湖北水院水文水利计算实训.docx
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湖北水院水文水利计算实训
第一章流域概况及基本资料
第二章水文计算
第一节设计年径流量及年内分配
第二节设计洪水过程的推求
第三章水利计算
第一节兴利调节计算
第二节洪水调节计算
第四章基础知识
第五章实训总结
一、
第一章流域概况及基本资料
一、基本资料
流域概况及基本资料
某工程坝址以上的流域面积F=178km2，河道平均比降J=5.28‰，河长33.9km。
坝址附近断面没有水文站，流域内亦无雨量站。
但有该工程所在地区的水文图集及地区简易水文计算手册（以下简称手册）。
1、水文气象资料
由手册查得:
多年平均年水面蒸发值
为1100mm;
多年平均降雨量
为1850mm;
多年平均径流深
为1050mm;
从省水文图集中“年降水量变差系数等值线图”上查得:
年降水年变差系数Cvx=0.18，由下式计算
式中:
n—参数，这里取1.3；
α—径流系数；
F—流域面积，km2
取Csy=2Cvy
2、渗漏损失资料
因坝址库区无地质资料，故在初设阶段月渗漏损失按水库蓄水量的1%计。
3、水库特性曲线:
水位——面积曲线，见表!
。
4、参证站实测典型流量资料见表2。
5、丰水年、平水年、枯水年典型年频率分别用P=20%，P=50%，P=80%。
6、根据工程规模，其永久性水工建筑物属III级建筑物，洪水设计标准P=2%，校核P=0.2%。
7、由手册中查得:
设计暴雨历时t=24h,P=2%的年最大洪水总量模数M=W/F=18.5万m3/km2。
P=0.2%的年最大洪水总量模数M=W/F=24.50万m3/km2。
8、汇流历时τ查算表见表3、表4（摘录部分）。
9、计最大流量Qm见表3、表4。
10、设计洪水过程线查算见表5，其中形状系数
，洪水总历时T=t+3τ
11、灌溉用水资料见表6
12、根据灌溉引水口高程的需要，第一种开发形式的死水位定为110.0m。
13、淤积资料
多年平均含沙量p=4.6×10-4t/m3，沉积率m=1，推沙占悬沙的百分比P=0.30，泥沙比重γ=2.1t/m3，水库淤积年限为50年。
计算公式
14、拟定无闸门控制的溢洪道，堰型采用实用堰，堰宽拟定若干方案:
45m,50m,55m。
表1
水位面积曲线
Z（m）
86.0
100.0
112.0
120.0
128.0
132.0
136.0
P（万m2）
0.0
9.8
45.1
93.4
178.4
249.5
325.0
表2
参证站实测典型年平均量
单位m3/s
分类
Q
各月平均流量
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
P=20%
7.16
4.80
9.13
24.10
13.60
7.55
4.41
4.76
3.60
3.70
3.05
3.10
4.06
P=50%
5.65
9.12
6.82
17.20
10.30
4.04
3.33
3.37
2.77
3.00
2.48
2.40
2.97
P=50%
4.47
3.84
3.38
14.50
7.48
3.85
2.86
2.68
4.41
2.41
2.09
2.71
3.40
表3设计最大流量汇流历时查算表（P=2%）
项目L/J1/3
F=150km2
F=200km2
Qm（m3/s）
τ（h）
Qm（m3/s）
τ（h）
15.0
806
5.4
1100
5.3
20.0
741
5.9
1010
5.8
表4设计最大流量汇流历时查算表（P=0.2%）
项目
L/J1/3
F=150km2
F=150km2
Qm（m3/s）
τ（h）
Qm（m3/s）
τ（h）
15.0
806
5.4
1100
5.3
20.0
741
5.9
1010
5.8
表5
设计洪水过程线查算表
r
百分比
0.15
0.17
0.19
0.2
0.21
0.23
0.25
涨水段
0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.1
0.120
0.109
0.098
0.092
0.087
0.078
0.065
0.2
0.130
0.123
0.114
0.109
0.104
0.093
0.083
0.3
0.137
0.129
0.121
0.117
0.113
0.105
0.097
0.4
0.143
0.135
0.128
0.124
0.120
0.113
0.106
0.5
0.148
0.141
0.134
0.131
0.127
0.120
0.113
0.6
0.153
0.147
0.141
0.138
0.137
0.129
0.123
0.7
0.158
0.154
0.149
0.147
0.144
0.139
0.134
0.8
0.162
0.160
0.157
0.155
0.153
0.149
0.145
0.9
0.169
0.167
0.165
0.164
0.163
0.161
0.158
顶峰
1
0.178
0.178
0.178
0.178
0.178
0.178
0.178
退水段
0.9
0.192
0.194
0.197
0.198
0.199
0.202
0.205
0.8
0.199
0.203
0.208
0.216
0.213
0.218
0.223
0.7
0.208
0.214
0.221
0.224
0.227
0.234
0.241
0.6
0.218
0.227
0.236
0.240
0.245
0.255
0.265
0.5
0.230
0.242
0.254
0.260
0.266
0.278
0.290
0.4
0.253
0.260
0.284
0.292
0.300
0.316
0.332
0.3
0.283
0.305
0.326
0.337
0.347
0.368
0.389
0.2
0.330
0.358
0.386
0.420
0.415
0.444
0.473
0.1
0.410
0.453
0.495
0.516
0.534
0.570
0.606
0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
表6
各月灌溉用水量（P=80%）
月份
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
Q（m3/s）
0.00
0.00
0.00
0.00
2.32
4.20
3.80
3.70
4.21
3.53
3.41
3.56
第二章水文计算
第一节设计年径流量及年内分配
年径流变差系数为：
由此查得丰水年（20%）、平水年（50%）、枯水年（80%）模比系数KP1=1.24、KP2=0.97、KP3=0.73
年平均流量
=
则其设计流量为：
QP1=KP1
=1.24×5.93=7.3532
QP1=KP2
=0.97×5.93=5.7521
QP1=KP3
=0.73×5.93=4.3289
分类
Q
各月平均流量
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
P=20%
7.16
4.80
9.13
24.10
13.60
7.55
4.41
4.76
3.60
3.70
3.05
3.10
4.06
P=50%
5.65
9.12
6.82
17.20
10.30
4.04
3.33
3.37
2.77
3.00
2.48
2.40
2.97
P=80%
4.47
3.84
3.38
14.50
7.48
3.85
2.86
2.68
4.41
2.41
2.09
2.71
3.40
则其倍比系数：
K1=
K2=
K3=
各典型年年径流量分配
分类
Q
各月平均流量
倍比系数
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
P=20%
7.16
4.80
9.13
24.10
13.60
7.55
4.41
4.76
3.60
3.70
3.05
3.10
4.06
1.03
放大后
4.94
9.40
24.82
14.01
7.78
4.54
4.90
3.71
3.81
3.14
3.19
4.18
P=50%
5.65
9.12
6.82
17.20
10.30
4.04
3.33
3.37
2.77
3.00
2.48
2.40
2.97
1.02
放大后
9.30
6.96
17.54
10.51
4.12
3.40
3.44
2.83
3.06
2.53
2.45
3.03
P=80%
4.47
3.84
3.38
14.50
7.48
3.85
2.86
2.68
4.41
2.41
2.09
2.71
3.40
0.97
放大后
3.72
3.28
14.07
7.26
3.73
2.77
2.60
4.28
2.34
2.03
2.63
3.30
第二节设计洪水过程的推求
洪水三要素为洪峰、洪量、洪水过程线
设计洪水总量W1=M1F=18.5×178=3293万m3
校核洪水总量W2=M2F=24.5×178=4361万m3
（L/J）1/3=（33.9/5.28‰）1/3=18.6
由表3、表4插值法得出设计洪水洪峰Qm=913.76m3/s历时τ=5.7h；
校核洪水洪峰Qm=1292.7m3/s历时τ=5.2h。
洪水总历时T1=t+3τ=24+3×5.7=41.1h形状系数
=0.24
洪水总历时T1=t+3τ=24+3×5.2=39.6h形状系数
=0.24
通过查询表5用插值法算出r=0.24的时间，后作出如下表：
百分比
r=0.24
设计（2%）
校核（0.2%）
Qm
t
Qm
t
0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.1
0.072
91.376
2.939
129.270
2.853
0.2
0.088
182.752
3.617
258.540
3.511
0.3
0.101
274.128
4.151
387.810
4.030
0.4
0.110
365.504
4.500
517.080
4.369
0.5
0.117
456.880
4.788
646.350
4.648
0.6
0.126
548.256
5.179
775.620
5.027
0.7
0.137
639.632
5.610
904.890
5.446
0.8
0.147
731.008
6.042
1034.160
5.865
0.9
0.160
822.384
6.555
1163.430
6.364
1
0.178
913.760
7.316
1292.700
7.102
0.9
0.204
822.384
8.364
1163.430
8.120
0.8
0.221
731.008
9.063
1034.160
8.798
0.7
0.238
639.632
9.761
904.890
9.476
0.6
0.260
548.256
10.686
775.620
10.374
0.5
0.284
456.880
11.672
646.350
11.332
0.4
0.324
365.504
13.316
517.080
12.928
0.3
0.379
274.128
15.556
387.810
15.102
0.2
0.459
182.752
18.844
258.540
18.294
0.1
0.588
91.376
24.167
129.270
23.461
0
1.0
0.0
41.100
0.0
39.600
通过上表中设计校核时间即可做出如下图
设计、校核洪水过程线
第三章水利计算
第一节、兴利调节计算
一、绘制水库的水位~面积/容积关系曲线
根据计算得出下列特性曲线表，并根据此表绘出水位面积容积曲线：
水库特性曲线表
Z（m）
86.0
100.0
112.0
120.0
128.0
132.0
136.0
F（万m2）
0.0
9.8
45.1
93.4
178.4
249.5
325.0
△Z
0.0
14.0
12.0
8.0
8.0
4.0
4.0
△V
0
68.6
329.4
554
1087.2
855.8
1149
V（万m3）
0
68.6
398
952
2039.2
2895
4044
水位面积曲线
水位库容曲线
二、计算水库的蒸发损失（按月均分）
多年陆面蒸发深度E陆=1850-1050=800mm
多年水面蒸发深度E水=1100mm
蒸发损失深度ΔE=E水-E陆=1100-800=300mm
则每月蒸发损失300/12=25mm
三、核算死水位是否满足淤积要求
平均流量
=1000
=1000×1050×178=18690（万m3/s）
一年淤积
50年淤积
通过查阅水位~库容曲线并用插值法算出：
库容为292.5m3时，对应的高程为108.2m﹤110.0m,则满足灌溉引水要求。
通过分配得到每月来水量和已知的用水量，列出下表进行计算，得到兴利库容V兴=7.04×30.4×24×3600=1849.1万m3，通过查询水位~库容曲线图（第9页）并用插值法（1849.1-952.0）*（128.00-120.00）/（2039.20-952.00）+120=126.6m
正常蓄水位为126.6m具体计算如下表
不计损失列表法年调节计算表
时段（月）
来水量m3/s
用水量m3/s
余水量m3/s
缺水量m3/s
月末蓄水量
m3/s
弃水量m3/s
4
3.72
0.00
3.72
3.72
5
3.28
0.00
3.28
7.00
6
14.07
0.00
14.07
7.04
14.02
7
7.26
0.00
7.26
7.04
7.26
8
3.73
2.32
1.41
7.04
1.41
9
2.77
4.20
1.43
5.61
10
2.60
3.80
1.20
4.41
11
4.28
3.70
0.58
4.41
0.58
12
2.34
4.21
1.87
2.54
1
2.03
3.53
1.50
1.04
2
2.63
3.41
0.78
0.26
3
3.30
3.56
0.26
0.00
合计
52.00
28.73
30.32
7.04
23.27
校核
52.0-28.73=23.27
30.32-7.04=23.27
计入损失的兴利库容V兴=1932.20m3，通过查询水位~库容曲线（第9页）并用插值法（1932.20-952.00）*（128-120）/（2039.20-952.00）+120=127.21m
正常蓄水位为127.21m，具体计算如下表
计入损失年调节计算表
时段
（月）
来水量
W来万m3
用水量
W用万m3
余水量
万m3
缺水量
万m3
月末
蓄水量
万m3
弃水量
万m3
月平均
蓄水量
万m3
月均水
面面积
万m3
蒸发损失
渗漏损失
万m3
总损失
万m3
计入损
失后的
用水量
万m3
余水量
万m3
缺水量
万m3
月末
蓄水量
万m3
弃水量
万m3
水层深度
mm
水量万m3
343.1
343.1
4
978.3
0.0
978.3
1321.4
832.3
83.0
25.0
2.1
8.3
10.4
10.4
967.9
1311.0
5
861.1
0.0
861.1
2182.6
1752.0
155.9
25.0
3.9
17.5
21.4
21.4
839.7
2150.8
6
3694.3
0.0
3694.3
2193.4
3683.5
2188.0
190.8
25.0
4.8
21.9
26.6
26.6
3667.6
2266.1
3552.3
7
1905.7
0.0
1905.7
2193.4
1905.7
2193.4
191.2
25.0
4.8
21.9
26.7
26.7
1879.0
2266.1
1879.0
8
980.9
609.4
371.5
2193.4
371.5
2193.4
191.2
25.0
4.8
21.9
26.7
636.1
344.8
2266.1
344.8
9
728.7
1103.2
374.5
1818.9
2006.1
175.8
25.0
4.4
20.1
24.5
1127.6
399.0
1867.1
10
682.8
998.1
315.3
1503.6
1661.2
148.9
25.0
3.7
16.6
20.3
1018.4
335.6
1531.5
11
1123.6
971.8
151.7
1503.6
151.7
1503.6
136.5
25.0
3.4
15.0
18.4
990.3
133.3
1531.5
133.3
12
614.0
1105.8
491.8
1011.8
1257.7
120.1
25.0
3.0
12.6
15.6
1121.4
507.3
1024.1
1
532.5
927.2
394.7
617.1
814.5
81.4
25.0
2.0
8.1
10.2
937.4
404.9
619.3
2
690.4
895.7
205.2
411.9
514.5
55.3
25.0
1.4
5.1
6.5
902.2
211.7
407.5
3
866.2
935.1
68.8
343.1
377.5
42.9
25.0
1.1
3.8
4.8
939.9
73.7
333.8
合计
13658.6
7546.1
7962.7
1850.3
6112.5
300.0
39.3
172.9
212.3
7758.4
7832.4
1932.2
5909.4
第二节、洪水调节计算
本次计算采用单辅助线法,拟定无闸门控制的溢洪道，堰型采用实用堰，拟定堰宽50m，堰顶高程与不及损失的正常蓄水位127.21m相平齐
单辅助线法调洪计算表
水库水位
Z（m）
总库容
V总（万m3）
堰上库容
V（万m3）
V/△t
（m3/s）
下泄流量
q（m3/s）
q/2
（m3/s）
V/△t-q/2
（m3/s）
V/△t+q/2
（m3/s）
127.21
1932.20
0
0
0
0
0
0
128.00
2039.20
107.00
297.22
63.20
31.60
265.62
328.82
129.00
2253.15
320.95
891.53
215.54
107.77
783.76
999.30
130.00
2467.10
534.90
1485.83
419.42
209.71
1276.12
1695.54
131.00
2681.05
748.85
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