水利工程管理水利水能规划课程设计.docx
《水利工程管理水利水能规划课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水利工程管理水利水能规划课程设计.docx（40页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
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1
1.1流域概况1
1.2水文概况1
第二章入库径流特征分析3
2.1资料的“三性”审查3
2.2设计年径流频率分析计算5
2.3设计代表年径流量的年内分配计算6
2.4设计年径流成果合理性检验.....................................................................
.....8
第三章设计洪水分析9
3.1洪峰流量及不同历时洪量频率计算9
3.2推求设计洪水过程线11
第四章水库兴利调节计算14
4.1死库容的确定.....................................................................
...........................14
4.2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第五章水库调洪计算.....................................................................
...........................15
5.1调洪计算原理15
5.2推求下泄流量过程线15
5.3调洪计算成果16
5.4特征水位和特征库容的确定17
5.5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1/60～1/70。
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1951～2000年逐月径流资料（见附表1）。
1.2.2洪水
水文站有实测的1951～2000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＋△1Z坝＝Z校＋h浪，校＋△2
波浪爬高的计算公式为h浪=3.2KhBtgα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tgα=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某水文站年径流频率计算成果表（站址）
Q（m3/s）
⎛
W＝ç
坝址
⎝
F坝址
n
不⎫同频率的年径流量QP（2m3/s）
⎪⨯Wn＝
⎭站址3
F
计算
采用
计算
采用
站址
20%
25%
30%
50%
70%
75%
80%
85%
90%
148.88
148.88
0.74
0.74
2.00
192.18
181.45
172.15
142.14
115.86
109.00
101.69
93.60
84.07
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
1967-1968
14.79
29.82
5.31
19.02
2.87
21.77
8.73
0.90
0.12
0.11
0.12
1.95
缩放比
1.03
1.03
1.03
1.03
1.03
1.03
1.03
1.03
1.03
1.03
1.03
1.03
设计枯水年
Q（m3/s）
15.23
30.71
5.47
19.59
2.96
22.42
8.99
0.93
0.12
0.11
0.12
2.01
坝址Q（m3/s）
15.04
30.33
5.40
19.34
2.92
22.14
8.88
0.92
0.12
0.11
0.12
1.98
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
1963-1964
12.24
43.98
3.80
21.96
8.65
39.89
6.35
3.11
0.14
0.08
0.08
0.88
缩放比
1.01
1.01
1.01
1.01
1.01
1.01
1.01
1.01
1.01
1.01
1.01
1.01
设计平水年
Q（m3/s）
12.36
44.42
3.84
22.18
8.74
40.29
6.41
3.14
0.14
0.08
0.08
0.89
坝址Q（m3/s）
12.21
43.86
3.79
21.90
8.63
39.78
6.33
3.10
0.14
0.08
0.08
0.88
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
1955-1956
9.76
10.05
11.32
29.58
16.51
69.26
15.46
7.69
5.19
2.78
2.21
2.67
缩放比
0.99
0.99
0.99
0.99
0.99
0.99
0.99
0.99
0.99
0.99
0.99
0.99
设计丰水年
Q（m3/s）
9.66
9.95
11.21
29.28
16.34
68.57
15.31
7.61
5.14
2.75
2.19
2.64
坝址Q（m3/s）
9.54
9.82
11.06
28.91
16.14
67.70
15.11
7.52
5.07
2.72
2.16
2.61
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
%
1967-19
68
108
m3
0.40
0.80
0.14
0.51
0.08
0.58
0.23
0.02
0.00
0.00
0.00
0.05
2.82
m3/
s
15.04
30.33
5.40
19.34
2.92
22.14
8.88
0.92
0.12
0.11
0.12
1.98
107.30
50
%
1963-19
64
108
m3
0.32
1.15
0.10
0.58
0.23
1.05
0.17
0.08
0.00
0.00
0.00
0.02
3.70
m3/
s
12.21
43.86
3.79
21.90
8.63
39.78
6.33
3.10
0.14
0.08
0.08
0.88
140.76
25
%
1955-19
56
108
m3
0.25
0.26
0.29
0.76
0.42
1.78
0.40
0.20
0.13
0.07
0.06
0.07
4.69
m3/
s
9.54
9.82
11.06
28.91
16.14
67.70
15.11
7.52
5.07
2.72
2.16
2.61
178.37
2.4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
1
3200
0.009
28
336
0.509
2
2600
0.018
29
336
0.528
3
1520
0.037
30
334
0.547
4
1380
0.056
31
334
0.566
5
1050
0.075
32
310
0.585
6
903
0.094
33
292
0.603
7
846
0.112
34
284
0.622
8
757
0.131
35
275
0.641
9
742
0.150
36
269
0.660
10
584
0.169
37
256
0.679
11
556
0.188
38
254
0.698
12
540
0.207
39
251
0.717
13
499
0.226
40
226
0.736
14
466
0.245
41
226
0.755
15
460
0.264
42
221
0.773
16
448
0.282
43
216
0.792
17
425
0.301
44
200
0.811
18
405
0.320
45
171
0.830
19
395
0.339
46
156
0.849
20
387
0.358
47
142
0.868
21
380
0.377
48
140
0.887
22
368
0.396
49
136
0.906
23
366
0.415
50
133
0.924
24
358
0.433
51
102
0.943
25
354
0.452
52
74
0.962
26
344
0.471
53
51
0.981
27
337
0.490
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1951～2000年洪水要素资料，经整理计算，由上图不同频率设计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）
3108
2819
2478
2104
2015
1407
1160
W24h（104m3）
11191
10050
8636
7578
6477
5067
4031
W48h（104m3）
15448
13959
11912
10516
8996
7073
5677
W72h（104m3）
17381
15751
13543
11913
10247
8111
6482
W96h（104m3）
18452
16775
14458
12781
11023
8787
7069
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
m3
48h洪量万
m3
72h洪量万
m3
96h洪量万
m3
20年一遇洪水
0.050
1407
5067
7073
8111
8787
100年一遇洪水
0.010
2104
7578
10516
11913
12781
1000年一遇洪水
0.001
3108
11191
15448
17381
18452
3.2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）
9
1
2.00
2.00
26.3
0.97
25.51
1.40
36.82
2.04
53.65
8.00
8.00
27.9
0.97
27.06
1.40
39.06
2.04
56.92
9.80
9.80
36
0.97
34.92
1.40
50.40
2.04
73.44
12.00
12.00
55.7
0.97
54.03
1.40
77.98
2.04
113.63
13.05
13.05
101
0.97
97.97
1.40
141.40
2.04
206.04
15.50
15.50
150
0.97
145.50
1.40
210.00
2.04
306.00
16.50
16.50
150
0.97
145.50
1.40
210.00
2.04
306.00
17.00
17.00
145
0.97
140.65
1.40
203.00
2.04
295.80
20.00
20.00
116
0.97
112.52
1.40
162.40
2.04
236.64
2
2.00
26.00
81.3
0.86
69.92
1.26
102.44
1.85
150.41
8.00
32.00
61.9
0.86
53.23
1.26
77.99
1.85
114.52
14.00
38.00
55.6
0.86
47.82
1.26
70.06
1.85
102.86
15.00
39.00
55.6
0.86
47.82
1.26
70.06
1.85
102.86
9
2
18.50
42.50
110
0.86
94.60
1.26
138.60
1.85
203.50
19.00
43.00
138
0.86
118.68
1.26
173.88
1.85
255.30
20.00
44.00
199
0.86
171.14
1.26
250.74
1.85
368.15
22.00
46.00
254
0.86
218.44
1.26
320.04
1.85
469.90
22.50
46.50
272
0.86
233.92
1.26
342.72
1.85
503.20
24.00
48.00
254
0.86
218.44
1.26
320.04
1.85
469.90
3
0.00
48.00
254
0.75
190.50
1.10
279.40
1.63
414.02
3
4.00
52.00
220
0.75
165.00
1.10
242.00
1.63
358.60
7.00
55.00
247
0.75
185.25
1.10
271.70
1.63
402.61
8.00
56.00
250
0.75
187.50
1.10
275.00
1.63
407.50
11.00
59.00
224
0.75
168.00
1.10
246.40
1.63
365.12
12.00
60.00
224
0.75
168.00
1.10
246.40
1.63
365.12
15.00
63.00
720
0.75
540.00
1.10
792.00
1.63
1173.60
16.40
64.40
1050
1.49
1564.50
2.59
271
升级会员 