制面积远小于西洋街（二）站的控制面积，但彼此间为同一个流域，具有相同的气候条件，帮移用径流模数计算年径流量：0.7843.02=33.56万m3各种频率的年径流量如表2-3。2.3.2查径流深等直线图查水文站1981年9月编制的水文图集得水库片区年降水量为1030mm，根据1995年编制的水资源调查及水利区划（成果报告）可知，陆面蒸发量为600770mm之间，水库海拔较高，陆面蒸发取600mm，则由水量平衡公式得：径流深：1030-600=430mm径流模数：4300.1=43万m3/km2水库年径流量：430.78=33.54万m3查水文图集得，水库坝址处降水变差系数cv=0.3，偏差系数cs=2cv，则各种频率的年径流量如表2-3。表2-3计算方法均值（万m3）cv设计值（%）1050759095移用径流模数法33.560.3549.3332.2225.1719.8017.12查径流深等值法33.540.346.9632.5326.1621.4718.78由表2-3法 可知，两种方法计算的多年平均径流量相近，只出入0.02万m3。变差系数cv的取值也比较相近。为更合理取值，综合各因素，取用两种方法的平均值，则水库年径流量如表2-4：表2-4均值(万m3)cv设计值(%)10205075909533.550.3347.3742.1432.425.5720.4717.782.4设计年径流分配水库无任何实测的水文资料，设计年径流分配移用西洋街（二）站典型年的分配，近同倍比法进行分配到月。在西洋街（二）站径流系列中分析选取1970-1971年作丰水年（p=12），1976-1977年为平水年（p=48），1980-1981年为枯水年（p=87），则水库年径流分配如表2-5：表2-5p1% 月 份均值12345678910111210%0.951.080.770.722.895.9811.1210.695.534.092.141.4147.3720%0.760.60.431.341.932.1811.869.027.223.491.581.7342.1450%0.920.80.610.590.610.296.929.644.563.621.641.132.475%0.730.630.480.470.481.025.467.613.672.861.290.8725.5790%0.660.580.450.390.780.892.326.991.271.420.830.6720.472.5地下水径流量水库库区内有少量的地下泉点补给常年不断。本年11月8日测得流量为为0.0027m3/s，12月1日测得流量为0.0018 m3/s。通过对碗厂村的几位老人的了解，通过他们对各时段的介绍，折算后得出各月的径流量如表2-6。表2-6月份123456789101112合计径流量(万m3)0.40.20.10.10.10.80.80.80.80.650.550.45.7水库设计规模为小（2）型蓄水工程，年径流设计保证率取用p=75%，由该水库年径流量总分配如表2-7。表2-7月份123456789101112合计径流量(万m3)1.130.830.580.570.581.826.268.414.473.511.841.2731.272.6水库蒸发水库与气候站同处于西洋江流域，两地均处于西洋江流域的分水岭上，两地相距直线距离34.5km，两地海拔高程虽然出入较大，但属同一个流域，有相同的气候条件，故水面蒸发量移用气候站实测的蒸发量进行分析。该站有1954年至2002年的水面蒸发统计系列，用适线法将该系列频率计算，矩法估参数，点线配合情况见图。取cs=2cv。得均值为1637.61mm，cv=0.008，各频率蒸发量如表2-8。表2-8p%1020507590均值蒸发量(mm)1483.41545.41618.51717.11810.71637.61水库设计规模为小（2）型水库工程，水面蒸发采用与径流量对应的保证率，选用p=75%，水面蒸发分配直接采用对应的年内分配，结果如表2-9。表2-9月份123456789101112合计蒸发量(mm)111.8106.5206.7217.2235.8174.7135.9145.8140.786.0 98.0 58.0 1717.12.7水库泥沙计算水库及下游的西洋街（二）站均未进行悬段质泥沙观测，水库泥沙计算按正常运行年限的沉积泥沙估算：vd=n=1.245万m3 取1.2万m3 n水库正常运行年限，取30年；r平均侵蚀模数。库区土壤侵蚀主要以水力侵蚀为主，但库区植被好，植被率在80%左右，查土壤侵蚀强度分级标准得，轻度侵蚀的侵蚀模数为800t/km2；f水库径流面积；r0沉积物的容重，取1.5t/m3。2.8渗漏损失坝轴区基底基岩均为灰白色厚层石英砂岩泥质粉矿岩、微弱含水层，岩层产状倾向上游，地层防渗性能好，无构造影响和不利组成。 故库盆内不会有漏水现象有在，渗漏损失按中等地质条件，采用时段平均库容的1%计算。2.9 洪水计算水库无实测的洪水资料，洪水计算根据1994编制的省暴雨洪水查算实用手册进行计算。2.9.1、基本情况水库径流面积f=0.78km2，主河长l=1.6km，河床平均坡降i=0.088。水库洪水由库区径流的暴雨所形成，洪水与暴雨同频率。2.9.2、洪水标准水库主体工程为浆砌石坝，根据水利水电工程等级划分及洪水标准sl2000规定，工程等级为五等，设计洪水标准为20年一遇(p=5%)，校核洪水标准为200年一遇(p=0.5%)。2.9.3、设计暴雨计算 （1）、设计暴雨历时、时段根据省暴雨特点，设计暴雨历时取24h，时段t取1h。查图暴雨等值图将径流集雨中心各种历时的统计参数值列于表2-9-1，并列出各种频率的设计点暴雨量。2、计算点设计暴雨量的递增指数值，列于表2-9-2。 h6p h24pn2p=1.285lg n2p=1.285lg h1p h6p其它历时点暴雨计算如下：h(25)=5%=h24p4n3p6n2ptn2p h(25)=0.5%=h24p4n3p6n2ptn2ph(723)=5%=h24p24n3ptn2ph(723)=0.5%=h24p24n3ptn2p3、进行0.78km2的暴雨历时的af1t值计算查省暴雨区划图得，水库位于暴雨第十区，由省分区综合时面a.p关系表进行径流面积为0.78km2的各时段的aft值，见表2-9-3。4、按省一日暴雨分区雨型表的十区排列次序，将h面t值排列下表2-9-42-9-5。-23-二十年一遇暴雨净雨过程计算二百年一遇暴雨净雨过程计算2.9.4产流计算1、确定产流渗数值查省暴雨洪水查算手册的附图产流参数分区图可知，该工程的综合产流参数分别为：wm=100mm，wt=82mm,fc=2.2mm/h，e=3mm，r=10mm。2、1h逐时段雨量计算，计算过程如表。2.9.5汇流计算1、汇流系数与雨强的计算及取值。查汇流系数数分区图得：cm=0.4、cn=0.65。由表可算出，p=5%的最大3h净雨强度为60mm，p=0.5%的最大3h净雨强度为78.6mm，均超过非线性，经全省分析、设计、校核标准主净雨强度取值的规定：3h净雨强度取10mm。2、纳希瞬时单位线参数n、k值计算b=f/l2=0.78/1.62=0.305m1=cmf0.262j0.171b0.476(i/10)0.84f0.109 =0.40.780.2620.0880.1710.3050.4761 =0.999n=cnf0.161=0.651.060.161=0.625k=m/n=0.83/0.65=1. 6013、时段单位线计算(1)由n、k值查s(t)曲线查用表，将t/k、s(t)分别列于表，并计算t(h)值。(2)由表2-9-6的计算结果绘制s(t)曲线图。(3)由s(t)曲线图从t=0起，每隔1h读取s(t)值，填入表2910，按公式q(1.t)=10f/3.6v(1.t)计算出水库河流1h10(mm)时段单位线q(1.t)列于表2-9-7。4、推求洪水过程(1)采用以下公式，由设计净雨和时段单位线推求设计洪水地表流量过程线。q11i=qir1/10q12i=qir2/10 q1mi=qirm/10(2)基流流量计算根据水库径流区的地理位置，查最大基流量分布图，计算水库坝址断面的基流量。q基=1.0m3100f=0.009m3/s(3)潜流流量计算潜流流量采用等腰三角形回加法，地表洪水起涨点潜流流量为零，第一时段为q潜，到地表径流终止点为三角形顶点，出现潜流洪峰流量q潜m，此后递减。具体按以下公式进行计算：q潜m=fcf/3.6t(t为地表洪水过程历时)p=5%，