工程水文與水力計(jì)算課程設(shè)計(jì)

1、工程水文與水利計(jì)算課程設(shè)計(jì)個(gè)人資料：姓名：白平 學(xué)號(hào)：2010095045性別：男 年齡：20歲學(xué)院：工學(xué)院專業(yè)：10級(jí)農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè) 一、基本資料：擬建的青山水利樞紐位于湖北省青山河上游，水庫(kù)控制流域面積為441平方公里，本流域?qū)儆诖笊絽^(qū)，兩岸陡峻，植被良好，積水面積呈扇形。青山站實(shí)測(cè)多年月徑流量如表1-1所示。建成后用水過程線如表1-2所示。按照水利規(guī)劃的結(jié)果，大壩建筑物的防洪標(biāo)準(zhǔn)為百年一遇，校核紅水為千年一遇。表1-1 青山站實(shí)測(cè)多年月徑流量表月平均流量 M3/S月份 年份345678910111212年平均流量m3/s1958-195926.532532714.6412.4614.0

2、214.8411.9812.4711.8731.621.900 1959-196017.2518.6926.336.117.2517.516.8111.8612.6712.7314.212.0317.780 1960-196118.2129.536.426.417.3519.6213.212.0711.9811.912.3523.220.000 1961-196224.7127.729.840.415.214.8719.113.4613.4212.9212.4811.6219.640 1962-196322.935.751.660.729.421.425.4822.7920.318.6716.

3、7914.828.380 1963-196413.214.9817.1526.225.5522.2822.1321.2722.1810.5414.4511.8718.480 1964-196520.9122.522.940.615.917.551213.2711.629.178.9912.0617.760 1965-196613.936.622.220.616.1221.414.2718.516.2119.0318.3514.4819.310 1966-196719.523923.535.435.413.5812.6712.2311.9312.7611.4115.320.200 1967-19

4、68233043.25321.513.5811.6711.5711.8211.4211.2112.3621.200 1968-196914.4522.625.542.850.723.5513.5212.5410.41214.252222.030 1969-197022.220.534.33023.217.31412.251011.2121318.320 1970-197126.334.85140.734.218.316.518.7514.2817.9614.113.825.100 1971-197215.0816.134.332.813.413.4514.9212.7911.7611.312.

5、2318.7617.240 1972-197313.2821.737.116.420.225.215.7510.4112.5315.118.42018.840 1973-197415.438.541.657.431.79.3610.2311.45128.637.765.2120.770 1974-197513.2815.4821.825.124.424.313.847.698.6710.1614.2611.115.840 1975-197622.437.15823.910.612.46.268.517.37.543.125.5616.891 表1-2 用水部門設(shè)計(jì)枯水年用水過程表月份2 3 4

6、 5 6 7 8 9 10 11 12 1 流量m3/s6.00 5.00 14.17 15.10 15.91 14.38 13.10 11.00 12.00 10.00 0.00 0.00 發(fā)電m3/s6.62 6.62 6.62 6.62 6.62 6.62 6.62 6.62 6.62 6.62 6.62 6.62 合計(jì)12.62 11.62 20.79 21.72 22.53 21.00 19.72 17.62 18.62 16.62 6.62 6.62 表1-3 水庫(kù)水位面積、水位容積關(guān)系曲線表水位/m105106107108109110111112113114115116117面積

7、/106m29.159.59.910.310.7511.3511.6512.3512.913.451414.415容積/108m31.191.291.391.491.61.711.831.962.092.222.372.52.64水位/m118119120121122123124125126127128129130面積/106m215.616.216.717.3517.918.451919.720.320.921.522.1522.8容積/108m32.782.923.093.233.4233.7944.24.44.64.815.02表1-4 庫(kù)區(qū)水面蒸發(fā)資料（1962-1963）年月蒸發(fā)量

8、80mm蒸發(fā)器 單位：mm月份101112123456789合計(jì)蒸發(fā)量62.542.237.742.964.767.472.7109.1141.4166.4188.9138.71134.8注：水庫(kù)水面蒸發(fā)為表中所列數(shù)字的0.8倍。庫(kù)區(qū)多年平均降雨量為y=800mm.庫(kù)區(qū)地質(zhì)條件一般，月滲漏損失按每月平均需水量的1%計(jì)算。水庫(kù)以下灌溉面積分布在105m高程以下，因此，死水位不宜低于該高程，以滿足自流灌溉的要求。該區(qū)植被良好，河流內(nèi)泥沙極少。經(jīng)過分析選定死水位107.0m，完全能滿足自流灌溉和淤沙的要求。壩址百年一遇洪水過程線如表1-5所示。水庫(kù)溢洪道的控制堰為實(shí)用堰，堰頂不設(shè)閘門，堰頂高程取正常

9、蓄水位。水庫(kù)泄水時(shí)，堰頂水頭與泄流量的關(guān)系如表1-6所示。本水庫(kù)防洪與興利不結(jié)合，水庫(kù)起調(diào)水位即是正常蓄水位。當(dāng)洪水來臨水位超過堰頂時(shí)，洪水自由下泄。表1-5壩址百年一遇典型洪水過程線時(shí)間（小時(shí)）0612243642485460667278流量 m3/s66023478065030018011362401412表1-6 堰頂水頭與下泄流量的關(guān)系曲線堰頂水頭m123456789下泄流量m3/s4210012033050070090611301340二、設(shè)計(jì)任務(wù)：1、根據(jù)表1-1，推求保證率為85%的設(shè)計(jì)年徑流量及其年內(nèi)分配過程。2、設(shè)計(jì)水庫(kù)的正常蓄水位 =116.00m，用列表試算法進(jìn)行調(diào)洪演算

10、，確定最大下泄流量，設(shè)計(jì)洪水水位及防洪庫(kù)容。三、設(shè)計(jì)安排和要求：1、時(shí)間：一周。布置設(shè)計(jì)任務(wù)0.5天，分析計(jì)算3.5天，撰寫報(bào)告1.5天，答辯0.5天。2、提交的內(nèi)容：每人提交計(jì)算說明書一份。3、獨(dú)立思考，獨(dú)立完成，杜絕抄襲。1. 、根據(jù)表11，推求保證率為85的設(shè)計(jì)年徑流量表1-1-1年份年平均流量m3/s序號(hào)由大到小排序Q(m3/s)KiKi-1(Ki-1)2P=m/(n+1)×100%1958-195921.900 1 28.380 1.420 0.420 0.177 5.3 1959-196017.780 2 25.100 1.256 0.256 0.066 10.5 196

11、0-196120.000 3 22.030 1.103 0.103 0.011 15.8 1961-196219.640 4 21.900 1.096 0.096 0.009 21.1 1962-196328.380 5 21.200 1.061 0.061 0.004 26.3 1963-196418.480 6 20.770 1.040 0.040 0.002 31.6 1964-196517.760 7 20.200 1.011 0.011 0.000 36.8 1965-196619.310 8 20.000 1.001 0.001 0.000 42.1 1966-196720.200

12、 9 19.640 0.983 -0.017 0.000 47.4 1967-196821.200 10 19.310 0.966 -0.034 0.001 52.6 1968-196922.030 11 18.840 0.943 -0.057 0.003 57.9 1969-197018.320 12 18.480 0.925 -0.075 0.006 63.2 1970-197125.100 13 18.320 0.917 -0.083 0.007 68.4 1971-197217.240 14 17.780 0.890 -0.110 0.012 73.7 1972-197318.840

13、15 17.760 0.889 -0.111 0.012 78.9 1973-197420.770 16 17.240 0.863 -0.137 0.019 84.2 1974-197515.840 17 16.900 0.846 -0.154 0.024 89.5 1975-197616.900 18 15.840 0.793 -0.207 0.043 94.7 合計(jì)359.690 359.690 359.690 18.0030.0030.395 （1）、點(diǎn)繪經(jīng)驗(yàn)頻率曲線 從表1-1中列出年份和年平均流量數(shù)據(jù)分別列入表1-1-1第（1）欄和第（2）欄中，用數(shù)學(xué)期望公式計(jì)算經(jīng)驗(yàn)頻率，列于第（8

14、）欄，有第（4）欄和第、（8）欄的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)點(diǎn)繪經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)于頻率格紙上，如圖1-1所示。（2）、按無偏估值公式計(jì)算統(tǒng)計(jì)參數(shù) 其中，Ki=Qi/為各項(xiàng)的模比系數(shù)，列于第（5）欄中。年經(jīng)流量理論頻率曲線選配表表1-1-2頻率第一次配線第二次配線= 19.98 , Cv= 0.15 , Cs=2Cv=0.3=19.98, Cv=0.2., Cs=3Cv=0.6KpQpKpQp（1）（2）（3）（4）（5331.261.120.890.860.7726.6125.2222.3817.7817.1815.281.521.361.150.930.830.7130.4327.1722

15、.9817.3716.5814.19（3）、選配理論頻率曲線 、由=19.98m3/s,Cv=0.15,并假定Cs=2Cv=0.3,查附表1，得出相應(yīng)于不同頻率P的p值，列于表1-1-2的第（2）欄，按Kp=Cvp+1計(jì)算Kp值，列于第（3）欄，計(jì)算Qp=Kp，列于第（4）欄。將表1-1-2中的第（1）欄和第（4）欄的對(duì)應(yīng)值點(diǎn)繪曲線，發(fā)現(xiàn)理論頻率曲線的中段與經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)配合較好，但頭部和尾部偏經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)的下方。、改變參數(shù)，重新配線。根據(jù)第一次適線結(jié)果，取=19.98，Cv=0.2，Cs=3Cv=0.6，再查附表1，計(jì)算Qp值，將Kp、Qp列于表2.2中第（4）、（5）欄，再次點(diǎn)繪理論頻率曲線與

16、經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)配合較好，即作為最后采用的理論頻率曲線。（4）、推求設(shè)計(jì)年經(jīng)流量由圖1-1查出，或依據(jù)配線選定參數(shù)按Qp=( Cvp+1)= Kp計(jì)算設(shè)計(jì)年經(jīng)流量，得Qp=85%=15.78 m3/s。2、年內(nèi)分配過程（1）、典型年的選擇由表1-1的資料中可以看出，19711972年、19741975年和19751976年水利年度的年徑流量分別為17.24 m3/s、16.9 m3/s和15.84 m3/s都與設(shè)計(jì)年徑流量比較接近。從徑流年內(nèi)分配情況比較，選19741975年為典型年。（2）、設(shè)計(jì)年徑流年內(nèi)分配計(jì)算 采用同倍比放大法計(jì)算徑流年內(nèi)分配，其放大倍比為 KQ=Qp=85%/Q典=15.78/

17、15.84=0.99將典型年各月平均流量乘以KQ的值，即得設(shè)計(jì)年各月徑流量，如表1-2-1所示。青山站設(shè)計(jì)年徑流量各月分配表表1-2-1月份345678910111212平均典型年月平均流量13.2815.4821.825.124.424.313.847.698.6710.1614.2611.115.84設(shè)計(jì)年月平均流量13.15 15.34 21.60 24.86 24.20 24.06 13.72 7.60 8.58 10.10 14.12 11.00 15.783、設(shè)水庫(kù)的正常蓄水位正=116.00m,用列表試算法進(jìn)行調(diào)洪驗(yàn)算，確定最大下瀉流量，設(shè)計(jì)洪水位及防洪庫(kù)容。（1）、推求該水庫(kù)的

18、蓄泄曲線qV。先列出表格計(jì)算q和V的關(guān)系，如表1-3-1所示。在堰頂高程116m之上，假定不同的庫(kù)水位Z，列于第（1）欄，將它減去堰頂高程116m，得第（2）欄所示的堰頂水頭H，水位Z相應(yīng)的水庫(kù)泄水能力列于第（3）欄，繪制庫(kù)容曲線Z-V和蓄泄曲線q-V。列表計(jì)算q-V曲線水庫(kù)水位（m）（1）116117118119120121122123124125堰頂水頭H（m）（2）0123456789泄流能力q（）（3）6.624210012033050070090611301340庫(kù)容V（×）（4）2.502.642.782.923.093.233.423.003.794.00（2）、進(jìn)行調(diào)

19、洪驗(yàn)算：、有已知條件，=6.62 m3/s，m3/s,m3/s,×，求。首先，假設(shè)=20 m3/s，根據(jù)水量平衡方程得：249.53m3/s，再查q-v曲線圖可得=9.8 m3/s，與假設(shè)不相符，所以重新假設(shè)的值。重新假設(shè)=10 m3/s，根據(jù)水量平衡方程得：250.53m3/s，由q-v曲線圖查得=10 m3/s，與假設(shè)相符，故=9.8 m3/s，250.53m3/s即為所求。分別填入調(diào)洪計(jì)算表中該時(shí)段末的第（6）、（9）欄內(nèi)。以第一時(shí)段求得、作為下一時(shí)段的V1、，重復(fù)上述計(jì)算過程，將得到的值分別列在下圖調(diào)洪計(jì)算表的第（6）、（9）欄內(nèi)，如此計(jì)算下去，可得調(diào)洪計(jì)算表中第（6）欄的水庫(kù)下泄過程q(t).、調(diào)洪計(jì)算表：時(shí)間t(h)時(shí)段 (h)Q(m3/s)m3/s106m3qm3/sm3/s106m3V106m3Z(m