水文学案例分析资料.docx

1、水 wen 学案例分析12-1 青年水库为年调节水库，以下述资料用时历法（计入损失），试求水库兴利库容、设计蓄水位及其蓄水、弃水过程。1）坝址断面设计苦水年（P=90%）流量过程见表12-15.设计枯水流量过程表 12-15月份234567891011121流量m3 / s9.8711.9810.8030.906.195.9016.346.795.191.710.694.16（ 2）用水部门设计枯水年需水要求见表12-16 。设计枯水年需水过程表 12-16月份234567891011121灌溉000.172.130.914.383.100.070.82000用水发电6.626.626.626

2、.626.626.626.626.626.626.626.626.62用水共计6.626.626.798.757.5311.009.726.697.446.626.626.62（ 3）水库水位面积，水位容积曲线见表12-17。水库水位容积、水位面积关系表 12-17水位95100102104106108111112114（ m ）水面面积0.0560.0750.0840.0880.0960.1030.1130.1120.133（ 108 m2 ）水库容积0.450.780.951.101.281.481.711.942 20（ 108 m2 ）（ 4）蒸发损失标准见表12-18。水库蒸发损失标

3、准表 12-18月份123456789101112蒸发1.091.655.107.336.109.7017.57.7010.605.452.852.06损失（ 5）水库每月渗漏损失按月平均蓄水量的1%计。（ 6）水库设计死水位 Z 死 102m 。（ 7）下游水位变化不大，平均为86.0m。解：（ 1）首先不考虑水量损失，计算各时段的蓄水量。将水库的来水和用水过程以月为时段，按水利年度列于表格第（ 1）、（ 3）、（ 5）栏，由时段水量平衡方程计算各时段水库的余水量和缺水量列于表格第（6）、（ 7）栏，可得 V1 91.4 106 m 3 ,V2 16.9 106 m3 ,V3 17.6 10

4、6 m3 , V440.910 6 m3 ，则可确定库容为V40.9 106 m3 。（ 2）计算各时段平均蓄水量V ，即各时段初，月末蓄水量平均值（10）栏。（ 3）计算各时段平均水面面积A 。可由第（ 10）栏 V 查水库容积曲线和面积曲线，得各月的A ，列于第（ 11）栏。（ 4）由当年实测蒸发资料计算所得的蒸发损失标准，列于表第（12）。（ 5）由蒸发标准乘以月平均水面面积得蒸发损失量，列于第（13）栏。（ 6）根据库区的地质情况，决定渗漏标准，填于第（14）栏。（ 7）用月末平均蓄水量乘以渗漏标准得渗漏损失水量，填于第（15）栏。（ 8）蒸发损失加上渗漏损失的和，为总水量损失，填于（

5、16）栏。（ 9）不计损失的用水量加上总水量损失的和为总出库水量，填于第（17）栏。（ 10）用来水量和考虑损失的用水量进行平衡计算，余水填于（18）栏，缺水填于第（19）栏。（ 11）累计各连续时段的余、缺水量，得V186.610 6 m 3 ,V219.8 106 m3 ,V3 15.8 106 m3 ,V446.910 6 m 3 ，得库容 V 46.919.81650.7106 m3 。（ 12）由于 V死 95106 m3 ，则 V死V兴50.710 695106145.7106 m3 。在水库水位、容积水位容积曲线上查得水位为Z蓄107.5m 。（ 13）求出各时段水库蓄水量填于（

6、20）栏和弃水量（21）栏。（ 13）检查计算结果是否有误。根据水量平 衡 原理， 应有W末 W用 W损 W弃 0。 本 题中 ：290.3239.115.335.90 说明计算无误。12-2 按习题 12-1 的资料和推求的水库兴利库容、设计蓄水位，不计水头损失，用列表法推求保证出力和设计枯水年的年发电量。a，将习题12-1 题中的来水量列于第（2）栏，发电用水列于第（3）栏，月末水库蓄水列于第（4）栏，由水库水位、容积曲线和月平均=蓄水量查得月平均水位列于第（5）栏，将下游平均水位列于第（6）栏，用月平均水位减去下游水位得水头列于第（7）栏，计算水库的平均出力列于第（8）栏。本题中用公式N

7、=A*Q*H 静A 取 8来水取表中用水流量。例如： 2 月份N=8*16.5*6.62=8741-12 月份以此类推，列表如下。月份 (1 ） 来水 (2)发电用水 (3)月末水库蓄水 (4) 月平均水位 (5)下游水位 (6)水头 (7)出力（ 8)225.917.499.3102.58616.5874331.517.4110.6104.18618.1959428.417.4122.9105.58619.51033581.217.4132.1106.28620.21069616.317.4134.2106.58620.51086715.517.4125.7105.58619.5103384

8、2.917.4127.513086201059917.817.4135.9106.68620.610911013.617.4133106.58620.51086114.517.4123.6105.38619.31022121.817.4109.31048618953110.917.498.3102.58616.5874b，计算保证出力。供水期的平均出力即为保证出力N p (10861033 10861022 953874) / 61014kWC，计算年发电量。第（8）栏的平均值就是此年的平均出力，N1012kW ；将其乘以一年的小时数，即为6此年的发电量8.8710 kW ? h 。水库水位、

9、面积曲 8面 765432109095100105110115水位水库水位、容积250200150积容1005009095100105110115水位天福庙水库防洪复核设计一、设计任务2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553.6km ，河长358.2km，河道比降 1.06%，总库容 6367 万 m，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

10、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。4 调洪计算。5 坝顶高程复核。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258.2km，河道比降 10.6 ，总库容 6367 万 m，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3348m，坝高 6

11、3.3m，电站总装机 6040kw。水库死水位 378m，死库容 714 万 m，正常蓄水位 409m，3相应库容 6032 万 m。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

12、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

13、 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1d 洪量3d 洪量重现期备注3/8 38 3（m s）（× 10 m）（× 10 m）1193546831.02681.53021762198437391.07381.666431826

14、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水库防洪治涝灌溉供水水电站工程城镇及工城镇及工总库容保护农田治涝面积灌溉面积装机容量等级工程规模矿企业的矿企业的（× 108m3）（× 104 kw）（万亩）（万亩）（万亩）重要性重要性一大（1）型>10特别重要 500>200150特别重要 120二大（2）型101.0重要500 100200 6015050重要12030三中型1.0 0.10中等100306015505中等305四小（1）型0.10 0.01一般30515 350.5一般51五小（2）型

15、0.01 <5 30.510.001水库工程建筑物防洪标准防洪标准 重现期（年） 水工山区、丘陵区平原区、滨海区建筑物的校核类别设计混凝土坝、浆砌石坝及其设计校核土坝、堆石坝他水工建筑一10005005000 2000可能最大洪水（ PFM）或300 1002000 100010000 5000二500 1002000 100050002000100501000300三100501000 5002000100050 20300 100四50 305002001000 30020 1010050五30 202001003000 2001050 20依据天福庙库容量，根据防洪标准 GB502

16、01-94 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、量系列更具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 1978 2001 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1978 2001 年峰量关系得1d， 3d 洪量（见表格）。天福庙水库洪峰、洪量系列3d洪量 W 年份洪峰 Q1d 洪量 W 3d洪量 W年洪峰 Q1d 洪量 Wm13m13份3）83833）8383（m/s（10 m）（10

17、m）（m/s（10 m）（10 m）195818030.62370.996819805710.17250.209219591310.04340.066419811260.08410.124119602660.09210.138019825820.21270.317219612000.06640.102319834370.21240.322319626400.19990.2924198423890.54890.8518196310360.37270.572519851210.06130.130719644520.13140.131419862180.09790.192419655190.1452

18、0.230019874380.16770.286419661890.08170.125319882220.11540.179019677740.18760.285219895920.22290.318919688380.28320.659419906340.12090.179019694280.15140.221319918040.23340.315819705980.22330.310319928510.26350.328819713890.16810.287719934250.1195003630.079719941670.11770.213119734450.1

19、4570.223319952610.09850.186019742400.08130.158919964870.23410.433419758480.14830.248019975440.13830.318619762720.09310.138019989740.22620.413519771620.09150.179519991700.07340.168619782990.15250.281220006130.21130.315719796340.28800.539320014710.19130.2986195818030.62370.996819805710.17250.20921979-

20、2001 年峰、量相关关系五、设计洪水计算时流量时段流量时段流量时段流量段m3/s t=1hm3/s t=1hm3/st=1hm3/st=1h096.619216.33645.25524.8157220183.53744.25624.221085211563843.55723.531345221383941.75822.841568231214040592294138.36021.56209025108.44236.66120.6723892691.54334.86219.382138.72783.54433.16318.291465.52868.64532.2641

21、7.3101005.12953.34631.36516.111768.83040.94730.46615.312494.331514829.56714.413584.932614928.76813.514421.23354.85027.86912.615358.73448.55127.27011.816344.83546.35226.6711117313.73618232.537洪峰流量按数量大小排序年份Qm3m/s193529921984238918261930195818031963103619989741992851197584819688381991804196777419626401

22、97963419906342000613197059819995921982582198057119975441965519199648720014711964452197344519874381983437196942819934251971389197829919762721960266199526119742401988222198621845.2532644.25435.4经验频率计算P1 =M 1P2 =M 2N1 1N1 1MPMP112210.5721.13621.70522.27332.8417210.6P3 = mn 1mP33 6.704 8.905 11.106 13.3

23、07 15.508 17.709 19.9010 22.1011 24.3012 26.5013 28.7014 30.9015 33.1016 35.3017 37.5018 39.7019 41.9020 44.1021 46.3022 48.5023 50.7024 52.9025 55.1026 57.3027 59.5028 61.7029 63.9030 66.1031 68.3032 70.5033 72.7034 74.9035 77.1019612001966189199917019941671977162195913119811261985121197264F流量根据公式：

24、 Q天福庙 = F3679.303781.503883.703985.904088.104190.304292.504394.704496.90天福庙2F 天福庙分乡站3 Q分乡站 ，W 天1d =F 分乡站W 分1d，F 天福庙W 天3d = F 分乡站 W 分3d 计算。由公式计算理论频率曲线的统计参数Q平均 =1/NQi=548.80m3/sCv =0.91C =2.67C =2.43sv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） =3360.47 m3

25、/s ，P=0.2%时的洪峰流量 3200 m3/s 。1d 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.

26、705110.22330.221340.09790.727120.22290.243350.09310.749130.21270.265360.09210.771140.21240.287370.09150.793150.21130.309380.08410.815160.19990.331390.08170.837170.19130.353400.08130.859180.18760.375410.07340.881190.17250.397420.06640.903200.16810.419430.06130.925210.16770.441440.04340.947220.15250.4

27、63450.03630.969230.15140.485W 平均 = 1/n W i =0.19 ×108m3Cv =0.72Cs =2.96Cv=2.1373由曲线图可知， p=0.2%时的校核流量 Wp=W平均 × ( 0.2%Cv+1）=9.6 ×10 m83p=0.2%时所对应的 1d 的洪量为 0.95 × 10 m。3d 洪量的相关数据序号峰量频率序号峰量频率11.04570.0057240.230.5120.96680.011250.22330.5330.85180.017260.22230.5540.65940.07270.22130.5

28、750.57250.09280.21310.660.53930.11290.20920.6270.43340.13300.19240.6480.41350.16310.1860.6690.32880.18320.18240.68100.32230.2330.17950.71110.31890.22340.1790.73120.31860.24350.1790.75130.31720.27360.16860.77140.31580.29370.15890.79150.31570.31380.1380.82160.31030.33390.1380.84170.29860.35400.13070.8

29、6180.29240.38410.12530.88190.28770.4420.12410.9200.28640.42430.10230.925210.28520.44440.07970.947220.28120.46450.06640.969230.2480.49W 平均 =1/n W i =0.3× 108m3Cv =1/W平 =0.71Cs =3.18Cv=2.2683由曲线图可知， p=0.2%时的校核流量 Wp=W平均 ×( 0.2%Cv+1）=1.499 × 10 m p=0.2%时所对应的 3d 的洪量为 1.55 × 108 m3合理性分

30、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33洪峰（ m/s ）洪量 （m/s ） h1d3dP=0.2%的设计洪32002639043055.6峰、洪量典型洪水过程线2389.019879.621663.4的洪峰、洪量起止时间1984.7.26.81984.7.26.0241984.7.26.07.28.24计算放大比KQ

31、=Qmp/Qm典 =1.34 Kw1=Wtp /Qt 典 =1.32Kw3-1= (43055.6-26390)/(21663.4-19879.6) =9.34设计洪水过程线计算表时间流量放大倍比放大流量时间（ t=1h ）流量放大倍比放大流量（t=1h ）096.61.32127.5123645.29.34422.16815721.32755.043744.29.34412.828210851.321432.23843.59.34406.29313451.321775.43941.79.34389.478415681.322069.7640409.34373.6517911.322364.1

32、24138.39.34357.722620901.322758.84236.69.34341.844723891.32/1.343201.264334.89.34325.03282138.71.322823.0844433.19.34309.15491465.51.3222004532.29.34300.748101005.11.321679.854631.39.34292.34211768.81.321598.994730.49.34283.93612494.31.321498.264829.59.34275.5313584.91.3214004928.79.34268.05814421.2

33、1.321385.325027.89.34259.65215358.71.321375.945127.29.34254.04816344.81.321287.335226.69.34248.44417313.71.321198.6153269.34242.8418232.51.321157.385435.49.34330.63619216.31.321135.215524.89.34231.63220183.51.321099.895624.29.34226.028211561.321032.145723.59.34219.49221381.32990.865822.89.34212.9522

34、31211.32980.325922.19.34206.41424103.91.32967.346021.59.34200.8125108.41.32/9.34870.566120.69.34192.4042691.59.34854.616219.39.34180.2622783.59.34779.896318.29.34169.9882868.69.34720.526417.39.34161.5822953.39.34680.786516.19.34150.3743040.99.34640.566615.39.34142.90231519.34595.986714.49.34134.4963

35、2619.34569.746813.59.34126.093354.89.34511.8326912.69.34117.6843448.59.34452.997011.89.34110.2123546.39.34432.44271119.34102.743645.29.34422.1687210.69.3499.004六、设计洪水调洪计算库水位库容 ( ×104m3)左岸溢洪道坝顶溢洪道合计泄流量q1(m3/s)q2(m3/s)q(m3 /s)3983460000399367037037400389010701074014100216021640243253650365403454553025555404477573010383340550049222301152406523511304001530407551513456051950408579015828352417409604518451095294041063102115137534904116596237016954065天福庙水库为有闸溢洪道， 调洪时段 t=1h ，洪起调水位为正常蓄水位409m，在次水位下，3左岸溢洪道 2 孔、坝顶溢洪道4 孔全开的流量为2940m/s 。当入库洪