《工程水文》课程设计.doc

工程水文课程设计姓 名： 学 号： 班 级： 指导教师： 2010年12月20日工程水文学课程设计说明摘要工程水文学介绍了水文科学的基础知识，阐明了水文现象的物理过程和统计规律，深入剖析了当前采用的计算方法，对涉水工程专业的教学、理论、实际问题的解决都有非常重要的意义。通过水文工程设计，让我们加深对水文工程学的理解和掌握，由水文现象逐步深入到分析计算的阐述方式，逐步掌握工程水文学的研究方法，才能较好的解决工程实际问题。此次的工程水文学课程设计主要是拟修建某水库，进行水库规划的工程水文及水利计算，主要内容是年径流量及其年内分配的推求，以及各种设计标准的设计洪水过程线的推求。1、 课程设计任务及要求11 课程设计任务 拟修建水库，要进行水库规划的工程水文及水利计算，其具体任务是：1.设计年径流分析计算；2.推求防洪标准、设计标准和校核标准的设计洪水过程线。 12 课程设计要求1.主要内容包括年径流量及其年内分配的推求，以及各种设计标准的设计洪水过程线的推求;2.重点是对计算成果的说明和合理性分析以及其他有关问题讨论;3.力求文字通顺、简明扼要，每个表都要有名称和编号，并与说明书内容一致，成果图、字体工整。2、 课程的理论设计2.1 水文气象资料的收集和审查熟悉流域的自然地理情况，广泛搜集有关水文气象资料（见基本资料）。经初步审查，降雨和径流等实测资料是可靠的、具有一致性的，可用于本次设计。2.2 设计年径流量及其年内分配1.设计年径流量的计算先进行年径流量频率计算，求出频率为 85%、50、15的丰、中、枯年径流量。通过频率计算，得各设计频率的设计年径流量，选择典型年，计算缩放倍比，见表1。表1 设计年径流及典型年径流量代表年设计频率设计年径流量典型年典型年径流量缩放倍比枯水年中水年丰水年2.设计年内分配根据年、月径流资料和代表年的选择原则，确定丰、中、枯三个代表年。并按设计年径流量为控制用同倍比方法缩放各代表年的逐月径流量，推求丰、中、枯年径流量的年内分配。由表1可知年径流及典型年径流量在枯水年，中水年，丰水年的缩放倍比：K丰=1.042，K中=1.055，K枯=1.039。通过典型缩放得丰（P=15）、中(P=50)、枯(P=85)设计年径流过程，见表2。表2 设计径流过程月份设计枯水年设计中水年设计丰水年典型年 Q设计年 Q典型年 Q设计年 Q典型年 Q设计年 Q31414.556.476.8311.111.57418.619.336.93待添加的隐藏文字内容27.3112.813.34519.520.2620.821.942323.9761.311.368.248.6927.628.7675.215.4121.823.003.974.1480.060.065.55.801.241.2990.040.044.324.5623.224.17100.410.432.812.967.657.97111.71.771.421.501.361.42120.750.783.63.800.440.4610.70.731.11.160.840.8821.881.952.332.466.116.37年均5.355.567.117.509.9510.372.3 推求各种设计标准的设计洪水过程线本水库为大（2）型水库，工程等别为等，永久性水工建筑级别为2 级。下游防洪标准为5%，设计标准为1，校核标准为0.1%,需要推求5%、1、0.1%设计洪水过程线。1.补全洪峰及时段洪量统计表。由于原本的统计表中缺失部分7天的洪量值，可以用相关分析方法延长插补（用三天洪量与七天洪量进行相关分析），得到的统计表见表3.表3 洪峰及时段洪量统计表年份洪峰Qm（m3/s）24小时洪量W(106m3)三天洪量W(106m3)七天洪量W(106m3)195470227.9458.4067.2719552848.1713.3022.32195674829.8036.0044.95195740222.8037.1952.4619582008.7215.8522.15195923711.1319.8032.90196047815.7020.8033.20196165952.5079.1088.20196258543.7049.2053.101963116055.6086.6095.90196440914.3231.7040.70196551015.6224.4027.0019662329.5014.0025.40196724411.8219.0028.0019681679.9018.4035.50196938720.9032.8048.40197030517.2031.9035.60197150023.4031.8035.3019721085.3410.2012.23197348419.8742.8551.78197428716.1639.0547.99197516611.5822.0531.0419761198.2919.9528.9519772387.6120.5429.44 2.对洪峰和各时段洪量系列进行频率计算，分别把 洪峰、24小时洪量、3天洪量计算出来，分别见表4、表5、表6。3. 由以上对洪峰和各时段洪量系列进行频率计算，用目估适线法（配线软件）分别将洪峰、24小时洪量、3天洪量的频率曲线绘出，见图1、图2、图3. 从而可得各设计频率的洪峰和洪量值。4选择典型洪水过程线，选择1963年为典型年，其典型洪水过程线如表7。5用分段同频率放大法推求设计洪水过程线（包括5、1、0.1的）。<1>同频率放大法：洪峰的放大倍比 最大1天洪量的放大倍比 最大3天洪量的放大倍比 由典型洪水过程线得其洪峰、最大24小时洪量、最大三天洪量。 最大24小时洪量取18-41时 最大三天洪量取7-78时 分析选定典型洪水过程线（1963年），计算各时段洪量，推求各时段放大倍比K,见表8.<2>逐时段进行放大，修匀后得到设计洪水过程线，计算过程见如下各表9、10、11，修匀后得到设计洪水过程线见图4、5、6.3、对成果进行合理性分析3.1对有关水文气象资料基本审查 熟悉流域的自然地理情况，广泛搜集有关水文气象资料（见基本资料）。经初步审查，降雨和径流等实测资料是可靠的、具有一致性的，可用于本次设计。3.2 洪峰和洪量成果的合理性分析对洪峰和各时段洪量系列进行频率计算，分别把 洪峰、24小时洪量、3天洪量计算出来，用目估适线法（配线软件）分别将洪峰、24小时洪量、3天洪量的频率曲线绘出（洪峰频率计算对特大值处理），从而得到各设计频率的洪峰和洪量值。3.3 设计过程线的合理性分析典型洪水过程线资料可靠，并具有一定的代表性。洪水过程线的拟定采取的是同频率放大方法，按洪峰和不同历时的洪量分别采用不同倍比，使放大后的过程线的洪峰及各种历时的洪量分别等于设计洪峰和洪量，其洪峰流量和各种历时洪水总量的频率都符合同一设计标准。修匀后的过程线即为设计洪水过程线。表4 洪峰流量系列频率计算表洪峰流量经验频率计算按时间顺序排列按数量大小排列P1=M1/(N1+1)P2=m/(n+1)年份Q(m³/s）年份Q(m³/s）M1P1(%)mP2192213501922135011.75 19547021963116023.51 1955284195674828195674819547023121957402196165941619582001962585520195923719655106241960478197150072819616591973484832196258519604789361963116019644091040196440919574021144196551019693871248196623219703051352196724419742871456196816719552841560196938719672441664197030519772381768197150019592371872197210819662321976197348419582002080197428719681672184197516619751662288197611919761192392197723819721082496表5 24小时洪量系列频率计算表洪峰流量经验频率计算按时间顺序排列按数量大小排列P1=M1/(N1+1)P2=m/(n+1)年份24小时洪量W年份24小时洪量WM1P1(%)mP2192264.71 192264.71 11.75 195427.94196355.623.51 19558.17196152.528195629.8196243.7312195722.8195629.841619588.72195427.94520195911.13197123.4624196015.7195722.8728196152.5196920.9832196243.7197319.87936196355.6197017.21040196414.32197416.161144196515.62196015.7124819669.5196515.621352196711.82196414.32145619689.9196711.821560196920.9197511.581664197017.2195911.131768197123.419689.9187219725.3419669.51976197319.8719588.722080197416.1619768.292184197511.5819558.17228819768.2919777.61239219777.6119725.342496表6 3天洪量系列频率计算表洪峰流量经验频率计算按时间顺序排列按数量大小排列P1=M1/(N1+1)P2=m/(n+1)年份三天洪量W年份三天洪量WM1P1(%)mP21922100.78 1922100.78 11.75 195427.94196386.623.51 19558.17196179.128195629.8195458.4312195722.8196249.241619588.72197342.85520195911.13197439.05624196015.7195737.19728196152.5195636832196243.7196932.8936196355.6197031.91040196414.32197131.81144196515.62196431.7124819669.5196524.41352196711.82197522.05145619689.9196020.81560196920.9197720.541664197017.2197619.951768197123.4195919.8187219725.341967191976197319.87196818.42080197416.16195815.852184197511.58196614228819768.29195513.3239219777.61197210.22496表7 典型洪水过程线（1963年）表8 同频率放大法倍比计算表（%）( )223715661091( 亿m3)1.020.690.47( 亿m3)1.340.970.701.931.350.941.841.250.831.331.080.70表9 同频率设计洪水过程线计算表（p=5%）时段（t1h）流量Q（m3/s）放大系数 k设计洪水(m3/s)修匀060.835.00 5.00 170.835.84 5.84 270.835.84 5.84 380.836.67 6.67 4150.8312.51 12.51 5230.8319.18 19.18 6340.8328.36 28.36 7430.8335.86 35.86 8570.8347.54 47.54 9730.8360.88 60.88 101000.8383.40 83.40 111300.83108.42 108.42 121710.83142.61 138.34 121710.7134.06 134.06132300.7180.32 180.32 142600.7203.84 243.84 153170.7248.53 268.53 163350.7262.64 262.64 173620.7283.81 283.81 183730.7292.43 292.43 193500.7274.40 274.40 203300.7258.72 258.72 213150.7246.96 246.96 223050.7239.12 239.12 232930.7229.71 238.36 232930.83247.00 247.00242930.83247.00 260.00 254450.83375.14 375.14 265750.83484.73 484.73 276750.83569.03 569.03 288050.83678.62 678.62 299150.83771.35 771.35 3010000.83843.00 843.00 3110600.83893.58 910.58 3211300.83952.59 952.59 3311600.941091.56 1091.56 3410600.83893.58 893.58 359500.83800.85 800.85 368640.83728.35 728.35 377600.83640.68 640.68 386600.83556.38 556.38 396170.83520.13 490.13 404700.83396.21 396.21 413700.83311.91 311.91 423060.83257.96 257.96 432600.83219.18 219.18 442350.83198.11 198.11 452270.83191.36 191.36 462400.83202.32 195.24 462400.7188.16 188.16472530.7198.35 198.35 482690.7210.90 210.90 492770.7217.17 217.17 502860.7224.22 224.22 512950.7231.28 231.28 522900.7227.36 227.36 532630.7206.19 220.19 542770.7217.17 217.17 552650.7207.76 207.76 562520.7197.57 197.57 572450.7192.08 192.08 582350.7184.24 184.24 592240.7175.62 175.62 602120.7166.21 166.21 612050.7160.72 160.72 621920.83162.98 162.98 631800.83152.79 152.79 641610.83140.00 140.00 651550.83131.57 131.57 661450.83123.08 123.08 671300.83110.35 110.35 681180.83100.16 100.16 691180.8390.00 90.00 701030.83 85.00 85.00 71970.83 82.34 82.34 表10 同频率设计洪水过程线计算表（p=1%）时段（t1h）流量Q（m3/s）放大系数 k设计洪水(m3/s)修匀061.086.47 6.47 171.087.55 7.55 271.087.55 7.55 381.088.63 8.63 4151.0816.19 16.19 5231.0824.82 24.82 6341.0836.69 36.69 7431.0846.40 46.40 8571.0861.50 61.50 9731.0878.77 78.77 101001.08107.90 107.90 111301.08140.27 140.27 121711.08184.51 184.94 121711.08185.36 185.36132301.08249.32 249.32 142601.08281.84 281.84 153171.08343.63 343.63 163351.08363.14 363.14 173621.08392.41 392.41 183731.08404.33 404.33 193501.08379.40 379.40 203301.08357.72 357.72 213151.08341.46 341.46 223051.08330.62 330.62 232931.08317.61 342.08 232931.25366.54 366.54242931.25366.54 366.54 254451.25556.70 556.70 265751.25719.33 719.33 276751.25844.43 844.43 288051.251007.06 1007.06 299151.251144.67 1144.67 3010001.251251.00 1251.00 3110601.251326.06 1326.06 3211301.251413.63 1413.63 3311601.351566.00 1566.00 3410601.251326.06 1326.06 359501.251188.45 1188.45 368641.251080.86 1080.86 377601.25950.76 950.76 386601.25825.66 825.66 396171.25771.87 771.87 404701.25587.97 587.97 413701.25462.87 462.87 423061.25382.81 382.81 432601.25325.26 325.26 442351.25293.99 293.99 452271.25283.98 283.98 462401.25300.24 280.20 462401.08260.16 260.16472531.08274.25 274.25 482691.08291.60 291.60 492771.08300.27 300.27 502861.08310.02 310.02 512951.08319.78 319.78 522901.08314.36 314.36 532631.08285.09 285.09 542771.08300.27 300.27 552651.08287.26 287.26 562521.08273.17 273.17 572451.08265.58 265.58 582351.08254.74 254.74 592241.08242.82 242.82 602121.08229.81 229.81 612051.08222.22 222.22 621921.08208.13 208.13 631801.08195.12 195.12 641611.08174.52 174.52 651551.08168.02 168.02 661451.08157.18 157.18 671301.08140.92 140.92 681181.08127.91 127.91 691181.08127.91 127.91 701031.08111.65 111.65 71971.08105.15 105.15 72921.0899.73 99.73 73851.0892.14 92.14 74821.0888.89 88.89 75791.0885.64 85.64 76651.0870.46 70.46 77551.0859.62 59.62 78431.0846.61 46.61 79411.0844.44 44.44 80331.0835.77 35.77 81361.0839.02 39.02 82431.0846.61 46.61 83491.0853.12 52.99 83491.0852.87 52.8784531.0857.19 57.19 85501.0853.95 53.95 86481.0851.79 51.79 87471.0850.71 50.71 88461.0849.63 49.63 89441.0847.48 47.48 90431.0846.40 46.40 91411.0844.24 44.24 92391.0842.08 42.08 93371.0839.92 39.92 94351.0837.77 37.77 95341.0836.69 36.69 96331.0835.61 35.61 97321.0834.53 34.53 98311.0833.45 33.45 99301.0832.37 32.37 表11 同频率设计洪水过程线计算表（p=0.1%）时段（t1h）流量Q（m3/s）放大系数 k设计洪水(m3/s)修匀061.338.448.44171.339.849.84271.339.849.84381.3311.2511.254151.3321.0921.095231.3332.3432.346341.3347.8047.807431.3360.4660.468571.3380.1480.149731.33102.64102.64101001.33140.60140.60111301.33182.78182.78121711.33240.43240.43121711.33255.65248.04132301.33343.85343.85142601.33388.70388.70153171.33473.92473.92163351.33500.83500.83173621.33541.19541.19183731.33557.64557.64193501.33523.25523.25203301.33493.35493.35213151.33470.93470.93223051.33455.98455.98232931.33438.04488.14232931.84538.24538.24242931.84538.24538.24254451.84817.47817.47265751.841056.281056.28276751.841239.981239.98288051.841478.791478.79299151.841680.861680.863010001.841837.001837.003110601.841947.221947.223211301.842075.812075.813311601.932237.642237.643410601.841947.221947.22359501.841745.151745.15368641.841587.171587.17377601.841396.121396.12386601.841212.421212.42396171.841133.431133.43404701.84863.39863.39413701.84679.69679.69423061.84562.12562.12432601.84477.62477.62442351.84431.70431.70452271.84417.00417.00462401.84440.88399.84462401.33358.80538.80472531.33378.24378.24482691.33402.16402.16492771.33414.12414.12502861.33427.57427.57512951.33441.03441.03522901.33433.55433.55532631.33393.19393.19542771.33414.12414.12552651.33396.18396.18562521.33376.74376.74572451.33366.28366.28582351.33351.33351.33592241.33334.88334.88602121.33316.94316.94612051.33306.48306.4862