《水文与水利规划》课程设计

广东水利电力职业技术学院

《水文与水利规划》课程设

计

班级：11工管1班

学号：110311117

学生姓名：李志斌

指导老师：舒晓娟

第一章设计年径流及其年内分配计算????????????????????????????????????????????（3）设计年径流计算

年径流年内分配

第二章由暴雨资料推求设计洪水计算????????????????????????????????????????????（4）设计暴雨计算

设计点暴雨量计算

设计面暴雨量计算

设计暴雨过程计算

产流计算

产流参数确定

设计净雨过程计算

设计洪峰计算

汇流参数确定

设计洪峰及汇流历时的计算

设计洪量计算

设计洪水过程线计算

主洪峰过程线计算的推求

分段单元洪水过程线的推求

设计洪水过程线的绘制

设计洪水过程线的摘录

第三章兴利调节计算????????????????????????????????????????????????????????????????（13）水库特征曲线的计算与绘制

水库Z～F曲线

水库Z～V曲线

死库容计算

不计入损失年调节计算

计入损失的年调节计算

第四章防洪调节计算????????????????????????????????????????????????????????????????（21）单辅助曲线计算及绘制

调洪计算

第五章设计成果??????????????????????????????????????????????????????????????????????（24）

水文课程设计

四丁水库位于东江一条小支流上，流域面积F=42.3km 2，集水区内主要是低山和丘陵山地。根据规划要求，它是一个以灌溉为主、结合发电、并具有一定防洪效益的水库，其总库容大于1000万m 3小于1亿m 3，属中型水库。规划设计的内容主要包括设计年径流、设计洪水、兴利调节和洪水调节四部分

第一章 设计年径流及其年内分配计算

一、 基本资料

四丁水库所在河流没有水文站，属缺乏实测水文资料地区。查《广东省水文图集》知：本地多年平均年径流深y =1400mm ；多年平均年径流深变差系数

V C =0.35。规划水平年为十年一遇设计枯水年（设计频率P=90﹪）。

对本地气象资料分析，接近十年一遇枯水年的降雨年内分配百分比见表1-1

四丁水库属无资料地区，只能通过间接途径推求设计年径流及其年内分配。

（1）年径流偏态系数取s C =2v C ，即s C =0.7，查表得%90p K =0.59 （2）设计年径流深计算：p y =P K y =0.59×1400=826mm

设计年径流总量计算：p W =1000p y F=1000×826×42.3=3493.98（万3m ） （3）设计年径流年内分配（即设计枯水年水库来量）按降雨月分配比百分比进行计算，以表1-2的形式列出结果：

表1-2设计年径流年内分配计算表

第二章 由暴雨资料推求设计洪水计算

2.1基本资料:

1、 集水区域下垫面情况

集水区内主要是低山和丘陵山地；土壤为砂质粘土和粉土，渗透性中等；植物覆盖率较好，为针叶林和灌木。

2．、工程设计标准

四丁水库初步规划属中型水库工程，坝型为碾压式土坝，根据国家技术监督局与建设部联合发布的防洪标准（GB50201-94）要求：

设计洪水（正常运用防洪标准）P=1%；校核洪水（非常运用防洪标准）P=0.1%。

3集水区域地理参数

根据1:25000地形图的量侧结果：流域面积F=42.3k 2m ；河长L=16.8km ；流域平均比降J=0.0202；流域平均高程Z =502m 。

4、暴雨资料

本地区属无资料地区，查《广东省水文图集》得年最大1h 、6h 、24h 、72h(3d)点暴雨统计参数（均值t H 、变差系数v C ）如表2-1所示：

2.2设计暴雨计算：

1.设计点暴雨量计算

（1）据最大1小时、6小时、24小时、3天点暴雨统计参数（均值、C v ）等值线图，

查得集水区域中心点的各历时暴雨参数?H t 、C vt 列于表中。

（2）根据广东省小流域洪水特性，点暴雨计算时假定Cs=3.5C v 皮尔逊ш型曲线 Kp 值，查表查出各历时暴雨P=1%的K tp 值和P=0.1%的K tp 值列于表中 （3）按公式 tp k ?=Ht H tp 计算P=1%和P=0.1%时点暴雨量H tp 。

2．设计面暴雨量：

（1）按本工程集雨面积F=42.3平方公里查暴雨底区点面换算系数αt ～历时t ～集

水面积F 关系图，得各历时的点面换算系数αt ，列于表中。 （2）按公式t tp tp H H α?= 计算P=1%和P=0.1%各历时面暴雨量H tp 面列于表中

（3）n p 、S p 的估算

根据以上求得的设计面雨量和本工程集水面积，初估汇流历时τ在1～6小时时

段范围内，n p 、S p 按下式计算，结果列于表中

6

lg )H lg(11p 6p )61(

H n p =

--

=p S H tp 面

设计点暴雨与面暴雨的计算过程如下表

三、 设计洪峰流量的推求

t （h ）

Htp 面 np 、Sp 的估算

126.00384 1-)61(-p n =lg (p H 6面/p H 1面)/lg6

=0.448

P S =tp H 面=126（mm ）

6 120 0.43 2.44 292.8 0.963 281.9664 24 190 0.48 2.65 503.5 0.978 492.423 72

290

0.48

2.65 768.5

0.985

756.9725

1、产流参数

查广东省分区产流参数表，产流参数f 采用内陆分区，集水面积F=42.3平方公里<100平方公里，平均后损率f =5.0毫米/小时，f 3d =2.5毫米/小时。 2、汇流参数m 的选定

本水库集水面积内大部分属于半山区和半高丘区，θ=L/3/1J =61.7<100，J=0.0202>0.01,可考虑作为山区类选用汇流参数。据此，按θ=61.7查表推理公式法（1988年修订）汇流参数m~θ关系曲线，初定m=1.3 3、设计洪峰流量Q 的推求 （1）m Q ~t 关系曲线

（a ）汇流历时τ估计1~6小时时段范围内，1-)61(-p n =0.45，p S =126.0毫米；假设四个时段τ=1、2、3、4小时，计算流量m Q ，

计算过程如表3-1：

表3-1：

（b ）初定m=1.3，θ=L/3/1J =61.7，假设四个洪峰流量m Q =500、1000、1500（3m /s ），应用公式τ=0.278θ/m 4

1m Q 计算相应的汇流历时τ，列于表3-2：

（c ）m Q 、τ值的确定

由两条曲线的交点可求的m Q =848 3m /s ，τ=2.44h

经检查τ值确在1—6小时时段范围内，估算的)61(-p n ，p S 正确，不用重新计算 在图1中绘制两条m Q -τ的的曲线：

图1

四、 设计洪水过程线的绘制与摘录

1、 设计毛雨过程的计算

推理公式法只需要计算最大24小时设计毛雨过程，由附表3-1广东省分区最大24小时设计雨型（暴雨时程分配）表，查得东江中下游设计雨型，列于表4的第1、2行。

由表2-1 P=1%，p H 6面=282毫米，p H 24面=492.4毫米 p H 24面-p H 6面=210.4毫米

按24小时、6小时两段同频率暴雨长包短控制求设计毛雨过程 2、 设计净雨过程的计算

将各个时段的毛雨减去f ×1=5.0，即得各时段净雨 其计算结果列于表4

表4

（1） 最大24小时内分段净雨

τ时段毛雨P H τ面=P S ×)

61(1--n τ

=(mm)58.88145

.212645

.0=?

τ

时段净雨τh =P H τ面-f ×1=176.33(mm)2.455.0-88.581=?

由表4可见，最大的第8时段净雨仅55.91毫米，比

τ时段的净雨τ

h

=176.33毫米少120.42

毫米；不足的净雨从相邻较大时段即第7时段净雨补足，但第7时段净雨仅54.5毫米，尚不足丛第9时段补足，第9时段净雨53.66毫米，尚差12.26，继续从第10时段补足；开始时间为7时段初，终止时间为7+2.45=9.45时。

τh 前=第1～6时段净雨总量为5.62毫米，

τh 后=（τh +τ

h 后）-τh =373.51-176.33=197.18毫米

最大24小时净雨总量24h = τh 前+τh +τh 后=5.62+176.33+197.18=373.51毫米

（2）最大三天内分段净雨

由附表3-2广东省分区最大3天设计雨型（暴雨时段分配）表，查得东江中下游设计雨型，除最大24小时以外的其余二天各天的 总分配数第一天为73.5%，第三天为26.5%。

3天净雨总量3h 天=p H 3面-3f 天×72=757-2.5×72=577毫米

除最大24小时以外的其余二天净雨总量3h 天-24h =577-373.51=203.49毫米 第一天净雨总量1h =203.49×73.5%=149.57毫米 第三天净雨总量3h =203.49×26.5%=53.93毫米

4.主洪峰过程线的推求

m Q =848秒立米，

τ=2.45小时=2.5小时由附表6推理公式法（1988年修订）全省综合概化

洪水过程线表所列i τ/

τ及i

Q /m

Q

，代入

τ，m

Q

，计算得主洪峰过程线，并将i τ加

τ时段降雨

开始时刻33.45时，得出绘图的对应时刻，如表5：

5、分段单元洪水过程线的推求

τh 前、τh 后及第一天和第三天净雨1h 、3h 形成的各分段单元洪水过程线均分别概化为三角形，及其洪水总量i W =1000i h F ，洪峰流量mi Q =

3600

)(2τ+t W i

，底宽为（t +τ）。（i h ——

为各分段净雨，即τh 前、τh 后、1h 、3h 、i W 、mi Q ——为各分段单元洪峰过程的洪量和洪峰流量；t 为单元降雨历时；τ为主洪峰汇流历时），其计算见表6：

表6

表2-8 设计洪水过程线摘录表

第三章 兴利调节计算

1、基本资料

（1）、由于灌溉和发电没在用水要求方面没有矛盾，采用灌溉用水作为水库用水量。根据该地区灌溉试验成果，经过综合分析计算，p=90%设计年的灌溉用水量如下表所示：

表7 设计枯水年（p=90%）灌溉用水量成果表

表8 四丁水库Z~F 曲线表

设计使用年限T=100年；本地区无实测泥沙资料，经地区性分析计算得多年平均侵蚀模数

蚀M =140t/km

2

每年；

r

p )1(1

=0.8；

不设排水设备，取m=1；

（3）灌溉发电引用水管资料

根据初步计算，灌溉发电引水管外径D外=2.0m

管底超高为1.5m

管顶安全水深1.0m

（4）、蒸发渗漏损失资料

（a）蒸发资料：本地区属于无资料地区，有关蒸发资料主要是通过查《广东省水文图集》得到。查广东省多年平均降雨等值线图得：x=2200mm；

广东省多年平均年径流等值线图得：y=1400mm；

E=1560mm；

广东省多年平均水面蒸发等值线图得：测

水面蒸发器折算系数K=0.8。

根据县气象部门提供的资料分析，蒸发量多年平均年内分配系数如下表：

(b) 渗漏资料：

根据库区水文地质条件分析，该水库属于中等水文条件，渗漏损失按月平均蓄水量的1%计算。

2.计算部分

1、计算并绘制水库水位～容积曲线

2、死库容计算

初步规划不设坝后式电站，死水位确定主要考虑淤积要求。

V淤=0.8mM蚀FT=0.8×1×140×42.3×100=47.376（万3m) Z淤根据淤积库容V淤查水库水位～容积曲线得Z淤=89.8（m）Z死=89.8+1.5+2+1=94.3（m）

再根据水库水位～容积曲线查得:V死=357（万3m)

3、蒸发损失计算

（1）陆面蒸发量：

E=x-y=2200-1400=800（mm）

（2）水面蒸发量：

E水=KE测=0.8×1560=1248（mm）

(3)水库的年蒸发损失量：

E水-E=1248-800=448（mm）

表11：四丁水库蒸发损失计算表

4、兴利调节计算

（1）求不计损失时的兴利库容：

V兴=1418.5-694=724.5（万3m）

（2）求时段末蓄水库容：

V= V兴+ V死=724.5+357=1081.5（万3m）

表12：四丁水库不计损失的年调节库容计算

（3）计入损失的列表计算

'

V兴=∑（W来-'w用）最大-'C=1437.537-547.971=799.566（万3m） V='V兴+ V死=799.566+375.043=1156.609（万3m）

表13：四丁水库计入损失的年调节库容计算

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第四章防洪调节计算

4.1、基本资料

1、根据第2 章设计洪水过程线摘录表：见第二章

2、溢洪道设计方案

初步规划时，溢洪道宽度B为30m和40m两个方案进行比较。为了减少工作量，现只对B=40m的方案进行计算，作为设计结果。

2）溢洪道采用无闸门控制的实用堰。经模型试验，流量系数m=0.35（M=m g

堰顶高程与正常蓄水位齐平。

调洪计算起调时，假设汛前水位与溢洪道堰顶高程一致。

4.2 计算部分

1、计算并绘制水库的q～V关系曲线

q=MB2/3h,B=40m,m=0.35,M= m g2=1.55

根据不同库水位计算h和q，再由图2查得相应的V，将计算结果列于表15中，并绘制q～V关系曲线，如图3。

表15：水库q=f(V)关系曲线计算