《水文与水利规划》课程设计

1 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 2 第一章第一章 设计年径流及其年内分配计算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 第二章第二章 由暴雨资料推求设计洪水计算由暴雨资料推求设计洪水计算 4 4 设计暴雨计算设计暴雨计算 设计点暴雨量计算 设计面暴雨量计算 设计暴雨过程计算 产流计算产流计算 产流参数确定 设计净雨过程计算 设计洪峰计算设计洪峰计算 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量计算 设计洪水过程线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 第三章第三章 兴利调节计算兴利调节计算 13 水库特征曲线的计算与绘制水库特征曲线的计算与绘制 水库 Z F 曲线 水库 Z V 曲线 死库容计算死库容计算 不计入损失年调节计算不计入损失年调节计算 计入损失的年调节计算计入损失的年调节计算 第四章第四章 防洪调节计算防洪调节计算 21 单辅助曲线计算及绘制单辅助曲线计算及绘制 调洪计算调洪计算 第五章第五章 设计成果设计成果 24 3 水文课程设计水文课程设计 四丁水库位于东江一条小支流上 流域面积四丁水库位于东江一条小支流上 流域面积 F 42 3kmF 42 3km2 2 集水区内主要是低 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 其总库容大于防洪效益的水库 其总库容大于 10001000 万万 m m3 3小于小于 1 1 亿亿 m m3 3 属中型水库 规划设 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分 第一章第一章 设计年径流及其年内分配计算设计年径流及其年内分配计算 一 一 基本资料基本资料 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 1400mm 多年平均年径流深变差系数y 0 35 规划水平年为十年一遇设计枯水年 设计频率 P V C90 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 1 表表 1 11 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 0 3 0 4 7 8 0 18 4 20 4 13 6 14 7 8 7 3 1 1 6 1 8 100 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 2 即 0 7 查表得 0 59 s C v C s C 90p K 2 设计年径流深计算 0 59 1400 826mm p y P Ky 设计年径流总量计算 1000F 1000 826 42 3 3493 98 万 p W p y 3 m 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 表表 1 21 2 设计年径流年内分配计算表 月份 123456789101112 合计 降雨月分 配 234 7818 420 413 614 78 73 11 61 8100 4 第二章第二章由暴雨资料推求设计洪水计算由暴雨资料推求设计洪水计算 2 12 1 基本资料基本资料 1 1 集水区域下垫面情况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 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 3k 河长 L 16 8km 流 2 m 域平均比降 J 0 0202 流域平均高程 502m Z 4 暴雨资料 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 变差系数 如表 2 1 所示 t H v C 表表 2 1 本地区点暴雨统计参数 t h 项目 162472 均值 mm tH 62120190290 水库来水 量 69 8 8 104 8194 164 22 279 52 642 89 712 77 475 18 513 62 303 98 108 31 55 9 0 62 8 9 3493 98 5 变差系数 v C0 370 430 480 48 2 2 设计暴雨计算 设计暴雨计算 1 设计点暴雨量计算设计点暴雨量计算 1 据最大 1 小时 6 小时 24 小时 3 天点暴雨统计参数 均值 Cv 等值线 图 查得集水区域中心点的各历时暴雨参数 Ht Cvt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 5Cv皮尔逊 型曲线 Kp 值 查表查出各历时暴雨 P 1 的 Ktp值和 P 0 1 的 Ktp值列于表中 3 按公式计算 P 1 和 P 0 1 时点暴雨量 Htp tp k HtHtp 2 设计面暴雨量 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 按公式计算 P 1 和 P 0 1 各历时面暴雨量 Htp 面列于表中 ttptp HH 3 np Sp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 1 6 小时时 段范围内 np Sp按下式计算 结果列于表中 6lg Hlg 1 1p6p 61 H np Htp 面 p S 设计点暴雨与面暴雨的计算过程如下表 t h HtCvKpHtpat Htp面np Sp的估算 1620 372 19135 780 928126 00384 61200 432 44292 80 963281 9664 241900 482 65503 50 978492 423 1 lg 面 面 lg6 61 p n p H6 p H1 0 448 面 126 mm P S tp H 6 三 三 设计洪峰流量的推求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 产流参数采用内陆分区 集水面积 F 42 3 平方f 公里 100 平方公里 平均后损率 5 0 毫米 小时 f3d 2 5 毫米 小时 f 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 61 70 01 可考虑作为山区类选用汇流参数 据此 按 3 1 J 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 3 3 设计洪峰流量 Q 的推求 1 t 关系曲线 m Q a 汇流历时估计 1 6 小时时段范围内 1 0 45 126 0 毫米 61 p n p S 假设四个时段 1 2 3 4 小时 计算流量 m Q 计算过程如表 3 1 722900 482 65768 50 985756 9725 小时 面 tp H 毫米 f 毫 米 小 时 f 毫米 面 tp H 毫米 面 tp H 毫米 小时 m Q 秒立方 米 0 5 92 2373988 4 52 589 73739884179 4747977 2110 51 5936 112655121121 1422 88 7 表表 3 1 b 初定 m 1 3 L 61 7 假设四个洪峰流量 3 1 J 500 1000 1500 s 应用公式 0 278 m计算相应的汇流历时 m Q 3 m 4 1 m Q 列于表 3 2 表表 3 23 2 m Q 秒 立方 米 500800110015002000 小时 2 7902563592 4809277162 291070412 1201363541 973009193 c 值的确定 m Q 由两条曲线的交点可求的 848 s 2 44h m Q 3 m 经检查值确在 1 6 小时时段范围内 估算的 正确 不用重新计算 61 p n p S 在图 1 中绘制两条 的的曲线 m Q 图图 1 74 1 5151 22082857 5143 72082895 81388534 1126 71 3803 2 172 121072 4 510162 121072481 06053618 953 223 2691 8 四 四 设计洪水过程线的绘制与摘录设计洪水过程线的绘制与摘录 1 设计毛雨过程的计算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 1 P 1 面 282 毫米 面 492 4 毫米 p H6 p H24 面 面 210 4 毫米 p H24 p H6 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 2 设计净雨过程的计算设计净雨过程的计算 将各个时段的毛雨减去 1 5 0 即得各时段净雨f 其计算结果列于表 4 表表 4 4 时段 项目 123456789101112 占 6 H 21 121 620 810 513 512 5 占 24 H 6 H 2 32 82 0 3 12 33 9 设计毛雨过程 毫米 4 83925 89124 2086 52244 83928 205659 50260 91258 65629 6138 0735 25 9 3 3 分段净雨的计算 分段净雨的计算 1 1 最大最大 2424 小时内分段净雨小时内分段净雨 时段毛雨面 P H P S 61 1 n mm 58 88145 2 126 45 0 时段净雨 面 1 h P H f176 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 176 33 毫米少 120 42 h 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 前 第 1 6 时段净雨总量为 5 62 毫米 h 后 后 373 51 176 33 197 18 毫米 h h h h 最大 24 小时净雨总量 前 后 5 62 176 33 197 18 373 51 毫米 24 h h h h 2 2 最大三天内分段净雨 最大三天内分段净雨 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 1 毫米 f 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 6 H 占 24 H 6 H 7 46 87 69 212 38 77 16 15 94 84 43 3 设计毛雨 过程 毫 米 15 569 6 14 307 2 15 990 4 19 356 8 25 879 2 18 304 8 14 938 4 12 834 4 12 413 6 10 099 2 9 25766 9432 1 f 毫米 555555555555 设计净雨 过程 毫 米 10 569 6 9 3072 10 990 4 14 356 8 20 879 2 13 304 8 9 93847 83447 41365 09924 25761 9432 10 3 天净雨总量天 面 天 72 757 2 5 72 577 毫米 3 h p H3 3 f 除最大 24 小时以外的其余二天净雨总量天 577 373 51 203 49 毫米 3 h 24 h 第一天净雨总量 203 49 73 5 149 57 毫米 1 h 第三天净雨总量 203 49 26 5 53 93 毫米 3 h 4 4 主洪峰过程线的推求主洪峰过程线的推求 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 m Q 洪水过程线表所列 及 代入 计算得主洪峰过程线 并将加时段降 i i Q m Q m Q i 雨开始时刻 33 45 时 得出绘图的对应时刻 如表 5 表表 5 5 i 00 41234 小时 i 012 557 510 i Q m Q 00 110 110 040 秒立米 i Q 084 884893 2833 920 相应时刻 时 313233 53638 541 5 5 分段单元洪水过程线的推求 分段单元洪水过程线的推求 11 前 后及第一天和第三天净雨 形成的各分段单元洪水过程线均分别概化为 h h 1 h 3 h 三角形 及其洪水总量 1000F 洪峰流量 底宽为 i W i h mi Q 3600 2 t Wi t i h 为各分段净雨 即前 后 为各分段单元洪峰过程的洪量和洪 h h 1 h 3 h i W mi Q 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 表表 6 6 单元洪水过程线起迄 时间 时 洪 峰 序 号 净雨起讫 时 间 时 时 降雨历 时t 小时 净雨量 hi mm 单元洪峰 流量 Wm 104立米 单元 洪峰 历时 t 和 单元洪 峰流量 Qm 秒 立米 起始峰顶 终止 1 第一天 0 2424149 57632 681126 45 132 888 2798 02426 45 2 前 24 3175 6223 77269 45 13 9756 6138 243133 45 3 主洪峰 31 33 452 45176 33745 87594 98483133 4541 4 后 33 45 4814 55197 18834 071417 272 572 3529 33 4535 950 45 5 第三天 48 722453 93228 123926 45 47 9151 2287 4850 4574 45 12 表 2 8 设计洪水过程线摘录表 Q sm 3 Q sm 3 时段 h 设计洪水 P 1 时段 h 设计洪水 P 1 0014736 111915622 212416511 313017400 410918286 55519206 6520187 7721169 8922150 91123131 101324112 111672594 125082675 13848 13 第三章第三章 兴利调节计算兴利调节计算 1 1 基本资料 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 设计枯水年 p 90 灌溉用水量成果表 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 8四丁水库四丁水库 Z F 曲线表曲线表 2 泥沙资料 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 140t km2每年 蚀 M 0 8 rp 1 1 不设排水设备 取 m 1 3 灌溉发电引用水管资料 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 蒸发渗漏损失资料 月份 123456789101112 全年 用水量 用 W 万 m 3 92121352446588134107219182302179782800 Z m 86878889909192939495969798 F 万 m 2 0102030374863788998105109114 Z m 99100101102103104105106107108109110 F 万 m 2 119124131144156176189208229253280310 14 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 2200mm x 广东省多年平均年径流等值线图得 1400mm y 广东省多年平均水面蒸发等值线图得 1560mm 测 E 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 表表 9 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 2 计算部分计算部分 1 1 计算并绘制水库水位 容积曲线计算并绘制水库水位 容积曲线 表表 1010 水库库容计算水库库容计算 水位 Z m 面积 F库 万 2 m 2 21 FF 万 3 m 水位高差 Z m 分层库容 V 万 3 m 累计库容 V 万 3 m 123456 8600 515 87105 15115 882020 25125 893045 33 5133 5 903778 5 42 5142 5 9148121 55 5155 5 9263 70 5170 5 176 5 15 9378247 83 5183 5 9489330 5 93 5193 5 9598424 101 51101 5 96105525 5 1071107 97109632 5 111 51111 5 98114744 116 51116 5 99119860 5 121 51121 5 100124982 127 51127 5 1011311109 5 137 51137 5 1021441247 1501150 1031561397 1661166 1041761563 182 51182 5 1051891745 5 198 51198 5 1062081944 218 51218 5 1072292162 5 2411241 1082532403 5 266 51266 5 1092802670 2951295 1103102965 图图 2 2 16 2 2 死库容计算死库容计算 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 8 1 140 42 3 100 47 376 万 3 m 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 3 m 3 3 蒸发损失计算蒸发损失计算 1 陆面蒸发量 2200 1400 800 mm Exy 2 水面蒸发量 E 水 KE 测 0 8 1560 1248 mm 3 水库的年蒸发损失量 E 水 1248 800 448 mm E 17 表表 1111 四丁水库蒸发损失计算表 四丁水库蒸发损失计算表 4 4 兴利调节计算兴利调节计算 1 求不计损失时的兴利库容 V 兴 1418 5 694 724 5 万 3 m 2 求时段末蓄水库容 V V 兴 V 死 724 5 357 1081 5 万 3 m 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 EE 25 1 21 1 28 2 33 6 41 7 41 2 53 8 50 6 47 46 1 34 0 25 5 448 库 F 2 m万 11411310898 893 9112127130130124118115 蒸发损失量 3 m万 2 862 383 053 323 924 616 836 586 115 724 012 9352 3 18 表表 1212 四丁水库不计损失的年调节库容计算 四丁水库不计损失的年调节库容计算 3 计入损失的列表计算 兴 W来 用 最大 1437 537 547 971 799 566 万 V w C 3 m V 兴 V死 799 566 375 043 1156 609 万 V 3 m 备注时间 月 来水量 W 来用水量 W 用 W 来 W 用 万 3 m W 来 W 用 月末库容 弃水 量 万 3 m 万 3 m 万 3 m 万 3 m 万 3 m 万 3 m 1086 54554392 56554749 6087 169 879692 22 12041064 42514370 44514727 4883 2104 8194121 16 18061048 24454354 26454711 3077 3164 21706352 187 78294860 4616166 4816523 52476 4279 5184446 166 4816693 980357 04316 供 水 5642 8923258854 89232 54 89232639 08768411 93548 蓄 水 6712 77192134578 77192 633 6642460 31576990 7074 747518128 1001 84552307 865521081 5 277 3 8 蓄满 有弃 水 8513 61506219294 61506 1296 46058602 480581081 5294 6 9303 97626182121 97626 1418 43684724 456841081 5122 10108 31338302 193 686621224 75022530 77022887 81338 供水 1155 90368179 123 096321101 6539407 6739764 71706 1262 8916478 15 108361086 54554392 56554749 6087 3493 9828001418 43684724 45684 693 9 8 合计 693 98693 98 19 表表 1313 四丁水库计入损失的年调节库容计算 四丁水库计入损失的年调节库容计算 时间 损失水量 万 3 m W 来 W 用 计入损失 的月末库 水位 Z m 月 来 水 量 W 来 万 3 m 用 水 量 W 用 万 3 m 月 末 库 容 V 万 3 m 平 均 库 容 V 万 3 m 平 均 库 水 面 面 积 F 蒸 发 量 E mm 蒸发 渗漏共计 计入损 失用水 量 W 用 万 3 m W 来 W 用 万 3 m 计入损 失的月 末库容 V 万 3 m 弃水量 c 万 3 m 749 608 7 977 30 4 786 37 61469 98 4 169 879692 727 488 3 738 548 5 11425 12 8614 7 38548 5 10 2468 85 102 24 69 32 367 29 944 93 67 754 00 88619 98 1 2 104 819 4 121 711 307 7 719 39811321 12 38437 193989 57828 130 57 83 25 758 88 919 17 79 728 24 99819 97 9 3 164 217 06 352 523 524 76 617 416 23 10828 23 0456 6 17416 23 9 21976 23 361 21 98 197 00 27 722 17 52 531 24 72796 96 1 4 279 518 4 446 357 043 16 440 283 96 98 833 6 3 3196 8 4 40283 96 7 72251 96 453 72 25 174 20 41 547 97 1 357 04 32 94 3 5 642 892 32 588 411 935 48 384 489 32 93 941 7 3 9156 3 3 84489 32 7 76052 32 595 76 05 47 131 8 47 131 8 404 17 5 94 8 6 712 771 92 134 990 707 4 701 321 44 11241 24 6144 7 01321 44 11 6276 14 145 62 76 567 14 43 614 27 61 971 31 93 99 9 F 20 7 475 181 28 1071081 5 1036 10 37 12753 86 8326 10 3610 37 17 1936 37 124 19 36 350 98 76 965 26 37 1156 6 09 165 6979101 3 8 513 615 06 2191081 51081 513050 66 57810 81517 393 236 39 3 277 22 21 1242 4 86 1156 6 09 277 2221101 3 9 303 976 26 1821081 51081 5130476 1110 81516 925 198 92 5 105 05 13 1347 5 37 1156 6 09 105 0513101 3 10 108 313 38 302 887 813 38 984 656 69 12446 15 7164 9 84656 69 15 5629 67 317 56 3 209 24 96 1138 2 87 947 35 94 99 7 11 55 9036 8 179 764 717 06 826 265 22 118344 012 8 26265 22 12 2746 52 191 27 47 135 37 1 1002 9 17 811 98 84 98 6 12 62 8916 4 78 749 608 7 757 162 88 11525 52 9325 7 57162 88 10 5041 29 88 504 13 25 612 49 977 30 4 786 37 6 98 4 3493 982800 448 52 322 51 93 6864 59 146 008 97 2946 0 09 1347 5 37 799 56 6 总 计 693 98 547 9710306 547 9710 306 21 第四章第四章 防洪调节计算防洪调节计算 4 14 1 基本资料 基本资料 1 根据第 2 章设计洪水过程线摘录表 见第二章 2 2 溢洪道设计方案 溢洪道设计方案 初步规划时 溢洪道宽度 B 为 30m 和 40m 两个方案进行比较 为了减少工作量 现只对 B 40m 的方案进行计算 作为设计结果 溢洪道采用无闸门控制的实用堰 经模型试验 流量系数 m 0 35 M m g2 堰顶高程与正常蓄水位齐平 调洪计算起调时 假设汛前水位与溢洪道堰顶高程一致 4 24 2 计算部分计算部分 1 计算并绘制水库的 q V 关系曲线 q MB B 40m m 0 35 M m 1 55 2 3 hg2 根据不同库水位计算 h 和 q 再由图 2 查得相应的 V 将计算结果列于表 15 中 并绘制 q V 关系曲线 如图 3 表表 1515 水库水库 q f V q f V 关系曲线计算关系曲线计算 水库水位 Z m 101 3102102 5103103 5104104 5105105 5106 总库容 V 1157144015001560166017601830189019802080 堰上水头 h 00 71 21 72 22 73 23 74 24 7 下泄流量 q 0 36 31 1045 15 81 501 11656 137 42 47867 202 31 389 275 06 627 354 90 871 441 25 971 533 66 12 631 74 01 图图 3 3 22 图图 4 单辅助