工程水文学课程设计新.docx

1、工程水文学课程设计新2006级工程水文学课程设计一、设计题目周村水库水文计算二、目的和要求：由降雨资料推求设计洪水三、计算内容与步骤（一）基本资料1、流域概况 周村水库位于泰沂山南区，柴汶河上游支流上，流域面积 F=189km2，河道干流平均坡度J=0.0042mm，干流长度L=30.9km。设计流域内皆为山丘区，土壤为壤土和砂壤土，植被条件一般，每年7-9月份为该流域的主雨期，降水量可达全年的60以上，多为气旋雨和锋面雨。2、暴雨洪水特点据19612003年资料统计，水库流域多年平均年降雨量为800mm，多年平均径流量约为340mm，多年平均最大二十四小时降水量约为103mm。根据周村库区雨

2、量站1973年2004年32年的实测暴雨资料，最大24小时降雨量与最小24小时降雨量量比为6.6倍；最大三日降雨量与最小三日降雨量丰枯比6.3倍。且流域内山坡较陡，暴雨后产汇流速度快、洪水来势凶猛，洪峰流量大。3、实测暴雨资料周村水库流域内只设有周村雨量站和北庄雨量站两个雨量观测点，记录有1973年2004年32年的降雨资料系列，符合规范要求。依据水文资料整编规范的要求，对以上实测资料进行统编整理，各计算时段的点暴雨量采用年最大值法进行统计计算，在场次降雨量过程中滑动挑选，得出周村站各年“24小时”和“三日”最大降雨量系列资料。见附表1、附表2。（二）设计暴雨推求1、周村水库各设计频率的点雨量

3、计算，见表1通过对周村站各个时段的点降雨量的频率、离差系数的计算及理论频率曲线的拟合可以得到周村水库各设计频率的点雨量成果表，具体计算过程见下表6和表7 表1 周村水库各设计频率的点雨量成果表 (mm)计算情况（Cs=3.5Cv）均值Cv值P （频 率）计算适线0.020.050.10.2123.33524h 最 大暴 雨 量126.360.380.40433.67409.41384.13356.34318.43262.83241.75224.923日 最 大暴 雨 量140.400.360.40481.85454.89409.97383.29317.30287.82265.18247.10由

4、附表1可以得到周村站最大1d（24h）年降雨量频率计算表如表2：表2 周村站年最大1d（24h）降雨量 单位：mm年份年降雨量Qi(m3s)按年降雨量从大到小排序Qi(m3s)序号模比系数Ki(Ki-1)2经验频率Pi1973115.5265.512.10111.21253.0%1974111.7217.921.72440.52486.1%1975121.6212.431.68090.46369.1%197693201.241.59230.350812.1%197778.4183.951.45540.207415.2%197893.3160.461.26940.072618.2%1979152

5、.1159.571.26230.068821.2%1980125.1152.181.20370.041524.2%198157.4145.291.14910.022227.3%198290.5142.7101.12930.016730.3%1983113137.5111.08820.007833.3%1984105.4133.5121.05650.003236.4%1985137.5133.5131.05650.003239.4%1986108.5125.1140.99000.000142.4%1987133.5121.6150.96230.001445.5%198878.6115.5160.

6、91410.007448.5%1989145.2114.9170.90930.008251.5%1990212.4113180.89430.011254.5%1991183.9111.7190.88400.013557.6%199260.4108.5200.85870.020060.6%1993217.9105.4210.83410.027563.6%199489.293.3220.73840.068566.7%199580.893230.73600.069769.7%19968590.5240.71620.080572.7%1997160.489.2250.70590.08655.8%199

7、8159.585260.67270.107178.8%1999265.580.8270.63940.130081.8%2000201.278.6280.62200.142984.8%2001114.978.4290.62040.144187.9%200275.875.8300.59990.160190.9%2003133.560.4310.47800.272593.9%2004142.757.4320.45430.297897.0%总计流量4043.44043.431.9991 4.6440 平均流量126.36126.360.1498 由以上周村站年最大1d（24h）降雨量计算成果表可以得到

8、周村站年最大1d(24h)点降雨量的离差系数：当Cv=0.38,Cs=3Cv时画出经验频率曲线，然后进行配线，得到理论频率曲线,理论曲线配线表如下表3表3 周村站年最大1d（24h）降雨量理论频率配线计算表频率第一次适线第一次适线x=126.36，Cv=0.4,Cs=3Cvx=126.36，Cv=0.4,Cs=3.5CvKpPpKpPp12.26285.57 2.31291.89 51.76222.39 1.78224.92 101.54194.59 1.53193.33 201.29163.00 1.28161.74 500.92116.25 0.91114.99 750.788.45 0.

9、7189.72 900.5772.03 0.5873.29 950.563.18 0.5366.97 990.4253.07 0.4759.39 经过两次配线以后，得到周村站年最大1d（24h）降雨量理论频率曲线，即：当Cv=0.4,Cs=3.5Cv时得到理论频率曲线见附表3由附表2可以得到周村站最大(3d)年降雨量频率计算表如下表4表4 周村站年最大3d降雨量 单位：mm年份年径流量Qi(m3s)按流量从大到小排序Qi(m3s)序号模比系数Ki(Ki-1)2经验频率Pi1973126.2265.511.89100.79393.03%1974123.6236.521.68450.46856.0

10、6%1975139.7231.231.64670.41839.09%197693220.241.56840.323112.12%197784.9194.551.38530.148515.15%197894.9188.661.34330.117918.18%1979152.1169.571.20730.043021.21%1980137.5162.181.15460.023924.24%198159.3161.591.15030.022627.27%198292.3155.8101.10970.012030.30%1983128.5152.1111.08330.006933.33%1984120

11、.6150.1121.06910.004836.36%1985149.3149.3131.06340.004039.39%1986145.7145.7141.03770.001442.42%1987133.5139.7150.99500.000045.45%1988155.8137.5160.97930.000448.48%1989150.1133.5170.95090.002451.52%1990220.2128.5180.91520.007254.55%1991188.6126.2190.89890.010257.58%199291125200.89030.012060.61%199323

12、6.5123.6210.88030.014363.64%1994117120.6220.85900.019966.67%199580.8117230.83330.027869.70%199686.594.9240.67590.105072.73%1997194.593250.66240.114075.76%1998161.592.3260.65740.117478.79%1999265.591270.64810.123881.82%2000231.286.5280.61610.147484.85%200112584.9290.60470.156387.88%200275.880.8300.57

13、550.180290.91%2003169.575.8310.53990.211793.94%2004162.159.3320.42240.333796.97%总计流量4492.74492.731.99933.9724平均流量140.40140.400.1281由以上周村站年最大3d降雨量计算成果表可以得到周村站年最大3d点降雨量的离差系数：当Cv=0.36,Cs=3Cv时画出经验频率曲线，然后进行配线，得到理论频率曲线，理论频率曲线配线表如下表5表5 周村站年最大3d降雨量理论频率选配计算表频率第一次适线第二次适线x=140.40，Cv=0.35,Cs=3Cvx=140.40，Cv=0.40

14、,Cs=3.0CvKpPpKpPp12.07290.6282.26317.30451.66233.0641.76247.104101.47206.3881.54216.216201.26176.9041.29181.116500.94131.9760.92129.168750.74103.8960.70 98.28900.6185.6440.5780.028950.5577.220.50 70.2990.4664.5840.4258.968经过两次配线以后，得到周村站年最大3d降雨量理论频率曲线，即：当Cv=0.4,Cs=3.0Cv时的理论频率线见附表4由内插法可以得到周村站最大1d（24h）

15、的点降雨量如下表6：频率Kp(24h)Kp(3d)X(24h)X(3d)Pp(24h)Pp(3d)0.013.753.56126.36140.4473.85499.8240.023.4323.432126.36140.4433.66752481.85280.053.243.24126.36140.4409.4064454.8960.13.042.92126.36140.4384.1344409.9680.22.822.73126.36140.4356.3352383.29212.522.26126.36140.4318.4272317.30422.082.05126.36140.4262.82

16、88287.823.331.91321.88876126.36140.4241.75195265.181951.781.76126.36140.4224.9208247.104由内插法可以得到周村站最大3d的面降雨量如下表7：频率Kp(24h)Kp(3d)X(24h)X(3d)Pp(24h)Pp(3d)0.013.753.56117.51134.78440.6625479.81680.023.4323.432117.51134.78403.2943462.5650.053.243.24117.51134.78380.7324436.68720.13.042.92117.51134.78357.

17、2304393.55760.22.822.73117.51134.78331.3782367.949412.522.26117.51134.78296.1252304.602822.082.05117.51134.78244.4208276.2993.331.91321.88876117.51134.78224.8201254.567151.781.76117.51134.78209.1678237.2128将以上两个表格的数据填入表1就得到周村站点降雨量计算成果表，2、设计面雨量的计算根据山东省大、中型水库防洪安全复核洪水计算办法中所附的点面换算关系表，查出本水库流域的点面换算系数：K24h

18、0.93、K3d0.96，经点面换算可得到不同频率的年最大24小时、3日面雨量，计算成果见表4。表4 周村水库面雨量计算成果表 （mm）设计时段统计参数点面换算系数面雨设 计 频 率 （P）CV适0.020.050.10.2123.33524h126.40.40.93117.51403.2943380.7324357.2304331.3782296.1252244.4208224.8201209.16783日140.40.40.96134.78462.565436.6872393.5576367.9494334.6028276.299254.5671237.2128根据以上计算结果，绘制周村水

19、库年最大24h和最大3d暴雨量地区综合频率曲线。综合频率曲线见附表3、4四、暴雨参数等值线图法计算设计面雨量用暴雨参数查等值线图法计算面雨量，采用山东省水利厅1975年编制的山东省水文图集中的有关图表，查得周村水库流域中心的多年平均年最大24小时暴雨量为120mm，相应的变差系数为Cv0.62，取Cs3.5Cv，三日最大暴雨换算系数为K1.25（即P3d=KP24），点面换算系数分别为K24h=0.93、K3d=0.96，然后计算流域不同频率设计面雨量，计算成果见表-5。由等值线法时，应用内插法就可以得到周村站面降雨量计算成果表，具体如下表8所示：表8 周村站暴雨参数等值线图法计算成果表频率K

20、p(24h)Kp(3d)X(24h)X(3d)Pp(24h)Pp(3d)0.026.02326.0232111.6144672.1891867.34080.055.5665.566111.6144621.1656801.5040.14.8044.804111.6144536.1264691.7760.24.3424.342111.6144484.5672625.24813.2963.296111.6144367.8336474.62422.8322.832111.6144316.0512407.8083.332.6562.656111.6144296.4096382.46452.242.241

21、11.6144249.984322.56经过以上计算就可以得到周村水库面降雨量计算成果表9表9 周村水库点、面雨量计算成果表时段参数（雨量mm）各 设 计 频 率 面 雨 量 （mm）点系数面Cv0.02%0.050.1%0.2%1%2%3.3524h1200.93111.60.4672.1891621.1656536.1264484.5672367.8336316.0512296.4096249.9843日1500.961440.4867.3408801.504691.776625.248474.624407.808382.464322.56由不同计算方法得到的各种频率的设计面雨量成果见表1

22、0。将周村站3d和最大1d（24h）的频率计算降雨量和用等直线法得到的面雨量计算成果表进行比较，见表10 表 10 周村水库各种计算方法设计面雨量成果比较表历 时计 算 方 法各 设 计 频 率 面 雨 量（mm）0.02%0.050.1%0.2%1%2%3.3%524小时实测暴雨资料法403.2943380.7324357.2304331.3782296.1252244.4208224.8201209.1678暴雨参数等值线图法672.1891621.1656536.1264484.5672367.8336316.0512296.4096249.9843日实测暴雨资料法462.565436.

23、6872393.5576367.9494304.6028276.299254.5671237.2128暴雨参数等值线图法867.3408801.504691.776625.248474.624407.808382.464322.56五、设计洪水标准1、洪水标准：执行国家标准防洪标准（GB5020194），正常运用（设计）洪水标准为百年一遇（P1），非常运用（校核）洪水标准为两千年一遇（P0.05）。2、 产流与汇流计算（1）、 产流计算使用 “山东省泰沂山南区P+PaR关系表”推算设计净雨，关系见表11。表11 山东降雨径流关系曲线数据表P+Pa501001502002503003504004

24、50R43378120168214261308405P+Pa500550600700800900100011001200R4044525005966917868819761071山东降雨径流关系P+Pa R曲线图如下所示：本水库设计净雨的时程分配，取计算时段t1小时。前期影响雨量Pa的确定，为了较为符合实际，根据经验取第一天Pa140mm，以后每天按公式Pa，t1=K(Pa，t+Pt)Imax计算式中： Pa，t1 第t+1天的前期影响雨量，mm， Pt 当日降雨量，mm， K折减系数，本水库区取K=0.9， Imax 土壤最大含水量，取Imax60mm。由以上公式： Pa，t1=K(Pa，t+Pt) 取Pa140mm 得各日的时程分配比例，按“泰沂山南北区一小时雨型表”分配。用设计日净雨量分别乘以时程分配比，即为时段净雨量。各日设计净雨量依据各日暴雨量采用连续计算的方法求得。各日面雨、净雨及分配过程计算成果分别见表12、表13、表14、附表5表12 各频率逐日面雨情况计算成果表计 算逐日面雨算公式各 设 计 频 率（ P）面 雨 值 (mm)日 次（mm）0.020.050.10.2125第一天H1=0.35(H3d-H1d)20.7419.58