云南农业大学工程水文课程设计.docx
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云南农业大学工程水文课程设计
工程水文及水利计算
课
程
设
计
天福庙水库防洪复核计算
学院：
水利水电与建筑学院
课程代码：
3091039
*********************
班级专业：
2010级水利水电工程
学号：
**********
************************
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1.06%，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。
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KS1—1。
表KS1—1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
1
1935
4683
1.0268
1.5302
176
2
1984
3739
1.0738
1.6664
3
1826
不能定量
4
1930
不能定量
5
1958
2820
1.2201
1.9500
三、防洪标准选择
表3-1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
〉500
>200
〉150
特别重要
〉120
二
大
（2）型
10～1.0
重要
500～100
200～60
150～50
重要
120～30
三
中型
1.0～0.10
中等
100～30
60～15
50～5
中等
30～5
四
小
（1）型
0.10～0.01
一般
30～5
15～3
5～0.5
一般
5～1
五
小
（2）型
0.01～0.001
<5
〈3
〈0.5
〈1
表3-2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
1000～500
5000～2000
可能最大洪水（PFM）或
10000～5000
300～100
2000～1000
二
500～100
2000～1000
5000～2000
100～50
1000～300
三
100～50
1000～500
2000～1000
50～20
300～100
四
50～30
500～200
1000～300
20～10
100～50
五
30～20
200～100
3000～200
10
50～20
依据天福庙库容量，根据《防洪标准》GB50201-94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1959—1977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。
即：
=
=（553.6/1083.0）
=0.63931
………………………………①
=
=0.51117
…………②
=
=0.51117
…………③
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，并按公式①②③换算天福庙水库峰量，填入表中4.1
根据1978—2001年峰量关系得1d，3d洪量（见表格）。
由于1984年洪水于1826年、1930年洪水相当，且为1826年以来的地2~4位，故设
=2385m3/s，
=2380m3/s
4、天福庙水库洪峰、洪量系列：
见KS1-1。
表：
4-1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）
年份
洪峰Qm（m3/s）
1d洪量W1（108m3）
3d洪量W3（108m3）
1958
1803
0.6237
0.9968
1980
571
0.1725
0.2092
1959
131
0.0434
0.0664
1981
126
0.0841
0.1241
1960
266
0.0921
0.1380
1982
582
0.2127
0.3172
1961
200
0.0664
0.1023
1983
437
0.2124
0.3223
1962
640
0.1999
0.2924
1984
2389
0.5489
0.8518
1963
1036
0.3727
0.5725
1985
121
0.0613
0.1307
1964
452
0.1314
0.1314
1986
218
0.0979
0.1924
1965
519
0.1452
0.2300
1987
438
0.1677
0.2864
1966
189
0.0817
0.1253
1988
222
0.1154
0.1790
1967
774
0.1876
0.2852
1989
592
0.2229
0.3189
1968
838
0.2832
0.6594
1990
634
0.1209
0.1790
1969
428
0.1514
0.2213
1991
804
0.2334
0.3158
1970
598
0.2233
0.3103
1992
851
0.2635
0.3288
1971
389
0.1681
0.2877
1993
425
0.1195
0.1824
1972
64
0.0363
0.0797
1994
167
0.1177
0.2131
1973
445
0.1457
0.2233
1995
261
0.0985
0.1860
1974
240
0.0813
0.1589
1996
487
0.2341
0.4334
1975
848
0.1483
0.2480
1997
544
0.1383
0.3186
1976
272
0.0931
0.1380
1998
974
0.2262
0.4135
1977
162
0.0915
0.1795
1999
170
0.0734
0.1686
1978
299
0.1525
0.2812
2000
613
0.2113
0.3157
1979
634
0.2880
0.5393
2001
471
0.1913
0.2986
图4-1
根据以上峰、量关系计算历史洪水的1d、3d洪量：
例如：
1935年：
由Qm=4680m3/s
W1=0.0002042*Qm+0.07096=1.0266×108m3
W3=0.0002983*Qm+0.1341=1.5301×108m3
依次计算填入表4-2
表4-2分乡站与天福庙峰、量换算
年份
洪峰流量（m3/s）
1d洪量（×108m3）
3d洪量（×108m3）
1935
分乡站
4680
1.0266
1.5301
天福庙
2992
0.5248
0.7821
1984
分乡站
3739
1.0738
1.6664
天福庙
2389
0.5489
0.8518
1826
分乡站
天福庙
2385
0.5550
0.8580
1930
分乡站
天福庙
2380
0.5570
0.8598
1958
分乡站
2820
1.2201
1.9500
天福庙
1803
0.6237
0.9968
五、设计洪水计算
1、对天福庙坝址峰量1d、3d系列进行频率计算，推求出各种设计频率的实际峰量及1d、3d的设计洪量
由统一样本法,
（%），
分别计算洪峰Qm,W1,W3的频率
考证期至今：
N=2001-1826+1=176
实测洪水系列：
n=44
N年中的特大洪水：
a=5
n年中的特大洪水：
l=2
表5-1洪峰洪量计算表：
年份
洪峰Qm
排队
序号
经验频率
（Q-Q'）^2
一天洪量
排队
（W1-W1'）^2
三天洪量
排队
（W3-W3'）
^2
PM
Pm
1935
2989
2989
1
0.56%
6143171.5
0.5248
0.6237
0.208
0.7821
0.9968
0.5242
1984
2389
2389
2
1.13%
3528920.8
0.5489
0.557
0.1516
0.8518
0.8598
0.3445
1826
2385
2385
3
1.69%
3513908.5
0.555
0.555
0.15
0.858
0.858
0.3424
1930
2380
2380
4
2.26%
3495188.1
0.557
0.5489
0.1453
0.8598
0.8518
0.3352
1958
1803
1803
5
2.82%
1670665.4
0.6237
0.5248
0.1275
0.9968
0.7821
0.2594
合计
11946
11946
18351854.2
2.8094
2.8094
0.7824
4.3485
1.8057
1959
131
1036
3
5.08%
276194.6
0.0434
0.3727
0.042
0.0664
0.6594
0.1494
1960
266
974
4
7.34%
214871.4
0.0921
0.288
0.0145
0.138
0.5725
0.0898
1961
200
851
5
9.60%
115969
0.0664
0.2832
0.0133
0.1023
0.5393
0.071
1962
640
848
6
11.86%
113934.7
0.1999
0.2635
0.0092
0.2924
0.4334
0.0258
1963
1036
838
7
14.12%
107283.9
0.3727
0.2341
0.0044
0.5725
0.4135
0.0198
1964
452
804
8
16.38%
86167
0.1314
0.2334
0.0043
0.2223
0.3288
0.0031
1965
519
774
9
18.64%
69454.5
0.1452
0.2262
0.0034
0.23
0.3223
0.0024
1966
189
640
10
20.90%
16781.2
0.0817
0.2233
0.0031
0.1253
0.3189
0.0021
1967
774
634
11
23.16%
15262.7
0.1876
0.2229
0.0031
0.2852
0.3186
0.0021
1968
838
634
12
25.42%
15262.7
0.2832
0.2127
0.002
0.6594
0.3172
0.002
1969
428
613
13
27.68%
10514.9
0.1514
0.2124
0.002
0.2213
0.3158
0.0018
1970
598
598
14
29.94%
7663.6
0.2233
0.2113
0.0019
0.3103
0.3157
0.0018
1971
389
592
15
32.20%
6649.1
0.1681
0.1999
0.001
0.2877
0.3103
0.0014
1972
64
582
16
34.46%
5118.3
0.0363
0.1913
0.0006
0.0797
0.2986
0.0007
1973
445
571
17
36.72%
3665.4
0.1457
0.1876
0.0004
0.2233
0.2924
0.0004
1974
240
544
18
38.98%
1125.1
0.0813
0.1725
0
0.1589
0.2877
0.0002
1975
848
519
19
41.24%
73
0.1483
0.1681
0
0.248
0.2864
0.0002
1976
272
487
20
43.50%
550.3
0.0931
0.1677
0
0.138
0.2852
0.0002
1977
162
471
21
45.76%
1556.9
0.0915
0.1525
0.0002
0.1795
0.2812
0.0001
1978
299
452
22
48.02%
3417.3
0.1525
0.1514
0.0003
0.2812
0.248
0.0006
1979
634
445
23
50.28%
4284.7
0.288
0.1483
0.0004
0.5393
0.23
0.0018
1980
571
438
24
52.54%
5250.1
0.1725
0.1457
0.0005
0.2092
0.2233
0.0025
1981
126
437
25
54.80%
5396
0.0841
0.1452
0.0005
0.1241
0.2223
0.0026
1982
582
428
26
57.06%
6799.3
0.2127
0.1383
0.0009
0.3172
0.2213
0.0027
1983
437
425
27
59.32%
7303
0.2124
0.1314
0.0013
0.3223
0.2131
0.0036
1985
121
389
28
61.58%
14752
0.0613
0.1209
0.0022
0.0613
0.2092
0.004
1986
218
299
29
63.84%
44714.4
0.0979
0.1195
0.0023
0.1924
0.1924
0.0065
1987
438
272
30
66.10%
56862.1
0.1677
0.1177
0.0025
0.2864
0.186
0.0075
1988
222
266
31
68.36%
59759.6
0.1154
0.1154
0.0027
0.179
0.1824
0.0082
1989
592
261
32
70.62%
62229.2
0.2229
0.0985
0.0048
0.3189
0.1795
0.0087
1990
634
240
33
72.88%
73147.4
0.1209
0.0979
0.0049
0.179
0.179
0.0088
1991
804
222
34
75.14%
83207.9
0.2334
0.0931
0.0056
0.3158
0.179
0.0088
1992
851
218
35
77.40%
85531.6
0.2635
0.0921
0.0057
0.3288
0.1686
0.0109
1993
425
200
36
79.66%
96384
0.1195
0.0915
0.0058
0.1824
0.1589
0.013
1994
167
189
37
81.92%
103335.1
0.1177
0.0841
0.007
0.2131
0.138
0.0182
1995
261
170
38
84.18%
115911.5
0.0985
0.0817
0.0074
0.186
0.138
0.0182
1996
487
167
39
86.44%
117963.3
0.2341
0.0813
0.0075
0.4334
0.1253
0.0218
1997
544
162
40
88.70%
121422.8
0.1383
0.0734
0.0089
0.3186
0.1241
0.0221
1998
974
131
41
90.96%
143988.2
0.2262
0.0664
0.0103
0.4135
0.1023
0.0291
1999
170
126
42
93.22%
147807.8
0.0734
0.0613
0.0113
0.1686
0.0797
0.0373
2000
613
121
43
95.48%
151677.4
0.2113
0.0434
0.0154
0.3157
0.0664
0.0426
2001
471
64
44
97.74%
199324.6
0.1913
0.0363
0.0173
0.2986
0.0613
0.0447
合计
19132
2778567.7
6.5581
0.2308
10.7253
0.6984
均值
510.5
均值
0.1677
均值
0.2728
Cv
0.81
Cv
0.59
Cv
0.6
根据基本公式：
分别求得：
=0.81
洪峰流量选配：
由
分别取Cv=0.80,
进行配线，记录在表5-2中。
表5-2洪峰流量理论频率曲线选配表：
频率
P（%）
第一次配线
第二次配线
Cv=0.80,Cs=3.0Cv=2.4
Cv=0.80,Cs=2.5Cv=2.0
Kp
Qp
Kp
Qp
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
1
3.81
4.01
2047
3.61
3.85
1965
5
2.01
2.59
1322
2.00
2.58
1317
10
1.26
2.00
1021
1.30
2.03
1036
20
0.54
1.43
730
0.61
1.48
756
30
0.13
1.10
562
0.20
1.16
592
40
-0.13
0.90
459
-0.07
0.94
480
50
-0.34
0.73
373
-0.29
0.77
393
60
-0.50
0.61
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