北塔水库设计洪水与防洪调节计算.docx
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北塔水库设计洪水与防洪调节计算
北塔水库设计洪水与防洪调节计算
专业:
港口航道与治河工程
班级:
14级港航1班
姓名:
张秀芝
学号:
1411080107
指导老师:
徐义萍
2016年6月23日
北塔水库水文水利计算
1.设计任务
1.推求北塔水库P=1%,P=0.1%的设计洪水过程线
2.通过调洪设计计算确定北塔水库设计洪水位,校核洪水位及相应库容(注:
)。
2.流域资料
2.1流域概况
北塔水库坝址位于重庆市永川区境内的长江支流临江河上,集水面积F=992km2。
流域地处四川盆地东缘,植被良好。
流域多年平均降水量为1120mm,多年平均径流深为640mm,多年平均水面蒸发量为950mm。
主河道长94km,河道平均比降为3.85‰,流域平均高程378m。
2.2基本资料
2.2.1北塔站1953~1985年最大洪峰流量及最大一、三、七天洪水总量资料(见附表1)。
2.2.2调查年洪峰流量(调查期无遗漏)
1877年:
=2790m3/s1914年:
=2130m2/s1922年:
=2630m2/s
2.2.3北塔站典型流量过摘录表(见附表2)。
2.2.4水库特征资料:
根据水库大坝的分析,决定拟建泄洪建筑物为无闸门溢洪道,根据实验得:
,其中
,通过技术经济对比分析,溢洪道宽度为
。
下游无防护要求,水库特性曲线(见附表3)。
3.设计任务
3.1.
及
的计算:
3.1.1利用WT~Qm相关关系插补展延调查年相对应时段洪量(见附图1,附图2,附图3及附表4)
3.1.2对历史洪水进行排位分析,确定最大重现期。
对于历史调查洪水最大值即为1877年洪水,因而其最大重现期即为
N=1985-1877=109(年)
3.1.3通过频率计算,适线法推求WTP及QMP
表3-1北塔站洪水峰量计算成果表
频率计算成果表
参数及设计值
情况
峰量
均值
CV
CS/CV
洪水过程
P=1%
P=0.1%
考虑特大洪水
QM
956
0.55
2.9
2736
3776
W1
0.422
0.48
3.2
1.126
1.526
不考虑特大洪水
W3
0.763
0.57
3.6
2.240
3.097
W7
1.138
0.47
3.8
3.108
4.287
3.2采用同频率放大法推求设计洪水过程线
3.2.1典型洪水过程见附表《北塔站典型流量摘录表》,并将其作为典型洪水过程线,其洪峰流量及时段洪量由洪水过程线上摘录而得
表3-2典型洪水与设计洪水洪峰、洪量统计成果
项目
洪峰流量(M3/s)
时段洪量(亿m3)
1d
3d
7d
典型洪水过程
2180
1.088
1.467
1.890
设计洪水过程
2736
1.126
2.240
3.108
校核洪水过程
3776
1.526
3.097
4.287
1d选择时间53:
30~21:
30,3d选择时间段为53:
30~721:
30,7d选择时间段为43:
30~1021:
30
3.2.2计算放大倍比
洪峰放大系数:
K
=
各时段放大系数:
K
=
放大最大1日内各时刻流量
K
=
放大最大(3-1)天时段内各时刻流量
K
=
放大最大(7-3)天时段内各时刻流量
由公式得设计洪水放大倍比P=1%
KQ=
==2736/2180=1.255
K1=
==1.126/1.088=1.035
K3-1=
==(2.240-1.126)/(1.467-1.088)=2.939
K7-3=
==(3.108-2.240)/(1.890-1.467)=2.052
由公式得校核洪水放大倍比P=0.1%
KQp=
==3776/2180=1.732
K1p=
==1.526/1.088=1.403
K(3-1)p=
==(3.097-1.526)/(1.467-1.088)=4.145
K(7-3)p=
==(4.287-3.097)/(1.890-1.467)=2.813
3.3绘制库容曲线
在河流上上拦河大坝形成人工湖进行径流调节,这就是水库。
水库的特性曲线是只用来反映库区地形特性的曲线。
水库的形体特性,其定量表示主要是水库水位~面积关系和水库水位~库容关系。
此次设计直接利用所给附表3可得附图8,水位~库容相关关系图,得到附图9水库蓄泄曲线。
3.4计算并绘制双辅助工作曲线。
(Δt=6h)
根据附图8,及2.2.4相关要求和条件经计算可得附表8、附表9北塔水库双辅助线曲线计算北塔水库调洪计算双辅助曲线。
3.5调洪计算
根据附表7北塔水库双辅助曲线,平原水库调洪计算双辅助线以及附图8水位-库容相关关系图计算推求得附表8塔水库双辅助曲线调洪计算(P=1%)以及附表9北塔水库双辅助曲线调洪计算(P=0.1%)
3.6设计成果
北塔水库设计库水位(P=1%)为96.82m,库容为12884万m³,北塔水库设计库水位(P=0.1%)为97.89m,库容为13548万m³.
附表1北塔站1953~1985年洪水资料统计表
年份
W1
W3
W7
备注
1953
1250
0.450
1.040
1.520
Qm:
m3/s
1954
1290
0.569
1.340
2.330
1955
527
0.244
0.518
0.861
WT:
亿m3
1956
516
0.332
0.683
0.851
1957
1710
0.765
1.400
1.680
1958
534
0.343
0.616
0.907
1959
554
0.232
0.462
0.687
1960
1720
0.739
1.000
1.210
1961
965
0.607
0.950
2.140
1962
776
0.321
0.521
0.625
1963
427
0.318
0.619
1.710
1964
718
0.346
1.687
0.982
1965
524
0.239
0.440
0.532
1966
612
0.379
0.685
0.902
1967
773
0.370
0.641
0.737
1968
376
0.223
0.512
1.140
1969
2180
1.010
1.470
2.030
1970
1220
0.675
1.340
1.550
1971
1120
0.565
0.866
1.430
1972
415
0.210
0.441
0.680
1973
1750
0.637
1.220
1.540
1974
545
0.303
0.694
0.759
1975
810
0.324
0.507
0.700
1976
718
0.186
0.388
0.612
1977
1310
0.536
0.857
1.200
1978
217
0.098
0.227
0.312
1979
421
0.206
0.414
0.699
1980
860
0.340
0.735
1.280
1981
855
0.346
0.689
0.978
1982
750
0.384
0.629
0.724
1983
1480
0.454
0.967
1.860
1984
1125
0.449
0.730
0.943
1985
640
0.300
0.595
0.723
附表2北塔站典型洪水过程线
日时分
流量(m3/s)
日时分
流量(m3/s)
41:
00
11:
30
20:
00
23:
00
54:
00
6:
00
9:
00
12:
00
13:
30
15:
30
15:
48
16:
30
18:
54
21:
30
23:
30
63:
30
8:
00
11:
00
62.3
62.3
76.5
85.5
263
628
1340
1780
2150
2180
2160
2080
1490
963
740
483
334
278
620:
20
75:
24
10:
30
16:
30
19:
00
20:
00
80:
42
3:
30
4:
12
11:
00
23:
00
95:
30
13:
00
20:
00
108:
00
10:
00
20:
00
111:
00
214
208
198
162
159
163
281
340
337
249
142
110
99.3
83.4
89.3
88.1
65.5
49.0
附表3水库特征资料
高程(m)
50
60
70
80
90
100
库水面面积(万m3)
0
50
150
200
500
750
库容(万m3)
0
280
1250
3500
7500
13500
附表4相关分析成果表
相关分析
插补成果
相关变量
回归方程
洪量
1877年
1914年
1922年
Qm~W1
Y=0.00038x+0.06332
W1
1.124
1.866
2.518
Qm~W3
Y=0.00057x+0.27545
W3
0.872
1.490
2.030
Qm~W7
Y=0.00074x+0.45333
W7
1.062
1.775
2.400
附表5设计洪水过程线(同频率放大法)
同频率放大法设计洪水过程线(p=1%)
日时分
典型洪水流量
放大倍比K
设计洪水流量过程
修正后设计洪水流量过程
43:
30
62.3
2.052
127.84
127.84
9:
30
62.3
2.052
127.84
127.84
15:
30
67
2.052
137.48
137.48
21:
30
81
2.052
166.21
166.21
53:
30
245.25
2.052/2.939
171.23
208.24
9:
30
1413.3
2.939/1.035
4013.23
2713.26
15:
30
2180
1.255
2735.90
2735.90
21:
30
963
1.035
996.71
996.71
63:
30
483
1.035
499.91
499.91
9:
30
306
1.035/2.939
107.76
206.88
15:
30
247.1
2.939
726.23
726.23
21:
30
213.3
2.939
626.89
626.89
73:
30
209.2
2.939
614.84
614.84
9:
30
199.8
2.939
587.21
587.21
15:
30
168
2.939
493.75
493.75
21:
30
164.3
2.939
482.88
482.88
83:
30
340
2.939/2.052
486.97
413.48
9:
30
268.4
2.052
550.76
550.76
15:
30
208.9
2.052
428.66
428.66
21:
30
155.4
2.052
318.88
318.88
93:
30
119.8
2.052
245.83
245.83
9:
30
104.3
2.052
214.02
214.02
15:
30
93.6
2.052
192.07
192.07
21:
30
84.1
2.052
172.57
172.57
103:
30
87.1
2.052
178.73
178.73
9:
30
88.4
2.052
181.40
181.40
15:
30
75.67
2.052
155.27
155.27
21:
30
60.55
2.052
124.25
124.25
113:
30
49
2.052
100.55
100.55
526.9625
附表6设计洪水过程线(同频率放大法)
同频率放大法设计洪水过程线计算(p=0.1%)
日时分
典型洪水流量
放大倍比K
设计洪水流量过程
修正后设计洪水流量过程
43:
30
62.3
2.813
175.25
175.25
9:
30
62.3
2.813
175.25
175.25
15:
30
67
2.813
188.47
188.47
21:
30
81
2.813
227.85
227.85
53:
30
245.25
2.813/4.145
166.44
205.84
9:
30
1413.3
4.145/1.403
4175.43
2794.37
15:
30
2180
1.732
3775.76
3775.76
21:
30
963
1.403
1351.09
1351.09
63:
30
483
1.403
677.65
677.65
9:
30
306
1.403/4.145
103.57
204.79
15:
30
247.1
4.145
1024.23
1024.23
21:
30
213.3
4.145
884.13
884.13
73:
30
209.2
4.145
867.13
867.13
9:
30
199.8
4.145
828.17
828.17
15:
30
168
4.145
696.36
696.36
21:
30
164.3
4.145
681.02
681.02
83:
30
340
4.145/2.813
501.00
420.50
9:
30
268.4
2.813
755.01
755.01
15:
30
208.9
2.813
587.64
587.64
21:
30
155.4
2.813
437.14
437.14
93:
30
119.8
2.813
337.00
337.00
9:
30
104.3
2.813
293.40
293.40
15:
30
93.6
2.813
263.30
263.30
21:
30
84.1
2.813
236.57
236.57
103:
30
87.1
2.813
245.01
245.01
9:
30
88.4
2.813
248.67
248.67
15:
30
75.67
2.813
212.86
212.86
21:
30
60.55
2.813
170.33
170.33
113:
30
49
2.813
137.84
137.84
附表7设计洪水过程线(同频率放大法)
北塔水库双辅助曲线计算
水库水位
总库容V(万m3)
溢流堰顶以上库容v(万m3)
V/△t
下泄流量q(m3/s)
q/2
V/△t-q/2
V/△t+q/2
90
7500
0
0
0
0
0
0
91
8000
500
231
105
53
179
284
92
8600
1100
509
298
149
360
658
93
9200
1700
787
547
274
513
1061
94
9800
2300
1065
842
421
644
1486
95
10400
2900
1343
1177
589
754
1931
96
11000
3500
1620
1548
774
847
2394
97
11600
4100
1898
1950
975
923
2873
98
12300
4800
2222
2383
1191
1031
3414
99
12900
5400
2500
2843
1422
1078
3922
100
13500
6000
2778
3330
1665
1113
4443
附表8北塔水库双辅助调洪计算(P=1%)
北塔水库双辅助曲线法调洪计算(p=1%)
时间t
流量Q
时段Δt
平均流量
时段末的V/Δt-q/2
时段末的V/Δt+q/2
时段末的下泄流量q
总库容V总
库水位Z
(6h)
(m3/s)
(6h)
(m3/s)
(m3/s)
(m3/s)
(m3/s)
(万m3)
(m)
0
0
0
0
0
0
0
7500
90
6
119
0~1
88
60
88
28
12
119
1~2
176
161
236
75
18
113
2~3
186
233
347
114
24
196
3~4
205
277
437
160
30
491
4~5
453
416
730
314
36
1614
5~6
1144
697
1560
863
42
2550
6~7
2183
969
2880
1911
48
1126
7~8
1929
972
2897
1925
12884
96.82
54
879
8~9
817
754
1789
1035
60
711
9~10
598
635
1352
717
66
612
10~11
587
895
1222
327
72
528
11~12
489
644
1383
739
78
511
12~13
448
554
1092
538
84
420
13~14
434
515
988
473
90
415
14~15
390
483
905
422
96
380
15~16
391
471
874
403
102
649
16~17
574
536
1045
509
108
515
17~18
741
612
1276
664
114
401
18~19
676
615
1288
673
120
300
19~20
516
567
1130
563
126
229
20~21
390
503
957
454
132
198
21~22
317
450
820
370
138
177
22~23
280
416
730
314
144
160
23~24
252
388
667
279
150
166
24~25
243
371
631
260
156
168
25~26
249
365
619
254
162
145
26~27
232
354
597
243
168
114
27~28
193
330
547
217
附表9北塔水库双辅助曲线法调洪计算(p=0.1%)
北塔水库双辅助曲线法调洪计算(p=0.1%)
时间t
流量Q
时段Δt
平均流量
时段末的V/Δt—q/2
时段末的V/Δt+q/2
时段末的下泄流量q
总库容V总
库水位Z
(6h)
(m3/s)
(6h)
(m3/s)
(m3/s)
(m3/s)
(m3/s)
(万m3)
(m)
0
178
0
0
0
0
0
7500
90
6
178
0~1
130
130
89
41
12
169
1~2
260
349
234
115
18
265
2~3
274
508
311
197
24
419
3~4
313
624
367
257
30
2139
4~5
646
1013
524
489
36
3379
5~6
1584
2108
827
1281
42
1492
6~7
2818
3645
1053
2592
13548
97.89
48
1178
7~8
2468
3520
1041
2479
54
959
8~9
1257
2298
864
1434
60
826
9~10
949
1813
760
1053
66
713
10~11
811
1570
699
871
72
689
11~12
675
1374
642
732
78
566
12~13
619
1261
607
654
84
559
13~14
600
1206
590
616
90
569
14~15
540
1130
567
563
96
972
15~16
484
1050
538
512
102
772
16~17
735
1273
611
662
108
601
17~18
1058
1669
724
945
114
449
18~19
995
1719
737
982
120
343
19~20
760
1496
679
817
126
297
20~21
574
1253
605
648
132
266
21~22
468
1073
547
526
138
240
22~23
413
959
50