课程设计某水库水文水利计算.doc

课 程 设 计一：设计频率为1%某水库水文水利计算1、工程地点流域特征值已知流域面积F=112km2，主河长L=30.3km，主河道比降J=10.9。2、设计暴雨的查算1）求百年一遇72小时点暴雨量根据工程地理位置查附图2-4，得流域中心最大72小时点暴雨量P72=150mm；查附图2-5，得CV72=0.45。由设计频率P=1%和CS=3.5Cv查附表5-2，得KP72=2.52。则百年一遇72小时点暴雨量P72(1%)=P72×KP72=150×2.52= 378mm2）求百年一遇72小时面暴雨量根据流域面积F=112km2和暴雨历时t=24h，查算图5-1，注t=72h无法查出点面系数，在此假定为1.则百年一遇面暴雨量为：P(_)72(1%)= P72（1%）×a72=378×1=378mm3)求设计72h小时的时程分配设计72h暴雨雨型控制时程t=3小时，查附表2-1，得雨型分配表，如表4-1：查算百年一遇1小时、3小时、6小时、24小时暴雨参数根据工程地理位置分别查附图2-6和附图2-8，得流域中心最大24小时、最大6小时和最大1小时点暴雨量P24=110mm，P6=73.2mm，P1=55mm。查附图2-7和附图2-9，得Cv24=0.50，CV6=0.55,CV1=0.36。由设计频率P=1%和CS=3.5Cv查附表5-2，得KP24=2.74,KP6=2.96,KP1=2.15。则百年一遇1小时、6小时、24小时点暴雨量为：P1(1%)=P1×KP1=55×2.15=118.2mmP6(1%)=P6×KP6=73.2×2.96= 216.7mmP24（1%）= P24×KP24=110×2.74=301.4mm。3小时点暴雨量由公式：计算，式中=1.285Lg(216.7/118.2)=0.338则P3(1%)=118.2×30.338=171.4mm。由流域面积F=112Km2和暴雨历时t=1h、t=3h、t=6h、t=24h分别查图5-1，得点面系数a1= 0.9662,a3= 0.9724,a6=0.9695 ,a24=0.9889。则百年一遇1小时、3小时、6小时、24小时面暴雨量为：P(_)1(1%)= P1（1%）×a1=118.2×0.9662=114.2mmP(_)3(1%)= P3（1%）×a3=171.4×0.9724=166.7mmP(_)6(1%)= P6（1%）×a6=216.7×0.9695=210.1mmP(_)24(1%)= P24（1%）×a24=301.4×0.9889=298.1mm。列表计算设计暴雨时程分配将表4-1控制时程雨量的百分数列于表4-2第1、3、5栏。由设计72小时暴雨控制时段雨量P(_)3(1%)=166.7mm；（P(_)6(1%)-P(_)3(1%)）=210.1-166.7=43.4mm；（P(_)24(1%)-P(_)6(1%)）=298.1-210.1=88.0mm，P72(1%)-P24(1%)=378-298.1=79.9mm按各时程所占百分数计算各时段的雨量，填于表4-2第2、4、6栏。第9栏即为设计72小时暴雨过程。3、计算设计72小时净雨过程1）扣除初损求时段总径流量由附图3-1产流分区知，该工程地点在产流区。将表4-2第7栏个时段毛雨量列于表4-3第1栏，计算各时段累积雨量，填于表2栏。将各时段累积毛雨量P与设计前期雨量Pa（该区为70mm）相加填于表4-3第3栏，查附表3-2（），得相应各时段累积径流量R总，填于表4-3第4栏。计算各时段径流量R总，填于表4-3第5栏。2）扣除稳渗求时段地面径流量计算设计72小时平均暴雨强度I(_)=P(_)72/24=378/72=5.3mm/h。由I(_)=5.3mm/h，查表2-3，fc=0.172I(_)得fc=0.9 mm/h，由于计算时段为3小时，计算3×fc填于表4-3第6栏。由第5栏减去第6栏即得设计72小时净雨过程。填于第7栏。4、推求百年一遇设计洪水1）计算单位线参数m1值由附图4-1单位线分区图知，该工程地点在地区。应用第区经验公式（表2-2）或者附图6-1（）、附图6-2（）有关参数进行计算。计算F/J特征值F/J=112/10.9=10.28计算各时段净雨强度将表4-3第7栏列于表4-4的第1栏。由第1栏各时段净雨量hi计算净雨强度Ii=hi/t，即I2=0.7/3=0.23mm/h，I3=0mm/h，I4=11.5/3=3.83mm/h，I5=30.9/3=10.30mm/h，I6=159.5/3=53.17mm/h，I7=16.5/3=5.50mm/h，I8=5.9/3=1.97mm/h，填于表4-4第2栏。计算各时段净雨强度对应m1值i)用经验公式计算m1m1=n·k=2.289(F/J)0.262·(I/10)0.073Lg(28.45)-0.371,以流域特征值（F/J）及第2栏各时段净雨强度（Ii）分别代入公式计算（m1）i=(n·k)i值。其中，当Ii<5mm/h或 Ii>50mm/h，分别以5mm/h及 50mm/h对应的单位线代替，如表4-4第3栏。则：(m1)2=(n·k)2=2.289(10.28)0.262·(5.0/10)0.073Lg(28.45)-0.371=6.6同理可计算：(m1)3=(n·k)3=3.3；(m1)）4=(n·k)4=3.3；(m1)6=(n·k)6=3.3；(m1)7=(n·k)7=3.3；(m1)9=(n·k)9=3.3；(m1)10=(n·k)10=3.3；(m1)）12=(n·k)12=3.0；(m1)13=(n·k)13=3.0；(m1)14=(n·k)14=1.8 ；(m1)15=(n·k)15=3.1；(m1) 16=(n·k)16=3.3；(m1)17=(n·k)17=3.0；(m1)20=(n·k)20=3.3。填于表4-4第4栏。2）计算单位线参数k值根据流域面积F=112Km2，查表2-1，得n=2.0。由表4-4第4栏计算各时段K i =(m1)i/n，即K2=6.6/2=3.3； K3=6.6/2=3.3； K4=6.6/2=3.3；K6=6.6/2=3.3； K7=6.6/2=3.3； K9=6.6/2=3.3； K10=6.6/2=3.3； K12=6.0/2=3.0； K13=5.1/2=2.5； K14=3.56/2=1.8；K15=6.1/2=3.1； K16=6.6/2=3.3； K17=6.6/2=3.3； K20=6.6/2=3.3。填于表4-4第5栏。3)计算各时段单位线由计算时段t=3t，n=2.0及表4-4第5栏K i值，查时段单位线用表（单行本，另附）第187页取K=3.3；K=3.3；K=3.3；K=3.3；K=3.3；K=3.3；K=3.3；K=3.0；K=2.5；K=1.8；K=3.13；K=3.3；K=3.0；K=3.3栏，得各时段无因次的单位线u(t, t)填于表4-5第2至25栏。4）计算各时段流量以无因次单位线u(t, t)分别乘以流量换算系数C=F/(3.6t)=112/(3.6*3)=10.4,得时段为3小时的单位流量q(t, t)，填于表4-5第27栏至50栏。由第26栏各时段净雨量h，分别乘个时段单位流量q(t, t)，得各时段净雨产生的时段流量过程，错开一个时段填于表4-5第51栏至第74栏。5）计算地面流量过程由各时段流量过程叠加得设计地面流量过程，填于表4-5第75栏。即为所求地面流量过程。如图4-1.6）地下径流回加计算由表4-3第6栏地下径流深R下=37.8mm，由表4-5第75栏地面流量过程底宽T=34×3=102h,此时为地下径流峰顶位置，按下式计算地面径流峰值。Qm地下=R下·F/3.6T=37.8×112/(3.6×102)=11.53m3/s，填于表4-5第76栏第34时段。自Qm地下开始（第34时段）向前后每减少或增加一个时段,(t=3h)，其流量随之减少一个Q地下=（t/T）·Qm地下=(3/102) ×11.88=0.36 m3/s，最后得地下径流过程，填于表4-5第76栏。如图4-2.由第75、76栏相加，即为所求的百年一遇设计洪水过程线，如表4-5第77栏，图4-3所示。并得设计洪峰流量Qm= 1043.91 m3/s。5、某水库调洪计算某水库基本资料（1）某水库溢流坝宽，堰顶厚度，设计堰上最大水头。本坝溢流堰为实用堰，堰顶高程：255.25米，流量系数取0.3433。（2）某水库洪水调节方式：不考虑洪水预报和预腾库容，起调水位为堰顶高程，敞开式泄洪。表4-6 某水库水位面积关系表水位（m）面积（m2）水位（m）面积（m2）水位（m）面积（m2）232.502451267812605296282351111525023560026568445224052983255365852根据表4-6内插计算水库库容。如表4-7。计算并制作水库的qf(v)关系表。已知 B=56.3m, M=m2g,根据q=MBh1.5计算不同水库水位下得堰上水头h与下泄流量q，如表4-8。试算法计算下泄流量，并算出设计洪水位和相应调洪库容。例如：在第1时段开始,水库水位Z1=255.3m,h1=0,q1=0,V1=312.6万m³。假设q2=10 m³/s，则第一时段入库流量为：（Q1Q2）/2×t=4.3×3600×3=4.6万m³；下泄流量为：（q1q2）/2×t=(0+10)/2×3600×3=5.4万m³；蓄水量变化量为：V=（Q1Q2）/2×t-（q1q2）/2×t=-0.8万m³。时段末水库蓄水量V2=V+V1=312.6+（-4.8）=307.8万m³再用内插法根据水库q=f(v)关系表计算q2的值q2 =(307.8-312.6)/(331.7-312.56)×(29.46-0)=-7.4m³/s ，与原假设不符，再假设q2=3.9 m³/s，则（q1q2）/2×t=(0+3.9)/2×3600×3=2.1万m³； V=（Q1Q2）/2×t-（q1q2）/2×t=2.5万m³； V2=V+V1=312.6+2.5=315.1万m³。再用内插法根据水库q=f(v)关系表计算q2的值q2 =(315.1-312.6)/(331.7-312.56)×(29.46-0)=3.9 m³/s，与假设相符合，故q2 =3.9m³/s. 再由水位与库容关系表用内插法计算水位Z =(315.1-312.56)/(331.67-312.56)×0.5+255.25=255.3m同理可得计算出各个时段末的下泄流量q和水位Z，如表4-9所示：据表可知：最大下泄流量qm=921.3m³/s，相应的设计调洪库容 V=538.6-312.6=226万m³，设计洪水位 Z洪设=260.3m，根据表中第（1）、（6）栏绘制下泄流量过程线，如图4-4所示；根据表中第（1）、（11）栏绘制水库蓄水过程线，如图4-5所示；根据表中第（1）（12）栏绘制水库调洪后水位过程线，如图4-6所示。二：设计频率为2%某水库水文水利计算1、工程地点流域特征值已知流域面积F=112km2，主河长L=30.3km，主河道比降J=10.9。2、设计暴雨的查算1）求百年一遇72小时点暴雨量根据工程地理位置查附图2-4，得流域中心最大72小时点暴雨量P72=150mm；查附图2-5，得CV72=0.45。由设计频率P=2%和CS=3.5Cv查附表5-2，得KP72=2.52。则百年一遇72小时点暴雨量P72(2%)=P72×KP72=150×2.25= 337.5mm 2）求百年一遇72小时面暴雨量根据流域面积F=112km2和暴雨历时t=24h，查算图5-1，注t=72h无法查出点面系数，在此假定为1.则百年一遇面暴雨量为：P(_)72(2%)= P72（2%）×a72=337.5×1= 337.5mm3)求设计72h小时的时程分配设计72h暴雨雨型控制时程t=3小时，查附表2-1，得雨型分配表，如表4-1：查算百年一遇1小时、3小时、6小时、24小时暴雨参数根据工程地理位置分别查附图2-6和附图2-8，得流域中心最大24小时、最大6小时和最大1小时点暴雨量P24=110mm，P6=73.2mm，P1=55mm。查附图2-7和附图2-9，得Cv24=0.50，CV6=0.55,CV1=0.36。由设计频率P=2%和CS=3.5Cv查附表5-2，得KP24=2.42,KP6=2.58,KP1=1.95。则百年一遇1小时、6小时、24小时点暴雨量为：P1(2%)=P1×KP1=55×1.95=107.25mmP6(2%)=P6×KP6=73.2×2.58= 188.86mmP24（2%）= P24×KP24=110×2.42=266.2mm。.3小时点暴雨量由公式：计算，式中=1.285Lg(188.86/107.25)= 0.32则P3(2%)=107.25×30.32=151.73mm。由流域面积F=112Km2和暴雨历时t=1h、t=3h、t=6h、t=24h分别查图5-1，得点面系数a1= 0.9662,a3= 0.9724,a6=0.9695 ,a24=0.9889。则百年一遇1小时、3小时、6小时、24小时面暴雨量为：P(_)1(2%)= P1（2%）×a1=107.25×0.9662=103.63mmP(_)3(2%)= P3（2%）×a3=151.73×0.9724=147.5 mmP(_)6(2%)= P6（2%）×a6=188.86×0.9695=183.1mmP(_)24(2%)= P24（2%）×a24=266.2×0.9889=263.25mm。列表计算设计暴雨时程分配将表4-1控制时程雨量的百分数列于表4-10第1、3、5栏。由设计72小时暴雨控制时段雨量P(_)3(2%)=147.5mm；（P(_)6(2%)-P(_)3(2%)）=183.1-147.5=35.6mm；（P(_)24(2%)-P(_)6(2%)）=263.25-183.1=80.15mm，P72(2%)-P24(2%)= 337.5-263.25=74.25mm按各时程所占百分数计算各时段的雨量，填于表4-2第2、4、6栏。第9栏即为设计72小时暴雨过程。3、计算设计72小时净雨过程1）扣除初损求时段总径流量由附图3-1产流分区知，该工程地点在产流区。将表4-10第7栏个时段毛雨量列于表4-11第1栏，计算各时段累积雨量，填于表2栏。将各时段累积毛雨量P与设计前期雨量Pa（该区为70mm）相加填于表4-11第3栏，查附表3-2（），得相应各时段累积径流量R总，填于表4-11第4栏。计算各时段径流量R总，填于表4-11第5栏。2）扣除稳渗求时段地面径流量计算设计72小时平均暴雨强度I(_)=P(_)72/24=337.5/72=4.7mm/h。由I(_)=4.7mm/h，查表2-3，fc=0.172I(_)得fc=0.8 mm/h，由于计算时段为3小时，计算3×fc填于表4-11第6栏。由第5栏减去第6栏即得设计72小时净雨过程。填于第7栏。4、推求百年一遇设计洪水1）计算单位线参数m1值由附图4-1单位线分区图知，该工程地点在地区。应用第区经验公式（表2-2）或者附图6-1（）、附图6-2（）有关参数进行计算。计算F/J特征值F/J=112/10.9=10.28计算各时段净雨强度将表4-3第7栏列于表4-12的第1栏。由第1栏各时段净雨量hi计算净雨强度Ii=hi/t，即I2=3.2/3=1.1mm/h，I3=1.4/3=0.5mm/h，I4=2.2/3=0.7mm/h，I5=0mm/h，I6=2.6/3=0.8mm/h，I7=2.8/3=1.0mm/h，I8=0mm/h，I9=6.1/3=2.0mm/h，I10=7.2/3=2.4mm/h，I11=0mm/h，I12=19.1/3=6.4mm/h，I13=32.2/3=10.7mm/h，I14=145.1/3=48.4mm/h，I15=18.5/3=6.2mm/h，I16=8.8/3=2.9mm/h，I17=19.9/3=6.6mm/h，I18=0mm/h，I19=0mm/h，I20=5/3=1.7mm/h，I21=0mm/h，I22=0mm/h，I23=0mm/h，I24=0mm/h，填于表4-12第2栏。计算各时段净雨强度对应m1值i)用经验公式计算m1m1=n·k=2.289(F/J)0.262·(I/10)0.073Lg(28.45)-0.371,以流域特征值（F/J）及第2栏各时段净雨强度（Ii）分别代入公式计算（m1）i=(n·k)i值。其中，当Ii<5mm/h或 Ii>50mm/h，分别以5mm/h及 50mm/h对应的单位线代替，如表4-12第3栏。则：(m1)2=(n·k)2=2.289(10.28)0.262·(5.0/10)0.073Lg(28.45)-0.371=6.6同理可计算：(m1)3=(n·k)3=5.2；(m1)）4=(n·k)4=5.2；(m1)6=(n·k)6=5.2；(m1)7=(n·k)7=5.2；(m1)9=(n·k)9=5.2；(m1)10=(n·k)10=5.2；(m1)）12=(n·k)12=4.8；(m1)13=(n·k)13=4.1；(m1)14=(n·k)14=2.6 ；(m1)15=(n·k)15=4.8；(m1) 16=(n·k)16=5.2；(m1)17=(n·k)17=4.8；(m1)20=(n·k)20=5.2。填于表4-12第4栏。2）计算单位线参数k值根据流域面积F=112Km2，查附表2-1，得n=2.0。由表4-12第4栏计算各时段K i =(m1)i/n，即K2=5.2/2=2.6； K3=5.2/2=2.6； K4=5.2/2=2.6；K6=5.2/2=2.6； K7=5.2/2=2.6； K9=5.2/2=2.6； K10=5.2/2=2.6； K12=4.8/2=2.4； K13=4.1/2=2.1； K14=2.6/2=1.3；K15=4.8/2=2.4； K16=5.2/2=2.6； K17=4.8/2=2.4； K20=5.2/2=2.6。填于表4-12第5栏。3)计算各时段单位线由计算时段t=3t，n=2.0及表4-12第5栏K i值，查时段单位线用表（单行本，另附）第187页取K=2.6；K=2.6；K=2.6；K=2.6；K=2.6；K=2.6；K=2.6；K=2.4；K=2.1；K=1.3；K=2.4；K=2.6；K=2.4；K=2.6栏，得各时段无因次的单位线u(t, t)填于表4-13第2至25栏。4）计算各时段流量以无因次单位线u(t, t)分别乘以流量换算系数C=F/(3.6t)=112/(3.6*3)=10.4,得时段为3小时的单位流量q(t, t)，填于表4-13第27栏至50栏。由第26栏各时段净雨量h，分别乘个时段单位流量q(t, t)，得各时段净雨产生的时段流量过程，错开一个时段填于表4-13第51栏至第74栏。5）计算地面流量过程由各时段流量过程叠加得设计地面流量过程，填于表4-13第75栏。即为所求地面流量过程。如图4-7.6）地下径流回加计算由表4-11第6栏地下径流深R下=37.8mm，由表4-13第75栏地面流量过程底宽T=32×3=96h,此时为地下径流峰顶位置，按下式计算地面径流峰值。Qm地下=R下·F/3.6T=37.8×112/(3.6×96)=12.25m3/s，填于表4-13第76栏第34时段。自Qm地下开始（第34时段）向前后每减少或增加一个时段(t=3h)，其流量随之减少一个Q地下=（t/T）·Qm地下=(3/96) ×12.25=0.38 m3/s，最后得地下径流过程，填于表4-13第76栏。如图4-8.由第75、76栏相加，即为所求的百年一遇设计洪水过程线，如表4-13第77栏，图4-9所示。并得设计洪峰流量Qm= 552. 46 m3/s。5、某水库调洪计算某水库基本资料（1）某水库溢流坝宽，堰顶厚度，设计堰上最大水头。本坝溢流堰为实用堰，堰顶高程：255.25米，流量系数取0.3433。（2）某水库洪水调节方式：不考虑洪水预报和预腾库容，起调水位为堰顶高程，敞开式泄洪。表4-6 某水库水位面积关系表水位（m）面积（m2）水位（m）面积（m2）水位（m）面积（m2）232.502451267812605296282351111525023560026568445224052983255365852根据表4-6内插计算水库库容。如表4-15。计算并制作水库的qf(v)关系表。已知 B=56.3m, M=m2g,根据q=MBh1.5计算不同水库水位下得堰上水头h与下泄流量q，如表4-16。试算法计算下泄流量，并算出设计洪水位和相应调洪库容。计算原理上同频率为1%水库调洪演算。计算结果如表4-17所示：据表可知：最大下泄流qm= 421.1m³/s，相应的设计调洪库容 V=436.8-312.6=124.2万m³，设计洪水位Z洪设=258.2m，根据表中第（1）、（6）栏绘制下泄流量过程线，如图4-10所示；根据表中第（1）、（11）栏绘制水库蓄水过程线，如图4-11所示；根据表中第（1）（12）栏绘制水库调洪后水位过程线，如图4-12所示。