工程水文设计书.docx
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工程水文设计书
第一章流域概况
A河属于长江流域汉江水系，发源于河南省全长373.1公里。
根据2002年6月某县水利电力局编制的《
县水电资源规划》，该县境内水能资源可开发量4775千瓦，年发电1881千瓦时，已开发量325千瓦。
拟计划在A河干流建B水电站，为径流引水式。
渠首坝位于上级电站下游60米处，此处为深山区，河道较窄，布置建筑物可节省工程量。
电站枢纽位于渠首坝下游9公里处。
交通条件较好。
第二章气象资料
工程所在区域属暖温带山地季风气候区，一年四季分明，光照充足。
由于山高谷深，地形复杂，气温垂直变化较大。
据气象站资料统计：
该地区年最高气温38℃，最低气温-12℃，多年平均气温14.5℃，无霜期165天，平均日照2960小时。
根据该地雨量站C统计资料，该区降雨量年内分配不均，6～9月份降雨量占全年的70%左右，暴雨多出现在7～9月份，冬季降雨量偏少，仅占8～10%。
年径流变化规律与降水量一致。
区内夏季盛行偏东风，冬季则多西北风，年平均风速1.5米/秒，最大风速12米/秒。
第三章测站及主要资料
工程所在区域附近只有C雨量站，没有水文测站，但在下游境内有D水文站，该站位于设计电站B下游87公里的A河干流上，控制流域面积320平方公里。
测站资料情况见表1。
表1测站资料情况表
资料年限项目
测站站名
流域面积、位置
（平方公里）
年限
备注
D水文站
320
1961~1999
资料系列连续，现搜集到1961~1999年实测径流系列和1961~1999年实测洪水资料
B电站渠首坝控制流域面积为240平方公里，其上游有C雨量站，根据所搜集到的资料进行整理得出，6~9月份占全年降雨量的67%。
由于只有一个雨量站，利用降雨推求径流误差较大；D水文站位于B电站下游，具有长系列实测径流资料，采用此系列进行径流推算比较合适。
表2D水文站年径流资料表
年序
1
2
3
4
5
6
7
8
9
年径流量（m3/s）
46.1
25.6
21.5
20.8
19.7
18.6
17.8
17.7
17.2
年序
10
11
12
13
14
15
16
17
18
年径流量（（m3/s）
17.0
14.9
14.7
14.3
14.3
14.2
13.9
13.8
13.8
年序
19
20
21
22
23
24
25
26
27
年径流量（（m3/s）
13.6
13.2
13.1
12.8
12.6
12.2
12.1
11.9
11.3
年序
28
29
30
31
32
33
34
35
36
年径流量（（m3/s）
9.6
9.5
9.48
9.11
8.02
7.81
6.48
5.92
5.41
年序
37
38
39
40
41
年径流量（（m3/s）
5.22
5.1
4.3
3.3
3.2
表3不同代表年月分配百分比
月份
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
全年
丰水代表年月分配百分比%（25%）
10.5
20
17.9
14.5
9.1
8.5
4.3
2.6
2.7
2.5
4
3.4
100
平水代表年月分配百分比%（50%）
10.2
19.8
16.8
13.1
8.7
8.6
5.9
4.5
3.2
1.2
2.5
5.5
100
枯水代表年月分配百分比%（75%）
10.9
18.8
14.3
13.3
11.5
9.8
5.1
4
2.7
2.4
3.8
3.4
100
B水电站附近无实测洪水资料，但其下游D水文站具有39年实测洪水资料，且有一场特大洪水,另外通过查阅调查历史洪水资料，得知D站150年间有2次特大洪水，为5200m3/s，3900m3/s经分析考证，可以断定150年来没有遗漏比3410m3/s更大的洪水，洪水资料见表4。
另外，B水电站和D水文站自然气象条件接近，同属一个降雨区，因此B水电站站址处设计洪峰可由D水文站参证站间接计算。
表4D水文站实测洪水资料表
年份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
洪峰流量（m3/s）
3410
2630
2200
1640
1600
1420
1320
1270
1220
年份
10
11
12
13
14
15
16
17
18
洪峰流量（m3/s）
1190
1160
1070
1020
1000
950
928
916
910
年份
19
20
21
22
23
24
25
26
27
洪峰流量（m3/s）
875
765
759
690
670
653
649
560
535
年份
28
29
30
31
32
33
34
35
36
洪峰流量（m3/s）
530
526
482
475
453
445
420
420
417
年份
37
38
39
洪峰流量（m3/s）
321
117
105
根据B水电站规划拟定的工程规模及各类建筑物的等级，初定下列洪水标准：
五十年一遇，百年一遇，以满足工程设计要求。
第四章设计年径流量及其年内分配的推求
1.由题可知，电站B无水文站，即没有水文资料，但下游有D水文站，且有41年水文资料，则可应用水文比拟法计算电站B的设计年径流量及年内分配。
假定参证站为D水文站，设计站为电站B。
2.计算D水文站的均值EX、Cv和Cs。
由表2的数据可知对应年径流量的频率可由公式P=m/（n+1）算出。
频率见下表5。
频率曲线见下图1。
表5年径流量频率
年序
年径流量（m3/s）
按大小排列的年径流量（m3/s）
频率
1
46.1
46.1
0.02
2
25.6
25.6
0.05
3
21.5
21.5
0.07
4
20.8
20.8
0.10
5
19.7
19.7
0.12
6
18.6
18.6
0.14
7
17.8
17.8
0.17
8
17.7
17.7
0.19
9
17.2
17.2
0.21
10
17
17
0.24
11
14.9
14.9
0.26
12
14.7
14.7
0.29
13
14.3
14.3
0.31
14
14.3
14.3
0.33
15
14.2
14.2
0.36
16
13.9
13.9
0.38
17
13.8
13.8
0.40
18
13.8
13.8
0.43
19
13.6
13.6
0.45
20
13.2
13.2
0.48
21
13.1
13.1
0.50
22
12.8
12.8
0.52
23
12.6
12.6
0.55
24
12.2
12.2
0.57
25
12.1
12.1
0.60
26
11.9
11.9
0.62
27
11.3
11.3
0.64
28
9.6
9.6
0.67
29
9.5
9.5
0.69
30
9.48
9.48
0.71
31
9.11
9.11
0.74
32
8.02
8.02
0.76
33
7.81
7.81
0.79
34
6.48
6.48
0.81
35
5.92
5.92
0.83
36
5.41
5.41
0.86
37
5.22
5.22
0.88
38
5.1
5.1
0.90
39
4.3
4.3
0.93
40
3.3
3.3
0.95
41
3.2
3.2
0.98
图1
3.有图1可知，参证流域D水文站的均值EX=13.20。
Cv=0.48。
s=0.96。
由经验频率曲线可知参证流域在P=25%，P=50%，P=75%下的设计流量分别为Q参=16.75（m3/s），Q参=12.2（m3/s），Q参=8.57（m3/s）。
4.由Q=Q参证×（F/F参）^n得：
设计流域P=25%：
Q设=16.75*（
）2/3=13.9m3/s
P=50%：
Q设=:
12.2*（
）2/3=10.13m3/s
P=75%：
Q设=8.57*（
）2/3=7.11m3/s
5.由上可知，在P=25%即丰水年时水电站B的年设计流量为13.90m3/s，在P=50%即平水年时水电站B的年设计流量为10.13m3/s，在P=75%即枯水年时水电站B的年设计流量为7.11m3/s。
则可根据设计代表年的月分配比算出设计代表年的月分配流量，见表6。
表6设计代表年的月分配流量
月份
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
全年
全年总量（m3/s）
丰水代表年月分配百分比%（25%）
10.5
20
17.9
14.5
9.1
8.5
4.3
2.6
2.7
2.5
4
3.4
100
月径流量（m3/s）
17.51
33.36
29.86
24.19
15.18
14.18
7.17
4.34
4.50
4.17
6.67
5.67
166.80
平水代表年月分配百分比%（50%）
10.2
19.8
16.8
13.1
8.7
8.6
5.9
4.5
3.2
1.2
2.5
5.5
100
月径流量（m3/s）
11.75
22.81
19.35
15.09
10.02
9.91
6.80
5.18
3.69
1.38
2.88
6.34
115.2
枯水代表年月分配百分比%（75%
10.90
18.8
14.3
13.3
11.5
9.8
5.1
4
2.7
2.4
3.8
3.4
100
月径流量（m3/s）
8.48
14.62
11.12
10.34
8.94
7.62
3.97
3.11
2.10
1.87
2.95
2.64
77.76
6.由上表可得丰水年、平水年、枯水年设计月径流量的流量曲线，见下图（a,b,c）。
a.丰水年设计月径流量（m3/s）
b.平水年设计月径流量（m3/s）
c.枯水年设计月径流量（m3/s）
第五章、设计洪水的推求
1.由题可得：
在D水文站（参证流域）内N1=150年间的特大洪水分别为5200m3/s，3900m3/s和3410m3/s，并且在N2=39年的实测洪水资料内，只有一次为4310m3/s的特大洪水.则5200m3/s的年份排在第一位，3900m3/s的年份排在第二位，3410m3/s的年份排在第三位。
N2=39年间的洪水依次大小排列，据此分析求得各年洪峰流量的经验频率（按统一处理法公式计算），结果见表7。
表7洪峰流量经验频率
洪峰流量
经验频率计算
按数量大小排序
PM=
Pm=Pa+（1-Pa）
排序
Qm（m3/s）
M
P1
m
P2
1
5200
1
0.007
2
3900
2
0.013
3
3410
3
0.020
1
空位
4
2630
2
0.045
5
2200
3
0.051
6
1640
4
0.077
7
1600
5
0.103
8
1420
6
0.128
9
1320
7
0.154
10
1270
8
0.179
11
1220
9
0.205
12
1190
10
0.231
13
1160
11
0.256
14
1070
12
0.282
15
1020
13
0.308
16
1000
14
0.333
17
950
15
0.359
18
928
16
0.385
19
916
17
0.410
20
910
18
0.436
21
875
19
0.462
22
765
20
0.487
23
759
21
0.513
24
690
22
0.538
25
670
23
0.564
26
653
24
0.590
27
649
25
0.615
28
560
26
0.641
29
535
27
0.667
30
530
28
0.692
31
526
29
0.718
32
482
30
0.744
33
475
31
0.769
34
453
32
0.795
35
445
33
0.821
36
420
34
0.846
37
420
35
0.872
38
417
36
0.897
39
321
37
0.923
40
117
38
0.949
41
105
39
0.974
2.由上表的洪峰流量和经验频率可进行频率计算，求得EX，Cv，Cs。
并由此求得五十年一遇（P=0.02），百年一遇的（P=0.01）的设计洪水。
频率曲线见下图2，设计洪水见下表（表7）。
图2
表8设计洪水
EX（m3/s）
Cv
Cs/Cv
P=0.02
P=0.01
1117.37
0.7
3.95
3536.74（m3/s）
4192.69（m3/s）
3.由上表可知，B电站五十年一遇的设计洪水为3536.74（m3/s），百年一遇的设计洪水为4192.69（m3/s）。
六、小结
这次设计月分配流量前首先得注意考虑用什么方法，不能因为看到长系列资料而直接计算，却不管资料是来自哪个站或者是哪个流域的。
比如这题，资料来自D水文站，但要求的是B电站，所以不能将D水文站的数据直接挪用，要考虑各个因素比如流域面积或者降雨量的影响，通过水文比拟法确定。
其次，得考虑同倍比法和同频率法的适用条件及其变形。
已知每年的月径流量的时候用同频率法计算时段的参数，从而确定设计流量；已知年径流量的的时候则只能通过同倍比法计算，特别要注意已知代表年的月分配比的这种变形，否则设计流量会出差错。
通过这次的设计，让我了解到了设计流量对工程，灌溉的重要性，因此在设计时应该更加谨慎，更加精确，以此来保障工程的安全。
所以，在以后的各种设计中，要保持一种水利人的精神，做正确的设计，算更加精确的数据，为水利工程的后续铺上一层坚实的路。
七、参考文献
[1].詹道江,叶守泽.工程水文学.北京：
中国水利电力出版社，2000.
[2].王燕生.工程水文学.北京：
中国水利电力出版社，1992.
[3].邱大洪.工程水文学.北京：
人民交通出版社，1999.5.
[4].雒文生.河流水文学.北京：
中国水利电力出版社，1992.
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