水利工程管理水利水能规划课程设计.docx

1、水利工程管理水利水能规划课程设计水利工程管理水利水能规划课程设计第一章概况 11.1流域概况 11.2水文概况 1第二章入库径流特征分析 32.1资料的“三性”审查 32.2设计年径流频率分析计算 52.3设 计 代 表 年 径 流 量 的 年 内 分 配 计算 62.4设 计 年 径 流 成 果 合 理 性 检验.8第三章设计洪水分析 93.1洪峰流量及不同历时洪量频率计算 93.2推求设计洪水过程线 11第四章水库兴利调节计算 144.1死 库 容 的 确定.144.2各 类 需 水 量 计算.144.3 兴 利 库 容 的 推求.144.4 溢 洪 道 堰 顶 高 程 确定.14 第 五

2、 章 水 库 调 洪 计算.155.1调洪计算原理 155.2推求下泄流量过程线 155.3调洪计算成果 165.4特征水位和特征库容的确定 175.5水库坝顶高程的确定 17参考文献 19附录 20第一章 概况1.1流域概况某河是渭河南岸较大的一级支流，发源于秦岭北麓太白山区，流域面积778.7km2，干流全长 51.5km，河道比降 1/601/70。流域内林木茂盛，植被良好，水流清澈，水质优良。该河干流上有一水文站，控制流域面积 686km2。拟在该河干流上修建一水库，其坝址位于水文站上游 1.5 公里处，控制流域面积 673km2。该水库将承担着下游和渭河的防洪任务，下游的防洪标准为

3、20 年一遇洪水，水库设计标准为 100 年一遇洪水，校核标准为 1000 年一遇洪水。该水库建成后将承担本地区 37 万亩的农业用水任务和临近城市的供水任务，农业用水的保证率为 75%，城市供水的保证率为 95%。1.2水文概况1.2.1径流水文站有实测的 19512000 年逐月径流资料（见附表 1）。1.2.2洪水水文站有实测的 19512000 年洪水要素资料，经整理摘录的逐年洪峰流量见表 9，同时调查到该水文站在 1980 和 1932 年曾经发生过两次大洪水，其洪峰流量（见附表 2）。并计算出了不同频率洪量（见附表 3）和不同频率设计洪水过程（见附表 4）。1.2.3农业用水根据该

4、灌区的作物组成和灌溉制度，分析计算的灌区不同频率灌溉需水量（见附表 5）。1.2.4城市用水城市供水每年按 1.5 亿 m3 计，年内采用均匀供水。1.2.5水库特性水库库容曲线见图 1-1。水库死水位已确定为 728.0m，泄洪设施为开敞式无闸溢洪道，堰型为曲线型实用堰，断面为矩形，宽度为 30 米，。根据本地区气象资料和地质资料，水库月蒸发量和渗漏量分别按当月水库蓄水量的 2%和 3.5%计。水库在汛期输水洞按其输水能力泄洪，输水洞进口高程为 722m，内径为 4m， 设计流量为 70m3/s。坝顶高程计算公式：Z 坝Z 设h 浪，设1 Z 坝Z 校h 浪，校2波浪爬高的计算公式为 h 浪

5、=3.2KhBtg 浪高 hB 的计算公式为 hB=0.0208V53库区多年平均最大风速 V=18m/s，水面吹程 D=3km，大坝浆砌石重力坝，倾斜坝坡，其迎水面坡比 tg=1/3，有浆砌石块石护坡（K=0.77）。设计条件下的设计风速取多年平均最大风速的 1.5 倍，校核条件下的设计风速即为多年平均最大风速。第二章 入库径流特征分析2.1资料的“三性”审查2.1.1资料的可靠性审查包括资料的可靠性的测验和整编方法的合理性，与应用与上下游断面水量平衡原理检验。已知该水文资料摘录于水文年鉴上，与邻近站资料比较、与其他水文气象要素对比，表现出较高的可靠性。2.1.2资料的一致性审查一般认为一个

6、地区的气候变化极其缓慢，相对较稳定，但由于人类活动影响，下垫面条件变化较显著，从而破坏水文资料的一致性，而该河流发源于秦岭北麓太白山区，故认为周围的人类活动少，对资料的一致性影响不大，利用单累积曲线法进行一致性分析，单累积曲线见图 2-1，由图可知该年径流系列的一致性较好。2.1.3资料的代表性审查水文站具有 50 年的逐月径流资料，属长系列。样本对总体的代表性的好坏反映在样本的统计参数与筒体统计参数的接近程度。依据梳理统计原理，当样本容量愈大，则抽样误差愈小。用差积曲线法和 Cv 过程曲线进行代表性分析，差积曲线见图 2-2，Cv 过程曲线见图 2-3。由图 2-2 可以看出，曲线明显呈现上

7、升，下降及相对平缓的阶段，说明该系列资料中存在丰水年、枯水年和平水年；由图 2-3 可以看出，曲线后期近似水平波动，且经分析可知，图 2-4 年径流过程线包括丰水年组，平水年组，枯水年组，所以资料的代表性较好。2.2设计年径流频率分析计算2.2.1水利年的划分根据月径流变化特点，将水文资料由日历年度划分为水利年度，假定每年的 4 月到来年的 3 月为一个水利年度。2.2.2年径流频率分析计算年径流频率计算主要采用目估适线法进行曲线参数的确定：经过多次配线和调整参数，当 Cv=0.37Cs=2.0Cv 时拟合较好。其年径流频率曲线如图 2-4。则年径流频率计算成果表如表 2-1。表 2-1 某水

8、文站年径流频率计算成果表（站址）Q(m3/s)W 坝址F坝址n不同频率的年径流量 QP(2m3/s) W n 站址 3F计算采用计算采用站址20%25%30%50%70%75%80%85%90%148.88148.880.740.742.00192.18181.45172.15142.14115.86109.00101.6993.6084.07水文站控制流域面积 673km2，该水文站控制流域面积 686km2，可按面积比推算坝址处的径流量。根据公式（2-1）由水文站的年径流量推算坝址的年径流量。（2-1）式中：水文站及坝址的年平均径流量；F 站、F 坝水文站及坝址控制流域面积。2.3设计代表

9、年年径流量的年内分配计算根据年径流频率曲线按设计保证率查找设计年净流量，按选择典型年的原则：1）水量接近原则；2）对工程不利的原则：因为有灌溉要求，所以选择灌溉期比较枯的年份。且采用同倍比法对典型年进行年径流年内分配，确定计算时段为年，根据相近和不利的原则选取不同频率下的代表年。分别选取丰水年 1955-1956 年、平水年 1963-1964 年和枯水年 1967-1968 年三个代表年，即 P=25%，P=50%，P=75%的设计保证率下的典型年的年径流量。利用公式（2-2）计算缩放倍比 K 进行年径流量的年内分配。（2-2）则选择的典型年与年内分配过程见表 2-2，最后的坝址的设计枯水年

10、年径流，设计丰水年径流，设计平水年年径流见表 2-3：表 2-2 同倍比法 P=75%设计枯水年年内分配计算表年份4 月5 月6 月7 月8 月9 月10 月11 月12 月1 月2 月3 月典 型 年1967-196814.7929.825.3119.022.8721.778.730.900.120.110.121.95缩放比1.031.031.031.031.031.031.031.031.031.031.031.03设计枯水年Q(m3/s)15.2330.715.4719.592.9622.428.990.930.120.110.122.01坝址 Q(m3/s)15.0430.335.4

11、019.342.9222.148.880.920.120.110.121.98同倍比法 P=50%设计平水年年内分配计算表年份4 月5 月6 月7 月8 月9 月10 月11 月12 月1 月2 月3 月典 型 年1963-196412.2443.983.8021.968.6539.896.353.110.140.080.080.88缩放比1.011.011.011.011.011.011.011.011.011.011.011.01设计平水年Q(m3/s)12.3644.423.8422.188.7440.296.413.140.140.080.080.89坝址 Q(m3/s)12.2143

12、.863.7921.908.6339.786.333.100.140.080.080.88同倍比法 P=25%设计丰水年年内分配计算表年份4 月5 月6 月7 月8 月9 月10 月11 月12 月1 月2 月3 月典 型 年1955-19569.7610.0511.3229.5816.5169.2615.467.695.192.782.212.67缩放比0.990.990.990.990.990.990.990.990.990.990.990.99设计丰水年Q(m3/s)9.669.9511.2129.2816.3468.5715.317.615.142.752.192.64坝址 Q(m3/

13、s)9.549.8211.0628.9116.1467.7015.117.525.072.722.162.61表 2-3 某水库部分频率年径流量的年内分配（坝址）频率代表年单位月份4 月5 月6 月7 月8 月9 月10 月11月12月1 月2 月3 月全年75%1967-1968108m30.400.800.140.510.080.580.230.020.000.000.000.052.82m3/s15.0430.335.4019.342.9222.148.880.920.120.110.121.98107.3050%1963-1964108m30.321.150.100.580.231.0

14、50.170.080.000.000.000.023.70m3/s12.2143.863.7921.908.6339.786.333.100.140.080.080.88140.7625%1955-1956108m30.250.260.290.760.421.780.400.200.130.070.060.074.69m3/s9.549.8211.0628.9116.1467.7015.117.525.072.722.162.61178.372.4设计年径流成果合理性检验（1）年径流计算所用的资料经过了“三性”审查然后在进行频率分析计算可靠性较高。（2）本设计中频率曲线线型选用皮尔逊三型线，皮

15、尔逊三型线跟我国绝大多数地区理论频率曲线相吻合，是我国水文频率计算中普遍选用的线性，因此线型选用合理。（3）代表年的选择较好，丰、平、枯代表年资料较完整第三章设计洪水分析3.1洪峰流量及不同历时洪量频率计算首先进行洪峰流量资料的“三性”审查。将 1980 年与 1890 年考虑为特大洪水，按统一处理法进行频率计算，并按不连续系列的统计参数计算公式求得=448.80；Cv=0.93且年最大洪峰流量频率计算表如下，表 3-1表 3-1 年最大洪峰流量频率计算表序号系列值(m3/s)频率序号系列值(m3/s)频率132000.009283360.509226000.018293360.5283152

16、00.037303340.547413800.056313340.566510500.075323100.58569030.094332920.60378460.112342840.62287570.131352750.64197420.150362690.660105840.169372560.679115560.188382540.698125400.207392510.717134990.226402260.736144660.245412260.755154600.264422210.773164480.282432160.792174250.301442000.811184050.3

17、20451710.830193950.339461560.849203870.358471420.868213800.377481400.887223680.396491360.906233660.415501330.924243580.433511020.943253540.45252740.962263440.47153510.981273370.490则最大洪峰流量的频率曲线绘制如图 3-1：并统计不同时段的洪量，并采用目估适线的方法，绘制不同时段的洪量频率曲线， 根据洪量频率曲线，查找相应频率下的设计洪量。水文站有实测的 19512000 年洪水要素资料，经整理计算，由上图不同频率设计

18、洪峰流量与不同历时设计洪量频率曲线，经调整后查不同频率设计洪峰流量与不同历时设计洪量值的成果见表 3-2。表 3-2 某水库坝址断面处不同频率设计洪峰流量及不同历时设计洪量成果项目不同频率设计值0.10%0.20%0.50%1%2%5%10%Qm（m3/s）3108281924782104201514071160W24h(104m3)111911005086367578647750674031W48h(104m3)15448139591191210516899670735677W72h(104m3)173811575113543119131024781116482W96h(104m3)1845

19、21677514458127811102387877069由表 3-2 可不同重现期年最大洪峰流量及不同历时洪量值，整编汇总到表 3-3表 3-3 不同重现期年最大洪峰流量及不同历时洪量值分析成果表不同重现期洪水频率 P洪 峰 流 量（m3/s）24h 洪量万m348h 洪量万m372h 洪量万m396h 洪量万m320 年一遇洪水0.05014075067707381118787100 年一遇洪水0.010210475781051611913127811000 年一遇洪水0.0013108111911544817381184523.2推求设计洪水过程线在已经给定的典型洪水过程线，统计出洪峰流

20、量与最大 24h 洪量值,最大 48h 洪量值，最大 72h 洪量值,最大 96h 的洪量值，并由洪峰流量频率曲线与不同历时的洪量频率曲线，求取不同频率下的洪峰值与不同频率下不同历时的洪量值，运用同频率法求出缩放倍比，逐时段进行缩放，如表 3-4。3-4 同频率法设计洪水过程线计算表典型洪水过程线20 年一遇设计洪水过程线100 年一遇洪水过程线1000 年一遇洪水过程线月日时时 间 换算时流量m3/s放大倍比 K放大后流量（m3/s)放 大 倍比 K放大后流量（m3/s）放 大倍比 K放大后流量（m3/s）912.002.0026.30.9725.511.4036.822.0453.658.

21、008.0027.90.9727.061.4039.062.0456.929.809.80360.9734.921.4050.402.0473.4412.0012.0055.70.9754.031.4077.982.04113.6313.0513.051010.9797.971.40141.402.04206.0415.5015.501500.97145.501.40210.002.04306.0016.5016.501500.97145.501.40210.002.04306.0017.0017.001450.97140.651.40203.002.04295.8020.0020.00116

22、0.97112.521.40162.402.04236.6422.0026.0081.30.8669.921.26102.441.85150.418.0032.0061.90.8653.231.2677.991.85114.5214.0038.0055.60.8647.821.2670.061.85102.8615.0039.0055.60.8647.821.2670.061.85102.869218.5042.501100.8694.601.26138.601.85203.5019.0043.001380.86118.681.26173.881.85255.3020.0044.001990.

23、86171.141.26250.741.85368.1522.0046.002540.86218.441.26320.041.85469.9022.5046.502720.86233.921.26342.721.85503.2024.0048.002540.86218.441.26320.041.85469.9030.0048.002540.75190.501.10279.401.63414.0234.0052.002200.75165.001.10242.001.63358.607.0055.002470.75185.251.10271.701.63402.618.0056.002500.75187.501.10275.001.63407.5011.0059.002240.75168.001.10246.401.63365.1212.0060.002240.75168.001.10246.401.63365.1215.0063.007200.75540.001.10792.001.631173.6016.4064.4010501.491564.502.59271