工程水文设计书.docx

1、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

2、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，69月份降雨量占全年的70%左右，暴雨多出现在79月份，冬季降雨量偏少，仅占810%。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32019611999资料系列连续，现搜集到1961199

3、9年实测径流系列和19611999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，69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2 D水文站年径流资料表年 序123456789年径流量(m3/s)46.125.621.520.819.718.617.817.717.2年 序101112131415161718年径流量(m3/s)17.014.914.714.314.314.213.913.813.8年 序1920212223

4、24252627年径流量(m3/s)13.613.213.112.812.612.212.111.911.3年 序282930313233343536年径流量(m3/s)9.69.59.489.118.027.816.485.925.41年 序3738394041年径流量(m3/s)5.225.14.33.33.2 表3 不同代表年月分配百分比月份678910111212345全年丰水代表年月分配百分比%（25%）10.52017.914.59.18.54.32.62.72.543.4100平水代表年月分配百分比%（50%）10.219.816.813.18.78.65.94.53.21.22

5、.55.5100枯水代表年月分配百分比%（75%）10.918.814.313.311.59.85.142.72.43.83.4100B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5200 m3/s，3900 m3/s经分析考证，可以断定150年来没有遗漏比3410 m3/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4 D水文站实测洪水资料表年 份123456789洪峰流量(m3/s)34

6、1026302200164016001420132012701220年 份101112131415161718洪峰流量(m3/s)11901160107010201000950928916910年 份192021222324252627洪峰流量(m3/s)875765759690670653649560535年 份282930313233343536洪峰流量(m3/s)530526482475453445420420417年 份373839洪峰流量(m3/s)321117105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

7、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146.146.10.02225.625.60.05321.521.50.07420.820.80.10519.719.70.12618.618.60.14717.817.

8、80.17817.717.70.19917.217.20.211017170.241114.914.90.261214.714.70.291314.314.30.311414.314.30.331514.214.20.361613.913.90.381713.813.80.401813.813.80.431913.613.60.452013.213.20.482113.113.10.502212.812.80.522312.612.60.552412.212.20.572512.112.10.602611.911.90.622711.311.30.64289.69.60.67299.59.50

9、.69309.489.480.71319.119.110.74328.028.020.76337.817.810.79346.486.480.81355.925.920.83365.415.410.86375.225.220.88385.15.10.90394.34.30.93403.33.30.95413.23.20.98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

10、参证（F/F参）n得：设计流域 P=25% ：Q设=16.75*()2/3=13.9 m3/s P=50% ：Q设=:12.2*()2/3=10.13 m3/s P=75% ：Q设=8.57*()2/3=7.11 m3/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10.13 m3/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678910111212345全年全年总量（m3/s）丰水代表年月分配百

11、分比%（25%）10.52017.914.59.18.54.32.62.72.543.4100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%）10.219.816.813.18.78.65.94.53.21.22.55.5100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 18.814.31

12、3.311.59.85.142.72.43.83.4100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 77.766. 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

13、为4310m3/s的特大洪水.则5200 m3/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)MP1mP21520010.0072390020.0133341030.0201空位4263020.0455220030.0516164040.0777160050.1038142060.1289132070.15410127080.17911122

14、090.205121190100.231131160110.256141070120.282151020130.308161000140.33317950150.35918928160.38519916170.41020910180.43621875190.46222765200.48723759210.51324690220.53825670230.56426653240.59027649250.61528560260.64129535270.66730530280.69231526290.71832482300.74433475310.76934453320.79535445330.821

15、36420340.84637420350.87238417360.89739321370.92340117380.94941105390.9742. 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)CvCs/CvP=0.02P=0.011117.370.73.953536.74(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

16、.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.