完整word版隔河岩水库水文水利计算课程.docx
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完整word版隔河岩水库水文水利计算课程
第一章参考资料
1.1流域概况
清江是长江出三峡后的第一条大支流，发源于湖北省恩施土家族自治州境内的齐岳山隆冬沟。
自西向东流经利川、恩施、建始、咸丰、宣恩、巴东、鹤峰、五峰、长阳、枝城十县市，于枝城市境内注入长江。
干流长423km，总落差1430km.
清江流域面积17000km2，形状呈南北窄、东西长的狭长形，属羽毛型河系。
流域内气候温和，雨量充沛，平均年雨量约1400mm，平均流量440㎥／s。
清江流域资源丰富，除水资源外，还有铁矿、森林及珍贵土特产，但工业基础薄弱，交通不便.开发清江，可获得丰富的电能，还可减轻长江防洪负担,改善鄂西南山区水运交通，对湖北省及鄂西南少数民族地区的发展具有重要意义.
坝址拟定于近南北向河谷下段，河床高程60m左右，两岸山岩对峙,十分陡峭。
岩石主要为下、中寒武系的浅海相碳酸盐,总厚度约1700m.
坝址以下，右岸较平坦、开阔,左岸较陡峭.现场及附近砂、石料丰富,土料缺乏。
坝址一下15km有公路浆砌石桥一座，连通左、右两岸.公路由长阳县城通达坝下3km的居民点（沿右岸）。
枢纽主要开发任务是发电、航运和防洪。
1。
2水文资料
1.2。
1径流资料
隔河岩年月平均流量统计表单位：
m3/s
月份
年份
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
1月
2月
3月
51—52
307。
7
490。
9
203。
9
833。
6
259。
6
448.4
174.6
102。
9
58
36.8
55。
1
255
52-53
304
893
215.2
387
861.8
953。
4
485。
2
219.9
151
71.7
108。
6
193.5
53-54
258。
7
245。
4
243.6
575.8
440.8
164。
3
355。
9
80。
1
153.9
133。
1
163.3
119.9
54-55
624.9
1105
832。
6
2105
1161
165.2
355。
9
80.1
153.9
133。
1
125。
6
317.2
55—56
249.2
275。
6
165。
2
751.4
715.6
499。
4
134
57。
7
45。
8
49。
7
75。
9
204
56-57
410。
6
729。
7
906。
2
825.1
890.2
209。
6
142.5
65。
3
49.6
143。
5
134
153
57-58
320
753。
3
375.7
766.5
375。
7
58。
3
498.4
150.1
106.9
55.9
36
108.6
58—59
636.3
1057
694.8
1199
775。
9
211.5
575.8
152
74.2
66。
3
184
535
59—60
763。
7
695.7
525。
8
241.7
56。
6
87.3
115.2
271.9
163。
4
70
108
359
60—61
296.4
414。
4
825。
1
864.7
151
421.9
151
281。
3
86.1
52。
1
75.4
578
61—62
340。
8
375.7
349。
3
337
314。
4
196.4
386.1
500
223。
7
86。
7
156
269
62—63
535.2
755。
2
944
818.4
614.5
358。
7
230.3
343。
6
187.9
75
46
137
63-64
353.1
1218
509。
8
708.9
1416
273。
8
328.5
337。
9
116。
1
130
130
230
64—65
437。
1
896。
8
708
257。
7
429.5
792。
9
920.4
310。
6
94.4
86
127
83
65—66
373.8
270。
9
590
317。
2
270。
9
688.2
672
165。
2
192.6
93
101
107
66—67
273。
8
658
522
294。
5
128.4
97。
2
187.9
179.4
80。
2
55
195
319
67—68
269
872。
3
839.2
932。
7
268。
1
325。
7
498.4
640
198.2
70
67
370
68—69
598.5
452。
2
129。
3
1746
310。
6
847。
7
314。
4
159.5
139。
7
78
86
135
69—70
354。
9
437.1
576。
8
1954
463.5
953。
4
100.1
184。
1
60.2
50
86
145
70—71
520。
1
641.9
893
727.8
244.5
962。
9
248。
3
111.4
102
122
141
100
71-72
473.9
518
1595
326。
6
296。
4
870。
4
733。
5
220
56.5
36
86
176
72-73
275.6
604。
2
584。
3
196.4
127。
4
227.5
594.7
338
69.7
72
161
132
73—74
528.6
1048
821。
3
815。
6
341。
7
1558
323.8
68。
6
45
36
86
176
74-75
227.5
1010
260。
5
534.3
697.6
519.2
446.5
170.9
89。
2
141
83
123
75-76
700.4
740。
1
1378
890。
2
464。
4
467.3
471。
1
243.4
110.4
64
171
271
76—77
431。
4
625.9
586。
2
926。
1
122。
7
184.1
208。
6
216。
2
70。
9
50
100
481
77-78
829.8
875.1
512。
6
1284
294.5
75。
5
199。
2
304
99。
1
123.7
75.6
143
78-79
387
609。
8
852.4
338。
9
431.4
220
115。
2
233.2
83.6
50。
4
100.1
48。
1
平均
431。
5
688。
2
630
784.2
461。
6
458.8
356
221
109。
4
79.7
109。
4
235.7
1.2.2洪水资料
实测洪水资料
年份
洪峰流量
m3/s
24h洪量
亿m3
72h洪量
亿m3
168h洪量
亿m3
1951
6380
4。
38
8。
18
10。
04
1952
8800
6.06
11。
29
14。
03
1953
5260
3.51
6。
14
8.04
1954
7810
5。
41
11.29
20.18
1955
10620
8。
14
14。
21
24。
68
1956
10200
6。
26
12。
45
16.27
1957
4720
3.30
7。
45
10。
13
1958
7960
5。
56
12.7
20.23
1959
3370
2。
44
5.58
11。
21
1960
6230
4。
18
8.80
13。
78
1961
3140
2.10
3.92
7。
04
1962
8010
5。
50
13.21
19.60
1963
11500
7。
84
15。
28
22。
44
1964
5460
5。
76
11。
70
20.42
1965
4850
3.37
6.04
9。
88
1966
5150
3。
39
6.92
10。
88
1967
8400
5。
75
11.04
17.11
1968
10472
7.84
15.59
21。
61
1969
18158
12。
95
20.42
29。
56
1970
6283
4。
407
7.88
16。
03
1971
11721
7。
67
17.59
20.76
1972
6081
3.99
7。
88
11.38
1973
6081
4。
90
10。
72
17。
35
1974
5880
4.66
10.62
15.78
1975
8031
6。
17
15。
28
22.83
1976
7983
5.35
9.80
14。
69
1977
12201
7.93
17。
60
24.47
1978
5754
4。
50
10.50
15.50
1979
9088
7。
10
16。
00
23。
20
1.2.3历史洪水
据历史洪水调查和文献考证，近300年中，1788年,1883年,1935年，1920年曾发生特大洪水。
1788年因年代久远，无法定量，确认比1969年洪水大，排第一位.1969年则为次大，1883年第三。
1935年确认为200年来第五大洪水，1920年确认为60年来第三大洪水。
历史洪水洪峰流量如下：
年份洪峰流量
1788-—-—--
188317800
193515000
192013640
经预测,1883年,1935年，1920年的最大24h，最大72h洪量及最大168h洪量见表3.
历史洪水资料
年份（年）
洪峰流量
m3/s
24h洪量
亿m3
72h洪量
亿m3
168h洪量
亿m3
1883
17800
12。
30
22.95
31.70
1935
15000
10.42
19。
68
27.56
1920
13640
9。
50
18.09
25.54
1。
2。
4典型洪水过程
典型洪水过程
日时
典型洪水m3/s
日时
典型洪水m3/s
239
3750
24
10200
12
4390
273
9780
15
4900
6
8480
18
5910
9
8240
21
7000
12
6240
24
7150
15
5540
243
6400
18
5000
6
5400
21
4530
9
4860
24
4120
12
5420
283
3820
15
6910
6
3550
18
6020
9
3350
21
5010
12
3270
24
5380
15
3230
253
4830
18
3230
6
4570
21
3230
9
4690
24
3380
12
5050
293
3440
15
6180
6
3440
18
7200
9
3370
21
7650
12
3280
24
7730
15
3310
263
7580
18
3520
6
7800
21
4210
9
8270
24
4650
12
8200
303
4530
15
8980
6
4320
18
9390
9
4070
21
9810
1.3水能资料
水库的兴利运用体现在枢纽的主要任务上：
隔河岩枢纽主要任务是发电，在华中电网中主要起调峰调频作用，改善供电质量。
枢纽的第二个任务是防洪,清江流域地处长江中游暴雨中心，历史上洪水灾害频繁,又恰好在长江的荆江段上游约20km，加之清江洪水常与长江洪水遭遇，更加重了荆江河段的洪水威胁，清江洪峰流量最大可达长江洪峰流量的15％。
隔阂岩水库留有7~8亿m3的防洪库容，亿1969年清江洪水为例。
可将洪峰流量18600m3/s消减至13000m3/s，大大减轻了对清江下游及长江河段的威胁.枢纽的第三个任务是航运,清江滩多流急，陡涨陡落，航运十分困难,在其下游的反调节枢纽--—-高霸州枢纽建成后,水库将淹没先谈，形成长达150km的深水航道,300t级船队可从长江直达库区，将有利于促进鄂西地区的经济社会发展。
1。
3。
1水库特征水位
在确定隔岩河水电站大坝正常蓄水位时,应不影响上游水布垭水利枢纽的发电尾水。
又已知水布垭水电站的高程为200m，且隔河岩水电站的淹没损失较小，可取隔河岩水电站的正常蓄水位为200m。
根据要求，取隔河岩水电站的消落深度为40m，由此确定隔河岩水电站水库的死水位高程为160m。
1。
3。
2库容曲线
水库库容曲线
Z（m）
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
V亿m3
0
0。
1
0。
8
1。
9
3
5
7
10
13
16
19
22
25
29
34
42
1.3。
3坝址水文流量关系
坝址水位流量关系曲线
水位高程（m）
77。
75
78
78。
5
79
80.1
81
82.1
83。
6
84。
55
相应流量（m3/s）
50
69
179
330
920
1590
2460
3680
4490
1.3.4湖北省电网资料
湖北省水电比重为57％，设计水平年定为2010年。
2010年湖北电网夏季日负荷图单位：
万KW
小时
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
负荷
580
573
566
558
566
600
641
679
711
731
721
672
小时
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
负荷
664
671
688
680
688
731
770
773
759
702
659
595
2010年湖北电网冬季日负荷图单位：
万KW
小时
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
负荷
609
602
583
558
595
622
673
714
747
763
754
705
小时
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
负荷
690
705
714
705
737
796
821
812
783
769
693
622
湖北电网2010年最大负荷表单位：
万KW
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
负荷
821
811
802
792
781
773
781
792
792
802
811
821
1。
3。
5经济效益基本资料
隔岩河水电站总投资105亿元，其中发电投资占60％防洪投资占,20％,其他投资占20％，上网电价为0.45元/度。
第二章水文计算
2.1设计年径流计算
2.1.1资料审查分析
1、可靠性审查
主要包括：
（1）去伪存真,重点放在观测及整编质量较差的年份：
（2）主要观察发生特大洪水和政治动乱的年份的可靠性；（3）水位做标准,流量测验情况，水位—流量关系合理性，历年流量资料整编成果；可用历年Z—Q对照，流域暴雨过程和洪水过程对照等方法。
2、一致性审查
在同分布的前提下主要包括：
流域的下垫面条件，气象因素的是否一致;流域是否建有大坝；利用产汇流原理对其进行还原计算；主要方法是利用本流域不同时段的前后对比或者自然条件相似,治理水平不同的流域之间对比等。
3、代表性审查
资料代表性审查表主要是确定样本特征接近整体特征程度，主要用上下游站或临近测站与设计站洪水有成因联系的水文资料进行审查或者用参证站短期的实测资料的代表性来评定设计站代表性。
2.1.2设计保证率选择
查阅资料：
湖北省水电比重为57％,根据水利水电工程动能设计规范DL/T5015—1996查的该设计年径流的设计保证率分别为枯水年P=95%，平水年P=50%，丰水年P=5％。
水利水电工程动能设计规范DL/T5015—1996如下表：
电力系统中水电容重比重（％）
<25
25—50
>50
水电站设计保证率（%）
80—90
90—95
95-98
2。
1。
3对年径流量进行频率分布计算并在PⅢ图中确定对应不同频率的设计水平年的径流量
在这里尝试根据皮尔逊Ⅲ型分布的原理并结合MATLAB中相关的内置函数进行编程来简化整个绘图过程，并给出其一般用法，以期可以用之解决连续水文变量序列（不包括如特大洪水序列等）的PⅢ作图方法，加快绘图速度.（注:
在运用时下列代码中斜体、下划线部分根据实际。
问题进行合理的替换，即可解决不同的问题）
过程如下：
首先分别计算出各年平均径流量，并将这些值导入MATLAB中赋值给变量X保存.然后运行以下脚本：
（注：
此脚本中已将X用各年平均径流量值表示）
clear
clf
X=[268。
875403.6916667244.5666667596.625268。
625388。
275300。
45513.4833333。
。
.
288。
1916667349.7833333294.5916667420.4833333479.3416667428。
6166667。
。
。
320。
15249.2445.8833333416。
4083333447.0916667401。
2416667449。
025。
。
.
281.9487。
3833333358.5583333497.6083333333。
5916667401.3416667.。
。
289。
175］;％样本
X=sort（X，’descend'）；%将样本点进行降序排列
n=length（X）;%求出流量资料X序列的长度n
%计算经验频率，并算出相应的位置坐标，并绘出经验点
p=［[1:
n］/（n+1）];%求经验频率p
xp=norminv（p，0，1）；％求出经验频率p对应的位置坐标xp
%横坐标：
x=norminv（p,mu，sigma），标准正态分布时，mu=0,sigma=1）
plot（xp，X,’*’）
holdon
%绘制海森机率格纸
x=0:
10：
900；%纵坐标
m=mean（X）;%计算样本X的均值
K=X/m;%计算模比系数K
％根据式（4—34）式由样本参数纠偏后得到对总体的参数作无偏估计
Cv=sqrt（（1/（n—1））.＊sum（（K—1）.^2））;％计算变差系数Cv
Cs=（sum（（K-1）.^3））/（Cv^3）/（n-3）；％计算偏态系数Cs
str1=[’样本对总体的无偏估计x_bar='num2str（m）］；
disp（str1）；
str2=［’样本对总体的无偏估计Cv=’num2str（Cv）］；
disp（str2）;
str3=［’样本对总体的无偏估计Cs=’num2str（Cs）];
disp（str3）；
％由矩法求得的参数进行初步试线
alfa=4/（Cs^2）；
beta=（m*Cv*Cs）/2;
a0=m—2*Cv*m/Cs；
P=1-gamcdf（x-a0，alfa，beta）;％计算理论频率P
XP=norminv（P，0,1）；％计算理论频率P所对应的坐标XP
plot（XP,x，'-.’,'Linewidth',1）
PL=［0.010。
050.512510203040506070809095989999。
999。
99］；
％PL为频率，显示在海森机率格纸的横坐标轴
xx=norminv（PL/100,0,1）；％PL所对应的海森机率格纸的横坐标
yy=［0:
50：
900］；%纵坐标的间隔设置
axis（［min（xx）,max（xx）,min（yy）,max（yy）］）％设置坐标轴的范围
set（gca，’xtick',［xx］，’ytick'，［yy]）%设置坐标轴的刻度
set（gca,’xticklabel’，［PL]，’yticklabel’,[yy］）
gridon
title（'径流p3曲线图'）;%绘图标题
xlabel（’频率P（%）’）
ylabel（'径流量Q（m^3/s）'）%纵坐标标注
％手动调整Cv，Cs进行试线
fori=1：
3
Cv=input（’请输入Cv值'）；
Cs=input（’请输入Cs值'）;
alfa=4/（Cs^2）；
beta=（m*Cv*Cs）/2;
a0=m-2*Cv＊m/Cs；
P=1—gamcdf（x-a0，alfa,beta）;%计算理论频率P
XP=norminv（P,0，1）;％计算理论频率P所对应的坐标XP
ifi==1
plot（XP,x,’g-—'，’Linewidth'，1）
elseifi==2
plot（XP,x,'k:
'，'Linewidth'，1）
else
plot（XP,x，'r-’,’Linewidth’，1）
end
holdon
end
holdoff
legend（'经验点’,'矩法初步估计'，’第一次调整’，'第二次调整’,'第三次调整'）
命令窗口输出：
样本对总体的无偏估计x_bar=379.4342
样本对总体的无偏估计Cv=0。
24201
样本对总体的无偏估计Cs=0.33753
再进行自定义Cv，Cs，这里值输入三组值：
请输入Cv值0。
24
请输入Cs值0.48
请输入Cv值0.25
请输入Cs值0。
52
请输入Cv值0.26
请输入Cs值0。
56
即可得到径流p3曲线图（见下图）,经过不断验证和比较当Cv=0。
26，Cs=0.56时拟合较好。
从图中查得丰水年（P=5％）的年平均径流量为550m3/s;
平水年（P=50％）的年平均径流量为375m3/s;
枯水年（P=95%）的年平均径流量为235m3/s;
2。
1。
4推求各设计代表年的径流过程
1选取代表年
（1）依据水量接近原则：
丰水年选择58-59年,平水年选择56—57年，枯水年选择66-67年。
（2）同倍比法计算简述:
采用K=Q设/Q代，
其
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