水文设计.docx

1、水文设计 工 程 水 文 课 程 设 计 报 告 1 绪论 第一章 1.设计题目 2.设计目的及要求 3.设计任务 4.设计时间 第二章 文字部分1 1.流域概况 2.水库简介 3.基本方法 4.结语 第三章 图表部分7 1.表 2.图 第一章 绪论 一、设计题目东周水库防洪调节计算 二、设计目的及要求： 工程水文学 课程设计的目的有三：一是通过设计系统地掌握由暴雨资料推求设计洪水及调洪计算的基本方法和步骤。通过对资料的收集、处理、计算、绘图和合理性分析等环节、全面锻炼学生综合运用所学专业知识的运用技能，以及培养学生独立思考、分析问题解决问题的能力。二是进一步了解山东省现行的一套方法和有关图表

2、的使用。三是给学生一个水库指标复核演算的模式，以增加学生在生产第一线的实践能力。 三、设计任务： 1、由暴雨资料推求设计洪水。 2、由设计洪水演算出出库洪水。 四、设计时间2006年3月6日11日。 第二章 文字部分 第一节 流域概况 山东省新泰市东周水库位于泰沂山南区，柴汶河上游支流上，流域面积2，河道干流平均坡度J=0.0042m/m，干流长度L=30.9KMF=189KM。 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79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。多年平均降雨量约为800mm，多年平均径流量约为340mm,多年平均最大二十四小时

3、降水量约为103mm。 由于本流域水文要素观测资料较少，缺乏实测水文资料，本次设计按无资料情况进行。 第二节 水库简介 3，防洪库容为740万m万8000东周水库为综合性中型水库，设计总库容为33，设计灌溉面积为13万亩，设计年发电量为m103m万，兴利库容为6630万度。水库上游有三座小(一)型水库，水库距新汶矿区、磁莱铁路约10KM，津浦铁路约80KM。泄洪建筑物为开敞式溢洪道，溢洪道底（堰顶）高程为217.5m,堰顶净宽为40m,内设四孔闸门，闸门尺寸（宽高）为1012m。 根据国家规范（SDJ1278规范），该水库为二等工程，大坝为二级建筑物，由此确定大坝的防洪设计标准为百年一遇（P=

4、1%），千年一遇（P=0.1%）校核并以可能最大洪水作为保坝设计洪水。 水库方面的基本资料如下： 1）水库水位（G）与面积（F）、水库水位（G）与库容（V）关系曲线。 2）泄洪建筑物为开敞式溢洪道，溢洪道底（堰顶）高程为217.5m,堰顶净宽为40m,内设四孔闸门，闸门尺寸（宽高）为1020m。 3）假定泄洪道不设闸门控制运用：水库汛期限制水位、兴利水位与溢洪道堰顶高程平起。 基本方法 第三节 1）由暴雨资料推求设计洪水。由于缺乏资料，水文分析计算采用图集法。根据山东省水利厅暴雨洪水组编制的山东省山丘区暴雨径流查算图（1979年10月）中提供的方法及有关图表进行计算。 其中，设计暴雨量的时程分

5、配采用分区设计雨型，取计算时段长2小时。产流计算采用降雨径流相关法，汇流计算采用综合瞬时单位线法。 2）由设计洪水经过水库调洪验算，求出出库洪水即水库调洪计算采用单辅助曲线法。 第四节 基本步骤 本次设计的具体任务是：完成东周水库的设计洪水计算及东周水库设计条件下的防洪特征水位及库容的推求，进而确定出坝顶高程，各部分的具体步骤如下。 （一） 水文计算部分： 1.设计暴雨的计算： 采用山东省暴雨参数等值线图推求，设计历时取24小时，先求设计标准的点雨量，再由点面关系换算为面雨量。 （1）设计点雨量的计算 由“山东省多年平均最大24小时降雨量等值线图”及“山东省最大24小时降水量变差系数Cv等值线

6、图”，查流域中心处的XCv。 24, =107mm Cv=0.55 （C=3.5C） XVS由Cs=3.5Cv，P=1查“P-III型曲线模比系数Kp值表”求Kp=2.96.,由此得到东周水库百年一遇最大24小时设计点暴雨量。. =Kp=107 2.96=316.72 mm Kp=2.96 XX2424,P由“山东省三日暴雨换算系数K值图”查得三日换算系数： K=1.25 =1.25雨量=K遇最大三日设计点年由此求得百一XX24,p3p316.7=395.9mm (2) 设计面雨量的计算： 2,设计历时T=24小时，3天查由流域面积F=189KM“山东省点面换算系数表”得： 3天设计面雨量24

7、=0.9722, K=0.9811。由此求得小时，点面换算系数：KX24,P243d =388.4mm =307.9mm。 = K= KXXX3,p3d 243,p24,P （3）设计暴雨的日程分配： 按“山东省泰沂山南北区二小时雨型表”进行日程分配，查得： - )=0.3580.5=28.2mm第一天： =0.35(XXX24,P3,p 1,p )=0.65-第二天：80.5=52.3mm =0.65(XXX24,P2,p3,p =307.9mm =第三天：XX24,P3,p2设计净雨量的计算： 根据“山东省暴雨径流关系使用范围表”，东周水库以上流域为大汶河流域，22 ，由此确定该流域的设计

8、KM小于津浦铁路以东山丘地区且F=189KM300 相关图的第四号线，第四号线的+P-Y使用+P-Y=60mmP=40mm,I相关XXaaam关系见表1-3。 (1) 设计净雨量的计算方法为： 第一天：用+P 查图 Xa,p 第二天、第三天：用+ I查图 X m 计算结果填入表： （表一） 逐日设计净雨计算表 P h 备注 日程 XX +P aaP=40mm a,p40 28.2 68.2 12.1 第一天=60mm Im号第四使用41.8 60 52.3 712.3 第二天 线+XPY a278.9 60 367.9 307.9 第三天 (2) 设计净雨的时程分配： 为了计算简单、山东省采用

9、先计算逐日净雨量，然后将净雨量分配到各个阶段的方法求得各时段的净雨。 由“山东省泰沂山南北区二小时雨型表”，计算设计净雨的时程分配，填入表二。 表二见下页。 （表二） 设计净雨时程分配计算表 净净雨分配过程t=小时567189102341112合100%53.940.16.16.524.840.7412.112.130.040.023.0%7.010041.89.62.912.516.7 41.8 天 1.5 0.3 3.9 3.9 2.9 13.7 21.2 34.5 8.5 6.4 3.2 % 100 第三 4.2 0.8 10.9 10.9 8.1 38.2 59.1 96.2 23.7

10、 17.8 8.9 278.9 278.9 天 3、设计洪水过程线的计算： （1）计算各日瞬时单位线参数M值： 各日根据净雨量及产流历时的不同，采用不同的单位线。 设计流域属于人黄山丘地区，M的计算公式为： 0.33-0.270.17-0.20 Jh M=0.24FTc12） F-流域面积（KM式中： J-干流平均坡度（m/m小数） T-该日的产流历时（小时） c h-日净雨量（mm） 计算结果填入表三。 (表三） 逐日M计算表 1h (mm)tc )备日 小时1 2 F=189KM12.1 6 4.885 第一天J=0.0042m/m 41.8 8 4.004 第二天 278.9 3.253

11、 22 第三天 （2）推求各日采用的单位线： 查“山东省山丘地区、山丘平原混合区瞬时单位线参数M与2小时单位2，h=10mm, t=2小时的单位线，将其乘以线表”，得各日F=100KM F/100=189/100=1.89，便得设计流域采用的单位线，填入表四。 （3）设计洪水过程线的计算： 首先求出各时段净雨形成的部分径流过程，将其迭加，即求得地面径流过程，再加入基流，即求得设计洪水过程线，其运算过程填入表四。最后根据表四绘出洪水过程线图。 4、成果合理性分析： 合理性分析途径： （1） 与不同方法的成果比较。 （2） 与当地历史调查洪水的成果相比较。 （3） 与临近水文站根据实测资料计算成果

12、相比较。 此次设计，因资料不足，该步工作暂不作具体分析。 5、设计洪水计算成果汇编： 通过分析论正后，此次设计采用瞬时单位线计算成果。汇编情况填入表五。 表五见下页。 （表五） 东周水库设计洪水计算成果表 设计面雨设计净雨设计洪峰3/s) (m2733 5738 设计 标准暴雨设计参数 (mm) (mm) C XV 24C XS X243h 天24h 天 3278.9 1700.282 530.8 1082.8 P=1% P=0.1% 107 0.55 1.925 307.9 463.7 388.4 599.2 12.1 431.6 PMP 920.0 1187.5 866.8 （1）涉及洪水

13、过程线见表四，图（ 5 备注 ） （2）设计洪量指由三日设计暴雨的产流量 设计洪(1)6339.04921003520470 (二)水库调洪演算部分： 利用单辅助曲线法，将P=1%的设计洪水过程线进行调洪演算。 （1） 根据表1-1，绘制水库特性曲线及水库蓄泄关系曲线。 （2） 根据表1-1，计算并且绘制单辅助曲线。 （3） 用单辅助曲线调洪演算。 （4） 求设计调洪库容V,设计洪水位G,最大下泄流量q. mmm（5） 在同一坐标中，绘制入库洪水和出库洪水过程线。 （6） 求坝顶高程： 坝顶高程H=G设+h爬+h 式中：h 爬=0.89 h=2.81 由调洪计算表知：q=979。再查图q=f(

14、v)曲线得最大库容V总=3180万m33，则：设计调洪库容V=3180-800=2380万。已知起调库容V=800万mmm3。 m3/s，查qz曲线，得：设计洪水位=979m以qG设=224m。 m 则：坝顶高程H= G设+h爬+h=224+0.89+2.81=227.7m。 因校核洪水未做，此次设计坝顶高程就取设计条件下的。 第五节 结 语 通过这次实习，使我们真实的了解了修建一项水利工程所必需的一些步骤。使我们收集资料处理资料的能力得到了提高。同时也使我们的分析问题解决问题的能力得到了提高。 实习是教学中的一个重要的环节，是对课本知识的必要补充和练习。经过这次实习， 我们对于课本上的一些知

15、识得到了一些新的认识和更进一步的理解。第三章 图表部分 东周水库特性曲线表 水位(m) 216.55 水面面积4孔全开泄量水位 库容 水面面积4孔全开泄量库容 332233/s) (m(km(万m() ) (m/s) (m) 万m(km) ) 600 225.5 1360 217.50 218.0 218.5 0 226.0 4459 6.775 1488 925 2.448 20 60 226.5 227.0 5170 7.462 1620 1752 219.0 219.5 220.0 220.5 1186 2.767 112 170 227.5 228.0 5951 8.137 1900

16、2040 1487 3.277 236 310 228.5 229.0 6798 8.820 2190 2348 221.0 221.5 222.0 1843 3.834 392 229.5 2492 2253 4.384 480 572 230.0 230.5 7714 9.156 2640 2816 2992 222.5 231.0 675 8691 3146 4.926 776 231.5 223.0 2718 3300 890 232.0 9729 223.5 3238 5.481 224.0 996 224.5 1120 225.0 1236 3817 6.086 1 1表 表13

17、东周水库以上流域暴雨径流关系表 X+P a径流深X+P 径流深aX+P 径流深a备注第 四 号 线(mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) 50 4 190 111 243 330 60 8 200 120 252 340 262 70 130 210 350 13 271 80 360 18 220 139 281 230 90 24 148 370 290 380 100 33 240 157 299 390 110 167 40 250 308 120 177 260 48 400 57 186 130 270 140 196 65 280 205 74 150 290

18、 214 300 160 83 224 310 92 170 233 320 101 180 表1-（3） 东周水库单辅助曲线计算 水库水 位 (Z (m）217.5 218.0 库容 堰顶以上库容V V 总33(万万mm) ) V/t 下泄流量 3(m/s) q(m q/2 q 33/s) /s) (mV/t + q/2 3/s) (m0 184 800 925 0 125 0 174 0 20 0 10 219.0 220.0 1186 1487 386 687 536 954 112 236 56 118 592 1072 221.0 222.0 1843 2253 1043 1453

19、1449 2018 392 572 196 286 1645 2304 223.0 224.0 2718 3238 1918 2438 2664 3386 776 996 388 498 3052 3884 225.0 226.0 227.0 228.0 4808 4190 3017 1236 3817 618 5826 3659 1488 5082 4459 744 6945 4370 5170 1752 6069 876 8174 1020 5951 2040 7154 5151 9505 2348 5998 8331 1174 229.0 6798 10923 2640 6914 230

20、.0 7714 9603 1320 12456 2992 231.0 8691 7891 10960 1496 14051 1650 8929 3300 12401 232.0 9729 41表（） 东周水库单辅助曲线法调洪计算（P=1% ） 平均流量 时段末的时段末的下总库容库水时流量 时段 333(间V/t+ 泄流量(m(/s) 万mt= ) 位(m) (m/s) 332h) q/2(m/s) /s) (m(t) 0 0 800 217.5 0 0 0 0 0-1 1.9 1 0.2 1.9 1.9 1-2 18.979 2 1.3 10.5 12.2 2-3 3 6.0 70.148 4

21、4.6 55.5 3-4 94.853 14.3 4 132 82.5 4-5 21.9 73.353 84.2 201.9 5 5-6 25.8 6 237.4 57.4 41.265 6-7 14.664 28.0 239.6 26.0 7 7-8 225.5 11.9 24.5 8 8.976 8-9 207.8 6.75 22.6 4.468 9 9-10 2.760 10 20.5 188.9 3.65 11 2.145 12 1.960 56.771 13 208.48 14 10-11 11-12 12-13 13-14 2.45 2.05 29.4 133.0 170.9 15

22、4.4 167.0 281.8 18.6 16.8 18.2 30.6 267.13 15 14-15 238.0 489.2 53.2 154.51 16 17 62.224 15-16 16-17 211.0 108.0 647.0 684.7 70.3 154 18 63.56 122.61 19 17-18 18-19 62.9 93.1 593.6 552.7 134 125 101.25 20 50.214 21 19-20 20-21 112.0 75.8 539.7 493.5 122 111 19.508 22 7.369 23 21-22 22-23 34.9 13.5 4

23、17.4 336.8 94.1 36.6 24 3.437 23-24 5.4 305.6 33.2 25 30.337 26 57.32 24-25 25-26 16.9 43.8 289.3 301.7 31.4 32.8 27 107.47 28 215.81 26-27 27-28 82.4 162.0 351.3 475.1 38.2 107 29 249.15 30 432.31 28-29 29-30 465.0 341.0 833.1 959.1 215 248 918.55 31 32 1578.1 30-31 31-32 675.0 1248.0 1368.1 2257.1

24、 377 617 1700.3 33 32-33 1639.0 3279.1 834 1048.2 34 588.95 35 33-34 34-35 1374.0 819.0 3819.1 3659.1 979 968 3180 288.18 36 97.429 37 35-36 36-37 439.0 193.0 3130.1 2527.1 796 627 26.99 38 7.5 39 37-38 38-39 62.2 17.3 1962.3 1511.6 468 360 2.965 40 2.102 41 39-40 40-41 5.25 2.55 1156.9 904.5 255 23

25、4 42 1.934 41-42 2.00 672.5 152 43 1.9 42-43 1.9 522.4 118 224 1 图 )东周水库特性曲线(Z-V图 12000 10000 8000 Z水位 m3)库容 (6000万 4000 2000 0 234220228222216224218232226230214 库容V 2 图 东周水库特性曲线(Z-F图) 10 9 8 7 6 Z水位 15系列 4 3 2 1 0 232216228230218220222224226 面积F 3 图 ( q=f(v) 东周水库蓄泄关系曲线 ) 3500 3000 2500 2000 q下泄流量 1

26、系列 1500 1000 500 0 120002000800040000100006000 V库容 4 图 东周水库调洪计算单辅助曲线 16000 14000 12000 10000 1系列q下泄流量 80002系列 6000 4000 2000 0 234218*216226228230232 Z,V/t+q/2水位5 图 出库洪水过程线东周水库入库, 1800 1600 1400 1200 1000 1系列qQ,时段末的下泄流量流量 800 2系列 600 400 200 0 50353005104515204025 -200 t时间 6 图 东周水库以上流域降雨径流相关图 350 300 250 Xp+Pa(mm) 200 1系列 150 100 50 0 450400050100150200250300350径流深R(mm)