[工学]水文 课程设计.doc

水文计算课程设计任务书天古崖水库水文分析计算太原理工大学水利学院二OO九年二月一、课程设计的性质和意义为了加强学生对基本理论、基本方法的理解和熟悉中小型水利水电工程水文分析与计算，培养学生具有独立分析问题和解决问题的能力，在讲完该门课程内容后，安排1.5周的课程设计，通过进一步的课程设计训练，使学生进一步熟悉和理解水文计算的基本原理和方法，以提高学生综合运用知识的能力。课程设计又是知识深化、拓宽的重要过程，也是培养学生动手能力、实践能力和分析问题、解决问题的能力重要途径，同是也是实现本专业培养目标的重要手段。二、课程设计基本要求课程设计是综合性很强的专业能力及技能训练过程，对学生综合素质的提高起着重要的作用。基本要求如下：1、时间要求：1周；2、任务要求在教师指导下，每位学生独立完成一项给定的课程设计任务，编写出符合综合能力及技能训练要求的设计说明（计算）书以及相关图件。3、综合能力及技能训练要求在课程设计中，能综合应用本门课及相关课程的知识与技能，分析解决课程设计中的问题，使理论深化，知识系统拓宽，专业能力及技能得到进一步延伸。通过课程设计，使学生基本学会依据设计任务和所给资料能正确运用所学知识和规范，初步掌握工程水文及水资源的基本理论、基本方法，达到课程设计任务之要求，提高技术报告的编写能力，提高计算机的应用能力。三、基本资料1 基本情况（1）自然地理特征岚猗河流域位于山西省西部，东经1112711152，北纬38263852，跨越岚县、岢岚、兴县、五寨、保德等五县，北与保德县朱家川流域相邻，东与汾河流域相望,南与兴县尉汾河流域相连，西以黄河为界。河流为东西向流向，属于黄河的一级支流。岚猗河发源于岢岚县境内的饮马池山，流经河口、岢岚及兴县的魏家滩，最后由裴家川汇入黄河。流域内海拔最高为2222m，位于河源处饮马池山顶；最低为870m，位于流域出口处。流域面积2159km2、平均宽度18.9km、长度114km、形状系数0.166，流域水系呈狭长形羽状分布。流域平均坡度9.6。地势东高西低，地形复杂，地面支离破碎，属于典型的黄土高原区。流域内石山区居多，占全流域的63%，其余均为丘陵区。流域上游植被较好，有少数林区；下游较差，属黄土丘陵区，沟壑发育，水土流失严重。（2）水文气象条件岚猗河流域属暖温带大陆性季风气候区，其基本特征是：春季干旱多风，气温回升快；夏季炎热多雨，历时短；秋季天气凉爽，温差较大；冬季寒冷干燥，历时较长。根据岢岚气象站资料，流域内多年平均气温8.4，年最低气温29.3，最高气温38.9，最大冻土深度1.49m。初霜期在十月中旬，终霜期在五月上旬，无霜期160d，年平均日照时数2700h。流域内风力一般为46级，最大可达8级以上，最大风速为20m/s。风向多为西北向。根据岚猗河流域内13个雨量站1956年1998年的降雨资料分析，流域内多年平均降水量500mm，汛期（6月9月）占全年降水量的72.7，最大年降水量（1967年）为831.8mm，最小年降水量（1972年）为242.3mm，全年降水量往往集中在几场暴雨之中。降水年内及年际分布极不均匀，降水的地区分布也不均匀，呈自东北向西南递减的趋势。根据岢岚气象站资料，流域内多年平均水面蒸发量1210.7mm，陆面蒸发量450mm。干旱指数2.42。岚猗河干流两侧共有支流28条，其中以石家会以上的北川河和南川河支流为最大，它们与干流（东川河）在石家会附近汇集后由东向西注入黄河。这些支流中只有岢岚以上干流及北川河有少量清水流量，其余均为季节性河流，常年无水。2 水库概况天古崖水库坝址位于岚猗河中下游的木崖头乡石槽嘴村附近，东经11109，北纬3840。控制流域面积1897km2，占岚猗河流域流域面积的87.9%。流域形状及水系见附图1。水库于1972年1月动工兴建，1976年10月竣工。由于种种原因，至今未投入运行。水库为防洪、灌溉、发电、供水等综合性水利枢纽工程。原设计水库库容2404.81万m3，防洪库容1050.3万m3，兴利库容205.72万m3，死库容1278.5万m3。水库枢纽主要包括：主坝、左副坝、右副坝、溢洪道、泄洪洞、灌溉发电压力管等。主坝为浆砌石重力拱坝，坝顶高程1031.5m，坝高58m，坝顶长度53m，坝顶宽度4m。溢洪道位于大坝右岸，为开敞式宽顶堰形式，溢洪道进口宽25m，槽身宽18m，长100.5m，进口底高程1024.2m，设计洪水标准为50年一遇时，最大泄量为391m3/s，溢洪道相应水深为3.9m；设计洪水标准为120年一遇时，最大泄量为935m3/s，溢洪道相应水深为7.05m。泄洪洞位于主河槽右岸，进口底高程为979.23m，洞身为长23m、宽4.5m4.5m的方型钢筋混凝土压力洞，底坡为1%。设计泄量为519m3/s，最大泄量为536m3/s。灌溉发电压力管位于大坝左岸坝体内，为直径1m的混凝土压力管道，全长21m，进口高程996m，底破1%，最大泄量2.5m3/s。3 设计标准本次水文计算的洪水设计标准根据中华人民共和国国家标准GB5020194，并结合当地实际情况来确定。天古崖水库总库容2409万m3，主坝为浆砌石重力坝，属于中型水库，工程等级为等。洪水设计标准确定为50年一遇，校核洪水标准确定为500年一遇。4基本资料据黄河流域水文年鉴记载，岚猗河流域内先后共设雨量站14个，水文站2处。流域内雨量站最早的设于1955年（岢岚与魏家滩两站），最晚的设于1971年。坝址以上流域范围内（以下称为设计流域）共有雨量站12个，水文站一处。从雨量站在流域内的分布看，雨量站分布不均匀，除裴家川、魏家滩雨量站外，全部集中在设计流域内。而在设计流域内，雨量站又都集中在流域南部。无雨量站区域占设计流域面积的25%。设计流域各测站分布见附图1。（1）降水（暴雨）资料设计暴雨历时取最大1日、最大3日及最大7日，样本按年最大值法选取。本次收集到12个雨量站从建站到1998年共计456站年的降水资料，包括年降水量、最大1日暴雨量、最大3日暴雨量及最大7日暴雨量及其发生日，汛期（69月）及主汛期（7、8月）的降水量。（2）径流及洪水资料岚猗河流域内有裴家川水文站和岢岚水文站，前者位于流域出口处，控制整个流域；后者位于岢岚县城附近，控制着岢岚县城以上干流的流域，控制流域面积476km2。裴家川水文站于1956年设站，1985年撤站；岢岚水文站于1959年设站，1989年撤站。本次收集到两水文站的实测年径流量及年内分布(t)资料为：裴家川水文站1956年1985年30年系列；岢岚水文站19591989年31年系列。洪水系列：裴家川水文站1958年1985年28年系列；岢岚水文站1959年1985年27年系列。样本的选取按年最大值法，资料内容包括洪峰流量Qm及最大1日洪量W1、最大3日洪量W3及最大7日洪量W7。据山西省暴雨洪水调查资料，岚漪河流域在1905年发生了一次特大洪水，岢岚站洪峰流量为923m3/s，裴家川站洪峰流量为1966m3/s。在实测资料中，1967年8月10日岚漪河流域发生了一次大洪水，岢岚站洪峰流量为339m3/s，裴家川站洪峰流量为2740m3/s。裴家川站1967年洪水为1905年以来首位洪水，1905年洪水为第二位；岢岚站1905年洪水为1905年以来首位洪水，1967年洪水量级较小，与1961、1975年实测洪水接近，不作特大值处理。在1905年至今，没有遗漏比1905年更大的洪水。（3）泥沙资料岚漪河属于黄河的一级支流，流域内大都属于土石山区与黄土丘陵沟壑区，山高坡陡，侵蚀较为严重，是一条多沙河流。并且也属于典型的丰水丰沙、少水少沙地区。据岢岚、裴家川两水文站水文实测的悬移质泥沙资料系列，得到两水文站相应的年输沙量系列如表2.10。由表2.10可知，裴家川站多年平均悬移质输沙量1207万t，流域内悬移质泥沙的多年平均侵蚀模数为5591t/km2；岢岚站多年平均悬移质输沙量294万t，岢岚站控制的流域内悬移质泥沙的多年平均侵蚀模数6176t/km2。两站最大年输沙量、年平均输沙量相差悬殊很大。汛期输沙量占年平均输沙量的99%。表3-1 岢岚、裴家川水文站年输砂量年份岢岚裴家川年份岢岚裴家川1958年2255.401972年10.9383.021959年129.573876.421973年894.231275.441960年94.11209.281974年369.24463.801961年346.15545.911975年32.30409.721962年349.10246.561976年82.24232.821963年28.99298.421977年298.531519.311964年136.771853.591978年434.771128.451965年15.3881.921979年164.12118.331966年694.212961.181980年70.35410.181967年2193.118278.081981年61.94507.921968年373.021759.541982年20.54515.611969年297.041262.361983年73.2389.931970年168.03749.711984年5.11137.171971年591.191537.061985年17.11991.40（4）资料的一致性、代表性、可靠性分析同原水文分析相比，本次水文计算资料系列相对较长，但仅用本区资料难以评价其系列的代表性，因此需借助于气候条件相似且具有更长系列的相邻流域的降水资料，对本流域的降水资料进行代表性分析。根据山西省吕梁地区水资源评价供需平衡及对策研究（以下简称对策研究）的成果汇编（1988年）资料：太原站降水资料的实测系列始于1916年，以本流域内的河口、魏家滩、裴家川三个雨量站降水系列与太原站的降水系列比较，采用累积曲线法和差积过程线法分析表明，两地间年雨量在1956年1984年中，丰水、偏丰、平水、偏枯和枯水分类出现的频率、同步性，与太原站多年系列出现的情况非常接近，说明同步期对长系列有较好的代表性。随着系列的继续加长，系列对总体的代表性会越来越好。由此可以说明，本流域实测资料系列具有良好的代表性。本流域内各雨量站的降雨（包括短历时暴雨）和各水文站的径流、洪水及泥沙等资料均摘录于水文年鉴，并经核实无误，资料具有较高的可靠性。四、设计提纲1流域概况2基本资料资料的一致性、代表性、可靠性分析径流洪水3水文分析与计算设计年径流及年径流过程洪水标准设计洪水暴雨洪水特征调查洪水及重现期的确定洪峰、洪量系列的插补延长设计洪水计算设计洪水过程线泥沙与蒸发泥沙蒸发五、报告书要求总要求：语言通顺，说理清晰，层次分明，图表规范，内容充实，成果正确，文字清楚，独立按时完成，统一规格，左侧装订。具体要求是：1）一级标题宋体3号字加粗2）二级标题宋体4号字加粗3）三级标题宋体小4号字加粗4）正文宋体小4号字5）1.5倍行间距，默认页边距6）图、表中字号最大不能超过正文宋体小4号字，可根据表中内容适当减少字号。7）图、表名居中并统一编号。附表：附图：9水文计算课程设计任务书水文实测资料情况表 流域面积 1897km2站名降水径流洪水泥沙河口和尚泉燕家村宋家沟 岢岚黑峪黄土坡三井张家湾大涧阳坪付家洼魏家滩裴家川裴家川岢岚裴家川岢岚裴家川岢岚面积权0.0420.0610.0380.0690.1810.0820.0180.1280.0630.1030.1930.0221955年无无无无有无无无无无无无有无无无无无无无1956年无无无无有无无无无无无无有有有无无无无无1957年无无无无有无无无无无无无有有有无无无无无1958年无无无无有无无无无无无无有有有无有无有无1959年无无无无有无无无无无无无无有有有有有有有1960年无无无无有无无无无无无无有有有有有有有有1961年无无无无有无无无无无无无无有有有有有有有1962年无无无无有无无无无无无无有有有有有有有有1963年无无无无有无无无无无无无有有有有有有有有1964年无无无无有无无无无无无无有有有有有有有有1965年无无无无有无无无无无无无有有有有有有有有1966年有有无有有有无有无有无无有有有有有有有有1967年有有无有有有无有无有无无有有有有有有有有1968年有有无有有有无有无有无无有有有有有有有有1969年有有无有有有无有无有无无有有有有有有有有1970年有有无有有有无有无有无无有有有有有有有有1971年有有有有有有有有有有无有有有有有有有有有1972年有有有有有有有有有有无有有有有有有有有有1973年有有有有有有有有有有无有有有有有有有有有1974年有有有有有有有有有有无有有有有有有有有有1975年有有有有有有有有有有无有有有有有有有有有1976年有有有有有有有有有有无有有有有有有有有有1977年有有有有有有有有有有有有有有有有有有有有1978年有有有有有有有有有有有有有有有有有有有有1979年有有有有有有有有有有有有有有有有有有有有1980年有有有有有有有有有有有有有有有有有有有有1981年有有有有有有有有有有有有有有有有有有有有1982年有有有有有有有有有有有有有有有有有有有有1983年有有有有有有有有有有有有有有有有有有有有1984年有有有有有有有有有有有有有有有有有有有有1985年有有有有有有有有有有有有有有有有有有有有1986年有有有有有有有有有有有有有有无有无无无无1987年有有有有有有有有有有有有有无无有无无无无1988年有有有有有有有有有有有有有无无有无无无无1989年有有有有有有有有有有无有有无无有无无无无1990年有有有有有有有有有有无有有无无无无无无无1991年有有有有有有有有有有无有有无无无无无无无1992年有有有有有有有有有有无有有无无无无无无无1993年有有有有有有有有有有无有有无无无无无无无1994年有有有有有有有有有有无有有无无无无无无无1995年有有有有有有有有有有无有有无无无无无无无1996年有有有有有有有有有有无有有无无无无无无无1997年有有有有有有有有有有无有有无无无无无无无1998年有有有有有有有有有有无有有无无无无无无无34表1 河口站降雨量表(mm)年份年雨量日雨量PaP7开始日P3开始日P1开始日1966年600.697.17月13日92.98月13日45.68月15日1967年986.9171.98月19日132.38月19日838月19日1968年331.451.78月10日46.78月12日29.88月12日1969年549.7101.59月24日61.47月26日557月26日1970年458.768.38月1日52.37月31日34.38月7日1971年622.7153.77月20日104.67月23日58.17月25日1972年262.942.58月18日30.78月24日29.87月19日1973年729.4181.18月19日92.28月19日55.38月19日1974年446.11367月1日79.57月22日79.57月22日1975年476.584.56月9日83.36月13日466月15日1976年506.21138月17日87.98月18日33.58月20日1977年767.3122.58月1日76.68月19日58.28月20日1978年621.5187.18月25日114.68月25日73.78月25日1979年452.455.58月2日55.58月2日538月2日1980年46754.18月23日44.47月23日44.47月23日1981年601.3114.97月1日92.47月1日59.67月3日1982年617.7116.47月29日1307月30日73.97月8日1983年604.6857月23日65.27月11日59.87月26日1984年499.680.26月14日62.26月20日47.26月20日1985年737.7167.49月7日123.59月7日56.69月9日1986年499.5103.46月24日103.46月24日88.76月26日1987年57676.34月19日56.64月23日52.54月24日1988年770.7141.97月17日110.37月17日65.37月17日1989年508.679.87月16日54.87月21日454月19日1990年691.6110.88月25日110.88月25日63.78月27日1991年459.286.85月23日829月30日54.210月2日1992年627.999.97月27日90.38月1日42.28月2日1993年487.864.87月29日51.95月11日42.15月11日1994年640.8167.97月2日151.87月5日81.27月6日1995年725.5189.58月30日99.98月31日79.87月17日1996年693.21138月22日97.58月22日678月23日1997年597.9171.57月13日160.97月17日77.77月17日1998年565.198.37月9日97.57月10日77.87月12日表2 河尚泉站降雨量表(mm)年份年雨量日雨量PaP7开始日P3开始日P1开始日1966年361.61058月15日908月15日908月15日1967年515.9133.28月18日72.78月24日44.48月19日1968年293.560.67月25日527月25日38.97月25日1969年464.596.88月6日96.88月6日50.87月26日1970年402.378.38月5日61.97月9日55.97月11日1971年315.665.47月22日61.17月23日28.37月25日1972年189.7568月24日34.68月24日32.77月19日1973年651.6149.18月19日117.98月19日71.38月19日1974年39178.26月30日35.37月22日28.87月22日1975年545.977.56月10日74.96月13日57.97月28日1976年646.3107.98月18日101.38月18日41.38月20日1977年702.2123.87月1日79.97月4日73.47月5日1978年775.7198.88月5日187.18月5日144.98月7日1979年494.963.37月11日60.77月1日41.28月2日1980年510.9627月23日60.88月25日58.77月23日1981年687.9131.57月1日115.97月1日747月3日1982年599.9203.37月29日156.67月29日67.67月29日1983年594.460.37月7日45.77月11日25.69月7日1984年478.855.46月14日49.96月19日33.66月20日1985年570.8128.29月7日85.69月7日34.49月9日1986年389.387.56月23日70.26月25日58.86月26日1987年520.677.47月9日68.89月2日41.67月9日1988年696.5102.56月30日71.58月12日50.87月17日1989年449.285.47月16日51.37月21日34.17月16日1990年387.385.37月1日51.67月2日31.17月4日1991年320.181.98月9日60.28月9日60.28月9日1992年666.7102.67月26日76.48月29日508月1日1993年469.285.77月29日65.37月29日49.95月11日1994年522.9132.67月2日1047月5日43.87月5日1995年705.5182.18月29日93.18月31日70.87月17日1996年625.3116.78月3日92.68月22日62.38月4日1997年454.5121.57月17日121.57月17日71.77月17日1998年54578.46月30日67.17月10日55.97月5日表3 燕家村站降雨量表(mm)年份年雨量日雨量PaP7开始日P3开始日P1开始日1971年422.5128.57月20日107.47月23日51.37月24日1972年288.543.68月14日267月19日267月19日1973年704.5138.98月13日91.98月12日81.98月13日1974年454.4114.76月30日59.57月4日43.67月1日1975年502.596.58月25日76.96月13日46.38月30日1976年54299.28月16日81.78月18日32.58月19日1977年677.1112.38月1日78.48月19日64.88月20日1978年548.7159.78月25日1008月25日54.98月25日1979年44960.76月23日47.66月27日42.98月2日1980年525.2867月17日60.27月23日60.17月23日1981年522.41006月16日66.36月17日42.95月31日1982年511.2133.57月28日99.97月30日52.78月1日1983年539.7947月23日78.87月26日647月26日1984年451.967.36月14日58.66月20日44.36月20日1985年585.71249月7日929月7日44.39月9日1986年431.974.56月20日73.36月24日68.36月26日1987年565.694.84月19日664月24日664月24日1988年756106.87月13日79.97月17日56.17月17日1989年498.388.77月16日58.87月21日30.27月16日1990年594.790.48月25日90.48月25日63.38月27日1991年468.388.95月23日76.45月23日40.95月23日1992年684.492.27月28日75.28月1日48.28月2日1993年529.279.99月13日70.69月16日62.59月18日1994年647.11497月2日125.47月5日82.87月6日1995年653202.58月30日138.79月2日77.79月2日1996年640.7100.98月22日90.28月22日56.58月23日1997年528.6185.67月13日185.47月17日114.87月17日1998年544.91057月10日102.87月10日79.77月12日表4 宋家沟站降雨量表(mm)年份年雨量日雨量PaP7开始日P3开始日P1开始日1966年496.293.67月14日81.77月16日40.67月16日1967年885.3162.17月29日117.98月19日74.98月19日1968年449808月11日53.88月17日53.88月17日1969年523.987.78月6日81.98月6日44.18月7日1970年381.654.87月27日48.47月31日25.47月21日1971年501.7108.77月23日108.77月23日50.57月24日1972年246.142.87月14日27.87月19日27.87月19日1973年635.5109.18月13日88.88月12日738月13日1974年401.678.96月30日59.77月5日33.47月5日1975年455.4112.88月25日72.36月13日41.37月28日1976年449.672.58月18日69.38月18日32.88月20日1977年601.4113.27月18日87.87月20日60.77月22日1978年568.3111.38月25日94.88月5日57.88月7日1979年37548.36月23日41.58月2日40.68月2日1980年438.680.67月17日56.77月23日56.77月23日1981年453.7101.76月16日77.68月4日53.58月4日1982年422.4105.77月28日85.17月30日49.28月1日1983年497.386.97月8日76.17月11日55.47月25日1984年376.361.76月14日44.56月20日35.76月20日1985年481.4102.99月7日80.39月7日35.79月9日1986年381.957.47月28日52.26月25日47.66月26日1987年486.669.44月19日47.94月24日47.94月24日1988年718.4130.97月17日92.17月17日48.68月13日1989年397.363.97月16日39.87月21日24.17月16日1990年536.157.48月27日55.28月25日47.18月27日1991年406.661.65月23日54.45月23日34.66月9日1992年621.8104.38月25日65.18月31日36.28月31日1993年447.969.57月29日57.97月29日48.65月11日1994年569.4122.68月2日89.67月5日50.88月2日1995年629.8171.68月30日1299月2日679月2日1996年536.482.78月21日77.88月22日53.78月23日1997年449.4127.27月13日120.67月17日757月17日1998年551.4119.37月10日115.17月10日927月12日表5 岢岚站降雨量表(mm)年份年雨量日雨量PaP7开始日P3开始日P1开始日1955年300.262.27月26日61.27月27日33.77月27日1956年484.3415月31日39.56月1日33.39月15日1957年461143.38月24日798月27日498月28日1958年628.8105.17月12日97.87月14日81.57月15日1959年699.7142.87月16日132.97月19日56.37月19日1960年333.490.69月23日66.69月24日369月24日1961年688.1170.48月8日139.88月8日114.38月8日1962年387.8887月12日69.57月13日53.97月14日1963年312.239.95月30日22.96月3日17.36月5日1964年751.867.97月6日56.97月20日39.27月21日1965年262.848.84月17日37.54月17日23.74月19日1966年550.7165.37月13日1207月17日61.77月18日1967年836.3126.68月7日121.28月8日96.78月10日1968年467.380.48月11日527月25日44.67月26日1969年476.789.28月5日78.48月6日55.38月7日1970年390.7827月27日58.87月31日248月1日1971年596.5180.57月20日167.17月23日92.87月24日1972年248.136.98月17日277月19日277月19日1973年621.985.68月19日65.58月19日35.48月13日1974年370.347.17月22日427月22日37.67月22日1975年431.61038月25日84.46月13日43.18月27日1976年432.764.78月18日58.38月18日31.67月28日1977年501.377.77月18日68.37月20日62.37月22日1978年563119.78月5日117.98月5日778月7日1979年414.745.96月23日41.76月27日30.36月29日1980年383.462.57月17日56.67月23日56.47月23日1981年511.3111.58月3日106.28月3日65.58月4日1982年433.780.67月28日61.67月30日39.45月11日1983年493102.57月8日88.57月11日59.47月26日1984年402.453.86月14日32.58月11日306月14日1985年563.698.89月7日68.39月7日36.45月11日1986年396.977.27月28日52.56月25日51.76月26日1987年422.3564月19日41.44月23日40.84月24日1988年581.585.16月25日57.17月17日53.67月17日1989年362.951.38月18日378月23日35.58月24日1990年523.998.47月25日85.97月30日46.87月30日1991年381.352.65月23日48.45月23日27.75月24日1992年535.581.97月28日698月1日32.88月2日1993年507.689.97月29日63.55月11日53.75月11日1994年473.497.58月2日62.68月2日36.88月2日1995年560.1162.68月30日122.29月2日50.99月3日1996年569.289.67月8日75.58月22日53.66月14日1997年453.9146.17月26日105.97月17日70.37月26日1998年457.973.97月10日68.47月10日467月12日表6 黑峪站降雨量表(mm)年份年雨量日雨量PaP7开始日P3开始日P1开始日1959年1960年1961年1962年1963年1964年1965年1966年438.378.17月13日64.97月14日37.37月14日1967