河海大學(xué)水文分析與計算課程設(shè)計報告.doc

水文分析計算課程設(shè)計報告書學(xué) 院： 水文水資源 專 業(yè)： 水文與水資源工程 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)老師： 梁忠民、李國芳 2015年06月12日 南 京目 錄1、設(shè)計任務(wù)12、流域概況13、資料情況及計算方案擬定14、計算步驟及主要成果241 設(shè)計暴雨Xp(t)計算2411 區(qū)域降雨資料檢驗2412 頻率分析與設(shè)計雨量計算342計算各種歷時同頻率雨量Xt,P943 選典型放大推求XP (t)944 產(chǎn)匯流計算9441 徑流劃分及穩(wěn)滲值率定12442 地表匯流1745 由設(shè)計暴雨XP(t)推求QP(t)18451 產(chǎn)流計算18452 地面匯流18453地下匯流計算19454 設(shè)計洪水過程線205、心得體會221、設(shè)計任務(wù) 推求江西良田站設(shè)計洪水過程線,本次要求做P校,即推求Q0.01%(t)。2、流域基本概況 良田是贛江的支流站。良田站以上控制的流域面積僅為44.5km2，屬于小流域，如右圖所示。年降水均值在15001600mm之內(nèi)，變差系數(shù)Cv為0.2，即該地區(qū)降雨充沛，年際變化小，地處濕潤地區(qū)。暴雨集中。暴雨多為氣旋雨、臺風(fēng)雨，季節(jié)為38月，暴雨歷時為23日。3、資料情況及計算方案擬定 3.1資料情況 設(shè)計站（良田）流量資料缺乏，鄰近站雨量資料相對充分，具體如表3-1：表3-1 良田站及鄰近地區(qū)的實測暴雨系列、歷時洪水、特大暴雨資料站名實測暴雨流量系列特大暴雨、歷史洪水良田7578 （4年）Q=216m3/s，N=80（轉(zhuǎn)化成X1日，移置峽江站）峽江5380 （28年）吉安3680 （45年）桑莊5780 （24年）X1日=416mm，N=100150（74.8.11）寨頭5780 （24年）沙港特大暴雨X1日=396mm，N=100150（69.6.30）（移置到寨頭站） （設(shè)計站(良田)流量資料缺乏，鄰近站雨量資料相對充分。） 3.2 方案擬定 本次課設(shè)采用間接法推求設(shè)計洪水，即是由推求的設(shè)計暴雨，經(jīng)過產(chǎn)匯流計算得到設(shè)計洪水。示意圖如下：4、設(shè)計暴雨XP(t)的計算4.1 設(shè)計暴雨Xp(t)計算4.1.1區(qū)域降雨資料檢驗 為推求該區(qū)域設(shè)計面降雨量，選取吉安、桑莊、寨頭與峽江四站降雨檢驗該區(qū)降雨是否選同一總體。選擇四站19812013年數(shù)據(jù)（74年出現(xiàn)極值暴雨，不參加檢驗），對各站數(shù)據(jù)取自然對數(shù)，對轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)進行均值與方差檢驗，各站轉(zhuǎn)換后系列的均值及方差見表4-1。 表4-1 吉安、桑莊、寨頭與峽江站最大一日降雨資料均值、方差情況 1） 均值檢驗選取均值差異最大的吉安站（X 1 ）和峽江站（X 2）兩站進行檢驗。假設(shè)H : X 1 = X 2 構(gòu)造統(tǒng)計變量： = 0.78取=0.10，查得 |t/2| =1.68 |t|，接受假設(shè)H，即可認(rèn)為吉安、桑莊、寨頭與峽江站均值相等。2） 方差檢驗選取方差差異最大的桑莊站（S1）和寨頭站（S2）兩站進行檢驗。假設(shè)H : S 1 = S 2構(gòu)造統(tǒng)計變量： =1.19查得F/2(55,55)=1.567 ,F1-/2(55,55)=0.638,所以接受域為 （0.638,1.567）,則可以認(rèn)為統(tǒng)計量F滿足接受域,即認(rèn)為四個站的降雨量數(shù)據(jù)滿足方差相等。綜上所述，可認(rèn)為區(qū)域降雨資料來自同一總體，可以進行綜合。4.1.2頻率分析與設(shè)計雨量計算（1）特大值處理峽江站特大暴雨由良田站歷史洪水轉(zhuǎn)換而來，則良田站（峽江站）的X1日=293.9mm。公式如下（其中，Q為地表凈峰流量（m3/s），m為匯流參數(shù)，取0.7，F(xiàn)為流域面積（km2），L為出口斷面沿主河道至分水嶺的最長距離（km），J為沿L的坡面和河道平均比降，tc為凈雨歷時（h），為匯流歷時（h），R為地表徑流深（mm），n為暴雨參數(shù)，取0.6，為穩(wěn)滲率（mm/h），取4.5，用良田站計算）： 沙港站特大暴雨取重現(xiàn)期N=150年，放置寨頭站進行頻率計算。桑莊站最大一日暴雨取重現(xiàn)期N=150年。（2）排位分析及頻率計算先對吉安、峽江、桑莊、寨頭四個站進行頻率計算，要考慮各站可能存在的特大暴雨系列值。各站的頻率計算見表4-2 表4-2 各站頻率計算序號吉安峽江桑莊寨頭雨量值頻率雨量值頻率雨量值頻率雨量值頻率mmmmmmmm1177.51.3 293.91.2 415.51.0 3961.0 2169.82.6 272.92.8 227.24.4 173.74.4 31613.8 192.94.4 168.26.1 170.8 6.1 4159.55.1 185.76.0 158.27.8 163.0 7.8 5154.66.4 183.37.6 150.29.5 155.1 9.5 6145.27.7 178.99.2 142.711.2 148.611.2 7143.59.0 169.210.8 142.612.9 146.2 12.9 812810.3 156.212.4 133.214.6 145.114.6 9126.711.5 152.714.0 130.616.4 140.7 16.4 10125.612.8 13915.6 129.518.1 135.4 18.1 11123.214.1 135.917.2 124.819.8 133.3 19.8 12120.315.4 12918.8 123.821.5 126.6 21.5 1312016.7 127.820.4 12123.2 122.223.2 14115.817.9 12521.9 11524.9 116.9 24.9 15115.619.2 121.823.5 112.726.6 11426.6 16115.320.5 115.125.1 111.428.3 113.3 28.3 17114.521.8 113.826.7 111.230.0 110.230.0 18114.323.1 112.928.3 109.831.7 110.0 31.7 1911424.4 11229.9 109.433.4 107.133.4 20113.225.6 111.631.5 108.735.1 106.535.1 21112.926.9 110.633.1 103.836.8 106.0 36.8 22109.828.2 110.434.7 101.238.5 104.7 38.5 23109.529.5 106.236.3 99.940.3 104.5 40.3 24107.530.8 105.537.9 97.242.0 9942.0 25107.432.1 105.239.5 97.143.7 97.6 43.7 26106.633.3 103.541.1 95.445.4 97.5 45.4 2710534.6 10342.7 94.347.1 97.2 47.1 28102.335.9 101.544.2 9448.8 96.748.8 29101.537.2 99.345.8 92.550.5 95.450.5 30101.438.5 9947.4 90.952.2 95.4 52.2 3199.539.7 95.349.0 90.753.9 90.2 53.9 3299.141.0 90.950.6 88.355.6 89.555.6 3397.642.3 90.652.2 85.157.3 88.1 57.3 349543.6 87.553.8 85.159.0 84.859.0 3588.544.9 87.555.4 83.260.7 84.760.7 3688.446.2 86.857.0 82.562.4 83.762.4 3787.747.4 8658.6 82.364.2 83.4 64.2 3887.548.7 85.860.2 79.565.9 82.8 65.9 398650.0 85.661.8 7867.6 82.2 67.6 4084.451.3 84.563.4 77.669.3 79.569.3 4184.352.6 83.765.0 76.771.0 79.1 71.0 4282.253.8 82.166.5 74.572.7 78.5 72.7 4381.955.1 80.968.1 72.474.4 76.5 74.4 4481.356.4 80.469.7 72.476.1 75.6 76.1 4580.857.7 7871.3 70.877.8 74.177.8 4680.359.0 77.472.9 70.779.5 70.6 79.5 4779.660.3 77.274.5 70.281.2 70.581.2 487961.5 76.976.1 7082.9 69.7 82.9 4976.662.8 7577.7 6984.6 69.584.6 507664.1 7479.3 64.486.3 68.286.3 5174.265.4 71.880.9 63.788.1 63.588.1 5273.966.7 70.982.5 60.889.8 62.0 89.8 5373.167.9 70.484.1 60.691.5 59.7 91.5 5472.669.2 69.985.7 59.493.2 59.0 93.2 5571.770.5 69.487.3 57.894.9 58.4 94.9 5671.571.8 61.588.8 54.196.6 57.796.6 5770.973.1 60.690.4 41.398.3 50.498.3 5870.574.4 60.392.0 597075.6 58.893.6 6069.976.9 50.795.2 6169.878.2 45.296.8 626979.5 44.598.4 6368.780.8 6467.982.1 6564.383.3 6663.684.6 676385.9 6862.287.2 6960.988.5 7059.589.7 7158.491.0 7257.992.3 7357.293.6 7456.594.9 755696.2 7655.697.4 7744.398.7 （3）四站適線結(jié)果圖 吉安站： 峽江站：桑莊站：寨頭站：（4） 四站均值計算結(jié)果及其適線圖 圖4-2 5個雨量站年最大雨量頻率曲線（5） 推求X1日，P=0.01% 由上表查處X（1日，P=0.01%）=461.9mm，則X（24h，P=0.01%）=1.1*X（1日，P=0.01%）=508.09mm。42計算各種歷時同頻率雨量Xt,P 由暴雨公式推算t=3h，6h，9h，12h，15h，18h，21h，24h的設(shè)計暴雨值，結(jié)果如表4-3。 表4-3 各短歷時設(shè)計暴雨43 選典型放大推求XP (t)44 產(chǎn)匯流計算在設(shè)計暴雨中，由于稀遇頻率的設(shè)計暴雨量很大，損失相對較小，因此，一般采用簡化模型。即前段降雨盡量滿足土壤蓄水量，即初損，而后假定穩(wěn)滲率，算定地面徑流深R上和地下徑流深R下，再列表求出，如與假定的相符，則假定的即為所求值。徑流分割點繪良田站76.6、毛背站75.5、76.7以及77.6的流量和雨量過程。利用平割法計算Rt，利用斜線分割法進行水源劃分。先尋找洪水過程的直接徑流終止點B，然后用斜線連接起漲點A與終止點B，將實測流量過程線分為兩部分，斜線AB上部分為直接徑流RS，下部分為地下徑流RG。本次課設(shè)先采用梯形面積法求得RG，再用Rt-RG求得RS。計算初損 ，其中,x為總降雨量，R為總徑流，R=Rt。率定1、假定，計算R下和R上。時段取t=1h。若時段的降雨量累積和小于初損量，則全部雨量補充初損值。當(dāng)累積降雨量大于初損值時，開始產(chǎn)生徑流。當(dāng)X（t）時，全部產(chǎn)生底下徑流，則R下（t）=，R上（t）=0；當(dāng)X（t）時，R下（t）=，R上（t）=X（t）-。2、判斷值的正確性。若RS=R上，RG=R下，則值即為良田站76.6所確定的值；否則重新假定，轉(zhuǎn)1。441 徑流劃分及穩(wěn)滲值率定（1）良田站76年6月17日 表4-4 良田站1976年6月17日次洪值率定（2）毛背站75年5月13日 表4-5 毛背站1975年5月13日次洪值率定（3）毛背站76年7月9日 表4-6 毛背站1976年7月9日次洪值率定 （4）毛背站77年6月26日 表4-7 毛背站1977年6月26日次洪值率定 （5）各場次洪水的徑流分割結(jié)果及率定所得值表4-8 各場次洪水的徑流分割結(jié)果及率定所得值 442 地表匯流地面匯流的計算方法有經(jīng)驗公式法（如單位線、經(jīng)驗公式等）和推理公式法（如等流時線法、水科院推理公式法、推理過程線法、匯流系數(shù)法等）。本次采用八省一院公式。 （1） （2）其中，Q為地表洪峰流量（m3/s），m為匯流參數(shù)，取0.7，F(xiàn)為流域面積（km2），L為出口斷面沿主河道至分水嶺的最長距離（km），J為沿L的坡面和河道平均比降，tc為凈雨歷時（h），為匯流歷時（h），R為地表徑流深（mm），n為暴雨參數(shù)，取0.6，為穩(wěn)滲率（mm/h），取4.5。對于良田流域，因此采用式（2）。（1）m初值的確定表4-9 m初值確定 故四站綜合, =(0.31+0.6+0.8+0.75)/4=0.62（2）m值的檢驗（以毛背站76.7為例）計算步驟（1）根據(jù)表18中計算的初值m、八省一院公式，對該次的降雨過程的每個推求，（2）對每個Qi，假定過程線為三角形，底寬為Qi出現(xiàn)在處。（3）將各時段的三角形過程進行疊加，與實測洪水（扣除地下徑流）對比。如相差太大重新假定m，重新計算。表4-10 m=0.62時的地表流量Qs及對應(yīng)底寬T 表4-11 m=0.62時的地表流量演算 毛背站1976年7月9日地表徑流過程線（m=0.62） 表4-12 m=0.56時的地表流量Qs及對應(yīng)底寬 表4-13 m=0.56時的地表流量演算 毛背站1976年7月9日地表徑流過程線（m=0.56） 可以看出m=0.56時實測與計算徑流量線擬合的更好。（3）m值綜合（以毛背站76.7為例）點繪各次洪水的 Q/Fm圖，取上端趨于穩(wěn)定的m值，為設(shè)計暴雨之m值。表4-14 各場次洪水Qs/F m關(guān)系統(tǒng)計 由各次洪水的 Q/Fm圖，取上端趨于穩(wěn)定的m值（為0.8），設(shè)計暴雨之m值（實際運用時，選用通過檢驗后的四站m值進行綜合，為0.7）。45 由設(shè)計暴雨XP(t)推求QP(t)451 產(chǎn)流計算由4.4可知，