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工程水文及水利計(jì)算 課程設(shè)計(jì)書課設(shè)名稱：天福廟水庫防洪復(fù)核計(jì)算姓 名 : 安小虎學(xué) 號 ： 2015095081班 級 ： 15農(nóng)業(yè)水利工程1班 2017年6月22日天福廟水庫防洪復(fù)核設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)天福廟水庫位于湖北省遠(yuǎn)安縣黃柏河?xùn)|支的天福廟村，大壩以上流域面積553.6km2，河長58.2km，河道比降10.6%，總庫容6367萬m3，是一座以灌溉為主，結(jié)合防洪、發(fā)電、攔沙、養(yǎng)殖等綜合利用的水利工程。天福廟水庫于1974年冬開工建設(shè)，1978年建設(shè)成，已運(yùn)行近30年。1975年技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，水文系列年限僅20年，系列太短，也缺乏大洪水的資料。本次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)，是在延長基本資料的基礎(chǔ)上，按現(xiàn)行規(guī)范要求對水庫的防洪標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)核，其具體任務(wù)是：1 選擇水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)。2 歷史洪水調(diào)查分析及洪量插補(bǔ)。3 設(shè)計(jì)洪水和校核洪水的計(jì)算。二、流域自然地理概況，流域水文氣象特性(一) 流域及工程概況天福廟水庫位于湖北省遠(yuǎn)安縣黃柏河?xùn)|支的天賦廟村，大壩以上流域面積553.6km2，河長58.2km，河道比降10.6，總庫容6367萬m2，是一座以灌溉為主，結(jié)合防洪、發(fā)電、攔沙、養(yǎng)殖等綜合利用的水利工程。天福廟水庫于1974年冬開工建設(shè)，1978年建設(shè)成，大壩為漿砌石雙曲拱壩，壩前河底高程348m，壩高63.3m，電站總裝機(jī)6040kw。水庫死水位378m，死庫容714萬m3，正常蓄水位409m，相應(yīng)庫容6032萬m3。設(shè)計(jì)洪水位（P=2%）409.28m,校核（P=0.2%）洪水位409.28m，壩頂高程410.3m，防浪墻頂高程411.3m。庫區(qū)吹程1000m。（二）水文氣象資料1.氣象特征。天福廟流域地處亞熱帶季風(fēng)區(qū)，四季分明，夏季炎熱多雨，冬季低溫少雨，秋溫高于春溫，春雨多于秋雨，氣溫年內(nèi)變化較大，無霜期長。多年平均氣溫16.8，歷年最高氣溫達(dá)40，最低氣溫-12，平均風(fēng)速1.2m/s,多年平均最大風(fēng)速15.5m/s，風(fēng)向多為NE。流域多年平均降水量1036.3mm，流域暴雨頻繁，洪水多發(fā)，4-10月為汛期，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，僅占全年的1.3%。2.水文測站。黃柏河干流上1958年設(shè)立池灣河水文站，1971年設(shè)立小溪塔水文站，1961年在東支設(shè)立分鄉(xiāng)水文站。天福廟水庫建成后，先后開展了降雨、水位、泄流觀測，有比較完整的運(yùn)行資料。分鄉(xiāng)水文站是重要的參證站，控制流域面積1083.0km2。3.分鄉(xiāng)站歷史洪水。根據(jù)1982年省雨洪辦對宜昌市歷史洪水調(diào)查成果的審定結(jié)果，分鄉(xiāng)站洪水的排位為1935年、1984年、1826年、1930年、1958年，資料可靠，可直接采用。經(jīng)審定認(rèn)為，分鄉(xiāng)站1935年洪水1826年以來的第1位，重現(xiàn)期為176年，1984年洪水于1826年、1930年洪水相當(dāng)，分別確定為1826年以來的地2-4位，1958年洪水為1826年以來的地5位。分鄉(xiāng)站歷史洪水成果見表KS11。 表KS11 分鄉(xiāng)站歷史洪水成果序號年份洪峰流量 （m3/s）1d洪量（108m3）3d洪量（108m3）重現(xiàn)期備注1193546801762198437391.07381.666431826不能定量41930不能定量5195828201.22011.9500三、防洪標(biāo)準(zhǔn)選擇水利水電樞紐工程的等級工程等級水庫防洪治澇灌溉供水水電站工程規(guī)?？値烊荩?08m3）城鎮(zhèn)及工礦企業(yè)的重要性保護(hù)農(nóng)田（萬畝）治澇面積（萬畝）灌溉面積（萬畝）城鎮(zhèn)及工礦企業(yè)的重要性裝機(jī)容量（104kw）一大（1）型10特別重要500200150特別重要120二大（2）型101.0重要5001002006015050重要12030三中型1.00.10中等100306015505中等305四?。?）型0.100.01一般30515350.5一般51五?。?）型0.010.001530.51 水庫工程建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)水工建筑物的類別防洪標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期（年）山區(qū)、丘陵區(qū)平原區(qū)、濱海區(qū)設(shè)計(jì)校核設(shè)計(jì)校核混凝土壩、漿砌石壩及其他水工建筑土壩、堆石壩一100050050002000可能最大洪水（PFM）或10000500030010020001000二5001002000100050002000100501000300三100501000500200010005020300100四50305002001000300201010050五30202001003000200105020依據(jù)天福廟庫容量，根據(jù)水庫工程建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)查得天福廟水庫工程等級為三級，其防洪標(biāo)準(zhǔn)為：設(shè)計(jì)T=50年，校核T=500年。(四)、峰、量選樣及歷史洪水調(diào)查1、天福廟水庫壩址19591977年峰、量系列根據(jù)分鄉(xiāng)站資料換算得到，洪峰按面積比指數(shù)的2/3次方換算，洪量按面積的一次方換算。2、天福廟壩址19782001峰、量系列直接采用天福廟入庫洪水計(jì)算。3、分鄉(xiāng)站歷史洪水換算天福廟水庫峰量根據(jù)19782001年峰量關(guān)系得1d，3d洪量（見表格）。天福廟水庫洪峰、洪量系列年份洪峰Qm（m3/s）1d洪量W1（108m3）3d洪量W3（108m3）xy1xy3x2195818030.62370.99681124.531797.2304325080919591310.04340.06645.68548.69841716119602660.09210.13824.498636.7087075619612000.06640.102313.2820.464000019626400.19990.2924127.936187.136409600196310360.37270.5725386.117593.11107329619644520.13140.131459.392859.392820430419655190.14520.2375.3588119.3726936119661890.08170.125315.441323.68173572119677740.18760.2852145.202220.744859907619688380.28320.6594237.322552.577270224419694280.15140.221364.799294.716418318419705980.22330.3103133.533185.559435760419713890.16810.287765.3909111.91531513211972640.03630.07972.32325.1008409619734450.14570.223364.836599.368519802519742400.08130.158919.51238.1365760019758480.14830.248125.758210.30471910419762720.09310.13825.323237.5367398419771620.09150.179514.82329.0792624419782990.15250.281245.597584.07888940119796340.2880.5393182.592341.916240195619805710.17250.209298.4975119.453232604119811260.08410.124110.596615.63661587619825820.21270.3172123.791184.610433872419834370.21240.322392.8188140.8451190969198423890.54890.85181311.322034.9502570732119851210.06130.13077.417315.81471464119862180.09790.192421.342241.94324752419874380.16770.286473.4526125.443219184419882220.11540.17925.618839.7384928419895920.22290.3189131.957188.788835046419906340.12090.17976.6506113.48640195619918040.23340.3158187.654253.903264641619928510.26350.3288224.239279.808872420119934250.11950.182450.787577.5218062519941670.11770.213119.655935.58772788919952610.09850.18625.708548.5466812119964870.23410.4334114.007211.065823716919975440.13830.318675.2352173.318429593619989740.22620.4135220.319402.74994867619991700.07340.168612.47828.6622890020006130.21130.3157129.527193.524137576920014710.19130.298690.1023140.6406221841求和233247.730712.55246082.439722.854720325034平均530.090910.17570.28528nxy4097.976653.91nx212363840b1b2a1a20.000249270.000390.043560.08094W1=0.000249266Q1+0.043564W2=0.000385Q2+0.0809381958-2001年峰、量相關(guān)關(guān)系（圖表見附錄1）五、設(shè)計(jì)洪水和校核洪水計(jì)算典型洪水過程線時(shí)段t=1h流量m3/s時(shí)段t=1h流量m3/s時(shí)段t=1h流量m3/s時(shí)段t=1h流量m3/s096.619216.33645.25524.8157220183.53744.25624.221085211563843.55723.531345221383941.75822.841568231214040592294138.36021.56209025108.44236.66120.6723892691.54334.86219.382138.72783.54433.16318.291465.52868.64532.26417.3101005.12953.34631.36516.111768.83040.94730.46615.312494.331514829.56714.413584.932614928.76813.514421.23354.85027.86912.615358.73448.55127.27011.816344.83546.35226.6711117313.73645.253267210.618232.53744.25435.4根據(jù)公式：=，=，=計(jì)算天福廟庫區(qū)1935,1984，的洪峰流量以及一天和三天洪量。洪峰流量經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算按數(shù)量大小排序=年份Qmm3/sM1P1M2P2mP31935298710.571984238621.136182621.705193022.2731958180332.8411963103636.70199897448.901992851511.101975848613.301968838715.501991804817.701967774919.9019626401022.1019796341124.3019906341226.5020006131328.7019705981430.9019995921533.1019825821635.3019805711737.5019975441839.7019655191941.9019964872044.1020014712146.3019644522248.5019734452350.7019874382452.9019834372555.1019694282657.3019934252759.5019713892861.7019782992963.9019762723066.1019602663168.3019952613270.5019742403372.7019882223474.9019862183577.1019612003679.3019661893781.5019991703883.7019941673985.9019771624088.1019591314190.3019811264292.5019851214394.701972644496.90頻率曲線見附錄2由公式計(jì)算理論頻率曲線的統(tǒng)計(jì)參數(shù)Q平均=1nQi=548.80m3/sCv=0.91 Cs=2.67Cv=2.43由查頻率曲線方法得1826年，1930年的洪峰流量分別為2296 m3/s和2059 m3/s。P=0.2%時(shí)的校核洪峰Q0.2%=Q平均（0.2%Cv+1）=3360.41 m3/s，P=0.2%時(shí)的洪峰流量3360.41m3/s。P=2%的設(shè)計(jì)洪峰Q2%=Q平均（2%Cv+1）=2060 m3/s1d洪量的相關(guān)數(shù)據(jù)序號系列值頻率序號系列值頻率10.67850.0057240.14830.50720.62370.011250.14570.52930.54890.017260.14520.55140.37270.067270.13830.57350.2880.089280.13140.59560.28320.111290.12090.61770.26350.133300.11950.63980.23410.155310.11770.66190.23340.177320.11540.683100.22620.199330.09850.705110.22330.221340.09790.727120.22290.243350.09310.749130.21270.265360.09210.771140.21240.287370.09150.793150.21130.309380.08410.815160.19990.331390.08170.837170.19130.353400.08130.859180.18760.375410.07340.881190.17250.397420.06640.903200.16810.419430.06130.925210.16770.441440.04340.947220.15250.463450.03630.969230.15140.485頻率曲線見附錄3W平均=1nWi=0.19108m3Cv=0.72Cs=2.96Cv=2.13由曲線圖可知，p=0.2%時(shí)的校核洪量Wp=W平均(0.2%Cv+1）=9.6107m3p=0.2%時(shí)所對應(yīng)的1d的洪量為0.96108m3。 P=2%的設(shè)計(jì)洪量Wp=W平均(2%Cv+1）=0.75108m3 p=2%對應(yīng)的1d洪量為0.75108m3 3d洪量的相關(guān)數(shù)據(jù)序號峰量頻率序號峰量頻率11.04570.0057240.230.5120.96680.011250.22330.5330.85180.017260.22230.5540.65940.07270.22130.5750.57250.09280.21310.660.53930.11290.20920.6270.43340.13300.19240.6480.41350.16310.1860.6690.32880.18320.18240.68100.32230.2330.17950.71110.31890.22340.1790.73120.31860.24350.1790.75130.31720.27360.16860.77140.31580.29370.15890.79150.31570.31380.1380.82160.31030.33390.1380.84170.29860.35400.13070.86180.29240.38410.12530.88190.28770.4420.12410.9200.28640.42430.10230.925210.28520.44440.07970.947220.28120.46450.06640.969230.2480.49W平均=1nWi=0.3108m3Cv=0.71Cs=3.18Cv=2.26由曲線圖可知，p=0.2%時(shí)的校核洪量Wp=W平均(0.2%Cv+1）=1.499108m3p=0.2%時(shí)所對應(yīng)的3d的洪量為1.499108 m3 。Wp=W平均(2%Cv+1）=1.193108m3 p=2%對應(yīng)的3d洪量為1.193108m3頻率曲線見附錄4合理性分析 （1）通過對本站洪峰、洪量及其統(tǒng)計(jì)參數(shù)隨時(shí)間變化的分析和從洪峰、洪量及其統(tǒng)計(jì)參數(shù)隨地區(qū)的變化規(guī)律的分析，以及從形成洪水的暴雨方面分析，都得出了相應(yīng)的合理結(jié)論。（2）將各種統(tǒng)計(jì)時(shí)段洪量的頻率曲線點(diǎn)繪制在一張圖上，在適用范圍內(nèi)不能相交。因?yàn)槿绻嘟?，就不能保證同一頻率下長時(shí)段的洪量大于短時(shí)段的洪量。選擇典型洪水過程線洪峰（m3/s）洪量（m3/s）h1d3dP=0.2%的校核洪水32002666741638典型洪水2389.01987921663起止時(shí)間1984.7.26.001984.7.26.0241984.7.26.07.28.24計(jì)算放大比KQ=Qmp/Qm典=1.3 Kw1=Wtp/Qt典=1.3 Kw3-1=（41638-26667）/（21663-19879）=8.38校核洪水過程線計(jì)算表時(shí)間（t=1h）流量放大倍比放大流量時(shí)間（t=1h）流量放大倍比放大流量096.61.3125.583744.28.38370.39615721.3743.63843.58.38364.53210851.31410.53941.78.38349.446313451.31748.540408.38335.2415681.32038.44138.38.38320.954517911.32328.34236.68.38306.708620901.327174334.88.38291.624723891.33105.74433.18.38277.378洪峰,1d交界23891.33105.74532.28.38269.83682138.71.32780.314631.38.38262.29491465.51.31905.154730.48.38254.752101005.11.31306.6