三峡大学水文水利计算课程设计.docx
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三峡大学水文水利计算课程设计
水文水利计算
课程设计说明书
姓名：
班级：
2021
学号：
2021
学院：
水利与环境学院
指导教师：
2021年1月
第1章设计任务....................................................1
第3章设计年径流分析计算..........................................2
3.1设计年径流计算...............................................2
3.2设计年分配的推求...........................................5
第4章兴利调节....................................................7
4.1兴利库容.....................................................7
4.2死水位计算...................................................8
第5章防洪计算....................................................8
5.1设计洪水计算.................................................8
5.2水库防洪调节计算............................................20
5.3坝顶高程确实定..............................................41
第6章设计体会...................................................41
第1章设计任务
在流域上拟修建一水库，因而要进展水库规划的水文水利计算，其任务如下：
〔1〕求丰水年〔P，具体P值见EXCEL表〕、平水年〔P＝50%〕、枯水年〔1-P%〕3种典型年的年径流量及其年分配。
〔2〕不同频率设计洪水及其过程线推求〔坝址、水文站、区间三局部〕相应的采用由流量资料推求与推理公式法推求。
〔3〕兴利调节计算、兴利库容及正常蓄水位的推求。
〔4〕泄洪建筑物尺寸选择、水库设计洪水调洪计算。
〔5〕水库死水位、正常蓄水位、坝顶高程确实定。
〔6〕成果整理与分析。
第2章设计资料
2.1工程概况
拟在省某流域A处修建一水库。
水库坝址以上区域为山区或半山区，流域多年平均降雨1843mm，多年平均径流深1250mm。
汛期为5-9月，丰水、枯水期较为明显。
降雨主要集中于5-9月，约占全年降雨量的70%，最大年水面蒸发值为1108mm，库区渗漏损失按中等地质条件考虑。
该水库开发目标以防洪、灌溉为主。
水库下游有一城市〔防护地区〕，人口42万，在防护区位置B处有一水文站，拥有该河流的水位及流量资料。
水库与防洪区间有2条河流汇入干流。
考虑上游有文物保护，正常蓄水位不能超过448m，根据综合利用要求，死水位不低于423m。
2.2计算资料
〔1〕坝址1958-1983年共25年逐月平均流量。
〔2〕上游站年最大洪峰、1日洪量、3日洪量资料统计表。
〔3〕水文站典型洪水过程。
〔4〕水库特性曲线。
〔5〕灌溉用水过程表。
表2-1水位－库容曲线
Z（m）
405
410
415
420
425
430
435
440
445
450
V（万m3）
30
110
300
620
1060
1640
2390
3300
4430
5800
第3章设计年径流分析计算
3.1设计年径流计算
水库坝址具有1985-1982年共25年实测逐月平均流量资料，见下表3-1。
表3-1坝址历年各月平均流量单位：
m3/s
年/月
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1958
3.2
2.1
11.1
8.5
11.3
16.7
63.2
32.0
37.0
12.2
6.0
3.8
1959
3.0
2.2
4.4
4.7
15.7
41.3
23.6
26.9
39.7
7.5
4.6
3.7
1960
2.9
3.7
9.4
12.2
24.8
47.2
10.9
32.5
10.2
5.5
4.2
3.4
1961
4.7
3.3
4.6
8.1
33.4
18.2
28.4
47.8
63.9
15.9
8.7
6.2
1962
3.0
2.9
2.9
2.8
46.4
57.9
24.7
16.6
18.5
12.1
5.9
4.3
1963
11.3
8.0
6.0
5.8
2.6
36.7
57.1
16.2
18.7
6.9
6.9
3.5
1964
2.4
3.1
2.9
10.5
10.0
37.2
9.1
35.4
15.0
10.1
4.2
3.3
1965
2.9
3.9
4.5
10.4
9.1
37.5
37.0
17.8
8.1
9.8
6.3
4.0
1966
3.2
4.4
7.2
19.5
2.4
40.0
20.9
25.4
10.6
6.3
3.8
4.0
1967
2.5
6.6
5.9
6.7
9.6
15.8
20.5
8.3
7.2
3.9
3.2
3.2
1968
9.6
11.4
18.8
11.5
26.6
46.6
14.3
12.7
5.7
6.7
3.3
4.2
1969
5.7
3.6
14.2
11.5
16.6
21.9
11.9
33.0
17.8
8.0
5.1
4.2
1970
3.2
3.5
2.9
2.7
19.6
31.6
24.2
28.9
43.8
10.4
5.6
5.9
1971
3.4
4.3
2.0
8.0
16.2
22.5
8.2
11.5
18.4
6.5
3.7
5.4
1972
5.1
4.4
4.5
30.7
14.0
40.6
16.8
42.9
14.8
8.0
5.8
5.0
1973
3.6
3.7
3.6
7.7
42.4
30.6
40.6
22.3
25.3
14.4
8.2
4.5
1974
7.7
9.1
17.7
16.8
24.5
22.2
18.7
15.6
5.9
14.6
13.6
6.0
1975
4.1
5.3
8.5
16.4
46.2
37.8
15.8
27.3
23.3
29.0
8.0
8.1
1976
5.0
3.9
3.6
4.4
9.7
28.6
27.8
30.9
18.2
12.0
7.3
5.1
1977
4.1
4.2
11.4
18.7
17.9
40.2
12.3
17.0
10.0
11.8
4.5
4.3
1978
3.4
4.4
18.7
14.6
25.5
36.2
15.3
20.6
9.2
6.0
5.2
3.4
1979
3.3
6.3
14.2
19.7
21.9
27.8
11.9
11.6
20.7
5.4
3.9
2.8
1980
3.1
4.7
10.7
14.7
32.4
11.2
13.7
18.9
15.5
8.3
6.1
4.0
1981
3.5
4.2
6.9
10.1
15.5
29.4
14.7
17.9
24.1
9.6
6.3
4.4
1982
6.1
18.0
34.6
33.3
14.4
17.4
17.0
18.1
9.5
6.9
6.0
4.3
对实测样本资料系列进展可靠性、一致性和代表性的审查，经初步审查，实测资料可用于本次设计。
将历年各月平均流量转化为水利年逐月平均流量，如下表3-2。
表3-2水利年逐月平均流量单位：
m3/s
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
1958～1959
11.3
16.7
63.2
32.0
37.0
12.2
6.0
3.8
3.0
2.2
4.4
4.7
1959～1960
15.7
41.3
23.6
26.9
39.7
7.5
4.6
3.7
2.9
3.7
9.4
12.2
1960～1961
24.8
47.2
10.9
32.5
10.2
5.5
4.2
3.4
4.7
3.3
4.6
8.1
1961～1962
33.4
18.2
28.4
47.8
63.9
15.9
8.7
6.2
3.0
2.9
2.9
2.8
1962～1963
46.4
57.9
24.7
16.6
18.5
12.1
5.9
4.3
11.3
8.0
6.0
5.8
1963～1964
2.6
36.7
57.1
16.2
18.7
6.9
6.9
3.5
2.4
3.1
2.9
10.5
1964～1965
10.0
37.2
9.1
35.4
15.0
10.1
4.2
3.3
2.9
3.9
4.5
10.4
1965～1966
9.1
37.5
37.0
17.8
8.1
9.8
6.3
4.0
3.2
4.4
7.2
19.5
1966～1967
2.4
40.0
20.9
25.4
10.6
6.3
3.8
4.0
2.5
6.6
5.9
6.7
1967～1968
9.6
15.8
20.5
8.3
7.2
3.9
3.2
3.2
9.6
11.4
18.8
11.5
1968～1969
26.6
46.6
14.3
12.7
5.7
6.7
3.3
4.2
5.7
3.6
14.2
11.5
1969～1970
16.6
21.9
11.9
33.0
17.8
8.0
5.1
4.2
3.2
3.5
2.9
2.7
1970～1971
19.6
31.6
24.2
28.9
43.8
10.4
5.6
5.9
3.4
4.3
2.0
8.0
1971～1972
16.2
22.5
8.2
11.5
18.4
6.5
3.7
5.4
5.1
4.4
4.5
30.7
1972～1973
14.0
40.6
16.8
42.9
14.8
8.0
5.8
5.0
3.6
3.7
3.6
7.7
1973～1974
42.4
30.6
40.6
22.3
25.3
14.4
8.2
4.5
7.7
9.1
17.7
16.8
1974～1975
24.5
22.2
18.7
15.6
5.9
14.6
13.6
6.0
4.1
5.3
8.5
16.4
1975～1976
46.2
37.8
15.8
27.3
23.3
29.0
8.0
8.1
5.0
3.9
3.6
4.4
1976～1977
9.7
28.6
27.8
30.9
18.2
12.0
7.3
5.1
4.1
4.2
11.4
18.7
1977～1978
17.9
40.2
12.3
17.0
10.0
11.8
4.5
4.3
3.4
4.4
18.7
14.6
1978～1979
25.5
36.2
15.3
20.6
9.2
6.0
5.2
3.4
3.3
6.3
14.2
19.7
1979～1980
21.9
27.8
11.9
11.6
20.7
5.4
3.9
2.8
3.1
4.7
10.7
14.7
1980～1981
32.4
11.2
13.7
18.9
15.5
8.3
6.1
4.0
3.5
4.2
6.9
10.1
1981～1982
15.5
29.4
14.7
17.9
24.1
9.6
6.3
4.4
6.1
18.0
34.6
33.3
1982～1983
14.4
17.4
17.0
18.1
9.5
6.9
6.0
4.3
此处先计算各水利年年径流量并对其排位，见下表3-1。
表3-3年径流量频率计算
年份
排位
系列值
频率
1973～1974
1
239.6
0.040
1961～1962
2
234.1
0.080
1962～1963
3
217.5
0.120
1981～1982
4
213.9
0.160
1975～1976
5
212.4
0.200
1958～1959
6
196.5
0.240
1959～1960
7
191.2
0.280
1970～1971
8
187.7
0.320
1976～1977
9
178
0.360
1963～1964
10
167.5
0.400
1972～1973
11
166.5
0.440
1978～1979
12
164.9
0.480
1965～1966
13
163.9
0.520
1960～1961
14
159.4
0.560
1977～1978
15
159.1
0.600
1974～1975
16
155.4
0.640
1968～1969
17
155.1
0.680
1964～1965
18
146
0.720
1979～1980
19
139.2
0.760
1971～1972
20
137.1
0.800
1966～1967
21
135.1
0.840
1980～1981
22
134.8
0.880
1969～1970
23
130.8
0.920
1967～1968
24
123
0.960
将经历频率P和对应的水文年总来水量作为点据点绘在海森概率格纸上，并采用矩法估计P-III型曲线分布密度中的未知参数，根据分布参数运用频率计算方法可以求出在这种参数下Xp-p的关系，从而可以绘制理论频率曲线，并与经历频率点据绘制在同一概率格纸上。
再进展拟合情况的检查，如果点线拟合得好，所给参数即为适线法的估计结果，如果拟合效果较差，那么需要调整参数，重新绘制理论频率曲线直到点线拟合效果好为止，最终的参数即为适线法估计结果。
见以下图3-1。
图3-1年径流量频率曲线
推求频率为10%，50%，90%的丰，平，枯年份的年径流量，作为三个设计代表年的设计值。
求出频率为10%，50%，90%的丰、平、枯年份的年径流量，分别为221.66m3/s、165.32m3/s、128.36m3/s。
Ex=171.20,Cv=0.22,Cs=0.95。
3.2设计年的推求
在选择枯水代表年时，1969～1970年和1967～1968年的年径流量均与设计年径流量相近，按以下原那么进展选择：
1）选取年径流量接近于设计流量的代表年径流量过程线。
2）选取对工程不利的代表年径流过程线。
根据以上原那么，对枯水年最终选择1969～1970年作为典型年。
同理，确定典型年为1975～1976、1978～1979、1969～1970。
然后求出缩放倍比，见下表3-4.
表3-4设计年径流与典型年径流
设计频率
设计年平均流量（m³/s）
典型年
典型年平均流量（m³/s）
缩放倍比
丰水年
0.1
221.66
1962～1963
217.5
0.981
平水年
0.5
165.32
1978～1979
164.9
0.997
枯水年
0.9
128.36
1969～1970
130.8
1.019
求出放大倍比为丰水年：
0.98，平水年：
1.00，枯水年：
1.02。
按设计年径流量为控制用同倍比方法缩放各代表年的逐月年分配。
见下表3-5。
表3-5设计年径流量单位：
m3/s
设计丰水年1962～1963
设计平水年1978～1979
设计枯水年1969～1970
典型
设计
典型
设计
典型
设计
5
46.4
45.5
25.5
25.5
16.6
16.9
6
57.9
56.7
36.2
36.2
21.9
22.3
7
24.7
24.2
15.3
15.3
11.9
12.1
8
16.6
16.3
20.6
20.6
33
33.7
9
18.5
18.1
9.2
9.2
17.8
18.2
10
12.1
11.9
6
6
8
8.2
11
5.9
5.8
5.2
5.2
5.1
5.2
12
4.3
4.2
3.4
3.4
4.2
4.3
1
11.3
11.1
3.3
3.3
3.2
3.3
2
8
7.8
6.3
6.3
3.5
3.6
3
6
5.9
14.2
14.2
2.9
3.0
4
5.8
5.7
19.7
19.7
2.7
2.8
第4章兴利调节
4.1兴利计算
用设计枯水年的来水量及用水过程进展兴利调节计算，求兴利库容。
〔参考教材227页〕得表4-1
表4-1枯水年兴利计算
月份
来水流量〔m3/s〕
用水流量
〔m3/s〕
余水量
[〔m3/s〕·月]
亏水量[〔m3/s〕·月]
水库蓄水量[〔m3/s〕·月]
弃水量[〔m3/s〕·月]
兴利库容〔m3〕
5
16.6
7.8
8.8
0
48854016
6
21.9
7.5
14.4
8.8
7
11.9
7.3
4.6
18.6
4.6
8
33
5.5
27.5
18.6
4.6
9
17.8
6.6
11.2
18.6
27.5
10
8
6.6
1.4
18.6
11.2
11
5.1
5.4
0.3
18.6
1.4
12
4.2
5.2
1
18.3
1
3.2
7
3.8
17.3
2
3.5
6.7
3.2
13.5
3
2.9
7.8
4.9
10.3
4
2.7
8.1
5.4
5.4
合计
130.8
81.5
67.9
18.6
0
49.3
水库月末蓄水量流量最大值为18.6m3/s〕·月，那么兴利库容V兴=18.6×2626560=48854016m3
由表2-1绘制水位库容关系曲线，见以下图4-1。
图4-1水位--库容关系曲线
4.2死水位确实定
水库使用年限为50年。
根据下式计算淤积库容：
V淤＝FST（1+E）/γ
式中：
V淤－淤积库容；
F－流域面积，km2；
S－年侵蚀模数，t/（km2•a）；
T－淤积年限；
E－推移质占泥沙悬移质的百分数，%；
γ－泥沙容重，t/m3；
灌溉引水洞直径D＝3m，洞下缘离淤积高程1.5m，上缘离死水位1.5m。
由F=354km2，S=229t/（km2•a），E=0.29%，γ=1.3t/m3，求得淤积库容为402.21万m3。
查水位库容关系曲线，插得淤积高程为416.60m。
淤积高程加上引水洞直径3m、洞下缘离淤积高程1.5m、上缘离死水位1.5m得死水位422.60m。
由已算的死水位查水位库容曲线得死库容848.8m3，加上兴利库容之后，得总库容5734.2m3，继续用水位库容关系曲线查的正常蓄水位为449.76m。
第5章防洪计算
5.1设计洪水计算
1、洪水资料的分析与处理
〔1〕洪水资料的选择。
选年最大洪峰流量、年最大时段洪峰量作为样本，可得洪峰和各时段的洪量系列。
历年洪峰、1日洪量、3日洪量如表5-1。
表5-1水文站洪峰特征统计
年份
洪峰（m3/s）
1日洪量（万m3）
3日洪量资料统计（万m3）
1958
745
3170
6476
1959
294
2030
3436
1960
728
3600
5056
1961
858
3300
4446
1962
534
1200
2396
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