課程設計某水庫水文水利計算

1、課 程 設 計一：設計頻率為1%某水庫水文水利計算1、工程地點流域特征值已知流域面積f=112km2，主河長l=30.3km，主河道比降j=10.9。2、設計暴雨的查算1）求百年一遇72小時點暴雨量根據(jù)工程地理位置查附圖2-4，得流域中心最大72小時點暴雨量p72=150mm；查附圖2-5，得cv72=0.45。由設計頻率p=1%和cs=3.5cv查附表5-2，得kp72=2.52。則百年一遇72小時點暴雨量p72(1%)=p72×kp72=150×2.52= 378mm2）求百年一遇72小時面暴雨量根據(jù)流域面積f=112km2和暴雨歷時t=24h，查算圖5-1，注t=72

2、h無法查出點面系數(shù)，在此假定為1.則百年一遇面暴雨量為：72(1%)= p72（1%）×a72=378×1=378mm3)求設計72h小時的時程分配設計72h暴雨雨型控制時程t=3小時，查附表2-1，得雨型分配表，如表4-1：查算百年一遇1小時、3小時、6小時、24小時暴雨參數(shù)根據(jù)工程地理位置分別查附圖2-6和附圖2-8，得流域中心最大24小時、最大6小時和最大1小時點暴雨量p24=110mm，p6=73.2mm，p1=55mm。查附圖2-7和附圖2-9，得cv24=0.50，cv6=0.55,cv1=0.36。由設計頻率p=1%和cs=3.5cv查附表5-2，得kp24=

3、2.74,kp6=2.96,kp1=2.15。則百年一遇1小時、6小時、24小時點暴雨量為：p1(1%)=p1×kp1=55×2.15=118.2mmp6(1%)=p6×kp6=73.2×2.96= 216.7mmp24（1%）= p24×kp24=110×2.74=301.4mm。3小時點暴雨量由公式：計算，式中=1.285lg(216.7/118.2)=0.338則p3(1%)=118.2×30.338=171.4mm。由流域面積f=112km2和暴雨歷時t=1h、t=3h、t=6h、t=24h分別查圖5-1，得點面系數(shù)

4、a1= 0.9662,a3= 0.9724,a6=0.9695 ,a24=0.9889。則百年一遇1小時、3小時、6小時、24小時面暴雨量為：1(1%)= p1（1%）×a1=118.2×0.9662=114.2mm3(1%)= p3（1%）×a3=171.4×0.9724=166.7mm6(1%)= p6（1%）×a6=216.7×0.9695=210.1mm24(1%)= p24（1%）×a24=301.4×0.9889=298.1mm。列表計算設計暴雨時程分配將表4-1控制時程雨量的百分數(shù)列于表4-2第1、3

5、、5欄。由設計72小時暴雨控制時段雨量3(1%)=166.7mm；（6(1%)-3(1%)）=210.1-166.7=43.4mm；（24(1%)-6(1%)）=298.1-210.1=88.0mm，p72(1%)-p24(1%)=378-298.1=79.9mm按各時程所占百分數(shù)計算各時段的雨量，填于表4-2第2、4、6欄。第9欄即為設計72小時暴雨過程。3、計算設計72小時凈雨過程1）扣除初損求時段總徑流量由附圖3-1產流分區(qū)知，該工程地點在產流區(qū)。將表4-2第7欄個時段毛雨量列于表4-3第1欄，計算各時段累積雨量，填于表2欄。將各時段累積毛雨量p與設計前期雨量pa（該區(qū)為70mm）相加填

6、于表4-3第3欄，查附表3-2（），得相應各時段累積徑流量r總，填于表4-3第4欄。計算各時段徑流量r總，填于表4-3第5欄。2）扣除穩(wěn)滲求時段地面徑流量計算設計72小時平均暴雨強度=72/24=378/72=5.3mm/h。由=5.3mm/h，查表2-3，fc=0.172得fc=0.9 mm/h，由于計算時段為3小時，計算3×fc填于表4-3第6欄。由第5欄減去第6欄即得設計72小時凈雨過程。填于第7欄。4、推求百年一遇設計洪水1）計算單位線參數(shù)m1值由附圖4-1單位線分區(qū)圖知，該工程地點在地區(qū)。應用第區(qū)經驗公式（表2-2）或者附圖6-1（）、附圖6-2（）有關參數(shù)進行計算。計算f

7、/j特征值f/j=112/10.9=10.28計算各時段凈雨強度將表4-3第7欄列于表4-4的第1欄。由第1欄各時段凈雨量hi計算凈雨強度ii=hi/t，即i2=0.7/3=0.23mm/h，i3=0mm/h，i4=11.5/3=3.83mm/h，i5=30.9/3=10.30mm/h，i6=159.5/3=53.17mm/h，i7=16.5/3=5.50mm/h，i8=5.9/3=1.97mm/h，填于表4-4第2欄。計算各時段凈雨強度對應m1值i)用經驗公式計算m1m1=n·k=2.289(f/j)0.262·(i/10)0.073lg(28.45)-0.371,以流域

8、特征值（f/j）及第2欄各時段凈雨強度（ii）分別代入公式計算（m1）i=(n·k)i值。其中，當ii<5mm/h或 ii>50mm/h，分別以5mm/h及 50mm/h對應的單位線代替，如表4-4第3欄。則：(m1)2=(n·k)2=2.289(10.28)0.262·(5.0/10)0.073lg(28.45)-0.371=6.6同理可計算：(m1)3=(n·k)3=3.3；(m1)）4=(n·k)4=3.3；(m1)6=(n·k)6=3.3；(m1)7=(n·k)7=3.3；(m1)9=(n·k)

9、9=3.3；(m1)10=(n·k)10=3.3；(m1)）12=(n·k)12=3.0；(m1)13=(n·k)13=3.0；(m1)14=(n·k)14=1.8 ；(m1)15=(n·k)15=3.1；(m1) 16=(n·k)16=3.3；(m1)17=(n·k)17=3.0；(m1)20=(n·k)20=3.3。填于表4-4第4欄。2）計算單位線參數(shù)k值根據(jù)流域面積f=112km2，查表2-1，得n=2.0。由表4-4第4欄計算各時段k i =(m1)i/n，即k2=6.6/2=3.3； k3=6.6/2=

10、3.3； k4=6.6/2=3.3；k6=6.6/2=3.3； k7=6.6/2=3.3； k9=6.6/2=3.3； k10=6.6/2=3.3； k12=6.0/2=3.0； k13=5.1/2=2.5； k14=3.56/2=1.8；k15=6.1/2=3.1； k16=6.6/2=3.3； k17=6.6/2=3.3； k20=6.6/2=3.3。填于表4-4第5欄。3)計算各時段單位線由計算時段t=3t，n=2.0及表4-4第5欄k i值，查時段單位線用表（單行本，另附）第187頁取k=3.3；k=3.3；k=3.3；k=3.3；k=3.3；k=3.3；k=3.3；k=3.0；k=2

11、.5；k=1.8；k=3.13；k=3.3；k=3.0；k=3.3欄，得各時段無因次的單位線u(t, t)填于表4-5第2至25欄。4）計算各時段流量以無因次單位線u(t, t)分別乘以流量換算系數(shù)c=f/(3.6t)=112/(3.6*3)=10.4,得時段為3小時的單位流量q(t, t)，填于表4-5第27欄至50欄。由第26欄各時段凈雨量h，分別乘個時段單位流量q(t, t)，得各時段凈雨產生的時段流量過程，錯開一個時段填于表4-5第51欄至第74欄。5）計算地面流量過程由各時段流量過程疊加得設計地面流量過程，填于表4-5第75欄。即為所求地面流量過程。如圖4-1.6）地下徑流回加計算由

12、表4-3第6欄地下徑流深r下=37.8mm，由表4-5第75欄地面流量過程底寬t=34×3=102h,此時為地下徑流峰頂位置，按下式計算地面徑流峰值。qm地下=r下·f/3.6t=37.8×112/(3.6×102)=11.53m3/s，填于表4-5第76欄第34時段。自qm地下開始（第34時段）向前后每減少或增加一個時段,(t=3h)，其流量隨之減少一個q地下=（t/t）·qm地下=(3/102) ×11.88=0.36 m3/s，最后得地下徑流過程，填于表4-5第76欄。如圖4-2.由第75、76欄相加，即為所求的百年一遇設計洪水

13、過程線，如表4-5第77欄，圖4-3所示。并得設計洪峰流量qm= 1043.91 m3/s。5、某水庫調洪計算某水庫基本資料（1）某水庫溢流壩寬，堰頂厚度，設計堰上最大水頭。本壩溢流堰為實用堰，堰頂高程：255.25米，流量系數(shù)取0.3433。（2）某水庫洪水調節(jié)方式：不考慮洪水預報和預騰庫容，起調水位為堰頂高程，敞開式泄洪。表4-6 某水庫水位面積關系表水位（m）面積（m2）水位（m）面積（m2）水位（m）面積（m2）232.502451267812605296282351111525023560026568445224052983255365852根據(jù)表4-6內插計算水庫庫容。如表4-7。

14、計算并制作水庫的qf(v)關系表。已知 b=56.3m, m=m2g,根據(jù)q=mbh1.5計算不同水庫水位下得堰上水頭h與下泄流量q，如表4-8。試算法計算下泄流量，并算出設計洪水位和相應調洪庫容。例如：在第1時段開始,水庫水位z1=255.3m,h1=0,q1=0,v1=312.6萬m³。假設q2=10 m³/s，則第一時段入庫流量為：（q1q2）/2×t=4.3×3600×3=4.6萬m³；下泄流量為：（q1q2）/2×t=(0+10)/2×3600×3=5.4萬m³；蓄水量變化量為：v=（

15、q1q2）/2×t-（q1q2）/2×t=-0.8萬m³。時段末水庫蓄水量v2=v+v1=312.6+（-4.8）=307.8萬m³再用內插法根據(jù)水庫q=f(v)關系表計算q2的值q2 =(307.8-312.6)/(331.7-312.56)×(29.46-0)=-7.4m³/s ，與原假設不符，再假設q2=3.9 m³/s，則（q1q2）/2×t=(0+3.9)/2×3600×3=2.1萬m³； v=（q1q2）/2×t-（q1q2）/2×t=2.5萬m

16、9;； v2=v+v1=312.6+2.5=315.1萬m³。再用內插法根據(jù)水庫q=f(v)關系表計算q2的值q2 =(315.1-312.6)/(331.7-312.56)×(29.46-0)=3.9 m³/s，與假設相符合，故q2 =3.9m³/s. 再由水位與庫容關系表用內插法計算水位z =(315.1-312.56)/(331.67-312.56)×0.5+255.25=255.3m同理可得計算出各個時段末的下泄流量q和水位z，如表4-9所示：據(jù)表可知：最大下泄流量qm=921.3m³/s，相應的設計調洪庫容 v=538.6-

17、312.6=226萬m³，設計洪水位 z洪設=260.3m，根據(jù)表中第（1）、（6）欄繪制下泄流量過程線，如圖4-4所示；根據(jù)表中第（1）、（11）欄繪制水庫蓄水過程線，如圖4-5所示；根據(jù)表中第（1）（12）欄繪制水庫調洪后水位過程線，如圖4-6所示。二：設計頻率為2%某水庫水文水利計算1、工程地點流域特征值已知流域面積f=112km2，主河長l=30.3km，主河道比降j=10.9。2、設計暴雨的查算1）求百年一遇72小時點暴雨量根據(jù)工程地理位置查附圖2-4，得流域中心最大72小時點暴雨量p72=150mm；查附圖2-5，得cv72=0.45。由設計頻率p=2%和cs=3.5cv

18、查附表5-2，得kp72=2.52。則百年一遇72小時點暴雨量p72(2%)=p72×kp72=150×2.25= 337.5mm 2）求百年一遇72小時面暴雨量根據(jù)流域面積f=112km2和暴雨歷時t=24h，查算圖5-1，注t=72h無法查出點面系數(shù)，在此假定為1.則百年一遇面暴雨量為：72(2%)= p72（2%）×a72=337.5×1= 337.5mm3)求設計72h小時的時程分配設計72h暴雨雨型控制時程t=3小時，查附表2-1，得雨型分配表，如表4-1：查算百年一遇1小時、3小時、6小時、24小時暴雨參數(shù)根據(jù)工程地理位置分別查附圖2-6和附

19、圖2-8，得流域中心最大24小時、最大6小時和最大1小時點暴雨量p24=110mm，p6=73.2mm，p1=55mm。查附圖2-7和附圖2-9，得cv24=0.50，cv6=0.55,cv1=0.36。由設計頻率p=2%和cs=3.5cv查附表5-2，得kp24=2.42,kp6=2.58,kp1=1.95。則百年一遇1小時、6小時、24小時點暴雨量為：p1(2%)=p1×kp1=55×1.95=107.25mmp6(2%)=p6×kp6=73.2×2.58= 188.86mmp24（2%）= p24×kp24=110×2.42=2

20、66.2mm。.3小時點暴雨量由公式：計算，式中=1.285lg(188.86/107.25)= 0.32則p3(2%)=107.25×30.32=151.73mm。由流域面積f=112km2和暴雨歷時t=1h、t=3h、t=6h、t=24h分別查圖5-1，得點面系數(shù)a1= 0.9662,a3= 0.9724,a6=0.9695 ,a24=0.9889。則百年一遇1小時、3小時、6小時、24小時面暴雨量為：1(2%)= p1（2%）×a1=107.25×0.9662=103.63mm3(2%)= p3（2%）×a3=151.73×0.9724=

21、147.5 mm6(2%)= p6（2%）×a6=188.86×0.9695=183.1mm24(2%)= p24（2%）×a24=266.2×0.9889=263.25mm。列表計算設計暴雨時程分配將表4-1控制時程雨量的百分數(shù)列于表4-10第1、3、5欄。由設計72小時暴雨控制時段雨量3(2%)=147.5mm；（6(2%)-3(2%)）=183.1-147.5=35.6mm；（24(2%)-6(2%)）=263.25-183.1=80.15mm，p72(2%)-p24(2%)= 337.5-263.25=74.25mm按各時程所占百分數(shù)計算各時段的

22、雨量，填于表4-2第2、4、6欄。第9欄即為設計72小時暴雨過程。3、計算設計72小時凈雨過程1）扣除初損求時段總徑流量由附圖3-1產流分區(qū)知，該工程地點在產流區(qū)。將表4-10第7欄個時段毛雨量列于表4-11第1欄，計算各時段累積雨量，填于表2欄。將各時段累積毛雨量p與設計前期雨量pa（該區(qū)為70mm）相加填于表4-11第3欄，查附表3-2（），得相應各時段累積徑流量r總，填于表4-11第4欄。計算各時段徑流量r總，填于表4-11第5欄。2）扣除穩(wěn)滲求時段地面徑流量計算設計72小時平均暴雨強度=72/24=337.5/72=4.7mm/h。由=4.7mm/h，查表2-3，fc=0.172得fc

23、=0.8 mm/h，由于計算時段為3小時，計算3×fc填于表4-11第6欄。由第5欄減去第6欄即得設計72小時凈雨過程。填于第7欄。4、推求百年一遇設計洪水1）計算單位線參數(shù)m1值由附圖4-1單位線分區(qū)圖知，該工程地點在地區(qū)。應用第區(qū)經驗公式（表2-2）或者附圖6-1（）、附圖6-2（）有關參數(shù)進行計算。計算f/j特征值f/j=112/10.9=10.28計算各時段凈雨強度將表4-3第7欄列于表4-12的第1欄。由第1欄各時段凈雨量hi計算凈雨強度ii=hi/t，即i2=3.2/3=1.1mm/h，i3=1.4/3=0.5mm/h，i4=2.2/3=0.7mm/h，i5=0mm/h，

24、i6=2.6/3=0.8mm/h，i7=2.8/3=1.0mm/h，i8=0mm/h，i9=6.1/3=2.0mm/h，i10=7.2/3=2.4mm/h，i11=0mm/h，i12=19.1/3=6.4mm/h，i13=32.2/3=10.7mm/h，i14=145.1/3=48.4mm/h，i15=18.5/3=6.2mm/h，i16=8.8/3=2.9mm/h，i17=19.9/3=6.6mm/h，i18=0mm/h，i19=0mm/h，i20=5/3=1.7mm/h，i21=0mm/h，i22=0mm/h，i23=0mm/h，i24=0mm/h，填于表4-12第2欄。計算各時段凈雨強度

25、對應m1值i)用經驗公式計算m1m1=n·k=2.289(f/j)0.262·(i/10)0.073lg(28.45)-0.371,以流域特征值（f/j）及第2欄各時段凈雨強度（ii）分別代入公式計算（m1）i=(n·k)i值。其中，當ii<5mm/h或 ii>50mm/h，分別以5mm/h及 50mm/h對應的單位線代替，如表4-12第3欄。則：(m1)2=(n·k)2=2.289(10.28)0.262·(5.0/10)0.073lg(28.45)-0.371=6.6同理可計算：(m1)3=(n·k)3=5.2；(m1

26、)）4=(n·k)4=5.2；(m1)6=(n·k)6=5.2；(m1)7=(n·k)7=5.2；(m1)9=(n·k)9=5.2；(m1)10=(n·k)10=5.2；(m1)）12=(n·k)12=4.8；(m1)13=(n·k)13=4.1；(m1)14=(n·k)14=2.6 ；(m1)15=(n·k)15=4.8；(m1) 16=(n·k)16=5.2；(m1)17=(n·k)17=4.8；(m1)20=(n·k)20=5.2。填于表4-12第4欄。2）計算單位線參

27、數(shù)k值根據(jù)流域面積f=112km2，查附表2-1，得n=2.0。由表4-12第4欄計算各時段k i =(m1)i/n，即k2=5.2/2=2.6； k3=5.2/2=2.6； k4=5.2/2=2.6；k6=5.2/2=2.6； k7=5.2/2=2.6； k9=5.2/2=2.6； k10=5.2/2=2.6； k12=4.8/2=2.4； k13=4.1/2=2.1； k14=2.6/2=1.3；k15=4.8/2=2.4； k16=5.2/2=2.6； k17=4.8/2=2.4； k20=5.2/2=2.6。填于表4-12第5欄。3)計算各時段單位線由計算時段t=3t，n=2.0及表4

28、-12第5欄k i值，查時段單位線用表（單行本，另附）第187頁取k=2.6；k=2.6；k=2.6；k=2.6；k=2.6；k=2.6；k=2.6；k=2.4；k=2.1；k=1.3；k=2.4；k=2.6；k=2.4；k=2.6欄，得各時段無因次的單位線u(t, t)填于表4-13第2至25欄。4）計算各時段流量以無因次單位線u(t, t)分別乘以流量換算系數(shù)c=f/(3.6t)=112/(3.6*3)=10.4,得時段為3小時的單位流量q(t, t)，填于表4-13第27欄至50欄。由第26欄各時段凈雨量h，分別乘個時段單位流量q(t, t)，得各時段凈雨產生的時段流量過程，錯開一個時段填于表4-13第51欄至第74欄。5）計算地面流量過程由各時段流量過程疊加得設計地面流量過程，填于表4-13第75欄。即為所求