水利水文规划课程设计书.doc

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1、目录第1章 设计年径流及年内分配计算1第2章 由暴雨资料推求设计洪水计算1第3章 兴利调节计算12第4章 防洪调节计算17求设计调洪库容及设计水位20求设计调洪库容及设计水位22第五章 四丁水库设计成果23四丁水库水利规划设计计算成果表23第1章 设计年径流及年内分配计算1.1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：本地区多年平均年径流深；多年平均年径流深变差系数。规划水平年为十年一遇设计枯水年（设计频率P=90%）。对本地区气象资料分析，接近十年一遇枯水年的降雨年内分配百分比见表1-1。表1-1 本地区设计枯水年降雨月分配表月份123456789101

2、112全年降雨月分配（%）2.03.04.78.018.420.413.614.78.73.11.61.81001.2计算过程解：（1）年径流偏态系数取（2）设计年径流深计算公式为：=0.59*1400=826 mm设计径流总量计算公式为：=1000*826*42.3=3494 (万m3) （3）设计年径流年内分配（即设计枯水年水库来水量）按降雨月分配百分比进行计算，以表的形式列出结果表1-2 设计年径流年内分配计算表第2章 由暴雨资料推求设计洪水计算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

3、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地形图的量测结果：流域面积F=42.3km2；河长L=16.8 km；流域平均比降；流域平均高程。 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、变差系数）如表2-1所示。表2-1 本地区点暴雨统计参数项目t (h)162472均值(mm)62120190290变差系数0.370.4

4、30.480.482.2 计算过程解：Cs =3.5Cv （1）、设计暴雨定点定面关系的点面关系折算曲线，查暴雨低区的曲线。 （2）、设计雨型采用东江中下游型。 （3）、产流参数采用内陆分区。 （4）、汇流参数m：集水区域属半山区、半高丘区，查曲线时，可内插、略靠近山区线取值。 2、设计暴雨计算 ( 1 )设计点暴雨量计算据最大1小时、6小时、24小时、3天点暴雨统计参数等值线图，查得集水区域中心点的各历时暴雨参数（2）、设计暴雨的计算结果采用表2-2的格式给出1、查表得Cs =3.5Cv皮尔逊型曲线Kp值表查出各历时暴雨P=1%及P=0.1%的Ktp值2、按公式计算P=1%和P=0.1%各历

5、时点暴雨量Htp面设计面暴雨量计算1、 设计暴雨定点定面关系的点面关系折算曲线，查暴雨低区的曲线，查出值2、 按公式np、Sp的估算根据表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，如上表所示。三、设计洪峰流量的推求1、产流参数本工程属内陆分区，查广东分区产流参数表集水面积F=42.3 km2100 km2,平均后损率=5.0 mm/h， mm/h3、 汇流参数m的选定4、 汇流参数m：集水区域属半山区、半高丘区，61.7100，查汇流参数关系图，初定m=1.2设计洪峰流量Qm （P=1%）（1）已如上述，汇流历时估计在16小时时段范围内，Sp=126.1 mm；假设5

6、个时段t=0.5、1、1.5、2.0小时，按公式计算P=1%的时段面雨量Htp面（2）以Htp面 扣除相应历时损失量*t，得时段净雨量并计算净雨强度（3）最大流量（4）据上表的t和相应的Qm绘出Qmt关系曲线，如下图关系曲线有两条，一条是这个表的Qmt （23）另一条是Qm，这个表的（假设4个洪峰流量Qm =650、800、1000、2000m3/s 表（24）（5） Qm、值的确定Qmt、Qm两条曲线的交点的纵、横座标即为所求的Qm、Qm=850 m3/s ，=2.68 h 经检查值在16小时时段范围内，估算的np(16) ，Sp正确，不用重新计算。设计洪峰流量Qm （P=0.1%）（1）已

7、如上述，汇流历时估计在16小时时段范围内，Sp=126.1 mm；假设5个时段t=0.5、1、1.5、2.0小时，按公式计算P=0.1%的时段面雨量Htp面（2）以Htp面 扣除相应历时损失量*t，得时段净雨量并计算净雨强度（3）最大流量（4）据下表的t和相应的Qm绘出Qmt关系曲线，如下图关系曲线有两条，一条是这个表的Qmt设计暴雨量计算结果表（25） （5）Qm、值的确定Qmt、Qm两条曲线的交点的纵、横座标即为所求的Qm、Qm=1120 m3/s ，=2.495 h 经检查值在16小时时段范围内，估算的np(16) ，Sp正确，不用重新计算。设计洪水过程线的绘制与摘录1、 设计毛雨过程的

8、计算推理公式只需计算最大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(1) P=1%时，由前面的表（22）得，=280.9mm，=492.6mm -=211.7mmP=0.1%时，由前面的表（22）得，=375.5mm，=674.8mm -=299.3mm(2) 按24小时、6小时两时段同频率暴雨长包短控制求设计毛雨过程，以乘表2-6的第3行第712时段的%数得第712时段的毛雨，列于表2-6第5行；以（-）乘表2-6第4行16及1324时段的%数，得第16及1324时段的毛雨，列于表2-6第5行。将各个时段的毛雨减去1=5

9、毫米，即得各时段净雨，列于表2-6第7行 表26 （P=1%） 分段净雨计算（1）最大24小时内分段净雨 时段毛雨=126.1=195.9mm 时段净雨=195.952.68=182.5mm (2) 由表2-6可见，最大的第8时段净雨仅55.7毫米，比时段净雨=182.5mm少126.8mm；不足的净雨从相邻近较大的时段即第7、9时段净雨补足，但第7、9时段净雨共107.7毫米，还差19.1毫米，继续从相邻较大时段，即第10时段补足；则时段的开始时刻在第6时段末，终止时间则为自6时段之末以后的小时，即6+2.6=8.68 h。=第16时段净雨总量=3.8mm，=257.9mm最大24小时净雨总

10、量=+=440.4mm表27 （P=0.1%）分段净雨计算（1）最大24小时内分段净雨 时段毛雨=163.3=250.3mm 时段净雨=250.352.495=237.8mm (2) 由表2-6可见，最大的第8时段净雨仅76.1毫米，比时段净雨=237.8mm少161.7mm；不足的净雨从相邻近较大的时段即第7、9时段净雨补足，但第7、9时段净雨共147.3毫米，还差14.4毫米，继续从相邻较大时段，即第10时段补足；则时段的开始时刻在第6时段末，终止时间则为自6时段之末以后的小时，即6+2.495=8.495 h。=第16时段净雨总量=16.4，=385.4mm最大24小时净雨总量=+=58

11、4.3mm主洪峰过程线的推求1、P=1% =820秒立米，=2.68小时由附表6推理公式（1988年修订）全省综合概化洪水过程线表所列及，代入，计算得主洪峰过程线，并将加时段降雨开始时刻30时，得出绘图的对应时刻，如表2-8：分段单元洪水过程线的推求 、及第一天和第二天净雨、形成的各分段单元洪水过程线均分别概化为三角形，其洪水总量，洪峰流量，底宽（t+)。（为各分段净雨，即、；、为各分段单元洪峰过程线的洪量和洪峰流量；t为单元降雨历时；为主洪峰汇流历时），其计算见表2-9 P=0.1% =1120秒立米，=2.495小时 表210 表11设计洪水过程线的绘制（见下图）（2）、洪水过程线的摘录，

12、取。考虑减少调洪计算的工作量，只要求摘录主洪峰段最大一天（2426h）洪水流量过程，并假设起点为零（即）。结果以表2-3格式。第3章 兴利调节计算3.1 基本资料四丁水库是一个以灌溉为主、结合发电并具有一定防洪效益的中型水库。规划水平年为十年一遇设计枯水年（设计频率P=90%）。一、水库来水量见第1章的设计年径流及其年内分配结果。二、水库用水量分析由于灌溉与发电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表3-1所示。表3-1 设计枯水年（P=90%）灌溉用水量成果表月份123456789101112合计用水量W用

13、（）92121352446588134107219182302179782800 三、水库资料1、 水库特征曲线根据四丁水库库区1:10000地形图进行量测计算，水库水位Z与水库面积F之间的关系见表3-2。表3-2 四丁水库ZF曲线表Z（m）86878889909192939495969798F（）0102030374863788998105109114Z（m）99100101102103104105106107108109110F（）1191241311441561761892082292532803102、 泥沙资料（1） 设计使用年限T=100年；（2） 本地区无实测泥沙资料，经地区性分

14、析计算得多年平均年侵蚀模数M蚀=140（3）（4） 不设排沙设备，取m=1。 3、 灌溉发电引水管资料 根据初步计算，灌溉发电引水管外径；管底超高为1.5；管顶安全水深1.0。4、 蒸发渗漏损失资料 （1）蒸发资料本地区属无资料地区，有关蒸发损失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：；广东省多年平均径流等值线图得：；广东省多年平均水面蒸发等值线图得：； 水面蒸发器折算系数。 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表3-3。表3-3 蒸发量多年平均年内分配月份123456789101112全年蒸发月分配（%）5.64.76.37.59.39.21

15、2.011.310.510.37.65.7100（2） 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地质条件，渗漏损失按月平均蓄水量的1%计算。3.2计算过程1、计算并绘制水库水位容积曲线计算四丁水库水位容积曲线时，按下列公式自河底向上逐层计算相邻高程间的容积：2、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。死水位Z死计算公式为：Z死= Z淤+管底超高+引水管外径+管顶安全水深；（结果保留一位小数） 其中：Z淤根据淤积库容V淤查水库水位容积曲线求得；V淤计算公式为： 。3、蒸发损失计算时段蒸发损失量的计算公式为：；其中：各时段（月）的按蒸发的多年平均年内分配比例进行计

16、算；为每月库容的均值，计算式为。 时段蒸发损失量的计算结果以表3-5的形式给出。 3、兴利调节计算首先要判别四丁水库是年调节水库还是多年调节水库。若属于年调节水库，先进行不计损失兴利调节计算，初步确定兴利库容、正常蓄水位和水库蓄水过程，并判断水库是一次运用、二次运用或多次运用。在此基础上再进行计入损失调节计算，确定兴利库容和正常蓄水位。可采用课本相关内容的计算表格形式。解： 在0.080.30范围内，可进行年调节，则先进行不计损失兴利计算。计算结果见表33时段末蓄水库容：已知V死=297万m3、V兴=724万m3，则最大时段末蓄水库容V死 + V兴 = 1021万m3，由4月末起算，采用先蓄后

17、弃的方式，按式V 月末=V月初+（W来+W用）顺时序计算，并以1021万m3 为控制数，若大于1021万m3 ，余水量即为弃水量。根据水库来水量和水库用水量分析，该水库在一个调节年度内充蓄一次、泄放一次便可保证一年的用水需要，故水库的兴利库容为V兴=V缺=724万m3以不计损失的年调节库容计算作为依据，算计入损失的兴利库容，并查算相应的正常蓄水位。见表34在表34中根据平均库容在图2上查出水位Z值，再由Z查出平均库容相应的平均库水面面积，用于求时段蒸发损失量。属一次运用，起调时间同样是4月末。故兴利库容=795计入损失后月末库容时段末蓄水库容：已知V死=297万m3、=795，则最大时段末蓄水

18、库容V死 + = 1092万m3，由4月末起算，采用先蓄后弃的方式，按式V 月末=V月初+（W来+W用）顺时序计算，并以1092万m3 为控制数，若大于1092万m3 ，余水量即为弃水量。当算到10月份时弃水量为负数，些时应从4月按逆时序向后推算V月（旬）初=V月（旬）末-(W来-W用)。算到第10月为止。正常蓄水位的确定由V死 + = 1092万m3，在Z曲线上查得正常蓄水位Z正常=100.9，由V死=297万m3查得Z死=93.6，水库消落深度为100.9-93.6=7.3 m时段蒸发损失量计算表35陆面蒸发量 =2200-1400=800mm水面蒸发量 =0.81560=1248mm时段

19、蒸发损失量的计算公式为： ，如1月份的蒸发损失量计算：E水-E陆=448*5.6%=25.1mm，=25.1*111.5/1000=3万m3。为平均库水面面积。E水-E陆=1248-800=448 mm第4章 防洪调节计算4.1 基本资料1、设计洪水和校核洪水 见第2章计算结果。2、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 ()。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。 4.2计算过程解： q=MBh

20、3/2 、g=10 m/s2 1、单辅助曲线计算及绘制 。2、 调洪计算先算设计洪水情况，即P=1% 第1时段，=190，起调时段初，,由式=+-=190+0-0=190，填入栏，在单辅助曲线上，截取横坐标190向上的交曲线，得相应的纵坐标为16，这就是该时段末的下泄流量，填入栏。 第2时段，=600，起调时段初，q=16，,由式=190，=+-=600+190-16=774，填入栏，在单辅助曲线上，截取横坐标774向上的交曲线，得相应的纵坐标为244，这就是该时段末的下泄流量，填入栏。 其他时段，按上述方法连续求解。由、栏的对应值可绘制水库下泄流量过程线q=f(t)关系线，栏中最大下泄量=5

21、91。求设计调洪库容及设计水位 根据=591，查下泄流量与蓄水量关系图得最大库容=1610，已知起调库容V=1092，则设计调洪库容=1610-1092=518，以=591，查图得设计洪水水位=104.57m。水库下泄流量过程线q=f(t)关系线 校核洪水位情况，即P=0.1%第1时段，=220，起调时段初，,由式=+-=220+0-0=220，填入栏，在单辅助曲线上，截取横坐标220向上的交曲线，得相应的纵坐标为20，这就是该时段末的下泄流量，填入栏。 第2时段，=780，起调时段初，q=20，,由式=220，=+-=780+220-20=980，填入栏，在单辅助曲线上，截取横坐标980向上

22、的交曲线，得相应的纵坐标为292，这就是该时段末的下泄流量，填入栏。 其他时段，按上述方法连续求解。由、栏的对应值可绘制水库下泄流量过程线q=f(t)关系线，栏中最大下泄量=649。求设计调洪库容及设计水位 根据=649，查下泄流量与蓄水量关系图得最大库容=1670，已知起调库容V=1092，则设计调洪库容=1670-1092=578，以=591，查图得设计洪水水位=104.86m。水库下泄流量过程线q=f(t)关系线设计项目设计成果兴利规划死水位（m）93.6死库容(万m3)297正常蓄水位（m）100.9兴利库容(万m3)795防洪规划设计洪水p=1%设计洪水位（m）104.57设计调洪库容(万m3)518最大下泄流量（）591校核洪水p=0.1%校核洪水位（m）104.86校核调节库容(万m3)578最大下泄流量（）649 第五章 四丁水库设计成果四丁水库水利规划设计计算成果表23