水文分析与计算课设

《水文分析与计算》2014年课程设计

——设计年径流及设计洪水的计算

一、课程设计的目的

1．掌握集雨面积、河长、河道比降的确定方法

2. 掌握指定断面水位流量关系的计算方法

3．掌握设计洪峰流量及设计洪水位的计算方法

二、课程设计任务

嘉陵江流域某地欲建一涉水工程，工程选址见图件资料，已知该工程所在流域中心点的24h暴雨平均值为100mm，Cv=0.5，Cs=3.5Cv，n2=0.7，损失参数μ=4.8F-0.19，试用推理公式法计算该工程所在断面的P=1%设计洪峰流量及相应洪水位。

三、课程设计时间与地点

时间：2014年6月12日-6月18日地点：35教118机房

四、原始资料

图表 1 工程流域1：1万地形图

图表 2 计算断面处1：500地形图

五、资料处理和分析

1）根据图件资料，确定工程流域的集雨面积，河长和河道比降，然后用推理公式法求设计洪峰流量。要求试算过程编辑在excel 中。

a ）确定流域的分水岭：根据cad 中流域的地势图，从控制断面处开始用多段线在cad 软件中勾画分水岭。方法为，依据分水岭为流域的高点地，故可以用多段线从断面处沿着上游依次通过高点将其串连，到达流域河源罗家坡处，然后多段线沿着高程下降的方向将分水岭的另一半连完，到断面处合并。

b ）确定河网：河道在流域中的地势比周围低的原理，利用图中已给出的部分下游河道用多段线向上游连接。利用这个原理依次将流域的河道分别连出，并找到河网干流。

c ）计算相关特征值：观察干流经过的地形条件，将干流比降不同可将其划分为6个部分（如图a-b,b-c,c-d,d-e,e-f,f-g6段），利用多线段“list ”

命令分别得出每段河

` 图表 3 计算断面处1：500地形图

长，并得出a,b,c,d,e,f,g6点处的高程,整理后资料如图表4所示。

图表 4 干流河长高程表

高程 河长相关图

675.0

636.5

556.0

496.5

460.0

370.0

355.0

100

200300400

500

600

7008000

200

400

600

8001000120014001600

河长

高程

图表 5 干流河长高程图

利用公式：

将图表4中的数据代入公式，得到该流域干流的比降J 为0.2，选定分水岭多段线，利用list 命令算出流域面积为0.496km 2.

d ）推算洪峰流量：Qm=0.278ΨSF/τn , ψ=1-μt c /S, (t c ≥τ)或ψ=n(t c /τ)1-n ,τ=0.278L/(mJ 1/3Qm 1/4)，μ=4.8F -0.19，m=0.4θ0.204(1≤θ≤30)或m=0.092θ0.636（30≤θ≤300），θ=L/J 1/3F 1/4 利用所给的数据，带入公式，分别进行以下计算：

1）已知Cv=0.5，Cs=3.5Cv ，p=1%，查表可得：Kp=2.74，故P=KpP=2.74*100=274mm, P=itc=St c 1-n , S=P/(t c 1-n )=274/241-0.7=105.606mm/h.

μ=4.8F -0.19=4.8*1.475-0.19=5.484， θ=L/J 1/3F 1/4=3.005, m=0.4θ0.204=0.500

2）试算Qm: 设Qm 初始值为30，代入τ=0.278L/Mj 1/3Qm 1/4,得到τ=0.598≤24，ψ=1-μtc/S=0.978，Qm=0.278ΨSF/τn =20.413.假设与算出结果不符，另外假设Qm=20，再次进行试算。试算在excel 软件进行。结果如下：

图表 6 设计洪峰流量试算表

因此可知，p=1%时，该流域的设计洪峰流量是18.749m3/s.

2）确定计算断面处的断面形状，并在cad 中画出断面图；采用谢才公式确定计算断面的水位流量关系

a ）利用断面处的地形图，可以得到断面不同地点处地表高程数据如下：

图表 6 断面不同地点处地表高程数据表

b ）画出断面图

断面坡面图

306

308310312314316

3180

5

10

152025

30

35

断面水平方向距离

地面高程

图表 8 断面剖面图

3）根据计算的设计洪峰流量和水位流量关系确定计算断面的设计洪水位。

a ）根据明渠均匀流流速V=C （RJ ）1/2

, C=R 1/6/n, Q=SV ，将断面处离河底不同高度处H 处的S,R,C,V,Q

分别计算列举出来，计算成果如下：

图表9 断面水位流量关系表

图表10 断面水位流量关系曲线图

b）利用线形内插的方法，可以得到，当洪峰流量为18.749m3/s时，对应的H：

H=0.026+（18.749-17.035）（0.28-0.26）/（19.230-17.035）=0.276m.，故水位为310.23.34+0.276=310.506m.

六、总结

嘉陵江流域某地欲建一涉水工程，工程选址见图件资料，已知该工程所在流域中心点的24h暴雨平均值为100mm，Cv=0.5，Cs=3.5Cv，n2=0.7，损失参数μ=4.8F-0.19。该工程所在断面的P=1%设计洪峰流量为18.749m3/s,相应洪水位为310.506m.