水文水利计算课程设计

3d 洪量 W3 (×108 m3) 0.9968 0.0664 0.138 0.1023 0.2924 0.5725 0.2223 0.23 0.1253 0.2852 0.6594 0.2213 0.3103 0.2877 0.0797 0.2233 0.1589 0.248 0.138 0.1795 0.2812 0.5393
3d 洪量 W3 (×108 m3) 0.2092 0.1241 0.3172 0.3223 0.8518 0.1307 0.1924 0.2864 0.179 0.3189 0.179 0.3158 0.3288 0.1824 0.2131 0.186 0.4334 0.3186 0.4135 0.1686 0.3157 0.2986
年份 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001
洪峰 Qm (m³/s) 571 126 582 437 2389 121 218 438 222 592 634 804 851 425 167 261 487 544 974 170 613 471
1d 洪量 W1 (×108 m3) 0.1725 0.0841 0.2127 0.2124 0.5489 0.0613 0.0979 0.1677 0.1154 0.2229 0.1209 0.2334 0.2635 0.1195 0.1177 0.0985 0.2341 0.1383 0.2262 0.0734 0.2113 0.1913
6
四 峰、量选样及历史洪水调查
1. 天福庙水库坝址 1959~1977 年峰、量系列根据分乡站资料换算得到，洪 峰按面积比指数的 2/3 次方换算，洪量按面积比的 1 次方换算。 2. 天福庙水库坝址 1978~2001 年峰、量系列直接采用天福庙入库洪水系列 计算。天福庙水库 1958~2001 年洪峰、洪量系列数据如表 4-1 所示：
4
三 防洪标准选择
GB50201—94 根据工程规模、效益和重要性，将水利水电枢纽工程分为 5 等，见表 3-1；分等基础上，再根据枢纽各建筑物的时效性和重要性将水工建筑 物划分为 5 级，见表 3-2；最后，按照水工建筑物等级，考虑工程所处地类、坝 型等条件，确定各级建筑物的防洪标准，见表 3-3。
工程等级
1 2 3
表 Байду номын сангаас-3
1 2 3
3 3 4
4 4 5
4 5
4 5
5 5
5
水库工程水工建筑物的防洪标准
防洪标准 [ 重现期（年）]
水工建筑物 的级别 设计
山区、丘陵区 校核 混凝土坝、浆砌石坝 及其他水工建筑
平原区、滨海区
设计 土坝、堆石坝 可能最大洪水（PFM）或 10000～5000
校核
一 二 三 四 五
>10 10～1.0 1.0～0.10 0.10～0.01 0.01～0.001
500～100 200～60 100～30 30～5 <5 60～15 15～3 <3
小（1）型 小（2）型
表 3-2
永久性水工建筑物级别 主要建筑物 次要建筑物
水工建筑物的级别
临时性水工 建筑物级别 工程等级 永久性水工建筑物级别 主要建筑物 次要建筑物 临时性水工 建筑物级别
3. 分析分乡站历史洪水，并换算至天福庙水库坝址。根据天福庙水库坝址 1978~2001 年峰、量系列建立峰、量相关关系；根据此峰、量关系计算历史洪水 的 1d、3d 洪量。 （1） 根据天福庙水库坝址 1978~2001 年峰、 量系列分别绘制出洪峰 Qm(m³/s) 与 1d 洪量 W1(×108 m3)的相关关系和洪峰 Qm(m³/s)与 3d 洪量 W1(×108 m3)的相关
5
天福庙水库容量约为 0.6×108 m3， 按照水利水电枢纽工程的等级划分属于中 型水库，工程等级为三级。水库位于湖北省宜昌市，属于丘陵区水库，坝型为浆 砌石双曲拱坝， 依据水库工程建筑物的防洪标准， 天福庙水库的设计防洪标准 （重 现期） 应为 50~100 年， 即 P=0.01~0.02， 取 P=0.02=2%， 校核防洪标准为 500~1000 年，即 P=0.001~0.002，取 P=0.002=0.2%。
1000～500 500～100 100～50 50～30 30～20
5000～2000 2000～1000 1000～500 500～200 200～100
300～100 100～50 50～20 20～10 10
2000～1000 1000～300 300～100 100～50 50～20
5000～2000 2000～1000 1000～300 3000～200
图 2-1 黄柏河流域及天福庙水库位置图
2.2 水文气象资料
1. 气象特征。天福庙流域地处亚热带季风区，四季分明，夏季炎热多雨， 冬季低温少雨，秋温高于春温，春雨多于秋雨，气温年内变化较大，无霜期长。 多年平均气温 16.8℃，历年最高气温达 40℃，最低气温-12℃，平均风速 1.2m/s， 多年平均最大风速 15.5m/s，风向多为 NE。流域多年平均降水量 1036.3mm，流 域暴雨频繁，洪水多发，4~10 月为汛期，汛期降雨量占全年降雨量的 86.7%左 右， 尤其以 7 月最大， 占全年的 19.5%。 月降雨量最少是 12 月， 仅占全年的 1.3%。 2. 水文测站。黄柏河干流上 1958 年设立池湾河水文站，1971 年设立小溪
1d 洪量 W1 (×108 m3) 0.6237 0.0434 0.0921 0.0664 0.1999 0.3727 0.1314 0.1452 0.0817 0.1876 0.2832 0.1514 0.2233 0.1681 0.0363 0.1457 0.0813 0.1483 0.0931 0.0915 0.1525 0.288
水文水利计算课程设计
学校院系：郑州大学水利与环境学院 专业班级： 水文与水资源工程一班 指导老师： 学 姓 号： 名： 原 文 林
2016 年 7 月
目
录
一 设计任务....................................................................................... 2 二 流域自然地理概况，流域水文气象特性...................................3 2.1 流域及工程概况.................................................................... 3 2.2 水文气象资料....................................................................... 3 三 防洪标准选择............................................................................... 5 四 峰、量选样及历史洪水调查....................................................... 7 五 设计洪水计算............................................................................. 10 六 设计洪水调洪计算..................................................................... 21 七 坝顶高程复核计算....................................................................... 2 八 结论与建议................................................................................... 3
表 3-1
水库 工程 等级 一 二 三 四 五 工程规模 大（1）型 大（2）型 中 型 总库容 （×10 m ）
8 3
水利水电枢纽工程的等级
防洪 治涝 灌溉 供水 水电站
城镇及工矿企 保护农田 治涝面积 灌溉面积 城镇及工矿企 装机容量（× 业的重要性 特别重要 重要 中等 一般 （万亩） （万亩） （万亩） >500 >200 >150 150～50 50～5 5～0.5 <0.5 业的重要性 特别重要 重要 中等 一般 104 kw） >120 120～30 30～5 5～1 <1
1
一 设计任务
天福庙水库位于湖北省远安县黄柏河东支的天福庙村，大坝以上流域面积 553.6km2，河长 58.2km，河道比降 1.06‰，总库容 6367 万 m3，是一座以灌溉为 主，结合防洪、发电、拦沙、养殖等综合利用的水利工程。天福庙水库于 1974 年冬开工建设，1978 年建成，已运行近 30 年。1975 年技术设计时，水文系列年 限仅 20 年，系列太短，也缺乏大洪水的资料。 本次课程设计的任务， 是在延长基本资料的基础上，按现行规范要求对水库 的防洪标准进行复核，其具体任务是： 1．选择水库防洪标准。 2．历史洪水调查分析及洪量插补。 3．设计洪水和校核洪水的计算。 4．调洪计算。 5．坝顶高程复核。
表 4-1 天福庙水库 1958—2001 年洪峰、洪量系列
年份 1958 1959 1960 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979
洪峰 Qm (m³/s) 1803 131 266 200 640 1036 452 519 189 774 838 428 598 389 64 445 240 848 272 162 299 634
2
二 流域自然地理概况，流域水文气象特性
2.1 流域及工程概况
天福庙水库位于湖北省远安县 黄柏河东支的天赋庙村，大坝以上 流域面积 553.6km2，河长 58.2km， 河道比降 10.6 ‰，总库容 6367 万 m3，是一座以灌溉为主，结合防洪、 发电、拦沙、养殖等综合利用的水 利工程。天福庙水库位置及水系图 见图 2-1。 天福庙水库于 1974 年冬开工建 设，1978 年建设成，大坝为浆砌石 双曲拱坝，坝前河底高程 348m，坝 高 63.3m，电站总装机 6040kw。水 库死水位 378m，死库容 714 万 m3， 正常蓄水位 409m，相应库容 6032 万 m3。设计洪水位（P=2%）409.28m，校核 （P=0.2%）洪水位 409.8m，坝顶高程 410.3m，防浪墙顶高程 411.3m。库区吹程 1000m。
3
塔水文站，1961 年在东支设立分乡水文站。天福庙水库建成后，先后开展了降 雨、水位、泄流观测，有比较完整的运行资料。分乡水文站是重要的参证站，控 制流域面积 1083.0km2。 3. 分乡站历史洪水。 根据 1982 年省雨洪办对宜昌市历史洪水调查成果的审 定结果，分乡站洪水的排位为 1935 年、1984 年、1826 年、1930 年、1958 年， 资料可靠，可直接采用。经审定认为，分乡站 1935 年洪水为 1826 年以来的第 1 位，重现期为 176 年，1984 年洪水与 1826 年、 1930 年洪水相当，分别确定为 1826 年以来的 2-4 位，1958 年洪水为 1826 年以来的第 5 位。分乡站历史洪水成 果见表 2-1。
表 2-1 分乡站历史洪水成果
序号
年份
洪峰流量 （m3/s）
1d 洪量 （×108 m3）
3d 洪量 （×108 m3）
重现期
备注
1 2 3 4 5
1935 1984 1826 1930 1958
4680 3739 1.0738 1.6664
176
不能定量 不能定量 2820 1.2201 1.9500