水利水能规划课程设计gift.docx

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1、D课程设计计设计名称称 某水库库水文分分析与水水利计算算学年学期期 20013-20014学年上上学期课程名称称 水水利水能能规划专业年级级 水工1115班姓名名学号号提交日期期 20113.11.5成绩绩指导教师师 巨娟娟丽、康康艳 水利与建建筑工程程学院1 目录第一章 概况111.1 流域概概况1 1.22 水文文概况11第二章 入库径径流特征征分析332.1 资料的的“三性”审查32.2 设计年年径流频频率分析析计算552.3设设计代表表年径流流量的年年内分配配计算.662.4设设计年径径流成果果合理性性检验.8第三章 设计洪洪水分析析93.1洪洪峰流量量及不同同历时洪洪量频率率计算99

2、3.2推推求设计计洪水过过程线111第四章 水库兴兴利调节节计算1144.1死死库容的的确定.114 4.22各类需需水量计计算.14 4.3兴利利库容的的推求.144 44.4溢溢洪道堰堰顶高程程确定.114第五五章 水水库调洪洪计算.1155.1调调洪计算算原理1155.2推推求下泄泄流量过过程线1155.3 调洪计计算成果果165.4 特征水水位和特特征库容容的确定定175.5 水库坝坝顶高程程的确定定17参考文献献19附录200 水利水能规划课程设计第一章 概况1.1 流域域概况某河是渭渭河南岸岸较大的的一级支支流，发发源于秦秦岭北麓麓太白山山区，流流域面积积7788.7kkm2，干流

3、流全长551.55km，河河道比降降1/66011/700。流域域内林木木茂盛，植植被良好好，水流流清澈，水水质优良良。该河河干流上上有一水水文站，控控制流域域面积6686 km22。拟在该河河干流上上修建一一水库，其其坝址位位于水文文站上游游1.55公里处处，控制制流域面面积6773kmm2。该水水库将承承担着下下游和渭渭河的防防洪任务务，下游游的防洪洪标准为为20年年一遇洪洪水，水水库设计计标准为为1000年一遇遇洪水，校校核标准准为10000年年一遇洪洪水。该该水库建建成后将将承担本本地区337万亩亩的农业业用水任任务和临临近城市市的供水水任务，农农业用水水的保证证率为775%，城城市供

4、水水的保证证率为995%。1.2 水文文概况1.2.1 径径流水文站有有实测的的19551220000年逐月月径流资资料（见见附表11）。1.2.2 洪洪水水文站有有实测的的19551220000年洪水水要素资资料，经经整理摘摘录的逐逐年洪峰峰流量见见表9，同同时调查查到该水水文站在在19880和119322年曾经经发生过过两次大大洪水，其其洪峰流流量（见见附表22）。并并计算出出了不同同频率洪洪量（见见附表3）和不同同频率设设计洪水水过程（见附表4）。1.2.3 农农业用水水根据该灌灌区的作作物组成成和灌溉溉制度，分分析计算算的灌区区不同频频率灌溉溉需水量量（见附表5）。1.2.4 城城市用

5、水水城市供水水每年按按1.55亿m3计，年年内采用用均匀供供水。1.2.5水库库特性水库库容容曲线见见图1-1。水水库死水水位已确确定为7728.0m，泄洪洪设施为为开敞式式无闸溢溢洪道，堰堰型为曲曲线型实实用堰，断断面为矩矩形，宽宽度为330米，。根根据本地地区气象象资料和和地质资资料，水水库月蒸蒸发量和和渗漏量量分别按按当月水水库蓄水水量的22%和33.5%计。水库在汛汛期输水水洞按其其输水能能力泄洪洪，输水水洞进口口高程为为7222m，内径径为4mm，设计计流量为为70mm3/s。图1-1 水库水位容积曲线坝顶高程程计算公公式：Z坝ZZ设h浪，设设1Z坝ZZ校h浪，校校2波浪爬高高的计算

6、算公式为为h浪=3.2KhhBtg浪高hBB的计算算公式为为hB=0.02008V55/4DD1/33库区多年年平均最最大风速速V=118m/s，水水面吹程程D=33 kmm，大坝坝浆砌石石重力坝坝，倾斜斜坝坡，其其迎水面面坡比ttg=1/3，有有浆砌石石块石护护坡（KK=0.77）。设计条件件下的设设计风速速取多年年平均最最大风速速的1.5倍，校校核条件件下的设设计风速速即为多多年平均均最大风风速。第 2 页第二章 入库径流流特征分分析2.1 资料的的“三性”审查2.1.1资料料的可靠靠性审查查包括资料料的可靠靠性的测测验和整整编方法法的合理理性，与与应用与与上下游游断面水水量平衡衡原理检检

7、验。已知该水水文资料料摘录于于水文文年鉴上上，与邻邻近站资资料比较较、与其其他水文文气象要要素对比比，表现出出较高的的可靠性性。2.1.2 资料料的一致致性审查查一般认为为一个地地区的气气候变化化极其缓缓慢，相相对较稳稳定，但但由于人人类活动动影响，下下垫面条条件变化化较显著著，从而而破坏水水文资料料的一致致性，而而该河流流发源于于秦岭北北麓太白白山区，故故认为周周围的人人类活动动少，对对资料的的一致性性影响不不大，利利用单累累积曲线线法进行行一致性性分析，单单累积曲曲线见图图2-11，由图图可知该该年径流流系列的的一致性性较好。图2-1 单累计曲线2.1.3 资料料的代表表性审查查水文站具具

8、有500年的逐逐月径流流资料，属属长系列列。样本本对总体体的代表表性的好好坏反映映在样本本的统计计参数与与筒体统统计参数数的接近近程度。依依据梳理理统计原原理，当当样本容容量愈大大，则抽抽样误差差愈小。用差积曲线法和Cv过程曲线进行代表性分析，差积曲线见图2-2，Cv过程曲线见图2-3。由图2-2可以看出，曲线明显呈现上升，下降及相对平缓的阶段，说明该系列资料中存在丰水年、枯水年和平水年；由图2-3可以看出，曲线后期近似水平波动，且经分析可知，图2-4年径流过程线包括丰水年组，平水年组，枯水年组，所以资料的代表性较好。图2-2 径流量差积曲线图2-3 Cv过程曲线图2-4 滑动均值过程线图2-

9、5 年径流过程线2.2设设计年径径流频率率分析计计算2.2.1水利年年的划分分根据月径径流变化化特点，将将水文资资料由日日历年度度划分为为水利年年度，假假定每年年的4月月到来年年的3月月为一个个水利年年度。2.2.2年径流流频率分分析计算算年径流频频率计算算主要采采用目估估适线法法进行曲曲线参数数的确定定：图2-4 年径流频率曲线经过多次次配线和和调整参参数，当当Cv=0.337 Cs=2.00Cv时时拟合较较好。其其年径流流频率曲曲线如图图2-44。则年径流流频率计计算成果果表如表表2-11。表2-11 某水文文站年径径流频率率计算成成果表（站站址）Q(m33/s) 不同频率率的年径径流量Q

10、QP(m3/s)计算采用计算采用20%25%30%50%70%75%80%85%90%148.88 148.88 0.744 0.744 2.000 192.18 181.45 172.15 142.14 115.86 109.00 101.69 93.660 84.007 水文站控控制流域域面积6673kkm2，该水水文站控控制流域域面积6686 km22，可按按面积比比推算坝坝址处的的径流量量。根据据公式（22-1）由由水文站站的年径径流量推推算坝址址的年径径流量。（2-11）式中：水文文站及坝坝址的年年平均径径流量； F站站、F坝水文文站及坝坝址控制制流域面面积。2.3设设计代表表年年径

11、径流量的的年内分分配计算算根据年径径流频率率曲线按按设计保保证率查查找设计计年净流流量，按按选择典典型年的的原则： 1）水水量接近近原则； 2）对对工程不不利的原原则：因因为有灌灌溉要求求，所以以选择灌灌溉期比比较枯的的年份。且采用同同倍比法法对典型型年进行行年径流流年内分分配，确确定计算算时段为为年，根根据相近近和不利利的原则则选取不不同频率率下的代代表年。分别选取丰水年1955-1956年、平水年1963-1964年和枯水年1967-1968年三个代表年，即P=25%，P=50%，P=75%的设计保证率下的典型年的年径流量。利用公式式（2-2）计计算缩放放倍比KK进行年年径流量量的年内内分

12、配。（2-22） 则选择择的典型型年与年年内分配配过程见见表2-2，最最后的坝坝址的设设计枯水水年年径径流，设设计丰水水年径流流，设计计平水年年年径流流见表22-3：表2-22 同倍倍比法PP=755%设计计枯水年年年内分分配计算算表年份4月5月6月7月8月9月10月11月12月1月2月3月典型年119677-1996814.779 29.882 5.311 19.002 2.877 21.777 8.733 0.900 0.122 0.111 0.122 1.955 缩放比1.033 1.033 1.033 1.033 1.033 1.033 1.033 1.033 1.033 1.033

13、1.033 1.033 设计枯水水年Q(m3/s)15.223 30.771 5.477 19.559 2.966 22.442 8.999 0.933 0.122 0.111 0.122 2.011 坝址Q(m3/s)15.004 30.333 5.400 19.334 2.922 22.114 8.888 0.922 0.122 0.111 0.122 1.988 同倍比法法P=550%设设计平水水年年内内分配计计算表年份4月5月6月7月8月9月10月11月12月1月2月3月典型年119633-1996412.224 43.998 3.800 21.996 8.655 39.889 6.3

14、55 3.111 0.144 0.088 0.088 0.888 缩放比1.011 1.011 1.011 1.011 1.011 1.011 1.011 1.011 1.011 1.011 1.011 1.011 设计平水水年Q(m3/s)12.336 44.442 3.844 22.118 8.744 40.229 6.411 3.144 0.144 0.088 0.088 0.899 坝址Q(m3/s)12.221 43.886 3.799 21.990 8.633 39.778 6.333 3.100 0.144 0.088 0.088 0.888 同倍比法法P=225%设设计丰水水年

15、年内内分配计计算表年份4月5月6月7月8月9月10月11月12月1月2月3月典型年119555-199569.766 10.005 11.332 29.558 16.551 69.226 15.446 7.699 5.199 2.788 2.211 2.677 缩放比0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 设计丰水水年Q(m3/s)9.666 9.955 11.221 29.228 16.334 68.557 15.331 7.611 5.144 2.755 2.199 2.644 坝址Q(

16、m3/s)9.544 9.822 11.006 28.991 16.114 67.770 15.111 7.522 5.077 2.722 2.166 2.611 表2-33 某某水库部部分频率率年径流流量的年年内分配配（坝址址）频率代表年单位 月份 4月5月6月7月8月9月10月11月12月1月2月3月全年75%19677-19968 108mm30.400 0.800 0.144 0.511 0.088 0.588 0.233 0.022 0.000 0.000 0.000 0.055 2.822 m3/ss15.004 30.333 5.400 19.334 2.922 22.114 8

17、.888 0.922 0.122 0.111 0.122 1.988 107.30 50%19633-19964108mm30.322 1.155 0.100 0.588 0.233 1.055 0.177 0.088 0.000 0.000 0.000 0.022 3.700 m3/ss12.221 43.886 3.799 21.990 8.633 39.778 6.333 3.100 0.144 0.088 0.088 0.888 140.76 25%19555-19956108mm30.255 0.266 0.299 0.766 0.422 1.788 0.400 0.200 0.13

18、3 0.077 0.066 0.077 4.699 m3/ss9.544 9.822 11.006 28.991 16.114 67.770 15.111 7.522 5.077 2.722 2.166 2.611 178.37 2.4设设计年径径流成果果合理性性检验（1）年年径流计计算所用用的资料料经过了了“三性”审查然然后在进进行频率率分析计计算可靠靠性较高高。（2）本本设计中中频率曲曲线线型型选用皮皮尔逊三三型线，皮皮尔逊三三型线跟跟我国绝绝大多数数地区理理论频率率曲线相相吻合，是是我国水水文频率率计算中中普遍选选用的线线性，因因此线型型选用合合理。（3）代代表年的的选择较较好，丰丰、平

19、、枯枯代表年年资料较较完整第三章 设计洪洪水分析析3.1洪洪峰流量量及不同同历时洪洪量频率率计算首先进行行洪峰流流量资料料的“三性”审查。将将19880年与与18990年考考虑为特特大洪水水，按统统一处理理法进行行频率计计算，并并按不连连续系列列的统计计参数计计算公式式求得=4488.800；Cvv=0.93且年最大大洪峰流流量频率率计算表表如下，表表3-11表3-11年最大大洪峰流流量频率率计算表表序号系列值(m3/s)频率序号系列值(m3/s)频率1320000.0009283360.50092260000.0118293360.52283152000.0337303340.5447413

20、8000.0556313340.56665105000.0775323100.588569030.0994332920.600378460.1112342840.622287570.1331352750.644197420.1550362690.6660105840.1669372560.6779115560.1888382540.6998125400.2007392510.7117134990.2226402260.7336144660.2445412260.7555154600.2664422210.7773164480.2882432160.7992174250.3001442000.8

21、111184050.3220451710.8330193950.3339461560.8449203870.3558471420.8668213800.3777481400.8887223680.3996491360.9006233660.4115501330.9224243580.4333511020.9443253540.455252740.9662263440.477153510.9881273370.4990则最大洪洪峰流量量的频率率曲线绘绘制如图图3-11：图3-1 洪峰流量频率曲线并统计不不同时段段的洪量量，并采采用目估估适线的的方法，绘绘制不同同时段的的洪量频频率曲线线，根据据洪

22、量频频率曲线线，查找找相应频频率下的的设计洪洪量。水文站有有实测的的19551220000年洪水水要素资资料，经经整理计计算，由由上图不不同频率率设计洪洪峰流量量与不同同历时设设计洪量量频率曲曲线，经经调整后后查不同同频率设设计洪峰峰流量与与不同历历时设计计洪量值值的成果果见表33-2。表3-22某水库库坝址断断面处不不同频率率设计洪洪峰流量量及不同同历时设设计洪量量成果项目不同频率率设计值值0.100%0.200%0.500%1%2%5%10%Qm（mm3/s）31088281992478821044201551407711600W24hh(1004m3)111991100550863667

23、5788647775067740311W48hh(1004m3)154448139559119112105116899667073356777W72hh(1004m3)1738811575511354431191131024478111164822W96hh(1004m3)1845521677751445581278811102238787770699由表3-2可不不同重现现期年最最大洪峰峰流量及及不同历历时洪量量值，整整编汇总总到表33-3表3-33 不同同重现期期年最大大洪峰流流量及不不同历时时洪量值值分析成成果表不同重现现期洪水水频率P洪峰流量量（m3/s）24h洪洪量 万万m348h洪

24、洪量 万万 m372h洪洪量 万万m396h洪洪量 万万m320年一一遇洪水水0.0550 14077 50677 70733 81111 87877 100年年一遇洪洪水0.0110 21044 75788 105116 119113 127881 10000年一遇遇洪水0.0001 31088 111991 154448 173881 184552 3.2推推求设计计洪水过过程线在已经给给定的典典型洪水水过程线线，统计计出洪峰峰流量与与最大224h洪洪量值,最大448h洪洪量值，最最大722h洪量量值,最最大966h的洪洪量值，并并由洪峰峰流量频频率曲线线与不同同历时的的洪量频频率曲线线，

25、求取取不同频频率下的的洪峰值值与不同同频率下下不同历历时的洪洪量值，运运用同频频率法求求出缩放放倍比，逐逐时段进进行缩放放，如表表3-44。3-4 同频率率法设计计洪水过过程线计计算表 典型洪洪水过程程线20年一一遇设计计洪水过过程线100年年一遇洪洪水过程线10000年一遇遇洪水过过程线月日时时间换算算 时流量m3/ss放大倍比比K放大后流流量（mm3/s)放大倍比比K放大后流流量（mm3/s）放大倍比比K放大后流流量（mm3/s）912.0002.00026.330.97725.551 1.400 36.882 2.044 53.665 8.0008.00027.990.97727.006

26、 1.400 39.006 2.044 56.992 9.8009.800360.97734.992 1.400 50.440 2.044 73.444 12.00012.00055.770.97754.003 1.400 77.998 2.044 113.63 13.00513.0051010.97797.997 1.400 141.40 2.044 206.04 15.55015.5501500.977145.50 1.400 210.00 2.044 306.00 16.55016.5501500.977145.50 1.400 210.00 2.044 306.00 17.00017.

27、0001450.977140.65 1.400 203.00 2.044 295.80 20.00020.0001160.977112.52 1.400 162.40 2.044 236.64 22.00026.00081.330.86669.992 1.266 102.44 1.855 150.41 8.00032.00061.990.86653.223 1.266 77.999 1.855 114.52 14.00038.00055.660.86647.882 1.266 70.006 1.855 102.86 15.00039.00055.660.86647.882 1.266 70.0

28、06 1.855 102.86 9218.55042.5501100.86694.660 1.266 138.60 1.855 203.50 19.00043.0001380.866118.68 1.266 173.88 1.855 255.30 20.00044.0001990.866171.14 1.266 250.74 1.855 368.15 22.00046.0002540.866218.44 1.266 320.04 1.855 469.90 22.55046.5502720.866233.92 1.266 342.72 1.855 503.20 24.00048.0002540.

29、866218.44 1.266 320.04 1.855 469.90 30.00048.0002540.755190.50 1.100 279.40 1.633 414.02 34.00052.0002200.755165.00 1.100 242.00 1.633 358.60 7.00055.0002470.755185.25 1.100 271.70 1.633 402.61 8.00056.0002500.755187.50 1.100 275.00 1.633 407.50 11.00059.0002240.755168.00 1.100 246.40 1.633 365.12 1

30、2.00060.0002240.755168.00 1.100 246.40 1.633 365.12 15.00063.0007200.755540.00 1.100 792.00 1.633 11733.600 16.44064.440105001.49915644.500 2.599 27199.500 4.288 44944.000 9316.88064.880105001.49915644.500 2.599 27199.500 4.288 44944.000 17.00065.0009350.755701.25 1.100 10288.500 1.633 15244.055 17.

31、55065.5509350.755701.25 1.100 10288.500 1.633 15244.055 20.00068.0006280.755471.00 1.100 690.80 1.633 10233.644 24.00072.0003600.755270.00 1.100 396.00 1.633 586.80 40.00072.0003601.177421.20 1.711 615.60 2.500 900.00 44.00076.0002451.177286.65 1.711 418.95 2.500 612.50 8.00080.0002041.177238.68 1.7

32、11 348.84 2.500 510.00 12.55084.5501741.177203.58 1.711 297.54 2.500 435.00 24.00096.0001061.177124.02 1.711 181.26 2.500 265.00 并根据水水量相等等的原则则，讲求求得的不不同重现现期下的的洪水过过程线进进行修匀匀，并绘绘出不同同重现期期的洪水水过程线线，如表表3-55，图33-6。表3-55某水库库坝址断断面处不不同频率率设计洪洪水过程程线时间（h）流量Q（mm3/s）时间（h）流量Q（mm3/s）0.1%1%5%0.1%1%5%016.3316.3316.33601

33、380087575812140114896321311144339662019013710264310882104414077261339671652767718766125333210173566818600132338423990.9967507210655743487433212221527657045626946591409279804743892355265144229596268208170557314953311051971651285674050233511060606059869756650图3-6 不同重现期的设计洪水过程线曲线第四章 水库兴兴利调节节计算4.1死死库容的的

34、确定由提供的的资料可可知，水水库死水水位Z死死=7228.00m，查查水库容容积曲线（见见图1-1）得得相应的的死库容容为V死死=320万mm3。4.2各各类需水水量计算算4.2.1农业业用水农业用水水的保证证率为PP=755%，根根据分析析计算的的灌区不不同频率率灌溉需需水量见见附表4。4.2.2城市市用水 城市供供水每年年按1.5亿mm3计，年年内采用用均匀供供水。4.2.3总水量损损失计算算根据本地地区气象象资料和和地质资资料，水水库月蒸蒸发量和和渗漏量量分别按按当月水水库蓄水水量的22%和33.5%计。4.3兴兴利库容容的推求求兴利库容容的确定定主要根根据灌溉溉期的农农业用水水，故选选

35、择755%的设设计枯水水年年径径流年内内分配作作为来水水过程，水水库的兴兴利调节节计算见见附表6。根据兴利利调节计计算分析析可得VV兴=81448.995万mm3，对应应的水库库正常蓄蓄水位ZZ蓄=7888.500m。4.4溢溢洪道堰堰顶高程程确定泄洪设施施为开敞敞式无闸闸溢洪道道，泄洪洪溢洪道道堰顶高高程与正正常蓄水水位齐平平，因此此堰顶高高程确定定为7888.550m。第 50 页第五章 水库调调洪计算算5.1调调洪计算算原理调洪计算算的基本本原理为为水量平平衡原理理与动力力平衡原原理，水水量平衡衡原理表表现为水水量平衡衡方程，动动力平衡衡表现为为蓄泄方方程。泄泄洪设施施为开敞敞式无闸闸溢

36、洪道道，堰型型为曲线线型实用用堰，断断面为矩矩形，宽宽度为330米，取溢流坝的堰顶高程为正常蓄水位，利用堰流公式（5-1）（5-11）式中 : qq溢溢洪洪道的泄泄流能力力，m33/s； MM1流量量系数，取取为 1.6； B 溢洪道道堰顶净净宽；mm； HH 溢洪道道堰上水水头，mm；得出溢洪洪道下泄泄流量。 水库在在汛期输输水洞按按其输水水能力泄泄洪，输输水洞进进口高程程为7222m，内内径为44m，设设计流量量为700m3/s。水库水量量平衡方方程（5-22）式中：QQ1，Q2分别别为计算算时段初初、末的的入库流流量（mm3/s）；q1，qq2分别别为计算算时段初初、末的的下泄流流量（mm3/s）； VV1,V2分别别为计算算时段初初、末水水库的蓄蓄水量（mm3）；t计算算时段，其其长短的的选择，应应以能较较准确地地反映洪洪水过程程线的形形状为原原则，陡陡涨陡落落的， t取短短些；反反之，取取长些。 水库的总总泄流量量等于溢溢洪道下下泄流量量与输水水洞下泄泄流量之之和。5.2推推求下泄泄流量过程程线采用列表表试算法法进行水水库调洪洪计算，具具体步骤骤如下： （11）根据据水库容容积曲线线和水力力学蓄泄泄方程,列出水水位容积积关系,求出下下泄流量量与库容容的关系系曲线qq=（V