水文水利计算课程设计

石河子大学农业水利工程专业

《水文学及水利计算》课程设计

班级：10级农水四班

姓名：倪显锋

学号：88

指导老师：刘兵

设计成绩：

水利建筑工程学院

2012年6月30日——7月13日

目录

（1）任务书

-------------------------------------------------------------第

3页

（2）设计来水过程计算------------------------------------------------第6页

（3）设计用水过程计算------------------------------------------------第18页

（4）不计损失兴利调节计算------------------------------------------第20页

（5）计入损失兴利调节计算------------------------------------------第22页

（6）设计洪水过程计算------------------------------------------------第27页

（7）调洪计算

------------------------------------------------------------第34页

（8）课程设计心得------------------------------------------------------第36页

一任务书

一、目的

课程设计是培养学生运用所学理论知识解决实际问题的重要环节。主要目的在于：较系统的复习、巩固所学理论，联系实际、解决生产的问题；使学生初步了解和掌握设计工作的内容、方法和步骤；培养学生分析问题、解决问题的能力。

二、选题

本课程为：安集海灌区引、蓄水工程规划设计中的水文水利计算。

三、资料

（一）位置

安集海灌区位于新疆维吾尔自治区沙湾县境内的西部，距沙湾县城约20公里。处于准葛尔盆地南缘，天山北坡的八音沟河冲积扇和冲积平原上。

（二）水源及水文

1、水源

主要水源是八音沟河，其次春季有部分融雪水。

2、水文资料

①八音沟发源于天山山系中部的伊乃尔卡山的北坡。全长约100-120公

里，河川径流主要为高山冰雪补给，山区暴雨对洪水的形成起重要作用。黑山头水文站为基本测站，建于1954年，为准备渠首上移，于1966年在头道

沟设专用测站，至1971年撤消，测站位置见八音沟示意图。

②黑山头站集水面积1688Km3，河床纵坡比约1/70，河床宽约300m左右。两岸为40-60m的砂卵石沉积层悬崖，在测站附近建的渠首将报废。

黑山头站至安大桥约15Km，河床纵坡比约1/70-1/100，河床宽约1000m，为卵石组成。河床渗漏严重，据短期测定一般渗漏损失为35-45%，枯水期达70-80%。

安大桥至水库附近河道长约12Km，河床纵坡比为1/100-1/200，河床为砂砾石，两岸为砂石和壤土覆盖。

黑山头站历史逐年平均流量如表1；

黑山头站悬移质含沙量如表2；

黑山头站推移质输沙率如表3；

黑山头站最大流量和最小流量如表4。

③头道沟水文站在黑山头站上游约15Km处，集水面积约为1500Km2。

头道沟站历年逐月平均流量如表5；

头道沟站推移质输沙率如表6；

头道沟站悬移质输沙率如表7。

（三）气象

由安集海气象站观测资料获取。

1、历年逐月平均降水量如表8；

2、历年逐月蒸发量如表9。

（四）作物种植比例、灌溉制度及可耕地

1、乡镇、团场种植比例如表10和表11；

2、作物灌溉制度如表12；

3、可耕地：乡镇拟6万亩，团场43万亩。

（五）安集海水库

水位~面积~库容关系如表13。

（六）其他

1、年径流量统计参数比较如表14；

2、洪峰、洪量频率计算成果统计如表15。

四、任务

一．为进一步发展农牧业，生产更多的农牧产品，更好地促进乌鲁木齐、石河子、奎屯、克拉玛依等大中城市的工业发展，繁荣城乡经济，需建引、蓄水工程。由于原黑山头渠首因淤积严重，拟在头道沟建新渠首，下游黑山头渠首作为冲沙水回收渠首。头道沟至黑山头引水渠线长18Km，黑山头至灌区附近的总分水闸，引水渠线长17.4Km，设计流量为60m3/s。总分水闸闸前水位定为614.40m，总分水闸向东分水出冬夏引水渠，设计流量为20m3/s。水库为贯注式平原水库，设东、西两座泄水闸，西泄水闸考虑水库防洪保坝，设计流量为30m3/s，东泄水闸设计流量为6m3/s。两泄水闸平均水位均为453.00m。

二．为确定引、蓄水工程的规模、尺寸，需求出两种灌溉保证率情况下的设计年径流来水过程；确定头道沟渠首的引水流量；计算两种灌溉面积情况下的用水过程；进行水库兴利调节计算，求出所需要的库容。

三．为保证大坝安全，求出设计保准和校核标准情况的设计洪水过程，进行调洪演算，求出设计调洪库容和下泄流量过程，最高洪水位。

二设计来水过程

为提高资料的代表性。先利用黑山头站的资料将头道沟站的历年逐月平均流量展延（讯期6，7，8，9月回归分析，其他月给出）

表1 6月黑山头站与头道沟站月均流量相关计算表

① 均值

x =∑=n

i i x n 1

1=6870.99= ∑==n

i i y n y 1

1=

6400.109= ②均方差

=x σ1

)1(2

1

--∑=n k

x

n

i x i

=

y σ=y

1

)1(2

1

--∑=n k

n

i y i

=

③ 相关系数

()()()()

∑∑∑===----=

n

i n

i y x y n

i x i

i

i i

k

k

k k

r 1

1

2

21

1

1

1

1=

r>说明黑山头水文站汛期来水与头道沟水文站汛期来水相关密切

④ 回归系数

R x y /=r

y

x

σσ=?94.56.5 =≈ ⑤ y 倚x 的线性回归方程

()x x R y y i x y -+=/= x+ ⑥ 回归直线的均方误差 S y = y σ21r -= 即占y 的%。小于15%

由六月份的计算七、八、九月的流量相同，得到：

6月的相关方程：y=x + 7月的相关方程：y=x +

8月的相关方程：y=x 月的相关方程：y=x

其余月份按回归方程计算，其中十、十一月的月流量相关系数r>，得相关方程

10月的相关方程：y=x 11月的相关方程：y=x 十二月至五月的月流量相关系数r<，通过做相关曲线得相关方程

1月的相关方程y=2x +x 2月的相关方程y=3x 2x x 3月的相关方程y==2x +x 4月的

相关方程y=3x +2x x 5月的相关方程y=2x +x + 根据相关方程，计算出各月流量，进行展延：

表2 头道沟站讯期平均流量展延成果表

10

11

2．根据表2，3，4，将第一年7月到第二年6划分为1个水利年度，对1954-1978年的平均流量进行频率计算

表3 头道沟站平均流量频率计算表

12

13

14

15

根据表3进行配线

①选定Cv=，Cs=4Cv=进行配线，发现频率曲线的中段与经验频率点据配合完好，但头部和尾部偏低。

②改变参数，选定Cv=，Cs=6Cv=进行配线，头部和尾部偏高。

③再次改变参数，选定Cv=，Cs=5Cv=进行配线，配合完好。

表4 频率曲线选配计算表

17

18

第一次配线

图2

第二次配线

第三次配线

3.为确定设计年径流量的年内分配，选取设计保证率为75%的年径流为代表年，查频率曲线可得P=75%是所对应的平均流量是10.50m 3/s 。结合枯水年保证率，根据代表年的选取原则选取1967-1968水利年度为代表年，其平均流量为9.3 m 3/s ，采用同倍比法对年径流量过程线进行缩放。

缩放比：K 年=

年，代

年，Q p Q =

30

.950

.10= 表5 代表年（1967-1968）年径流量同倍比缩放表

月年 7 8 9

10 1

1 1

2 1

2

3

4

5

6

缩放前

33 29

缩放后