水文水利计算课程设计

水文水利计算
课程设计报告书
院系：四川水利职业技术学院专业：水文自动化测报技术
班级：水文1431
姓名：陈波
学号：1423116125
指导老师：龙贻东
设计时间：2015年12月25日
某水库设计任务书
一、基本情况
某河是渭河南岸较大的一级支流，发源于秦岭北麓太白山区，流域面积
778.7km2，干流全长51.5km，河道比降1/60～1/70。

流域内林木茂盛，植被良好，水流清澈，水质优良。

该河干流上有一水文站，控制流域面积686 km2。

拟在该河干流上修建一水库，其坝址位于水文站上游1.5公里处，控制流域面积673km2。

该水库将承担着下游和渭河的防洪任务，下游的防洪标准为20年一遇洪水，水库设计标准为100年一遇洪水，校核标准为1000年一遇洪水。

该水库建成后将承担本地区37万亩的农业用水任务和临近城市的供水任务，农业用水的保证率为75%，城市供水的保证率为95%。

二、基本资料
1.径流
水文站有实测的1951～2000年逐月径流资料，见表1。

2.农业用水
根据该灌区的作物组成和灌溉制度，分析计算的灌区不同频率灌溉需水量见
表2。

3.城市用水
城市供水每年按1.5亿m3计，年内采用均匀供水。

4.水库特性
水库库容曲线见图1。

水库死水位已确定为728.0m，泄洪设施为开敞式无闸溢洪道，堰型为曲线型实用堰，断面为矩形，宽度为30米，。

根据本地区气象资料和地质资料，水库月蒸发量和渗漏量分别按当月水库蓄水量的2%和 3.5%
计。

5.设计洪水分析资料
某水文站历年洪峰流量见表3，典型洪水过程见表4，设计频率洪峰洪量计算成果见表5。

6.水库兴利调节计算分析资料
水库的来水资料见表6.
三、设计任务
1.入库径流特征分析：计算水库年径流频率曲线、确定年径流统计参数及典型年径流的年内分配过程。

（按面积比推算工程地址的径流量）
（1）推算时间采用水文年
解：将某水文站逐月平均流量表转化为水文年的历年逐月平均流量表（即为将每年的4-12月份与下一年的1-3月份构成一个水文年）见下表
转化成水文年后的历年逐月平均流量表
（2）确定年径流统计参数、适线分析并求出自己相应学号频率的设计年径流量。

设计频率的选取P=(70+学号后2位/2)%
解：根据水库水文年的平均流量计算出水库径流量频率计算表（如下）
计算参数均值Q=ΣXi/n=607.95/49=12.41,根据公式计算出变差系数Cv=0.36,确定倍比系数:Cs=2Cv
1992-1993 12 42 7.51 0.605 -0.395 0.156 84
1993-1994 11.22 43 7.33 0.591 -0.409 0.168 86
1994-1995 6.39 44 7.31 0.589 -0.411 0.169 88
1995-1996 5.22 45 7.08 0.571 -0.429 0.184 90
1996-1997 7.51 46 6.81 0.549 -0.451 0.204 92
1997-1998 4.74 47 6.39 0.515 -0.485 0.235 94
1998-1999 13.46 48 5.22 0.421 -0.579 0.336 96
1999-2000 13.79 49 4.74 0.382 -0.618 0.382 98
总计607.95 607.95 6.364
均值=12.41 变差系数Cv=0.36
频率曲线适线情况并分析（如下）
分析：通过第一次适线确定参数为平均流量Q=12.41，变差系数Cv=0.38,偏态系数Cs=2Cv=0.76,由图像可看出经验点据与理论频率曲线头部配合不是很好，故需要调整Cv值，改变曲线的陡缓程度，从而使得频率曲线与经验点据配合较好。

分析：通过第二次适线各参数为流量Q=12.41，变差系数Cv=0.4,Cs=2Cv=0.8 发现经验频率曲线与经验点据配合情况整体最好，故第二次适线结果为适线的最终成果。

学号频率的年径流量P=(70+学号后2位/2)% =（70+25/2）%=82.5%，设计年径流量为7.82m^3/s.
两次适线不同频率对应的设计年径流量计算表（如下）
频率曲线选配计算表
频率P(%)
第一次配线第二次配线（采用）
Q=12.41
C V=0.38
C S=0.76
Q=12.41
C V=0.4
C S=0.8
K p X p K p X p
0.5 2.24 27.83 2.32 28.84
1 2.09 25.9 2.16 26.76 10 1.51 18.68 1.54 19.06 20 1.3 16.09 1.31 16.28 30 1.16 14.39 1.16 14.45
按面积比推算工程地址的径流量：坝址的流量Q=水文站流量Q×（坝址流域面积/水文站流域面积）注：水文站控制流域面积686 km^2,水库坝址控制流域面积673km^2.
某水库及水文站年径流频率计算成果表
（3）年内分配时确定计算时段为年，根据相近和不利的原则选取代表年，得以下三个典型年，分别为丰水年P=25%，平水年P=50%，枯水年P=75%，采用同倍比法计算设计年径流的年内分配过程。

解：运用同倍比法求出缩放倍比K，K=Q年，p/Q年，代（设计年水量与代表年水量之比），
丰水年P=25%时设计年径流为15.3，平水年P=50%时设计年径流为11.75，枯水年P=75%时设计年径流为8.8。

某水库不同频率年径流量的年内分配
2.设计洪水分析：按设计标准推求设计洪峰流量，计算统计参数值并按同频率采用典型年放大法推求千年一遇设计洪水过程。

1）调查到该水文站在1890年和1930年曾经发生过两次大洪水，经过计算，实测洪水系列中，1981年和1990年洪峰流量值均大于均值的3倍，也作为特大洪水处理。

2）采用统一处理法推求频率曲线。

解:根据历年洪峰流量计算洪峰流量频率表（如下表）
1999 358 50 133 0.92 0.887 0.923
2000 275 51 102 0.94 0.906 0.942
1930 3200^ 52 74 0.96 0.926 0.961
1890 2600^ 53 51 0.98 0.945 0.981
分析洪峰流量频率曲线适线情况并确定参数值（如下）
分析：通过第一次适线分析，发现洪峰流量频率曲线与经验点据头部配合不是很好，所以，要对频率曲线的变差系数Cv，偏态系数Cs进行调整，改变曲线的陡缓和弯曲程度，使得经验点据与洪峰流量曲线配合更好。

分析：通过对洪峰流量曲线的第二次适线，发现洪峰流量频率曲线与经验点据配合很好，所以第二次的适线结果即为洪峰流量频率曲线的最终成果。

最终参数值为均值Q=498.02，变差系数Cv=1.12偏态系数Cs=4.5Cv。

根据经验频率曲线推出千年一遇的设计洪峰值为5660.7m^3/s。

频率曲线选配计算表
频率 P (%)
第一次配线第二次配线（采用）Q=498.02
C V=1.09
C S=3Cv=3.27
Q=498.02
C V=1.12
C S=4.5Cv=5.04
K p X p K p X p
0.5 6.59 3281.04 7.64 3806.03
1 5.5
2 2750.22 6.1
3 3052.23 10 2.2
4 1114.64 1.88 937.0
5 20 1.40 697.23 1.0
6 527.0
7 30 0.9
8 486.2 0.75 374.78 40 0.72 358.72 0.63 312.17 50 0.56 277.0
9 0.58 287.66 60 0.45 224.68 0.56 279.33 70 0.39 192.50 0.56 277.1 80 0.35 174.84 0.56 276.71 90 0.34 167.38 0.56 276.68
95
0.33 166.22 0.56 276.68 99
0.33 166.01 0.56 276.68
求：相应学号频率的设计洪峰流量
通过洪峰流量频率曲线推出设计频率的选取P=(70+学号后2位/2)%=82.5%对应的洪峰流量为276.69m^3/s 。

不同频率水库设计洪峰流量分析表（如下）
按面积比推算工程地址的洪峰流量：坝址的流量Q=水文站流量Q ×（坝址流域面积/水文站流域面积） 注：（ 水文站控制流域面积686 km^2,水库坝址控制流域面积673km^2）。

某水库洪峰流量分析成果表
站点 Qm （m 3/s) Cv
Cs/Cv 不同频率洪峰流量Qp （m 3/s)
计算 采用 计算 采用
0.1 0.2 0.33 0.5 1
2 3.
3 5 10
水
文站
498.02 498.02 1.08 1.12 4.5 5660.7 4847.33 4261.48 3806.03 3052.23 2338.38 1846.48 1483.09 937.05 坝址 488.58 488.58 1.08 1.12 4.5
5553.4 4755.4 4180.7 3733.89 2994.37 2294.06 1811.48 1454.98 919.
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根据给定的各时刻的典型洪水做出典型洪水过程线（下图）
按照同频率放大法计算设计洪峰流量计算表（见下表）
解：已知设计频率洪峰流量计算成果，当频率为0.1时的洪峰流量为10245m3/s，1天洪量114000m3/s，3天洪量226800m3/s，7天洪量348720m3/s。

通过同频率放大法计算出各放大倍比，进而求出放大后的流量。

3.水库兴利调节计算，确定兴利库容。

注：1）农业用水按保证率75%确定每月用水量。

解：水库兴利调节计算表见下一页的表
兴利库容的确定：通过对水库兴利调节计算表计算分析，可知兴利库容V兴=2168.56万m^3。

4.溢洪道堰顶高程的确定。

通过水库特征给定的水库死水位Z死为728.0m,查水库水位~容积曲线图，可确定死库容为320万m^3。

兴利库容与死库容之和为2488.56万m^3,查水库容积曲线图，可确定对应的正常蓄水位Z正为757m,因为泄洪设施为无闸溢洪道，泄洪堰顶高程与正常蓄水位齐平，所以溢洪道堰顶高程为757m。