水库水文课程设计报告书.docx

某水库水利规划设计计算指导老师：班级：学号：:目录第一章：设计年径流及其年分配计算41.1 设计年径流计算41.2 年径流年分配计算5第二章：由暴雨资料推求设计洪水计算52.1 设计暴雨计算52.1.1 设计点暴雨量计算 62.1.2 设计面暴雨量计算 62.1.3 设计暴雨过程计算 62.2 设计洪峰流量推求72.2.1 产流参数计算72.2.2 汇流参数确定 7223设计洪峰流量2“的推求72.2.4 设计洪水过程线的绘制与摘录8第三章：兴利调节计算：3.1 水库特性曲线的计算与绘制 133.1.1 水库Z/曲线143.1.2 水库zv曲线153.2 死库容计算 173.3 不计入损失的年调节计算173.4 计入损失的年调节计算 20第四章：防洪调节计算224.1 绘制qV曲线244.2 单辅助曲线计算及绘制 254.3 单辅助曲线调洪过程计算 274.4 求设计调洪库容及设计水位 28第五章设计成果28四丁水库位于东江一条小支流上，流域面积F=42.3km2,集水区主要是 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1。万ri?小于1亿ri?,属中型水库。 规划设计的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：设计年径流及其年分配计算1.1 设计年径流计算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。查省水文图 集知：本地区多年平均年径流深y = 1400；多年平均年径流深变差系数 6 = 0.35。规划水平年为十年一遇设计枯水年（设计频率PRO%）。对本地区气象资料分析，接近十年一遇枯水年的降雨年分配百分比见表Mo表1-1月份123456789101112全年降雨月分配（%）2.03.04.78.018.420.413.614.78.73.11.61.8100年径流偏态系数取G = 2C" G = 0.35，根据p=90%时，查表得Kp =0.59设计年径流深计算公式为：= 0.59 X 1400 = 826 （mm）1.2 年径流年分配计算设计径流总量计算公式为：% =1000，/=000x826x42.3=3494 （万设计年径流年分配（即设计枯水年水库来水量）按降雨月分配百分比进行计 算，用表1-2的形式列出结果。表1-2设计年径流年分配计算表月份123456789101112合计降雨月分配（%）2.03.04.78.018.420.413.614.78.73.11.61.8100水库来水量（万 m3）70105164280643713475514304108566234942.1设计暴i第二可计算章：由暴雨资料推求设计洪水计算r：基本资料： 校核洪水（非常运用防洪标准）P=0.2%。、 根据1:2500。地形图的量测结果：流域面积142.3km?;河长L= 16.8 km；流域平均比降/= 0.0202 ;流域平均高程2 = 502?。 暴雨资料：本地区属无资料地区，查省水文图集得年最大坨、 6hs 24h、72h（3d）点暴雨统计参数（均值比、变差系数G）如表2-1所示。 表 2-1:项目162472均值"，（”"）62120190290变差系数a0.370.430.480.482.1.1 设计点暴雨量计算：由资料可得：。=L/J；= 16.8/0.0202"=61.68已知校核洪水P= 0.2%, cs=o.35Cv,按照表2-1所知的年最大lh、6h、 24h、72h(3d)点暴雨统计参数变差系数G查书上附表P-L1J型理论曲线模 比系数K.值表：可知3列于表2-2中第五行，将表2-1所知的年最大lh、 6h、24h、72h(3d)点暴雨统计参数变差系数J列于表2-2第三、四行。按公式居,= H,xK°,计算P=0.2%各历时点暴雨量”列于表2-2中第 六行。212设计面暴雨量计算：(1)按集水面积F=42.3km2查暴雨低区点面换算系数q 尸关系曲线, 得各历时的点面换算系数4列于表2-2第七行。按公式*i=/xq计算P=0.2%的储，值，列于表2-2的第八行。(2)册s,的估算。根据上面求得的设计雨量和本工程的集水面积，初步 估计汇流历时在16力时段围，按表中公式计算% 分。表2-2设计暴雨量计算结果表：项目“力)册、Sp的估算(P=0.2%)162472H,62120190290=© lg(%面/%面)的6加(346.2-153.4)/lg6=0.454S=小而= 1534C0.370.430.480.48K甲2.643.0153.353.35勺163.7361.8636.5971.5at0.9370.9570.9750.9834面153.4346.2620.69552.2设计洪峰流量推求2.2.1 产流参数计算：本工程集水区域位于陆分区，集水面积为42.3KmL小于lOOKm?,查省分区产流参数表居平均后损率*=5.0(?/?) , 73d =2.5("/?).222汇流参数计算：汇流参数m的确定：该集水区域属于半山区、半高山区，可插、略靠近山区取值。根据”61.68,查附图所示的汇流参数机关系图可知：m=1.252.2.3 设计洪峰流量Q,的推求:2关系曲线。O.汇流历时7估计在1 6人时段围，已知1 -%(ip = 0454, Sp = 153.4.假设4个时段f = 0.5/?,1.0h1.5/7,2。?,按公式勺面=s/f计算P=0.2%的t时段面 雨量%I，列于表2-3中的第2列。b.以匕所扣除相应历时损失量7小 ,得时段净雨量%=居，而-。人并计算净 雨强度%府"，分别列于表2-3中的第5、6歹IJ。c.计算相应于7的最大流量® =0.278他,列于表2-3中的第7歹大表2-3水库r关系曲线计算表3)(如)fxt(nun)勺面h/t(nun/h)Qm1153.45.05148.4148.417452210.15.010200.1100.0511763252.65.015237.679.29314287.85.020267.866.95787d.根据表2-3中的t和相应的2“绘制0” 关系曲线。2“7关系曲线。O.已选定 m= 1.25,8 = 61.68,假设 3 个洪峰流量2, =2000"/S、2, =1500/、a. =1000/5,=500/5 0应用公式:T =削计算相应的汇流，迫 mQl历时J列于表2-4中的第2行。表2-44加/5)500100015002000”?)2.92.442.202.05b.根据表2-4中的2,相应的八 绘制出关系曲线。画出两条关系曲线:-关系曲终Qm-t关系曲线o O o O5 O2 200O5o O o O5 O 1X 1X (<£)禺Q八7值的确定。和的两条曲线交点的横、纵坐标即为所求的。八r。由图可知Q” =1025/$ , 7 = 2.3/?。T值确在16万时段围，估算的/“/)、S正确，不用重新计算。2.2.4 设计洪水过程线的绘制与摘录：(1)设计毛雨过程的计算。查表省分区最大24h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 2-5 中的第 1、2 行。由表 2-2, P=0.2%z %而=346.2", H24P 面=620.6mm, 则凡4P面-a项=620.6-346.2 = 2744皿.以&丽乘以表2-5中的第1行第772 时段的毛雨洌于表2-5中的第3行.以(“邮广4淅)乘以表2-5中第2行6 和1324时段的毛雨，设计净雨过程的计算.将各个时段的毛雨减去/”xi = 5xl = 5,即得个时段净雨,列于表2-5中第5行.分段净雨的计算：最大24h分段净雨最大 r 时段毛雨 / = Sa，=153.4x2.4°心=228.26(”)最大 t 时段净雨从=卬面-/ z = 228.26 - 5 x 2.4 = 216.26()表2-5水库最大24h分段净雨量计算表项目时段12345678910111213占4%21.121.620.810.513.512.5占(”一6)%2.32.82.03.12.33.97.4设计净雨过程 (mm)6.37.685.58.56.310.77274.787236.446.743.320.3fxi(mm)5555555555555设计净雨过程1.32.680.53.51.35.76769.786731.441.738.315.314151617181920212223246.87.69.212.38.77.16.15.94.84.43.318.6620.825.233.723.819.516.716.213.112.19.05555555555513.6615.820.228.718.814.511.711.28.17.14.W.由表2-5可知：最大的第8时段净雨仅为69.78mm,比最大的时段的净 雨儿= 216.26"少146.48mm。不足的净雨从相邻的第7、9段补足，但第7、 9段加起来为134mm,还差12.48mm,继续从相邻较大时段，即第1。段净 雨补足。贝。时段的开始时刻在第7时段初，终止时间则为自7时段之初以后 的7小时，即8.4小时。最大时段时段之前的净雨量为16时段的净雨总量, 最大时段7时段之后的净雨量为1124时段的净雨总量.则P=0.2% % =第16时段净雨总量二14.98(mm),码二266.8(mm)最 大 24 小 时 净 雨 总 量 生4 =渐+ 4 + 4后二】4.98+216.26+266.8=498.03(mm)(4)最大3天分段净雨查省分区最大3天设计雨型(暴雨时段分配)表，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%。本工程属于陆分区，集水面积/<1OOK九 查省分区产流参数表可知: f3d = 2.5(mm/h)最大 3d 净雨总量勺=%刎T f3d x 72 = 955 - 2.5 x 72 = 775(mm )除最大24h以外的其余2d净雨量 -色4 =775 - 498.03 = 276.97(?)第一天净雨总量 /端一天=276.97 x73.5% = 203.51(mm)第二天净雨总量 h第1天=276.97 x 26.5% = 73.4()(5)主洪峰过程线的推求。由查省主峰综合概化洪水过程线表所列"7及,代入前面已求的 2“ =1025m/，r = 2.3/?,计算的主峰过程线，并将右加最大时段降雨开始时 刻24+6=30时，得出绘图的对应时刻，由表2-6所示：表2-600.41.02.03.04.0氧力)00.922.34.66.99.2Qi!Qm00.11.00.110.0400102.51025112.75410相应时刻(h)3030.9233.2237.8244.7253.92(6)分段单元洪水过程线的推求。%、砧以及第一天和第三天净雨量/一天、/?第二天形成的各分段单元洪 水过程线均分别概化为三角形，其洪水总量*=1000”,洪峰流量 Qmi = 2Wi/(r + r)x3600 ,底宽为(t + r)。其计算见表 2-7：表2-7洪峰序 降雨起 讫时间降 雨 历 时 t(h)净雨m)单元 洪水总量W/lO4m5)单元 洪峰 历时t + r (/?)单元 洪峰 流量单元洪水过程线起 讫时间起 始锋顶终止1 (第一天)0-2424203.57861.126.4181.202426.42(%)24 30614.9863.368.840243035.83后)30 4818266.81128.620.4307.3304851.24(第三天)48 722473.4310.4826.465.33487275.2(6)设计洪水过程线的绘制：主洪峰放在时段的终点；主洪峰前的各时段洪峰2一及°，”而放在分段降雨 的终点；主洪峰后的各时段洪峰点诟及。心放在分段降雨开始后的时段终点； 见表2-7。将主洪峰过程线及分段单元洪水过程线点绘于相应位置，然后叠加 得整个洪水过程线。洪水过程线如下所示：(9/峪)EO四丁水库P=0. 2%设计洪水过程线000-000000000 ooooooooooo 1098765432112 3 4 5 列列列列列 系系系系系54oh)4 (t533052205 o555502075705660（8）设计洪水过程线的摘录。根据水库集水面积42.3K”/,查省不同集水面积适宜计算段A/表，得适宜计算时段4 = 1/?。在洪水过程线上自主洪峰流量发生时刻向前、向后按4 = 1/7间隔摘录流量，以供调洪演算之用。（即。=。/一摘录24h洪水流量过程，将设计洪水过程线修匀，将每个交点的纵坐标的值。读出来，并向上段加，以第12h为最大Q,依次向前12h、向后12h读出数据，再分别间隔lh读出相应的数据，最后列表2-8摘录）。列表2-8摘录如下：（P=0.2%）时段01234567891011Is)01351491591309010152227072010021213141516171819202122232410259989708062050541024018516614312498第三章：兴利调节计算3.1 水库特性曲线的计算与绘制：基本资料： 四丁水库是一个以灌溉为主、结合发电并具有一定防洪效益的中型水库。规划水平年为十年一遇设计枯水年（设计频率叫9。）。 水库来水量见：表1-2设计年径流年分配计算表月份123456789101112合计降雨月分配 （%）2.03.04.78.018.420.413.614.78.73.11.61.8100水库来水量 （万 m3）7010516428 06437134755143041085662349 4 水库用水量分析：（P=90%设计年的灌溉用水量）由下表3-1所示:月份123456789101112合计用水量 %（万加）92121352446588134107219182302179782800水库资料：1、水库特征曲线根据四丁水库库区1：1。地形图进行量测计算，水库水位Z与水库面积F之间的关系见表3-2:表32四丁水库ZF曲线表Z (m)86878889909192939495969798F （万/）0102030374863788998105109114Z （m）99100101102103104105106107108109110F （万/）119124131144156176189208229253280310泥沙资料：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年侵蚀模数，! = 0.8”地二40痴a,(1-P)厂,不设排沙设备，取m=l。灌溉发电引水管资料：根据初步计算，灌溉发电引水管外径以=2。；管底 超高为1.5m；管顶安全水深1.0用。蒸发渗漏损失资料：蒸发资料本地区属无资料地区，有关蒸发损失资料主要是通过查省水文图集得到。 查省多年平均降雨等值线图得：元= 2200?；查省多年平均径流等值线图得： ¥ = 14。?；查省多年平均水面蒸发等值线图得：加=1560"；水面蒸发器 折算系数K =。-8。根据县气象部门提供的资料分析，蒸发量多年平均年分配系数如表3-3:表3-3蒸发多年平均年分配月份123456789101112全年蒸发月分配(%)5.64.76.37.59.39.212.011.310.510.37.65.7100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地质条件，渗漏损失按月 平均蓄水量的1%计算。3.L1水库zb曲线：（采用表3-2中的数据绘制）四丁水库ZF曲线F （万m2）一系列13.1.2水库zv曲线：绘制方法：（1、按水库水位一面积曲线中的水位分层，得相应的水面面积;2、自库底向上逐层计算各相邻水位的容积匕；3、将匕由库底自下而上依 次逐层累加，即得各级水位下的容积V; 4、以水位Z为纵坐标，相应的容积 V为横坐标，点绘ZV关系点据，并连成光滑曲线，即得水库水位一容积关 系曲线。）水库水位一容积关系曲线相邻高程之间的部分容积可按下面公式计算：AV = （F +/s）AZ二 3 C r2-gV为相邻高程间的容积，单位万m）g、入为相邻的上下水位的库容面积，单位万皿）（AZ为高程间隔，单位m）列表3-4如下:水位ZH）面积尸（万方）水位差必（加）容积AV（万n?）库容y （万m'）860087101668820116228930125.647.6903713481.69148142123.69263156179.69378172251.69489183.5335.19598193.5458.6961051102530.6971091110640.6981141112752.6991191117.5870.11001241122992.110113111291121.11021441137.51258.610315611501408.610417611651573.610518911841757.610620812001957.610722912202177.610825312422419.61092801266.52686.111031012952981.1利用表3-4的数据ZV数据绘制出ZV关系曲线:四丁水库ZV曲线V （万3）一系列13.2死库容计算：Q.乙计算公式：V淤=0.8mM讪口=0.8x1x140x42.3x100 = 47.376万根据淤积库 容%二47.376万查水库水位Z容积V曲线求得4 =89.05 7,b.死水位Z死计算公式（结果保留一位小数）c. Z死=Z漱+管底超高+引水管外径+管顶安全水深 =89.05+1.5+2+1=93.55d.确定死水位：已知Z死二93.55m,查ZV曲线,可知：V=297.1万加，大 于%,该水库对Z死无作用，故选用4=93.55?，相应的“=297.1万"3.3不计入损失的年调节计算：e.将表1-2中的水库来水量列于表3-5第2栏，将表3-1中的水库用水量列 于表3-5第3栏；f.比较来水量和用水量，即卬来-W用，其差值得为正时为余水量列于表3-5第4栏，为负时为亏水量列于表3-5第5栏;g.求调节年的总来水量、总用水量、总余水量。第2、3栏的总和相减的得 总余水量，即。= Z2-Z3 = 3494 - 2800 = 694（Tim3）；h.求时段累计亏水量：从4、5栏比较来看，应放在4月末（5月初），此时 水库蓄水量为。（空库），按式旬）末=丫月,例初+（吗-%）顺时序累计天 于表3-5中第6栏，至4月下旬余水量应为694万否则计算有误。i.求不计损失时的兴利库容。本工程属于多次运用，应按 V兴=2崛叫四大-C ,第6栏最大值为1419万/ ,即 = 1419-694=725 万。j.求时段末蓄水库容：已知%二297.1万/,唳=725万/。则最大时段末蓄 水库容为唳+ % =725+297.1=1022.1万"，由4月末箕死二297.1万/起算, 可以采用蓄后弃的方式，则按公式匕末=/初+（叫一队）顺时序计算，并以 1022.1（万人为控制数，若大于1022.1（万加），多余水量作为弃水量，其 计算结果填于表3-5第栏和栏。以总弃水量C=694（万加）校核。列表3-5如下所示:时间来水量（万m3）用水量（万n?）w来-% （75m3）2（吸%）（万m，月旬末库容V（万 m3）弃水量C（万 n?）说明123456789+1086690.117092221064667.1供水2105121161048651.13164352188860463.14280446166694297.156435885555352.1蓄满有弃水6713134579634931747510736810021022.1277851421929512971022.1295930418212214191022.1122101083011931226829.1供水11561791231103706.1126278161086690.1合计349428001419725694(694)(694)3.4计入损失的年调节计算：1）不计损失近似求各时段的蓄水库容。计算容取表3-1中第、2、3、7各 栏数据，分别填入表3-7中的第1、2、3、4栏。2）表3-7中第5栏为第4栏时段始末的平均库容。根据平均库容在ZV 曲线中查出水位Z值，再由水位Z查出平均库容相应的水面面积，填入第 6栏。3）计算水库损失量。蒸发表抄自表3-3填于表3-7中的第7栏，（即用E水-鼎 的值分别乘以表3-3的月损失百分比得出每月的蒸发损失。蒸发损失计算：陆面蒸发量：4 =x-y = 2200-1400 = 800水面蒸发量:E 水=KE M = 0.8 x 1560 = 1248 inn七次-E隔=1248 -800 =448mm时段蒸发损失量的计算公式为：叫=（"-晶）及/100°小为每月库容的均值，计算式为：赤=；（由初-%末）列表3-6计算时段蒸发损失量表3-6月份123456789101112全年损失百分比（%）5.64.76.37.59.39.212.011.310.510.37.65.7100（4 一七）448448444484484484484484484484484484488F薛（万J）1111101069387109123126126121115112蒸发损失量（万心32334476664351将蒸发损失量列于表3-7第8栏;渗漏损失量为表3-7中的第5栏xl%计算，列于表3-7中第9栏；表3-7中的第1。栏为第8、9栏相加；4）计入水库损失量求兴利库容表3-7中的第11栏为第3、10栏相加； 计算以-%,即表3-7中的第2栏减去第11栏，将结果正值填于第12 栏，负值填于第13栏；5）由第12、13栏对比来看属于多次运用，起调时间为4月末，由。开始顺 时序计算E（W来叫力，经过一年又回到4月末，见第14栏，余水量c为 £（12）-2（13）=1352 -795 =557（万n?）；故兴利库容：7兴=E（吗-叱/ 人-C =1351.7-557 = 794.7（万nf）。6）计入损失后月（旬）末库容。从4月末喉=297.1万百起调，填入第15栏, 以4+以=297.1 + 794.7 = 1091.8（万/）为戢大库容控制值，超过此值作弃水处 理，余水557万rr?在7、8、9月弃掉，7）正常蓄水位的确定。在供水期初水库水利库容蓄满，由 V死+V兴=297.1 + 7%.7 =1091.8（万n?）,在ZV曲线上查得正常蓄水位 Z正常=101.5 , % =297.1 （万渥）查出Z死=93.55册由查出水库消落深度为101.5-93.55= 7.95m。表3-7四丁水库计入损失的年调节库容计算如下:时间来水量叫（万/）用水%（万月末库容V（万硝平均库容F（万摊3）平均库水面面积F（万n广）蒸发量E（mm）损失水量（万mb计入损失用水量*（万ml（万 n?）叫 -%）（万加3）计入损失的月末库容V（万加）弃水量C（万加3）计入 损失 的月 末库 水位Z（m）蒸发渗漏共计+1234567891011121314151617690.1982.8722.917092667.1678.611225.136.789.78101.831.8951691.197.52105121651.1659.1110.52126.598.59129.624.6926.4666.597.33164352463.1557.110628.235.578.57360.6196.6729.8469.995.5.W.4280446297.1380.19433.633.806.8452.8172.8557(0)297.193.65643588352.1324.68841.6743.257.25595.347.747.2326.394.36713134931641.55109.541.246.4210.4144.4568.6615.8894.999.574751071022.1976.55123.553.7679.7616.7123.7351.3967.11091.8154.4101.585142191022.11022.112750.6610.216.2235.2278.81245.91091.8278.8101.593041821022.11022.112746.1610.216.2198.2105.81351.71091.8105.8101.510108301829.1925.6121.546.169.2515.2316.2208.21143.5883.699.21156179706.1767.75114.53447.6811.7190.7134.71008.8748.998126278690.1698.111325.536.98108826982.8722.997.8.W.合计349428004485186.5137.51352795539557.W.第四章：防洪调节计算基本资料：1、设计洪水和校核洪水：见第2章由暴雨资料推求设计洪水计算结果。2、溢洪道设计方案：对B=40m的方案进行计算，作为设计结果。溢洪道采用无闸门控制的实用堰。流量系数m=0.35M = 0.35xV2x9.8 = 1.55 ,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。4.1 绘制qV曲线：绘制qV曲线:宽顶堰其泄放流量公式：q = MBi，根据不同库水位计算九）与 q,再由zV曲线图查得相应的V列于表4-1,（将表3-4中的第1栏和最后 一栏中的部分数据抄在表4-1的第1、2行）：表4-1水库水Z （in）101.5102103104105106107108109110111总库容V （万加3）992.11121.11258.61408.61573.61757.61957.62177.62419.62686.62981.5堰上水头 h（m）00.51.52.53.54.55.56.57.58.59.5下泄流量021.9113.9245405.9591.8799.71027.41273.41536,41815.4q (/ Is)用表4-1中的数据画出qV曲线:四丁水库qv曲线系列1000000000000V (m)4.2 单辅助曲线计算及绘制：（即：4?+彳曲线）t 2原理：水量平衡方程：%+*+学 其中（平均流量。为时段4末 入库流量，由洪水过程线摘得，加为lh=3600s）。将表4-1中的第1、2、4行的数据抄在表4-2中的第1、2、5列。将表 2-8部分数据抄在表4-2中的第4列。将堰流堰顶以上库容由下一库容减去上 一库容（第二个堰顶以上库容即1121.1-992.1 = 129）依次类推,填于第3列。将 第3列中的数据分别除以，为lh=3600s,即得第4列。将第5列中的数据分别除以2即得第6列。将第4、6列的数据分别相加即得第7列。列表4-1单辅助曲线计算如下:水库水位 Z（m）库容 % （万，川）溢流堰顶以上库容V（75m3）VAt下泄流量q£