工程水文及水利计算.doc

工程水文及水利计算 课程设计书课设名称：天福庙水库防洪复核计算姓 名 : 安小虎学 号 ： 2015095081班 级 ： 15农业水利工程1班 2017年6月22日天福庙水库防洪复核设计一、设计任务天福庙水库位于湖北省远安县黄柏河东支的天福庙村，大坝以上流域面积553.6km2，河长58.2km，河道比降10.6%，总库容6367万m3，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。二、流域自然地理概况，流域水文气象特性(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553.6km2，河长58.2km，河道比降10.6，总库容6367万m2，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m3，正常蓄水位409m，相应库容6032万m3。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。库区吹程1000m。（二）水文气象资料1.气象特征。天福庙流域地处亚热带季风区，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1.2m/s,多年平均最大风速15.5m/s，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1083.0km2。3.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KS11。 表KS11 分乡站历史洪水成果序号年份洪峰流量 （m3/s）1d洪量（108m3）3d洪量（108m3）重现期备注1193546801762198437391.07381.666431826不能定量41930不能定量5195828201.22011.9500三、防洪标准选择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500200150特别重要120二大（2）型101.0重要5001002006015050重要12030三中型1.00.10中等100306015505中等305四小（1）型0.100.01一般30515350.5一般51五小（2）型0.010.001530.51 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、堆石坝一100050050002000可能最大洪水（PFM）或10000500030010020001000二5001002000100050002000100501000300三100501000500200010005020300100四50305002001000300201010050五30202001003000200105020依据天福庙库容量，根据水库工程建筑物防洪标准查得天福庙水库工程等级为三级，其防洪标准为：设计T=50年，校核T=500年。(四)、峰、量选样及历史洪水调查1、天福庙水库坝址19591977年峰、量系列根据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19782001峰、量系列直接采用天福庙入库洪水计算。3、分乡站历史洪水换算天福庙水库峰量根据19782001年峰量关系得1d，3d洪量（见表格）。天福庙水库洪峰、洪量系列年份洪峰Qm（m3/s）1d洪量W1（108m3）3d洪量W3（108m3）xy1xy3x2195818030.62370.99681124.531797.2304325080919591310.04340.06645.68548.69841716119602660.09210.13824.498636.7087075619612000.06640.102313.2820.464000019626400.19990.2924127.936187.136409600196310360.37270.5725386.117593.11107329619644520.13140.131459.392859.392820430419655190.14520.2375.3588119.3726936119661890.08170.125315.441323.68173572119677740.18760.2852145.202220.744859907619688380.28320.6594237.322552.577270224419694280.15140.221364.799294.716418318419705980.22330.3103133.533185.559435760419713890.16810.287765.3909111.91531513211972640.03630.07972.32325.1008409619734450.14570.223364.836599.368519802519742400.08130.158919.51238.1365760019758480.14830.248125.758210.30471910419762720.09310.13825.323237.5367398419771620.09150.179514.82329.0792624419782990.15250.281245.597584.07888940119796340.2880.5393182.592341.916240195619805710.17250.209298.4975119.453232604119811260.08410.124110.596615.63661587619825820.21270.3172123.791184.610433872419834370.21240.322392.8188140.8451190969198423890.54890.85181311.322034.9502570732119851210.06130.13077.417315.81471464119862180.09790.192421.342241.94324752419874380.16770.286473.4526125.443219184419882220.11540.17925.618839.7384928419895920.22290.3189131.957188.788835046419906340.12090.17976.6506113.48640195619918040.23340.3158187.654253.903264641619928510.26350.3288224.239279.808872420119934250.11950.182450.787577.5218062519941670.11770.213119.655935.58772788919952610.09850.18625.708548.5466812119964870.23410.4334114.007211.065823716919975440.13830.318675.2352173.318429593619989740.22620.4135220.319402.74994867619991700.07340.168612.47828.6622890020006130.21130.3157129.527193.524137576920014710.19130.298690.1023140.6406221841求和233247.730712.55246082.439722.854720325034平均530.090910.17570.28528nxy4097.976653.91nx212363840b1b2a1a20.000249270.000390.043560.08094W1=0.000249266Q1+0.043564W2=0.000385Q2+0.0809381958-2001年峰、量相关关系（图表见附录1）五、设计洪水和校核洪水计算典型洪水过程线时段t=1h流量m3/s时段t=1h流量m3/s时段t=1h流量m3/s时段t=1h流量m3/s096.619216.33645.25524.8157220183.53744.25624.221085211563843.55723.531345221383941.75822.841568231214040592294138.36021.56209025108.44236.66120.6723892691.54334.86219.382138.72783.54433.16318.291465.52868.64532.26417.3101005.12953.34631.36516.111768.83040.94730.46615.312494.331514829.56714.413584.932614928.76813.514421.23354.85027.86912.615358.73448.55127.27011.816344.83546.35226.6711117313.73645.253267210.618232.53744.25435.4根据公式：=，=，=计算天福庙库区1935,1984，的洪峰流量以及一天和三天洪量。洪峰流量经验频率计算按数量大小排序=年份Qmm3/sM1P1M2P2mP31935298710.571984238621.136182621.705193022.2731958180332.8411963103636.70199897448.901992851511.101975848613.301968838715.501991804817.701967774919.9019626401022.1019796341124.3019906341226.5020006131328.7019705981430.9019995921533.1019825821635.3019805711737.5019975441839.7019655191941.9019964872044.1020014712146.3019644522248.5019734452350.7019874382452.9019834372555.1019694282657.3019934252759.5019713892861.7019782992963.9019762723066.1019602663168.3019952613270.5019742403372.7019882223474.9019862183577.1019612003679.3019661893781.5019991703883.7019941673985.9019771624088.1019591314190.3019811264292.5019851214394.701972644496.90频率曲线见附录2由公式计算理论频率曲线的统计参数Q平均=1nQi=548.80m3/sCv=0.91 Cs=2.67Cv=2.43由查频率曲线方法得1826年，1930年的洪峰流量分别为2296 m3/s和2059 m3/s。P=0.2%时的校核洪峰Q0.2%=Q平均（0.2%Cv+1）=3360.41 m3/s，P=0.2%时的洪峰流量3360.41m3/s。P=2%的设计洪峰Q2%=Q平均（2%Cv+1）=2060 m3/s1d洪量的相关数据序号系列值频率序号系列值频率10.67850.0057240.14830.50720.62370.011250.14570.52930.54890.017260.14520.55140.37270.067270.13830.57350.2880.089280.13140.59560.28320.111290.12090.61770.26350.133300.11950.63980.23410.155310.11770.66190.23340.177320.11540.683100.22620.199330.09850.705110.22330.221340.09790.727120.22290.243350.09310.749130.21270.265360.09210.771140.21240.287370.09150.793150.21130.309380.08410.815160.19990.331390.08170.837170.19130.353400.08130.859180.18760.375410.07340.881190.17250.397420.06640.903200.16810.419430.06130.925210.16770.441440.04340.947220.15250.463450.03630.969230.15140.485频率曲线见附录3W平均=1nWi=0.19108m3Cv=0.72Cs=2.96Cv=2.13由曲线图可知，p=0.2%时的校核洪量Wp=W平均(0.2%Cv+1）=9.6107m3p=0.2%时所对应的1d的洪量为0.96108m3。 P=2%的设计洪量Wp=W平均(2%Cv+1）=0.75108m3 p=2%对应的1d洪量为0.75108m3 3d洪量的相关数据序号峰量频率序号峰量频率11.04570.0057240.230.5120.96680.011250.22330.5330.85180.017260.22230.5540.65940.07270.22130.5750.57250.09280.21310.660.53930.11290.20920.6270.43340.13300.19240.6480.41350.16310.1860.6690.32880.18320.18240.68100.32230.2330.17950.71110.31890.22340.1790.73120.31860.24350.1790.75130.31720.27360.16860.77140.31580.29370.15890.79150.31570.31380.1380.82160.31030.33390.1380.84170.29860.35400.13070.86180.29240.38410.12530.88190.28770.4420.12410.9200.28640.42430.10230.925210.28520.44440.07970.947220.28120.46450.06640.969230.2480.49W平均=1nWi=0.3108m3Cv=0.71Cs=3.18Cv=2.26由曲线图可知，p=0.2%时的校核洪量Wp=W平均(0.2%Cv+1）=1.499108m3p=0.2%时所对应的3d的洪量为1.499108 m3 。Wp=W平均(2%Cv+1）=1.193108m3 p=2%对应的3d洪量为1.193108m3频率曲线见附录4合理性分析 （1）通过对本站洪峰、洪量及其统计参数随时间变化的分析和从洪峰、洪量及其统计参数随地区的变化规律的分析，以及从形成洪水的暴雨方面分析，都得出了相应的合理结论。（2）将各种统计时段洪量的频率曲线点绘制在一张图上，在适用范围内不能相交。因为如果相交，就不能保证同一频率下长时段的洪量大于短时段的洪量。选择典型洪水过程线洪峰（m3/s）洪量（m3/s）h1d3dP=0.2%的校核洪水32002666741638典型洪水2389.01987921663起止时间1984.7.26.001984.7.26.0241984.7.26.07.28.24计算放大比KQ=Qmp/Qm典=1.3 Kw1=Wtp/Qt典=1.3 Kw3-1=（41638-26667）/（21663-19879）=8.38校核洪水过程线计算表时间（t=1h）流量放大倍比放大流量时间（t=1h）流量放大倍比放大流量096.61.3125.583744.28.38370.39615721.3743.63843.58.38364.53210851.31410.53941.78.38349.446313451.31748.540408.38335.2415681.32038.44138.38.38320.954517911.32328.34236.68.38306.708620901.327174334.88.38291.624723891.33105.74433.18.38277.378洪峰,1d交界23891.33105.74532.28.38269.83682138.71.32780.314631.38.38262.29491465.51.31905.154730.48.38254.752101005.11.31306.6