《水文与水利计划》课程设计.doc

水文与水利计划课程设计 广东水利电力职业技术学院水文与水利规划课程设计班级11工管1班学号110311117学生姓名李志斌指导老师舒晓娟第一章设计年径流及其年内分配计算? （3）设计年径流计算年径流年内分配第二章由暴雨资料推求设计洪水计算? （4）设计暴雨计算设计点暴雨量计算设计面暴雨量计算设计暴雨过程计算产流计算产流参数确定设计净雨过程计算设计洪峰计算汇流参数确定设计洪峰及汇流历时的计算设计洪量计算设计洪水过程线计算主洪峰过程线计算的推求分段单元洪水过程线的推求设计洪水过程线的绘制设计洪水过程线的摘录第三章兴利调节计算? （13）水库特征曲线的计算与绘制水库ZF曲线水库ZV曲线死库容计算不计入损失年调节计算计入损失的年调节计算第四章防洪调节计算? （21）单辅助曲线计算及绘制调洪计算第五章设计成果? （24）水文课程设计四丁水库位于东江一条小支流上，流域面积F=42.3km22，集水区内主要是低山和丘陵山地。 根据规划要求，它是一个以灌溉为主、结合发电、并具有一定防洪效益的水库，其总库容大于1000万m，集水区内主要是低山和丘陵山地。 根据规划要求，它是一个以灌溉为主、结合发电、并具有一定防洪效益的水库，其总库容大于1000万m33小于1亿m33，属中型水库。 规划设计的内容主要包括设计年径流、设计洪水、兴利调节和洪水调节四部，属中型水库。 规划设计的内容主要包括设计年径流、设计洪水、兴利调节和洪水调节四部分第一章设计年径流及其年内分配计算 一、基本资料四丁水库所在河流没有水文站，属缺乏实测水文资料地区。 查广东省水文图集知本地多年平均年径流深y=1400mm；多年平均年径流深变差系数VC=0.35。 规划水平年为十年一遇设计枯水年（设计频率P=90）。 对本地气象资料分析，接近十年一遇枯水年的降雨年内分配百分比见表1-11表1-1本地区设计枯水年降雨月分配表月份123456789101112全年降雨月分配%2.03.04.78.018.420.413.614.78.73.11.61.8100四丁水库属无资料地区，只能通过间接途径推求设计年径流及其年内分配。 （1）年径流偏态系数取sC=2vC，即sC=0.7，查表得%90pK=0.59 （2）设计年径流深计算py=PK y=0.591400=826mm设计年径流总量计算pW=1000py F=100082642.3=3493.98（万3m） （3）设计年径流年内分配（即设计枯水年水库来量）按降雨月分配比百分比进行计算，以表1-2的形式列出结果2表1-2设计年径流年内分配计算表第二章由暴雨资料推求设计洪水计算2.1基本资料:2.1基本资料: 1、集水区域下垫面情况集水区内主要是低山和丘陵山地；土壤为砂质粘土和粉土，渗透性中等；植物覆盖率较好，为针叶林和灌木。 2、工程设计标准四丁水库初步规划属中型水库工程，坝型为碾压式土坝，根据国家技术监督局与建设部联合发布的防洪标准（GB50201-94）要求设计洪水（正常运用防洪标准）P=1%；校核洪水（非常运用防洪标准）P=0.1%。 3集水区域地理参数根据1:25000地形图的量侧结果流域面积F=42.3k2m；河长L=16.8km；流域平均比降J=0.0202；流域平均高程Z=502m。 4、暴雨资料本地区属无资料地区，查广东省水文图集得年最大1h、6h、24h、72h(3d)点暴雨统计参数（均值tH、变差系数vC）如表2-1所示月份123456789101112合计降雨月分配%234.7818.420.413.614.78.73.11.61.8100水库来水量69.88104.8194164.22279.52642.89712.77475.18513.62303.98108.3155.9062.893493.98表表2-1本地区点暴雨统计参数项目t(h)162472均值t H（mm）62120190290变差系数vC0.370.430.480.482.2设计暴雨计算1.设计点暴雨量计算 （1）据最大1小时、6小时、24小时、3天点暴雨统计参数（均值、C v）等值线图，查得集水区域中心点的各历时暴雨参数H t、C vt列于表中。 （2）根据广东省小流域洪水特性，点暴雨计算时假定Cs=3.5C v皮尔逊型曲线Kp值，查表查出各历时暴雨P=1%的K tp值和P=0.1%的K tp值列于表中 （3）按公式?tpk?Ht H tp计算P=1%和P=0.1%时点暴雨量H tp。 2设计面暴雨量 （1）按本工程集雨面积F=42.3平方公里查暴雨底区点面换算系数t历时t集水面积F关系图，得各历时的点面换算系数t，列于表中。 （2）按公式t tptpH H?计算P=1%和P=0.1%各历时面暴雨量Htp面列于表中 （3）n p、S p的估算根据以上求得的设计面雨量和本工程集水面积，初估汇流历时在16小时时段范围内，n p、S p按下式计算，结果列于表中6lg)H lg(11p6p)61(?Hn p?pS Htp面设计点暴雨与面暴雨的计算过程如下表 三、设计洪峰流量的推求 1、产流参数查广东省分区产流参数表，产流参数f采用内陆分区，集水面积F=42.3平方公里100平方公里，平均后损率f=5.0毫米/小时，f3d=2.5毫米/小时。 2、汇流参数m的选定本水库集水面积内大部分属于半山区和半高丘区，?=L/3/1J=61.70.01,可考虑作为山区类选用汇流参数。 据此，按?=61.7查表推理公式法（1988年修订）汇流参数m?关系曲线，初定m=1. 33、设计洪峰流量Q的推求 （1）mQt关系曲线（a）汇流历时?估计16小时时段范围内，1-)61(?pn=0.45，pS=126.0毫米；假设四个时段?= 1、 2、 3、4小时，计算流量mQ，计算过程如表3-1t（h）Ht CvKp Htpat Htp面np、Sp的估算1620.372.19135.780.928126.003841-)61(?pn=lg(pH6面/pH1面)/lg6=0.448PS=tpH面=126（mm）61200.432.44292.80.963281.9664241900.482.65503.50.978492.423722900.482.65768.50.985756.9725表表3-1（b）初定m=1.3，?=L/3/1J=61.7，假设四个洪峰流量mQ= 500、 1000、1500（3m/s），应用公式?=0.278?/m41mQ计算相应的汇流历时?，列于表3-2表3-2mQ（秒立方米）500800110015002000?（小时）2.7902563592.4809277162.291070412.1xx63541.973009193（c）mQ、?值的确定由两条曲线的交点可求的mQ=8483m/s，?=2.44h经检查?值确在16小时时段范围内，估算的)61(?pn，pS正确，不用重新计算在图1中绘制两条mQ-?的的曲线图图1?（小时）tpH面（毫米）f（毫米/小时）f?（毫米）tpH面（毫米）tpH面/?（毫米/小时）mQ（秒立方米）0.592.2373988452.589.73739884179.47479772110.5159361126551211211422.88741.5151.22082857.5143.72082895.813885341126.7138032172.1210724510162.121072481.06053618953.2232691 四、设计洪水过程线的绘制与摘录 1、设计毛雨过程的计算推理公式法只需要计算最大24小时设计毛雨过程，由附表3-1广东省分区最大24小时设计雨型（暴雨时程分配）表，查得东江中下游设计雨型，列于表4的第 1、2行。 由表2-1P=1%，pH6面=282毫米，pH24面=492.4毫米pH24面-pH6面=210.4毫米按24小时、6小时两段同频率暴雨长包短控制求设计毛雨过程 2、设计净雨过程的计算将各个时段的毛雨减去f1=5.0，即得各时段净雨其计算结果列于表4表4时段项目123456789101112占6H%21.121.620.810.513.512.5占（24H-6H）%2.32.82.03.12.33.9设计毛雨过程4.83925.89124.2086.52244.83928.205659.50260.91258.65629.6138.0735. 253、分段净雨的计算 （1）最大24小时内分段净雨?时段毛雨PH?面=PS)61(1?n?=(mm)58.88145.212645.0?时段净雨?h=PH?面-f1=176.33(mm)2.455.0-88.581?由表4可见，最大的第8时段净雨仅55.91毫米，比?时段的净雨?h=176.33毫米少120.42毫米；不足的净雨从相邻较大时段即第7时段净雨补足，但第7时段净雨仅54.5毫米，尚不足丛第9时段补足，第9时段净雨53.66毫米，尚差12.26，继续从第10时段补足；开始时间为7时段初，终止时间为7+2.45=9.45时。 ?h前=第16时段净雨总量为5.62毫米，?h后=（?h+?h后）-?h=373.51-176.33=197.18毫米最大24小时净雨总量24h=?h前+?h+?h后=5.62+176.33+197.18=373.51毫米 （2）最大三天内分段净雨（毫米）f1（毫米）555555555555设计净雨过程（毫米）00.891201.522403.205654.50255.91253.65624.6133.0730.25时段项目131415161718192021222324占6H%占（24H-6H）%7.46.87.69.212.38.77.16.15.94.84.43.3设计毛雨过程（毫米）15.569614.307215.990419.356825.879218.304814.938412.834412.413610.09929.25766.9432f1（毫米）555555555555设计净雨过程（毫米）10.56969.307210.990414.356820.879213.30489.93847.83447.41365.09924.25761.9432由附表3-2广东省分区最大3天设计雨型（暴雨时段分配）表，查得东江中下游设计雨型，除最大24小时以外的其余二天各天的总分配数第一天为73.5%，第三天为26.5%。 3天净雨总量3h天=pH3面-3f天72=757-2.572=577毫米除最大24小时以外的其余二天净雨总量3h天-24h=577-373.51=203.49毫米第一天净雨总量1h=203.4973.5%=149.57毫米第三天净雨总量3h=203.4926.5%=53.93毫米4.主洪峰过程线的推求mQ=848秒立米，?=2.45小时=2.5小时由附表6推理公式法（1988年修订）全省综合概化洪水过程线表所列i?/?及iQ/mQ，代入?，mQ，计算得主洪峰过程线，并将i?加?时段降雨开始时刻33.45时，得出绘图的对应时刻，如表5表5i?/?00.41234i?(小时)012.557.510iQ/mQ00.110.110.040iQ（秒立米）084.884893.2833.920相应时刻（时）313233.53638. 5415、分段单元洪水过程线的推求 5、分段单元洪水过程线的推求?h前、?h后及第一天和第三天净雨1h、3h形成的各分段单元洪水过程线均分别概化为三角形，及其洪水总量iW=1000ih F，洪峰流量miQ=3600)(2?tW i，底宽为（t+?）。 （ih为各分段净雨，即?h前、?h后、1h、3h、iW、miQ为各分段单元洪峰过程的洪量和洪峰流量；t为单元降雨历时；?为主洪峰汇流历时），其计算见表6表6洪峰序号净雨起讫时间时时降雨历时t(小时)净雨量h i(mm)单元洪峰流量W m(104立米)单元洪峰历时t+(和)单元洪峰流量Qm（秒立米）单元洪水过程线起迄时间（时）起始峰顶终止1（第一天）02424149.57632.681126.45132.888279802426.452（?前）243175.6223.77269.4513.97566138243133.453（主洪峰）3133.452.45176.33745.87594.98483133.45414（?后）33.454814.55197.18834.071417272.572352933.4535.950.455（第三天）48722453.93228.123926.4547.915122874850.4574.45表2-8设计洪水过程线摘录表时段（h）Q(s m/3)时段（h）Q(s m/3)设计洪水P=1%设计洪水P=1%0014736111915622212416511313017400410918286555192066520187772116989221509112313110132411211167259412508267513848第三章兴利调节计算第三章兴利调节计算 1、基本资料 （1）、由于灌溉和发电没在用水要求方面没有矛盾，采用灌溉用水作为水库用水量。 根据该地区灌溉试验成果，经过综合分析计算，p=90%设计年的灌溉用水量如下表所示表表7设计枯水年（p=90%）灌溉用水量成果表水库水位Z与水库面积之间的关系见下表表表8库四丁水库ZF曲线表 （2）泥沙资料设计使用年限T=100年；本地区无实测泥沙资料，经地区性分析计算得多年平均侵蚀模数蚀M=140t/km2每年；r p)1(1?=0.8；不设排水设备，取m=1； （3）灌溉发电引用水管资料根据初步计算，灌溉发电引水管外径D外=2.0m管底超高为1.5m管顶安全水深1.0m （4）、蒸发渗漏损失资料月份123456789101112全年用水量用W（万m3）92121352446588134107219182302179782800Z(m)86878889909192939495969798F（万m2）0102030374863788998105109114Z（m）99100101102103104105106107108109110F（万m2）119124131144156176189208229253280310（a）蒸发资料本地区属于无资料地区，有关蒸发资料主要是通过查广东省水文图集得到。 查广东省多年平均降雨等值线图得x=2200mm；广东省多年平均年径流等值线图得y=1400mm；广东省多年平均水面蒸发等值线图得测E=1560mm；水面蒸发器折算系数K=0.8。 根据县气象部门提供的资料分析，蒸发量多年平均年内分配系数如下表表9月份123456789101112全年蒸发月分配（%）5.64.76.37.59.39.21211.310.510.37.65.7100(b)渗漏资料根据库区水文地质条件分析，该水库属于中等水文条件，渗漏损失按月平均蓄水量的1%计算。 2.计算部分2.计算部分 1、计算并绘制水库水位容积曲线表10表10水库库容计算水位Z（m)面积F库(万2m)221F F?(万3m)水位高差Z（m）分层库容V（万3m)累计库容V（万3m)123456860051587105151158820202512589304533.5133.5903778.542.5142.5914812155.5155.59263176.570.5170.5937824783.5183.59489330.593.5193.59598424101.51101.596105525.5107110797109632.5111.51111.598114744116.51116.599119860.5121.51121.5100124982127.51127.51011311109.5137.51137.510214412471501150103156139716611661041761563182.51182.51051891745.5198.51198.51062081944218.51218.51072292162.524112411082532403.5266.51266.5109280267029512951103102965图 22、死库容计算初步规划不设坝后式电站，死水位确定主要考虑淤积要求。 V淤=0.8mM蚀FT=0.8114042.3100=47.376（万3m)Z淤根据淤积库容V淤查水库水位容积曲线得Z淤=89.8（m）Z死=89.8+1.5+2+1=94.3（m）再根据水库水位容积曲线查得:V死=357（万3m) 3、蒸发损失计算 （1）陆面蒸发量E=x-y=2200-1400=800（mm） （2）水面蒸发量E水=KE测=0.81560=1248（mm） (3)水库的年蒸发损失量E水-E=1248-800=448（mm）表11四丁水库蒸发损失计算表 4、 4、兴利调节计算 （1）求不计损失时的兴利库容V兴=1418.5-694=724.5（万3m） （2）求时段末蓄水库容V=V兴+V死=724.5+357=1081.5（万3m）月份123456789101112全年损失百分比（%）5.64.76.37.59.39.212.011.310.510.37.65.7100）（陆水E E?25.121.128.233.641.741.253.850.64746.134.025.5448库F（2m万）11411310898.893.9112127130130124118115蒸发损失量（3m万）2.862.383.053.323.924.616.836.586.115.724.012.9352.3表12四丁水库不计损失的年调节库容计算表12四丁水库不计损失的年调节库容计算时间（月）来水量W来用水量W用W来-W用（万3m）（W来-W用）月末库容弃水量备注（万3m（万3m+-（万3m（万3m（万3m（万3m1086.54554392.56554749.6087169.87969222.12041064.42514370.44514727.48832104.819412116.18061048.24454354.26454711.30773164.21706352187.78294860.4616166.4816523.524764279.5184446166.4816693.980357.04316供水5642.8923258854.8923254.89232639.08768411.93548蓄水6712.77192134578.77192633.6642460.31576990.70747475181281001.84552307.865521081.5277.38蓄满有弃水8513.61506219294.615061296.46058602.480581081.5294.69303.97626182121.976261418.43684724.456841081.512210108.31338302193.686621224.75022530.77022887.81338供水1155.90368179123.096321101.6539407.6739764.717061262.891647815.108361086.54554392.56554749.6087合计3493.9828001418.43684724.45684693.98693.98693.98 （3）计入损失的列表计算V兴=（W来-w用）最大-C=1437.537-547.971=799.566（万3m）V=V兴+V死=799.566+375.043=1156.609（万3m）表13四丁水库计入损失的年调节库容计算时间来水量W来（万3m）用水量W用（万3m）月末库容V（万3m）平均库容V（万3m）平均库水面面积F蒸发量E(mm)损失水量（万3m）计入损失用水量W用（万3m）W来-W用(W来-W用)（万3m）计入损失的月末库容V（万3m）弃水量c（万3m）计入损失的月末库水位Z(m)月蒸发渗漏共计+-749.6087977.304786.376146998.4169.879692727.4883738.548511425.12.86147.38548510.246885102.246932.36729944.9367754.008861998.12104.8194121711.3077719.39811321.12.38437.193989.57828130.578325.75888919.1779728.249981997.93164.21706352523.52476617.4162310828.23.04566.17416239.2197623361.2198197.0027722.1752531.247279696.14279.5184446357.04316440.2839698.833.63.319684.40283967.7225196453.7225174.2041547.971357.043294.35642.89232588411.93548384.4893293.941.73.915633.84489327.7605232595.760547.131847.1318404.17594.86712.77192134990.7074701.3214411241.24.61447.013214411.627614145.6276567.1443614.2761971.319399.9F7475.181281071081.51036.103712753.86.832610.36103717.193637124.1936350.9876965.26371156.609165.6979101.38513.615062191081.51081.513050.66.57810.81517.393236.393277.22211242.4861156.609277.2221101.39303.976261821081.51081.5130476.1110.81516.9