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水文设计
工程水文
课程设计报告
第一章绪论………………………………………………1
1.设计题目
2.设计目的及要求
3.设计任务
4.设计时间
第二章文字部分…………………………………………1
1.流域概况
2.水库简介
3.基本方法
4.结语
第三章图表部分……………………………………………7
1.表
2.图
第一章绪论
一、设计题目——东周水库防洪调节计算
二、设计目的及要求：
《工程水文学》课程设计的目的有三：
一是通过设计系统地掌握由暴雨资料推求设计洪水及调洪计算的基本方法和步骤。
通过对资料的收集、处理、计算、绘图和合理性分析等环节、全面锻炼学生综合运用所学专业知识的运用技能，以及培养学生独立思考、分析问题解决问题的能力。
二是进一步了解山东省现行的一套方法和有关图表的使用。
三是给学生一个水库指标复核演算的模式，以增加学生在生产第一线的实践能力。
三、设计任务：
1、由暴雨资料推求设计洪水。
2、由设计洪水演算出出库洪水。
四、设计时间——2006年3月6日—11日。
第二章文字部分
第一节流域概况
山东省新泰市东周水库位于泰沂山南区，柴汶河上游支流上，流域面积F=189KM2，河道干流平均坡度J=0.0042m/m，干流长度L=30.9KM。
设计流域内皆为山丘区，土壤为壤土和砂壤土，植被条件一般，每年7—9月份为该流域的主雨期，降水量可达全年的60%以上，多为气旋雨和锋面雨。
多年平均降雨量约为800mm，多年平均径流量约为340mm,多年平均最大二十四小时降水量约为103mm。
由于本流域水文要素观测资料较少，缺乏实测水文资料，本次设计按无资料情况进行。
第二节水库简介
东周水库为综合性中型水库，设计总库容为8000万m3，防洪库容为740万m3，兴利库容为6630万m3，设计灌溉面积为13万亩，设计年发电量为103万度。
水库上游有三座小
（一）型水库，水库距新汶矿区、磁莱铁路约10KM，津浦铁路约80KM。
泄洪建筑物为开敞式溢洪道，溢洪道底（堰顶）高程为217.5m,堰顶净宽为40m,内设四孔闸门，闸门尺寸（宽×高）为10×12m。
根据国家规范（SDJ12—78规范），该水库为二等工程，大坝为二级建筑物，由此确定大坝的防洪设计标准为百年一遇（P=1%），千年一遇（P=0.1%）校核并以可能最大洪水作为保坝设计洪水。
水库方面的基本资料如下：
1）水库水位（G）与面积（F）、水库水位（G）与库容（V）关系曲线。
2）泄洪建筑物为开敞式溢洪道，溢洪道底（堰顶）高程为217.5m,堰顶净宽为40m,内设四孔闸门，闸门尺寸（宽×高）为10×20m。
3）假定泄洪道不设闸门控制运用：
水库汛期限制水位、兴利水位与溢洪道堰顶高程平起。
第三节基本方法
1）由暴雨资料推求设计洪水。
由于缺乏资料，水文分析计算采用图集法。
根据山东省水利厅暴雨洪水组编制的《山东省山丘区暴雨径流查算图》（1979年10月）中提供的方法及有关图表进行计算。
其中，设计暴雨量的时程分配采用分区设计雨型，取计算时段长2小时。
产流计算采用降雨径流相关法，汇流计算采用综合瞬时单位线法。
2）由设计洪水经过水库调洪验算，求出出库洪水即水库调洪计算采用单辅助曲线法。
第四节基本步骤
本次设计的具体任务是：
完成东周水库的设计洪水计算及东周水库设计条件下的防洪特征水位及库容的推求，进而确定出坝顶高程，各部分的具体步骤如下。
（一）水文计算部分：
1.设计暴雨的计算：
采用山东省暴雨参数等值线图推求，设计历时取24小时，先求设计标准的点雨量，再由点面关系换算为面雨量。
（1）设计点雨量的计算
由“山东省多年平均最大24小时降雨量等值线图”及“山东省最大24小时降水量变差系数Cv等值线图”，查流域中心处的X24,Cv。
=107mmCv=0.55（CS=3.5CV）
由Cs=3.5Cv，P=1％查“P-III型曲线模比系数Kp值表”求Kp=2.96.,由此得到东周水库百年一遇最大24小时设计点暴雨量。
.
Kp=2.96
24,P=
24×Kp=107×2.96=316.72mm
由“山东省三日暴雨换算系数K值图”查得三日换算系数：
K=1.25
由此求得百年一遇最大三日设计点雨量
3p=K×
24,p=1.25×316.7=395.9mm
（2）设计面雨量的计算：
由流域面积F=189KM2,设计历时T=24小时，3天查“山东省点面换算系数表”得：
点面换算系数：
K24=0.9722,K3d=0.9811。
由此求得24小时，3天设计面雨量
24,P=K24﹡
24,P=307.9mm﹒
3,p=K3d﹡
3,p=388.4mm。
（3）设计暴雨的日程分配：
按“山东省泰沂山南北区二小时雨型表”进行日程分配，查得：
第一天：
1,p=0.35（
3,p-
24,P）=0.35﹡80.5=28.2mm
第二天：
2,p=0.65（
3,p-
24,P）=0.65﹡80.5=52.3mm
第三天：
3,p=
24,P=307.9mm
2．设计净雨量的计算：
根据“山东省暴雨径流关系使用范围表”，东周水库以上流域为大汶河流域，津浦铁路以东山丘地区且F=189KM2小于300KM2，由此确定该流域的设计Pa=40mm,Im=60mm使用
+Pa-Y相关图的第四号线，第四号线的
+Pa-Y相关关系见表1-3。
（1）设计净雨量的计算方法为：
第一天：
用
+Pa,p查图
第二天、第三天：
用
+Im查图
计算结果填入表：
（表一）
逐日设计净雨计算表
日程
Pa
+Pa
h
备注
第一天
28.2
40
68.2
12.1
Pa,p=40mm
Im=60mm
使用第四号线
+Pa～Y
第二天
52.3
60
712.3
41.8
第三天
307.9
60
367.9
278.9
（2）设计净雨的时程分配：
为了计算简单、山东省采用先计算逐日净雨量，然后将净雨量分配到各个阶段的方法求得各时段的净雨。
由“山东省泰沂山南北区二小时雨型表”，计算设计净雨的时程分配，填入表二。
表二见下页。
（表二）
设计净雨时程分配计算表
日程
净雨深
净雨分配过程（△t=2小时）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
合计
第一天
%
53.9
40.1
6.1
100
12.1
6.52
4.84
0.74
12.1
第二天
%
30.0
40.0
23.0
7.0
100
41.8
12.5
16.7
9.6
2.9
41.8
第三天
%
1.5
0.3
3.9
3.9
2.9
13.7
21.2
34.5
8.5
6.4
3.2
100
278.9
4.2
0.8
10.9
10.9
8.1
38.2
59.1
96.2
23.7
17.8
8.9
278.9
3、设计洪水过程线的计算：
（1）计算各日瞬时单位线参数M值：
各日根据净雨量及产流历时的不同，采用不同的单位线。
设计流域属于人黄山丘地区，M的计算公式为：
M1=0.24F0.33J-0.27Tc0.17h-0.20
式中：
F----流域面积（KM2）
J-----干流平均坡度（m/m小数）
Tc-----该日的产流历时（小时）
h-----日净雨量（mm）
计算结果填入表三。
（表三）
逐日M1计算表
日程
h（mm）
tc（小时）
M1
备注
第一天
12.1
6
4.885
F=189KM2
第二天
41.8
8
4.004
J=0.0042m/m
第三天
278.9
22
3.253
（2）推求各日采用的单位线：
查“山东省山丘地区、山丘平原混合区瞬时单位线参数M与2小时单位线表”，得各日F=100KM2，h=10mm,t=2小时的单位线，将其乘以F/100=189/100=1.89，便得设计流域采用的单位线，填入表四。
（3）设计洪水过程线的计算：
首先求出各时段净雨形成的部分径流过程，将其迭加，即求得地面径流过程，再加入基流，即求得设计洪水过程线，其运算过程填入表四。
最后根据表四绘出洪水过程线图。
4、成果合理性分析：
合理性分析途径：
（1）与不同方法的成果比较。
（2）与当地历史调查洪水的成果相比较。
（3）与临近水文站根据实测资料计算成果相比较。
此次设计，因资料不足，该步工作暂不作具体分析。
5、设计洪水计算成果汇编：
通过分析论正后，此次设计采用瞬时单位线计算成果。
汇编情况填入表五。
表五见下页。
（表五）
东周水库设计洪水计算成果表
设计
标准
暴雨设计参数
设计面雨（mm）
设计净雨（mm）
设计洪峰
（m3/s）
设计洪量
（104m3）
24
CV
CS
X24
X3天
h24
h3天
P=1%
107
0.55
1.925
307.9
388.4
12.1
278.9
1700.282
6339.0492
P=0.1%
463.7
599.2
431.6
530.8
2733
10035
PMP
920.0
1187.5
866.8
1082.8
5738
20470
备注
（1）涉及洪水过程线见表四，图（5）
（2）设计洪量指由三日设计暴雨的产流量
（二）水库调洪演算部分：
利用单辅助曲线法，将P=1%的设计洪水过程线进行调洪演算。
（1）根据表1-1，绘制水库特性曲线及水库蓄泄关系曲线。
（2）根据表1-1，计算并且绘制单辅助曲线。
（3）用单辅助曲线调洪演算。
（4）求设计调洪库容Vm,设计洪水位Gm,最大下泄流量qm.
（5）在同一坐标中，绘制入库洪水和出库洪水过程线。
（6）求坝顶高程：
坝顶高程H=G设+h爬+△h
式中：
h爬=0.89△h=2.81
由调洪计算表知：
qm=979。
再查图q=f（v）曲线得最大库容V总=3180万m3。
已知起调库容V=800万m3，则：
设计调洪库容Vm=3180-800=2380万m3。
以qm=979m3/s，查q～z曲线，得：
设计洪水位G设=224m。
则：
坝顶高程H=G设+h爬+△h=224+0.89+2.81=227.7m。
因校核洪水未做，此次设计坝顶高程就取设计条件下的。
第五节结语
通过这次实习，使我们真实的了解了修建一项水利工程所必需的一些步骤。
使我们收集资料处理资料的能力得到了提高。
同时也使我们的分析问题解决问题的能力得到了提高。
实习是教学中的一个重要的环节，是对课本知识的必要补充和练习。
经过这次实习，我们对于课本上的一些知识得到了一些新的认识和更进一步的理解。
第三章图表部分
东周水库特性曲线表
水位
（m）
库容
（万m3）
水面面积（km2）
4孔全开泄量（m3/s）
水位
（m）
库容
（万m3）
水面面积（km2）
4孔全开泄量（m3/s）
216.55
600
225.5
1360
217.50
0
226.0
4459
6.775
1488
218.0
925
2.448
20
226.5
1620
218.5
60
227.0
5170
7.462
1752
219.0
1186
2.767
112
227.5
1900
219.5
170
228.0
5951
8.137
2040
220.0
1487
3.277
236
228.5
2190
220.5
310
229.0
6798
8.820
2348
221.0
1843
3.834
392
229.5
2492
221.5
480
230.0
7714
9.156
2640
222.0
2253
4.384
572
230.5
2816
222.5
675
231.0
8691
2992
223.0
2718
4.926
776
231.5
3146
223.5
890
232.0
9729
3300
224.0
3238
5.481
996
224.5
1120
225.0
3817
6.086
1236
表1——1
表1——3
东周水库以上流域暴雨径流关系表
X+Pa
（mm）
径流深（mm）
X+Pa
（mm）
径流深（mm）
X+Pa
（mm）
径流深（mm）
备注
50
4
190
111
330
243
第
四
号
线
60
8
200
120
340
252
70
13
210
130
350
262
80
18
220
139
360
271
90
24
230
148
370
281
100
33
240
157
380
290
110
40
250
167
390
299
120
48
260
177
400
308
130
57
270
186
140
65
280
196
150
74
290
205
160
83
300
214
170
92
310
224
180
101
320
233
表1-（3）
东周水库单辅助曲线计算
水库水位Z
（m）
库容
V总
（万m3）
堰顶以上库容V
（万m3）
V/△t
（m3/s）
下泄流量
q
q（m3/s）
q/2
（m3/s）
V/△t+
q/2
（m3/s）
217.5
800
0
0
0
0
0
218.0
925
125
174
20
10
184
219.0
1186
386
536
112
56
592
220.0
1487
687
954
236
118
1072
221.0
1843
1043
1449
392
196
1645
222.0
2253
1453
2018
572
286
2304
223.0
2718
1918
2664
776
388
3052
224.0
3238
2438
3386
996
498
3884
225.0
3817
3017
4190
1236
618
4808
226.0
4459
3659
5082
1488
744
5826
227.0
5170
4370
6069
1752
876
6945
228.0
5951
5151
7154
2040
1020
8174
229.0
6798
5998
8331
2348
1174
9505
230.0
7714
6914
9603
2640
1320
10923
231.0
8691
7891
10960
2992
1496
12456
232.0
9729
8929
12401
3300
1650
14051
表1——（4）
东周水库单辅助曲线法调洪计算（P=1%）
时间
（t）
流量
（m3/s）
时段
（△t=
2h）
平均流量
（m3/s）
时段末的V/△t+
q/2（m3/s）
时段末的下泄流量（m3/s）
总库容（万m3）
库水位（m）
0
0
0
0
0
0
800
217.5
1
1.9
0-1
1.9
1.9
0.2
2
18.979
1-2
10.5
12.2
1.3
3
70.148
2-3
44.6
55.5
6.0
4
94.853
3-4
82.5
132
14.3
5
73.353
4-5
84.2
201.9
21.9
6
41.265
5-6
57.4
237.4
25.8
7
14.664
6-7
28.0
239.6
26.0
8
8.976
7-8
11.9
225.5
24.5
9
4.468
8-9
6.75
207.8
22.6
10
2.760
9-10
3.65
188.9
20.5
11
2.145
10-11
2.45
170.9
18.6
12
1.960
11-12
2.05
154.4
16.8
13
56.771
12-13
29.4
167.0
18.2
14
208.48
13-14
133.0
281.8
30.6
15
267.13
14-15
238.0
489.2
53.2
16
154.51
15-16
211.0
647.0
70.3
17
62.224
16-17
108.0
684.7
154
18
63.56
17-18
62.9
593.6
134
19
122.61
18-19
93.1
552.7
125
20
101.25
19-20
112.0
539.7
122
21
50.214
20-21
75.8
493.5
111
22
19.508
21-22
34.9
417.4
94.1
23
7.369
22-23
13.5
336.8
36.6
24
3.437
23-24
5.4
305.6
33.2
25
30.337
24-25
16.9
289.3
31.4
26
57.32
25-26
43.8
301.7
32.8
27
107.47
26-27
82.4
351.3
38.2
28
215.81
27-28
162.0
475.1
107
29
249.15
28-29
465.0
833.1
215
30
432.31
29-30
341.0
959.1
248
31
918.55
30-31
675.0
1368.1
377
32
1578.1
31-32
1248.0
2257.1
617
33
1700.3
32-33
1639.0
3279.1
834
34
1048.2
33-34
1374.0
3819.1
979
3180
224
35
588.95
34-35
819.0
3659.1
968
36
288.18
35-36
439.0
3130.1
796
37
97.429
36-37
193.0
2527.1
627
38
26.99
37-38
62.2
1962.3
468
39
7.5
38-39
17.3
1511.6
360
40
2.965
39-40
5.25
1156.9
255
41
2.102
40-41
2.55
904.5
234
42
1.934
41-42
2.00
672.5
152
43
1.9
42-43
1.9
522.4
118
图1
图2
东周水库特性曲线（Z-F图）
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
216
218
220
222
224
226
228
230
232
面积F
水位Z
系列1
图3
图4
图5
图6
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