工程水文及水利计算.docx
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工程水文及水利计算
工程水文及水利计算
课程设计书
课设名称：
天福庙水库防洪复核计算
姓名:
安小虎
学号：
2015095081
班级：
15农业水利工程1班
2017年6月22日
天福庙水库防洪复核设计
一、设计任务
天福庙水库位于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10.6%，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。
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
4680
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
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
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、浆砌坝及其他水工建筑
土坝、堆坝
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《水库工程建筑物防洪标准》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、量系列根据分乡站资料换算得到，洪峰按面积比指数的2/3次换算，洪量按面积的一次换算。
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、分乡站历史洪水换算天福庙水库峰量根据1978—2001年峰量关系得1d，3d洪量（见表格）。
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）
xy1
xy3
x^2
1958
1803
0.6237
0.9968
1124.53
1797.2304
3250809
1959
131
0.0434
0.0664
5.6854
8.6984
17161
1960
266
0.0921
0.
24.4986
36.708
70756
1961
200
0.0664
0.1023
13.28
20.46
40000
1962
640
0.1999
0.2924
127.936
.136
409600
1963
1036
0.3727
0.5725
386.117
593.11
1073296
1964
452
0.1314
0.1314
59.3928
59.3928
204304
1965
519
0.1452
0.23
75.3588
119.37
269361
1966
0.0817
0.1253
15.4413
23.6817
35721
1967
774
0.1876
0.2852
145.202
220.7448
599076
1968
838
0.2832
0.6594
237.322
552.5772
702244
1969
428
0.1514
0.2213
64.7992
94.7164
183184
1970
598
0.2233
0.3103
.533
.5594
357604
1971
389
0.1681
0.2877
65.3909
111.9153
151321
1972
64
0.0363
0.0797
2.3232
5.1008
4096
1973
445
0.1457
0.2233
64.8365
99.3685
198025
1974
240
0.0813
0.1589
19.512
38.136
57600
1975
848
0.1483
0.248
125.758
210.304
719104
1976
272
0.0931
0.
25.3232
37.536
73984
1977
0.0915
0.1795
14.823
29.
26244
1978
299
0.1525
0.2812
45.5975
84.0788
89401
1979
634
0.288
0.5393
182.592
341.9162
401956
1980
571
0.1725
0.2092
98.4975
119.4532
326041
1981
126
0.0841
0.1241
10.5966
15.6366
15876
1982
582
0.2127
0.3172
123.791
184.6104
338724
1983
437
0.2124
0.3223
92.8188
140.8451
190969
1984
2389
0.5489
0.8518
1311.32
2034.9502
5707321
1985
121
0.0613
0.1307
7.4173
15.8147
14641
1986
218
0.0979
0.1924
21.3422
41.9432
47524
1987
438
0.1677
0.2864
73.4526
125.4432
191844
1988
222
0.1154
0.179
25.6188
39.738
49284
1989
592
0.2229
0.3189
131.957
.7888
350464
1990
634
0.1209
0.179
76.6506
113.486
401956
1991
804
0.2334
0.3158
.654
253.9032
646416
1992
851
0.2635
0.3288
224.239
279.8088
724201
1993
425
0.1195
0.1824
50.7875
77.52
180625
1994
0.1177
0.2131
19.6559
35.5877
27889
1995
261
0.0985
0.
25.7085
48.546
68121
1996
487
0.2341
0.4334
114.007
211.0658
237169
1997
544
0.1383
0.3186
75.2352
.3184
295936
1998
974
0.2262
0.4135
220.319
402.749
948676
1999
0.0734
0.1686
12.478
28.662
28900
2000
613
0.2113
0.3157
129.527
193.5241
375769
2001
471
0.1913
0.2986
90.1023
140.6406
221841
求和
23324
7.7307
12.5524
6082.43
9722.8547
20325034
平均
530.09091
0.1757
0.28528
n⎺x⎺y
4097.97
6653.91
nx^2
12363840
b1
b2
a1
a2
0.00024927
0.00039
0.04356
0.08094
W1=0.000249266Q1+0.043564
W2=0.000385Q2+0.080938
1958-2001年峰、量相关关系（图表见附录1）
五、设计洪水和校核洪水计算
典型洪水过程线
时段
△t=1h
流量
m3/s
时段
△t=1h
流量
m3/s
时段
△t=1h
流量
m3/s
时段
△t=1h
流量
m3/s
0
96.6
19
216.3
36
45.2
55
24.8
1
572
20
.5
37
44.2
56
24.2
2
1085
21
38
43.5
57
23.5
3
1345
22
39
41.7
58
22.8
4
1568
23
121
40
40
59
22.1
5
1791
24
103.9
41
38.3
60
21.5
6
2090
25
108.4
42
36.6
61
20.6
7
2389
26
91.5
43
34.8
62
19.3
8
2138.7
27
83.5
44
33.1
63
18.2
9
1465.5
28
68.6
45
32.2
64
17.3
10
1005.1
29
53.3
46
31.3
65
16.1
11
768.8
30
40.9
47
30.4
66
15.3
12
494.3
31
51
48
29.5
67
14.4
13
584.9
32
61
49
28.7
68
13.5
14
421.2
33
54.8
50
27.8
69
12.6
15
358.7
34
48.5
51
27.2
70
11.8
16
344.8
35
46.3
52
26.6
71
11
17
313.7
36
45.2
53
26
72
10.6
18
232.5
37
44.2
54
35.4
根据公式：
=
，
=
，
=
计算天福庙库区1935,1984，的洪峰流量以及一天和三天洪量。
洪峰流量
经验频率计算
按数量大小排序
=
=
=
年份
Qm
m3/s
M1
P1
M2
P2
m
P3
1935
2987
1
0.57
1984
2386
2
1.136
1826
2
1.705
1930
2
2.273
1958
1803
3
2.841
1963
1036
3
6.70
1998
974
4
8.90
1992
851
5
11.10
1975
848
6
13.30
1968
838
7
15.50
1991
804
8
17.70
1967
774
9
19.90
1962
640
10
22.10
1979
634
11
24.30
1990
634
12
26.50
2000
613
13
28.70
1970
598
14
30.90
1999
592
15
33.10
1982
582
16
35.30
1980
571
17
37.50
1997
544
18
39.70
1965
519
19
41.90
1996
487
20
44.10
2001
471
21
46.30
1964
452
22
48.50
1973
445
23
50.70
1987
438
24
52.90
1983
437
25
55.10
1969
428
26
57.30
1993
425
27
59.50
1971
389
28
61.70
1978
299
29
63.90
1976
272
30
66.10
1960
266
31
68.30
1995
261
32
70.50
1974
240
33
72.70
1988
222
34
74.90
1986
218
35
77.10
1961
200
36
79.30
1966
37
81.50
1999
38
83.70
1994
39
85.90
1977
40
88.10
1959
131
41
90.30
1981
126
42
92.50
1985
121
43
94.70
1972
64
44
96.90
频率曲线见附录2
由公式计算理论频率曲线的统计参数
Q平均=
∑Qi=548.80m3/s
Cv=0.91
Cs=2.67Cv=2.43
由查频率曲线法得1826年，1930年的洪峰流量分别为2296m3/s和2059m3/s。
P=0.2%时的校核洪峰Q0.2%=Q平均（φ0.2%Cv+1）=3360.41m3/s，P=0.2%时的洪峰流量3360.41m3/s。
P=2%的设计洪峰Q2%=Q平均（φ2%Cv+1）=2060m3/s
1d洪量的相关数据
序号
系列值
频率
序号
系列值
频率
1
0.6785
0.0057
24
0.1483
0.507
2
0.6237
0.011
25
0.1457
0.529
3
0.5489
0.017
26
0.1452
0.551
4
0.3727
0.067
27
0.1383
0.573
5
0.288
0.
28
0.1314
0.595
6
0.2832
0.111
29
0.1209
0.617
7
0.2635
0.
30
0.1195
0.639
8
0.2341
0.155
31
0.1177
0.661
9
0.2334
0.177
32
0.1154
0.683
10
0.2262
0.
33
0.0985
0.705
11
0.2233
0.221
34
0.0979
0.727
12
0.2229
0.243
35
0.0931
0.749
13
0.2127
0.265
36
0.0921
0.771
14
0.2124
0.287
37
0.0915
0.793
15
0.2113
0.309
38
0.0841
0.815
16
0.1999
0.331
39
0.0817
0.837
17
0.1913
0.353
40
0.0813
0.859
18
0.1876
0.375
41
0.0734
0.881
19
0.1725
0.397
42
0.0664
0.903
20
0.1681
0.419
43
0.0613
0.925
21
0.1677
0.441
44
0.0434
0.947
22
0.1525
0.463
45
0.0363
0.969
23
0.1514
0.485
频率曲线见附录3
W平均=
Wi=0.19×108m3
Cv=0.72
Cs=2.96Cv=2.13
由曲线图可知，p=0.2%时的校核洪量Wp=W平均×（φ0.2%Cv+1）=9.6×107m3
p=0.2%时所对应的1d的洪量为0.96×108m3。
P=2%的设计洪量Wp=W平均×（φ2%Cv+1）=0.75×108m3p=2%对应的1d洪量为0.75×108m3
3d洪量的相关数据
序号
峰量
频率
序号
峰量
频率
1
1.0457
0.0057
24
0.23
0.51
2
0.9668
0.011
25
0.2233
0.53
3
0.8518
0.017
26
0.2223
0.55
4
0.6594
0.07
27
0.2213
0.57
5
0.5725
0.09
28
0.2131
0.6
6
0.5393
0.11
29
0.2092
0.62
7
0.4334
0.13
30
0.1924
0.64
8
0.4135
0.16
31
0.
0.66
9
0.3288
0.18
32
0.1824
0.68
10
0.3223
0.2
33
0.1795
0.71
11
0.3189
0.22
34
0.179
0.73
12
0.3186
0.24
35
0.179
0.75
13
0.3172
0.27
36
0.1686
0.77
14
0.3158
0.29
37
0.1589
0.79
15
0.3157
0.31
38
0.
0.82
16
0.3103
0.33
39
0.
0.84
17
0.2986
0.35
40
0.1307
0.86
18
0.2924
0.38
41
0.1253
0.88
19
0.2877
0.4
42
0.1241
0.9
20
0.2864
0.42
43
0.1023
0.925
21
0.2852
0.44
44
0.0797
0.947
22
0.2812
0.46
45
0.0664
0.969
23
0.248
0.49
W平均=
Wi=0.3×108m3
Cv=0.71
Cs=3.18Cv=2.26
由曲线图可知，p=0.2%时的校核洪量Wp=W平均×（φ0.2%Cv+1）=1.49
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