华电工程水文课设报告.docx

资源描述

华电工程水文课设报告.docx

《华电工程水文课设报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《华电工程水文课设报告.docx（46页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

华电工程水文课设报告.docx

华电工程水文课设报告

课程设计报告

（--年度第一学期）

名称：

工程水文及水利计算课程设计

题目：

天福庙水库防洪复核计算

院系：

可再生能源学院

班级：

水电班

学号：

学生姓名：

指导教师：

设计周数：

成绩：

日期：

年月日

一、课程设计的目的与要求

1.设计目的

天福庙水库在1975年技术设计时，水文系列年限仅20年，系列太短，也缺乏大洪水资料，此次课程设计的目的就是在延长基本水文资料的基础上，按现行规范要求对水库的防洪标准进行复核。

2.设计要求

（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计算

（4）调洪计算

（5）坝顶高程复核

二、设计正文

（一）水文气象资料的收集和审查

<一>流域自然地理概况

天福庙水库位于湖北省远安县黄柏河东支的天福庙村，大坝以上流域面积553.6平方千米，河长58.2千米，河道比降1.06%，总库容6367万立方米，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。

<二>流域水文资料

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，气温年内变化大，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。

流域多年平均年降雨量1036.3mm，流域暴雨频繁，洪水多发，4—10月为汛期，汛期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%。

12月降雨量最少，仅占全年降雨量的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。

天福庙水库建成之后，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1083.0平方千米。

3.分乡站历史洪水

根据1982年湖北省洪办对宜昌市历史洪水调查结果的审定，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年洪水为1826年以来的第一位，重现期为176年，1984年洪水与1926年、1930年洪水相当，分别确定为1826年以来的2-4位，1958年洪水为1926年以来的第五位。

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表

序号

年份

洪峰流量

（m³/s）

1d洪量

（×108m3）

3d洪量

（×108m3）

重现期

备注

1935

4680

176

1984

3739

1.0738

1.6664

1826

不能定量

1930

不能定量

1958

2820

1.2201

1.9500

4.天福庙水库洪峰洪量系列见表KS1-2

表KS1-2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）

年份

洪峰Qm

（m³/s）

1d洪量W1

（×108m3）

3d洪量W3

（×108m3）

1958

1803

0.6237

0.9968

1980

571

0.1725

0.2092

1959

131

0.0434

0.0664

1981

126

0.0841

0.1241

1960

266

0.0921

0.138

1982

582

0.2127

0.3172

1961

200

0.0664

0.1023

1983

437

0.2124

0.3223

1962

640

0.1999

0.2924

1984

2389

0.5489

0.8518

1963

1036

0.3727

0.5725

1985

121

0.0613

0.1307

1964

452

0.1314

0.2223

1986

218

0.0979

0.1924

1965

519

0.1452

0.23

1987

438

0.1677

0.2864

1966

189

0.0817

0.1253

1988

222

0.1154

0.179

1967

774

0.1876

0.2852

1989

592

0.2229

0.3189

1968

838

0.2832

0.6594

1990

634

0.1209

0.179

1969

428

0.1514

0.2213

1991

804

0.2334

0.3158

1970

598

0.2233

0.3103

1992

851

0.2635

0.3288

1971

389

0.1681

0.2877

1993

425

0.1195

0.1824

1972

0.0363

0.0797

1994

167

0.1177

0.2131

1973

445

0.1457

0.2233

1995

261

0.0985

0.186

1974

240

0.0813

0.1589

1996

487

0.2341

0.4334

1975

848

0.1483

0.248

1997

544

0.1383

0.3186

1976

272

0.0931

0.138

1998

974

0.2262

0.4135

1977

162

0.0915

0.1795

1999

170

0.0734

0.1686

1978

299

0.1525

0.2812

2000

613

0.2113

0.3157

1979

634

0.288

0.5393

2001

471

0.1913

0.2986

5．天福庙水库典型洪水过程线（1984年7月26-28日）见表KS1-3

表KS1-3典型洪水过程线（1984.7.26-28）

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）

96.6

216.3

44.2

24.8

572

183.5

43.5

24.2

1085

156

41.7

23.5

1345

138

22.8

1568

121

38.3

22.1

1791

103.9

36.6

21.5

2090

108.4

34.8

20.6

2389

91.5

33.1

19.3

2138.7

83.5

32.2

18.2

1465.5

68.6

31.3

17.3

1005.1

53.3

30.4

16.1

768.8

40.9

29.5

15.3

494.3

28.7

14.4

584.9

27.8

13.5

421.2

54.8

27.2

12.6

358.7

48.5

26.6

11.8

344.8

46.3

313.7

45.2

35.4

10.6

232.5

6.天福庙水库库容曲线和泄洪建筑物泄流曲线

天福庙水库库容曲线根据原库区1:

2000地形图进行了复核计算，成果可靠。

左岸溢洪道堰顶高程398.0m，2孔，每孔净宽13.0m，为弧形闸门控制。

坝顶溢洪道堰顶高程402.4m，4孔，每孔净宽8.0m，亦为弧形闸门控制。

两溢洪道堰型均为WES标准型剖面实用堰。

由相应的流量计算公式Q=σcmn（√2g）H3/2计算的泄洪建筑物泄流曲线见下表KS1-4。

表KS1-4天福庙水库库容曲线和泄洪建筑物泄流曲线

库水位

库容

（×104m3）

左岸溢洪道

（m³/s）

坝顶溢洪道

（m³/s）

合计泄洪量

（m³/s）

398

3460

399

3670

400

3890

107

401

4100

216

402

4325

365

403

4545

530

555

404

4775

730

103

833

405

5004

922

230

1152

406

5235

1130

400

1530

407

5515

1345

605

1950

408

5790

1582

835

2417

409

6045

1845

1095

2940

410

6310

2115

1375

3490

411

6596

2370

1695

4065

7.混凝土拱坝安全超高见表KS1-5

表KS1-5混凝土拱坝安全超高hc

坝的级别

正常运行

0.7

0．5

0.4

非常运行

0.5

0.4

0.3

（二）防洪标准选择

<一>水库工程概况

天福庙水库于1974年冬开工建设，1978年建成，大坝为浆砌石双曲拱坝，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409.8，坝顶高程410.3m，防浪墙顶高程411.3m。

库区吹程1000m。

<二>确定防洪标准

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

1.0~0.1

中等

100~30

60~15

50~5

中等

30~5

四

小

（1）型

0.1~0.01

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

水工建筑物的级别

工程等级

永久性水工建筑物级别

临时性水工建筑物级别

工程等级

永久性水工建筑物级别

临时性水工建筑物级别

主要建筑物

次要建筑物

主要建筑物

次要建筑物

水库工程水工建筑物的防洪标准

水工建筑物级别

防洪标准[重现期（年）]

设计

校核

平原区滨海区

混凝土坝、浆砌石坝及其他水工建筑物

土坝、堆石坝

设计

校核

一

1000~500

5000~2000

可能最大洪水（PMF）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

300~200

50~20

根据以上资料，天福庙水库正常库容为6032万m³，也就是0.6023亿立方米，按照水利水电枢纽工程的等级划分属于中型水库，工程等级为三级。

水库位于湖北省宜昌市，属于丘陵区水库，坝型为浆砌石双曲拱坝，依据水库工程建筑物的防洪标准，天福庙水库的设计防洪标准（重现期）应为50-100年，即P=0.01-0.02，取P=0.02=2%,校核防洪标准为500-1000年,即P=0.001-0.002，取P=0.002=0.2%。

（三）峰、量选样及历史洪水调查

<一>天福庙水库坝址1959-1977年峰、量系列根据分乡站同期资料换算而得，洪峰按面积比指数的2/3次方换算，洪量按面积比得1次方换算。

<二>天福庙水库坝址1978-2001年峰、量系列直接采用天福庙入库洪水系列计算。

<三>根据天福庙水库坝址1978-2001年峰、量系列建立峰、量相关关系；根据此峰、量关系计算历史洪水的1d、3d洪量，具体过程如下：

（1）洪峰与1日洪量关系见表KS2-1

表KS2-1洪峰与1日洪量关系

年份

洪峰QmX

（m³/s）

1d洪量Y（×108m3）

Kx-1

Ky-1

（Kx-1）2

（Ky-1）2

（Kx-1）（Ky-1）

1978

299

0.1525

0.551

0.8386

-0.449

-0.161

0.2018

0.026

0.07251087

1979

634

0.288

1.168

1.5837

0.1678

0.5837

0.0281

0.3407

0.09792921

1980

571

0.1725

1.052

0.9486

0.0517

-0.051

0.0027

0.0026

-0.0026596

1981

126

0.0841

0.232

0.4625

-0.768

-0.538

0.5897

0.2889

0.41278086

1982

582

0.2127

1.072

1.1696

0.072

0.1696

0.0052

0.0288

0.01221237

1983

437

0.2124

0.805

1.168

-0.195

0.168

0.0381

0.0282

-0.032774

1984

2389

0.5489

4.4

3.0184

3.4003

2.0184

11.562

4.074

6.86325312

1985

121

0.0613

0.223

0.3371

-0.777

-0.663

0.6039

0.4394

0.51516627

1986

218

0.0979

0.402

0.5384

-0.598

-0.462

0.3582

0.2131

0.27627795

1987

438

0.1677

0.807

0.9222

-0.193

-0.078

0.0373

0.0061

0.01503677

1988

222

0.1154

0.409

0.6346

-0.591

-0.365

0.3494

0.1335

0.21599356

1989

592

0.2229

1.09

1.2257

0.0904

0.2257

0.0082

0.051

0.020408

1990

634

0.1209

1.168

0.6648

0.1678

-0.335

0.0281

0.1123

-0.0562297

1991

804

0.2334

1.481

1.2835

0.4809

0.2835

0.2313

0.0804

0.13632053

1992

851

0.2635

1.567

1.449

0.5675

0.449

0.322

0.2016

0.25478734

1993

425

0.1195

0.783

0.6571

-0.217

-0.343

0.0472

0.1176

0.07446724

1994

167

0.1177

0.308

0.6472

-0.692

-0.353

0.4794

0.1244

0.24425405

1995

261

0.0985

0.481

0.5417

-0.519

-0.458

0.2696

0.2101

0.23800161

1996

487

0.2341

0.897

1.2873

-0.103

0.2873

0.0106

0.0826

-0.0295925

1997

544

0.1383

1.002

0.7605

0.002

-0.239

4E-06

0.0574

-0.0004778

1998

974

0.2262

1.794

1.2439

0.794

0.2439

0.6305

0.0595

0.1936459

1999

170

0.0734

0.313

0.4036

-0.687

-0.596

0.4718

0.3557

0.40963295

2000

613

0.2113

1.129

1.1619

0.1291

0.1619

0.0167

0.0262

0.02090515

2001

471

0.1913

0.868

1.052

-0.132

0.052

0.0175

0.0027

-0.0068836

合计

13030

4.3644

-1E-06

-1E-15

16.309

7.0628

9.94496656

均值

542.92

0.1819

-6E-08

-5E-17

0.6796

0.2943

0.41437361

由表KS2-1的计算结果，可进一步计算出下列各值

均值X^=（1/n）ΣXi=13030/24=542.92

Y^=（1/n）ΣYi=4.3644/24=0.1819

均方差σx=X^[√Σ（Kx-1）2/（n-1）]=542.92[√16.309/（24-1）]=457.178

σy=Y^[√Σ（Ky-1）2/（n-1）]=0.1819[√7.0628/（24-1）]=0.1008

相关系数r=[Σ（Kx-1）（Ky-1）]/[√Σ（Kx-1）2Σ（Ky-1）2]=9.94496656/[√16.309*7.0628]=0.9267