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水文水利课程设计报告

课程设计报告

（2012—2013年度第1学期）

名称：

水文水利计算

题目：

红枫水库设计洪水过程线推求

院系：

班级：

学号：

学生姓名：

指导教师：

设计周数：

1周

成绩：

日期：

2013年1月4日

一、课程设计的目的与要求

1.设计目的

1.1.《水文水利计算》是水文水资源工程专业的一门重要专业基础课程，它包括水文分析与计算以及各种水文要素收集、测量和水文资料整编等内容。

它的主要任务是研究和收集各种地表水体的水文要素，把得到的各种水文资料用适当的方法和规定的格式整编成为系统完整的水文资料，并运用这些资料进行设计年径流及设计洪水计算，供国民经济各部门和水利工程建设规划设计等阶段使用。

1.2.该课程的实践性较强，课程设计是实践性教学的重要途径之一。

为了进一步促进学生巩固课本知识，加深对课程内容的消化与吸收，提高学生分析、解决实际问题的能力，并为今后走上工作岗位从事相关的工作打下坚实的基础，进行了这次课程设计。

2.设计要求

运用所学的设计洪水计算方面的知识，完成长江流域乌江南岸支流猫跳河梯级红枫水电站的设计洪水计算，推求出满足设计标准和校核标准的设计洪水过程线，为电站规模的确定提供必要的设计资料。

二、基本资料

1．水库基本资料

1．1流域概况

红枫水库所辖猫跳河流域，位于东经105°59′~106°43′，北纬26°09′~26°59′之间。

上游有二源：

左源狗桥河，右源羊昌河作为干流，发源于安顺县，两源在红枫汇合后向东北流经清镇、修文和贵阳等县市，于沙坡注入乌江。

河流全长181km，落差549.6m，平均比降3.04‰，流域面积3195km2。

猫跳河流域呈南北向狭长形，介于三岔河与南明河之间，南面以苗岭与珠江水系相隔，分水岭高程在1500m左右。

流域形状呈两头大中间小，中间收缩在红枫附近。

地势自西向东渐减，左岸高于右岸。

全河可分为三段，红枫以上为上游，属浅山丘陵区，沿河两岸多阶地，流域平均高程1327m，干流河长99.5km，河床坡降1.21‰；红枫至百花为中游，由丘陵向山岳过渡，河谷逐渐由宽缓变为窄深，两岸山峰渐高，流域平均高程1295m，干流河长24.lkm，河床坡降2.06‰；百花以下为下游，河流进入高山峡谷，流域平均高程1302m，地形高差达300-400m，两岸多为陡壁，基岩裸露，滩多水急，干流河长57.4km，平均河床坡降7.05‰，猫跳河下游右岸较大支流有李官河、修文河、峡蛤桥河，左岸有羊皮洞等三条暗河汇入。

猫跳河上游地形比较开阔，下游山陡谷深，和一般河谷地貌的常态正好相反。

猫跳河流域位于贵州省中部，是乌江南岸一级支流，流域面积3195km2，是一条落差大，水量丰富，地理位置好，开发条件较为优越的中型河流。

全流域为七级开发，分别命名为红枫（一级）、百花（二级）、李官（二级半）、修文（三级）、窄巷口（四级）、红林（五级）、红岩（六级）。

梯级原设计总装机容量252MW，

运行三十多年来累积发电量250亿kwh，为贵州省经济发展作出了巨大贡献，流域梯级分布见图1。

1．2降雨特性

猫跳河流域属亚热带季风气候区，全年温暖湿润多雨，红枫以上多年平均降雨量1232mm。

降雨年际变化较为稳定，但年内变化较大，降雨多集中在5-9月，占全年雨量的70%，而以6、7月更为集中。

降雨在地区上分布呈自上游向下游递减趋势。

暴雨以6、7月最多，持续时间多在1-2日内，而以一日最多，

暴雨的主雨峰时段一般常发生在夜间，白天降雨强度骤减，因此一般一日降水量主要集中在9-12小时，短历时暴雨强度很大。

根据贵州省可能最大降雨分布编图办公室对全省暴雨天气普查分析：

造成猫跳河地区大暴雨的主要天气系统为长江横切变类（占30%），两高切变类（占30%），冷风低槽类（占26%）。

地面系统以冷锋南下形成的暴雨次数最多，其次是静止锋。

1．3洪水特性

猫跳河流域汛期开始于5月，结束在9月，年最大洪水多发生在6、7月，峰高量大。

洪枯流量相差大。

如修文电厂水文站1959年6月26日至7月2日一次洪水总量达3.5亿m3，为该站多年平均径流量的27%，而洪峰流量1740m3/s为多年平均流量40.6m3/s的42.9倍。

流域集水面积虽不大，但因山丘起伏，地形较为复杂，暴雨常呈块状或条状分布，因暴雨集中地区不同，使洪水组合情况较为复杂。

红枫以上河网发育，左岸地势较陡，汇流较快，右岸较开阔，汇流较慢，因而在红枫常出现复式洪峰，一次洪水历时一般5-7天，涨水历时9-36h不等，其洪量主要集中在2-3天。

红枫以下河床深切，两岸坡陡，汇流迅速，常因强度大而集中的暴雨形成尖瘦洪水，又因流域内暴雨中心移动路径多为逆流而上或横跨各支流，所以上下游洪峰往往错开，在修文河口出现复式洪峰，红枫上下各区间一次洪水历时一般为2.5天，涨水历时5-15h，其洪量主要集中在1-2天内。

2．数据资料

2．1水库简况

红枫水库建于1960年，是一座以发电为主，兼顾防洪、供水、旅游等综合利用的不完全多年调节水库，控制流域面积1596km2，流域平均高程1327m，河床坡降1.21‰，正常蓄水位以下总库容为5.896亿m3，是确保猫跳河梯级防洪安全的关键性工程。

红枫水库运行设计指标见表1。

2．2历史洪水资料

猫跳河干支流曾进行过多次洪水调查。

1957年7月和1958年1月～6月，先后有成都水电设计院和贵州水电勘测处（国家电力公司贵阳勘测设计研究院前身命名）在干流五里桥、狗洞及红枫、小屯坡、狮子石等河段作过历史洪水的调查。

对该流域1959年、1960年及1963年连续发生的较大洪水，国家电力公司贵阳勘测设计研究院也都及时进行了调查。

1965年长办水文处在下游狮子石河段进行了洪水调查，于1975年12月在《乌江干流及主要支流历史洪水调查资料汇编》中进行了刊布，1978年又收集了历史洪水文献资料。

猫跳河流域各河段洪水调查成果见表2。

除1912年洪水主要集中在中、下游外，其它洪水年份上下游基本相应，可以通过流域面积比例关系插补出红枫坝址的洪峰流量，再由峰量关系推算出洪量，其成果见表3。

表2猫跳河流域各河段洪水调查成果表

调查河段地点

流域面积

（km2）

调查成果（按大小排位）

序位

1

2

3

4

干流

红枫

1596

年份

1959

1915

1920

流量

1490

1300

938

干流

五里桥

1818

年份

1880

1959

1899

1934

流量

1800

1570

干流

狮子石

2792

年份

百多年前

1892

1912

1934

流量

4690

3280

2540

2160

表3红枫坝址历史洪水峰、量成果表

年份

洪峰流量

（m3/s）

最大三日洪量（亿m3）

最大七日洪量（亿m3）

备注

1830

3250

4.78

5.66

1830、1892年洪水移用狮子石站洪峰模（Qmax/F＾0.66）

1892

2090

3.07

3.75

三、计算公式

1.频率计算

1.1.均值计算

1.2.变差系数Cv值计算

1.3.频率计算（统一样本法）

特大洪水：

末项频率：

普通洪水：

2.设计洪水计算

2.1.洪峰放大倍比计算

2.2.最大三天洪量放大倍比计算

2.3.最大七天洪量放大倍比计算

四、频率配线图、表格、数据

1.配线结果

最大洪峰流量频率计算表格

序号

年份

流量

频率

序号

年份

流量

频率

1

1830

3250

0.25%

31

1978

555

49.16%

2

1991

2300

1.14%

32

1994

550

50.85%

3

1892

2090

1.70%

33

1997

543

52.55%

4

1963

1500

3.40%

34

1995

515

54.24%

5

1959

1400

5.09%

35

1961

507

55.94%

6

1952

1020

6.79%

36

1982

499

57.63%

7

1992

1020

8.48%

37

1971

494

59.33%

8

1954

948

10.18%

38

1993

494

61.02%

9

1948

916

11.87%

39

1953

486

62.72%

10

1960

898

13.57%

40

1958

484

64.41%

11

1965

835

15.26%

41

1998

483

66.11%

12

1999

819

16.96%

42

1988

471

67.80%

13

1968

800

18.65%

43

1990

466

69.49%

14

2000

785

20.35%

44

1975

460

71.19%

15

1955

783

22.04%

45

1980

448

72.88%

16

1950

771

23.74%

46

1986

443

74.58%

17

1972

770

25.43%

47

1969

440

76.27%

18

1985

757

27.13%

48

1956

428

77.97%

19

2004

757

28.82%

49

1984

424

79.66%

20

1949

735

30.52%

50

1974

410

81.36%

21

1979

723

32.21%

51

1951

404

83.05%

22

1996

704

33.90%

52

2001

403

84.75%

23

1970

698

35.60%

53

1967

392

86.44%

24

1973

684

37.29%

54

2003

380

88.14%

25

1977

674

38.99%

55

1957

371

89.83%

26

1964

632

40.68%

56

1987

350

91.53%

27

1976

624

42.38%

57

1983

285

93.22%

28

2002

589

44.07%

58

1966

283

94.92%

29

1962

577

45.77%

59

1989

261

96.61%

30

1947

560

47.46%

60

1981

162

98.31%

均值

644.92

变差系数Cv

0.56

三天最大洪峰流量频率计算表格

序号

流量

频率

序号

流量

频率

1

4.78

0.25%

31

0.874

49.16%

2

3.599

1.14%

32

0.856

50.85%

3

3.07

1.70%

33

0.854

52.55%

4

2.162

3.40%

34

0.848

54.24%

5

1.63

5.09%

35

0.839

55.94%

6

1.59

6.79%

36

0.83

57.63%

7

1.407

8.48%

37

0.83

59.33%

8

1.397

10.18%

38

0.806

61.02%

9

1.389

11.87%

39

0.804

62.72%

10

1.336

13.57%

40

0.786

64.41%

11

1.274

15.26%

41

0.757

66.11%

12

1.27

16.96%

42

0.736

67.80%

13

1.219

18.65%

43

0.73

69.49%

14

1.21

20.35%

44

0.718

71.19%

15

1.171

22.04%

45

0.71

72.88%

16

1.149

23.74%

46

0.707

74.58%

17

1.131

25.43%

47

0.705

76.27%

18

1.12

27.13%

48

0.701

77.97%

19

1.11

28.82%

49

0.608

79.66%

20

1.102

30.52%

50

0.599

81.36%

21

1.02

32.21%

51

0.59

83.05%

22

0.995

33.90%

52

0.536

84.75%

23

0.941

35.60%

53

0.513

86.44%

24

0.938

37.29%

54

0.508

88.14%

25

0.937

38.99%

55

0.505

89.83%

26

0.93

40.68%

56

0.493

91.53%

27

0.922

42.38%

57

0.429

93.22%

28

0.888

44.07%

58

0.41

94.92%

29

0.874

45.77%

59

0.408

96.61%

30

0.874

47.46%

60

0.214

98.31%

均值

0.96

变差系数Cv

0.54

七天最大洪峰流量频率计算表格

序号

年份

流量

频率

序号

年份

流量

频率

1

1830

5.66

0.25%

31

1994

1.292

49.16%

2

1991

5.289

1.14%

32

1967

1.287

50.85%

3

1892

3.75

1.70%

33

1973

1.231

52.55%

4

1954

2.61

3.40%

34

1995

1.228

54.24%

5

1959

2.58

5.09%

35

1961

1.194

55.94%

6

1960

2.432

6.79%

36

1976

1.189

57.63%

7

2000

2.381

8.48%

37

2001

1.175

59.33%

8

1992

2.178

10.18%

38

1993

1.156

61.02%

9

1977

2.141

11.87%

39

1968

1.137

62.72%

10

1948

2.14

13.57%

40

1958

1.113

64.41%

11

1964

2.041

15.26%

41

2002

1.078

66.11%

12

1963

1.988

16.96%

42

1952

1.062

67.80%

13

1970

1.897

18.65%

43

1953

1.06

69.49%

14

1979

1.846

20.35%

44

1957

1.022

71.19%

15

1999

1.844

22.04%

45

1951

1

72.88%

16

1985

1.729

23.74%

46

1986

1

74.58%

17

1950

1.728

25.43%

47

1974

0.983

76.27%

18

1996

1.725

27.13%

48

1947

0.965

77.97%

19

1969

1.693

28.82%

49

1982

0.944

79.66%

20

1990

1.546

30.52%

50

1984

0.888

81.36%

21

1949

1.54

32.21%

51

1980

0.882

83.05%

22

1997

1.534

33.90%

52

1975

0.861

84.75%

23

1972

1.525

35.60%

53

1987

0.853

86.44%

24

1965

1.501

37.29%

54

1962

0.782

88.14%

25

1955

1.462

38.99%

55

1966

0.729

89.83%

26

1971

1.442

40.68%

56

1956

0.722

91.53%

27

2004

1.442

42.38%

57

2003

0.692

93.22%

28

1988

1.412

44.07%

58

1983

0.658

94.92%

29

1998

1.341

45.77%

59

1989

0.62

96.61%

30

1978

1.325

47.46%

60

1981

0.271

98.31%

均值

1.43

变差系数Cv

0.49

频率配线结果

项目

Q

W3

W7

均值

626.27

0.93

1.4

Cv

0.55

0.56

0.52

Cs

2.89

3.24

2.16

设计洪峰/洪量

2703.83

3.99

4.92

校核洪峰/洪量

5039.4

7.51

8.28

2.典型洪水最大洪峰、洪量结果

典型年最大洪峰、洪量结果

最大洪峰Q

（m^3/s）

最大三天洪量W3

（亿立方米）

最大七天洪量

（亿立方米）

704

1.15

1.6

3.放大倍比结果

放大倍比结果

P=0.5%的设计洪水值

P=0.01%的校核洪水值

KQ

3.84

7.16

K3

3.47

6.53

K7

2.07

1.71

4.1996.7洪水过程线结果

时间

典型洪水

P=0.5%的设计洪水

P=0.01%的校核洪水

放大倍比

放大流量

修匀流量

放大倍比

放大流量

修匀流量

M^3/s

M^3/s

M^3/s

M^3/s

7月1号

123

2.07

254.61

279.21

1.71

210.33

286.59

2号05

228.1

2.07

472.167

517.787

1.71

390.051

531.473

2号08

236.5

2.07

489.555

536.855

1.71

404.415

551.045

2号11

242.1

2.07

501.147

549.567

1.71

413.991

614.093

2号14

122.4

2.07

253.368

612.335

1.71

209.304

823.355

2号17

206.8

3.47

717.596

645.216

6.53

1350.404

1182.896

2号20

253.6

3.47

879.992

791.232

6.53

1656.008

1450.592

2号23

269

3.47

933.43

839.28

6.53

1756.57

1538.68

3号02

315.1

3.47

1093.397

983.112

6.53

2057.603

1802.372

3号05

443.7

3.47

1539.639

1254.344

6.53

2897.361

2337.964

3号08

447.3

3.47

1552.131

1375.576

6.53

2920.869

2558.556

3号11

457.8

3.47

1588.566

1528.336

6.53

2989.434

2918.616

3号14

538.5

3.47

1868.595

1680.12

6.53

3516.405

3380.22

3号17

654.2

3.47

2270.074

2041.104

6.53

4271.926

3742.024

3号20

704

3.84

2703.36

2316.16

7.16

5040.64

4111.36

3号23

668.9

3.47

2321.083

2156.968

6.53

4367.917

3926.108

4号02

641.2

3.47

2224.964

2000.544

6.53

4187.036

3767.664

4号05

633.6

3.47

2198.592

1976.832

6.53

4137.408

3624.192

4号08

592.5

3.47

2055.975

1848.6

6.53

3869.025

3389.1

4号11

562.4

3.47

1951.528

1754.688

6.53

3672.472

3216.928

4号14

531.3

3.47

1843.611

1657.656

6.53

3469.389

3009.036

4号17

458.4

3.47

1590.648

1430.208

6.53

2993.352

2622.048

4号20

433.5

3.47

1504.245

1352.52

6.53

2830.755

2479.62

4号23

366

3.47

1270.02

1141.92

6.53

2389.98

2093.52

5号02

319.6

3.47

1109.012

997.152

6.53

2086.988

1828.112

5号05

292.2

3.47

1013.934

911.664

6.53

1908.066

1671.384

5号08

251.4

3.47

872.358

784.368

6.53

1641.642

1438.008

5号11

227.8

3.47

790.466

710.736

6.53

1487.534

1303.016

5号14

206.7

3.47

717.249

644.904

6.53

1349.751

1182.324

5号17

379.4

3.47

1316.518

589.234

6.53

2477.482

843.345

5号20

195.9

2.07

405.513

4