四丁水庫水利規(guī)劃設計計算

1、四丁水庫水利規(guī)劃設計計算課程設計報告書題目：四丁水庫水利規(guī)劃設計計算水利工程系指導老師： 劉某某設計： 張某某12水利工程（1）班2013年7月目錄第1章 設計年徑流及年內(nèi)分配計算 （3） 基本資料.（3） 設計年徑流.（3）年內(nèi)分配計算.（4）第二章 由暴雨資料推求設計洪水計算.（4） 基本資料.（4） 設計暴雨計算.（5） 設計洪峰流量的推求.（7） 設計洪水過程線的繪制與摘錄.（9）第三章 興利調(diào)節(jié)計算.（20） 基本資料. （20） 水庫特征曲線的計算與繪制. （22） 死庫容計算. （24） 不計損失年調(diào)節(jié)計算. （24） 計入損失年調(diào)節(jié)計算.（26）第四章 防洪調(diào)節(jié)計算.（29）

2、基本資料.（29） 計算并繪制水庫q v關系曲線.（30） 單輔助曲線計算及繪制.（30）用單輔助曲線法進行調(diào)洪計算.（32）求設計調(diào)洪庫容及設計水位。.（32）第五章 設計成果（35）第一章 設計年徑流及年內(nèi)分配計算基本資料 四丁水庫位于東江一條小支流上，流域面積f=，集水區(qū)內(nèi)主要是低山和丘陵山地。根據(jù)規(guī)劃要求，它是一個以灌溉為主、結(jié)合發(fā)電、并具有一定防洪效益的水庫，其總庫容大于1000萬m3小于1億m3，屬中型水庫。規(guī)劃設計的內(nèi)容主要包括設計年徑流、設計洪水、興利調(diào)節(jié)和洪水調(diào)節(jié)四部分。 四丁水庫所在河流沒有水文站，屬缺乏實測水文資料地區(qū)。查廣東省水文圖集知：本地區(qū)多年平均年徑流深；多年平均

3、年徑流深變差系數(shù)。規(guī)劃水平年為十年一遇設計枯水年（設計頻率p=90%）。對本地區(qū)氣象資料分析，接近十年一遇枯水年的降雨年內(nèi)分配百分比見表1-1。表1-1 本地區(qū)設計枯水年降雨月分配表月份123456789101112全年降雨月分配（%）100設計年徑流年徑流偏態(tài)系數(shù)取， 根據(jù)p=90%時， 查表得=設計年徑流深計算公式為： = ×1400 = 826 （mm）年內(nèi)分配計算設計徑流總量計算公式為： =1000××826=3494 設計年徑流年內(nèi)分配（即設計枯水年水庫來水量）按降雨月分配百分比進行計算，以表1-2的形式列出結(jié)果。表1-2 設計年徑流年內(nèi)分配計算表月份1

4、23456789101112合計降雨月分配（%）100水庫來水量（萬m3）70 105 164 280 643 713 475 514 304 108 56 62 3494 第二章 由暴雨資料推求設計洪水計算 基本資料 集水區(qū)域下墊面情況集水區(qū)內(nèi)主要是低山和丘陵山地；土壤為砂質(zhì)粘土和粉土，滲透性中等；植物覆蓋率較好，為針葉林和灌木。 工程設計標準四丁水庫初步規(guī)劃屬中型水庫工程，壩型為碾壓式土壩，根據(jù)國家技術監(jiān)督局與建設部聯(lián)合發(fā)布的防洪標準（gb50201-94）要求： 設計洪水（正常運用防洪標準）p=1%； 校核洪水（非常運用防洪標準）p=%。 集水區(qū)域地理參數(shù)根據(jù)1:25000地形圖的量測結(jié)

5、果：流域面積f=；河長l= km；流域平均比降；流域平均高程。 暴雨資料本地區(qū)屬無資料地區(qū)，查廣東省水文圖集得年最大1h、6h、24h、72h(3d)點暴雨統(tǒng)計參數(shù)（均值、變差系數(shù)）如表2-1所示。表2-1 本地區(qū)點暴雨統(tǒng)計參數(shù)項目t (h)162472均值(mm)62120190290變差系數(shù)設計暴雨計算 設計點暴雨量計算（1） 據(jù)所最大1小時、6小時、24小時、3天點暴雨統(tǒng)計參數(shù)（均值、）等值線圖，查得集水區(qū)域中心點的各歷時暴雨參數(shù)、列于表2-2第1、2行；（2） 據(jù)本手冊表2，皮爾遜型曲線值表查出各歷時暴雨p=1%和p=%的值，列于表2-2第3、4行；（3） 按公式計算p=1%和p=%各

6、歷時點暴雨量，列于表2-2第5、6行。 設計面暴雨量計算（1） 按本工程集水面積f=查暴雨低區(qū)點面換算系數(shù) 歷時t集水面積f關系曲線，得各歷時的點面換算系數(shù)，列于表2-2第7、8行；（2） 按公式計算p=1%各歷時點暴雨量，列于表2-2第9、10行；（3） 參數(shù)和估算 ，表2-2設計暴雨量計算結(jié)果表項目t(h)、16247262120190290p=1%=(mm)p=1%p=%p=1%p=%=(mm)p=%p=1%p=%p=1%126p=%設計洪峰流量的推求 產(chǎn)流參數(shù)查附表4廣東省分區(qū)產(chǎn)流參數(shù)表，本工程屬內(nèi)陸區(qū)，集水面積，平均后損，。 匯流參數(shù)m的選定 本工程集水區(qū)域?qū)侔肷絽^(qū)、半高丘區(qū)，查曲線

7、時，可內(nèi)插、略靠近山區(qū)線取值。據(jù)此，按=查附圖3推理公式法（1988年修訂）匯流參數(shù)關系線，初定m=。 設計洪峰流量的推求（1） t關系曲線 （a）已如上述，匯流歷時估計在16小時時段范圍內(nèi)，=，=毫米；假設四個時段t=1、2、4、6小時，按公式計算p=1%和p=%的時段的設計面暴雨，列于表2-3第2列；和表2-4第2列。 （b）以扣除相應歷時損失量×t,得時段凈雨量并計算凈雨強度，分別列于表2-3第5、6列；和表2-4第5、6列。 （c）由公式計算各種歷時t（h）對應的洪峰流量，列于表2-3第7列；和表2-4第7列。 （d）據(jù)表2-3和表2-4中的t與相應的在普通方格紙上點繪t關系

8、曲線 表2-3 p=1%t（小時）（毫米）（毫米/小時）（毫米）（毫米）（毫米/小時）（秒立米）1551210251045206530 表2-4 p=%t（小時）（毫米）（毫米/小時）（毫米）（毫米）（毫米/小時）（秒立米）155251045206530（2） 關系曲線 （a）已如前述，初定m=，=，假設三個洪峰流量=1000,2000，3000秒立米，應用公式=計算相對應的匯流歷時，列于表2-5的第2行； 表2-5（秒立米）60080012001600 （b）據(jù)表2-3中的與相應的，在t關系曲線圖上點繪關系曲線（3） 曲線于曲線圖紙上，求出兩條曲線的交點，； p=1%時 =855秒立米， =

9、小時小時 p=%時 =1208秒立米， =小時小時（4） 經(jīng)檢查值確在16小時時段范圍內(nèi)，估算的、正確，不用重算 設計洪水線的繪制與摘錄 設計毛雨過程的計算 推理公式只需計算最大24小時設計毛雨過程，由附表3-1廣東省分區(qū)最大24小時設計雨型（暴雨時程分配表），查得東江中下游設計雨型，列于表2-6第1、2行；和表2-7第1、2行。由表2-2 p=1%，=（mm)，=（mm) p=%，=（mm)，=（mm) 按24小時、6小時兩時段同頻率暴雨長包短控制求設計毛雨過程，以乘表2-7的第1行第712時段的%數(shù)得第712時段的毛雨，列于表2-7第3行；以（-）乘表2-7第2行16及1324時段的%數(shù)，

10、得第16及1324時段的毛雨，列于表2-7第3行。(p=%同上步驟例于表2-8) 設計凈雨過程的計算將各個時段的毛雨減去×1=5毫米，即得各時段凈雨，列于表2-7第5行(p=%同上步驟例于表2-8) 分段凈雨的計算（1） p=1%時最大24小時內(nèi)分段凈雨 時段毛雨=×= (mm) 時段凈雨=5×= (mm)（2） p=%時最大24小時內(nèi)分段凈雨 時段毛雨=×=(mm) 時段凈雨=5×= (mm) 由表2-7可見，最大的第8時段凈雨僅(mm)，比時段凈雨=(mm)少；不足的凈雨從相鄰近較大的時段即第7、9時段凈雨補足，但第7、9時段凈雨共毫米，還

11、差毫米，繼續(xù)從相鄰較大時段，即第10時段補足；則時段的開始時刻在第7時段初，終止時間則為自7時段之初以后的小時，即小時。 p=1% =第16時段凈雨總量=(mm)，=(mm) 最大24小時凈雨總量=+=(mm)表2-7時 段項 目123456789101112占%2設計毛雨過程（毫米） ×1（毫米）555555555555設計凈雨過程（毫米） 時 段項 目131415161718192021222324占%設計毛雨過程（毫米） ×1（毫米）555555555555設計凈雨過程（毫米） 由表2-8可見，最大的第8時段凈雨僅(mm)，比時段凈雨= (mm)少；不足的凈雨從相鄰近

12、較大的時段即第7、9時段凈雨補足，但第7、9時段凈雨共224毫米，還差毫米，繼續(xù)從相鄰較大時段，即第10時段補足；則時段的開始時刻在第7時段初，終止時間則為自7時段之初以后的小時，即小時。 p=% =第16時段凈雨總量=(mm)，=(mm) 最大24小時凈雨總量=+=(mm)表2-8時 段項 目123456789101112占%2設計毛雨過程（毫米）×1（毫米）555555555555設計凈雨過程（毫米）1時 段項 目131415161718192021222324占%設計毛雨過程（毫米）×1（毫米）555555555555設計凈雨過程（毫米）( 3 ) 最大3天內(nèi)分段凈雨

13、 由附表3-2廣東省分區(qū)最大3天設計雨型（暴雨時段分配）表，查得東江中下游設計雨型，除最大24小時以外的其余二天各天的總分配數(shù)第一天為%，第三天為%。 p=1% 3天凈雨總量 (mm)除最大24小時以外的其余二天凈雨總量= (mm)第一天凈雨總量 =×%= (mm) 第三天凈雨總量 = ×% = (mm) p=% 3天凈雨總量 (mm)除最大24小時以外的其余二天凈雨總量= (mm)第一天凈雨總量 =×%= (mm) 第三天凈雨總量 = ×% = (mm) 主洪峰過程的推求 p=% =855秒立米，=小時小時 由附表6推理公式（1988年修訂）全省綜合概

14、化洪水過程線表所列及，代入，計算得主洪峰過程線，并將加時段降雨開始時刻30時，得出繪圖的對應時刻，如表2-9：表2-9 p=1%0(小時)01100008550相應時刻(時)30313539p=% =1208秒立米，=小時小時 由附表6推理公式（1988年修訂）全省綜合概化洪水過程線表所列及，代入，計算得主洪峰過程線，并將加時段降雨開始時刻30時，得出繪圖的對應時刻，如表2-10： 表2-10 p=%0(小時)000012080相應時刻(時)30 分段單元洪水過程線的推求 、及第一天和第二天凈雨、形成的各分段單元洪水過程線均分別概化為三角形，其洪水總量，洪峰流量，底寬（t+)。（為各分段凈雨，

15、即、；、為各分段單元洪峰過程線的洪量和洪峰流量；t為單元降雨歷時；為主洪峰匯流歷時），其計算見表2-11。(p=% 其計算見表2-12）表2-11 p=1%洪峰序號降雨起訖時間時時降雨歷時t(小時）凈雨量 （毫米）單元洪水總量 單元洪峰歷時（小時）單元洪峰流量（秒立米）單元洪水過程線起訖時間（時）起始峰頂終止1（第一天）024240242430624303（主洪峰）301030404818355（第三天）48722448表2-12 p=%洪峰序號降雨起訖時間時時降雨歷時t(小時）凈雨量 （毫米）單元洪水總量 單元洪峰歷時（小時）單元洪峰流量（秒立米）單元洪水過程線起訖時間（時）起始峰頂終止1（

16、第一天）024240242430624303（主洪峰）303048185（第三天）48722448 設計洪水過程線的繪制 將主洪峰放在時段的終點；主洪峰前的各時段洪峰及放在分段降雨的終點；主洪峰后的各時段洪峰及放在分段降雨開始后的時段終點；見表2-11和表2-12。將主洪峰過程線及分段單元洪水過程線點繪于相應位置，然后疊加得整個洪水過程線。 設計洪水過程線的摘錄 按水庫集水面積平方公里，查附表5廣東省不同集水面積適宜計算時段表，得適宜計算時段=1小時。在洪水過程線上自主洪峰流量發(fā)生時刻向前、向后按=1小時隔摘錄流量，以供調(diào)洪演算之用。 表2-8 設計洪水過程線摘錄表時段（h）q()時段（h）q

17、()設計洪水p=1%設計洪水p=%0000112233445566778855812089910101111121213133651414151516161717181819192020212122222323242425252626第三章 興利調(diào)節(jié)計算 基本資料四丁水庫是一個以灌溉為主、結(jié)合發(fā)電并具有一定防洪效益的中型水庫。規(guī)劃水平年為十年一遇設計枯水年（設計頻率p=90%）。 水庫來水量由第1章的設計年徑流及其年內(nèi)分配結(jié)果。表1-2 設計年徑流年內(nèi)分配計算表月份123456789101112合計降雨月分配（%）100水庫來水量（萬m3）70 105 164 280 643 713 475

18、514 304 108 56 62 3494 水庫用水量分析由于灌溉與發(fā)電在用水要求方面沒有矛盾，采用灌溉用水作為水庫用水量。根據(jù)該地區(qū)灌溉試驗成果，經(jīng)過綜合分析計算，p=90%設計年的灌溉用水量如表3-1所示。表3-1 設計枯水年（p=90%）灌溉用水量成果表月份123456789101112合計用水量w用（）92121352446588134107219182302179782800 水庫資料1、 水庫特征曲線 根據(jù)四丁水庫庫區(qū)1:10000地形圖進行量測計算，水庫水位z與水庫面積f之間的關系見表3-2。表3-2 四丁水庫zf曲線表z（m）8687888990919293949596979

19、8f（）0102030374863788998105109114z（m）99100101102103104105106107108109110f（）1191241311441561761892082292532803102、 泥沙資料（1） 設計使用年限t=100年；（2） 本地區(qū)無實測泥沙資料，經(jīng)地區(qū)性分析計算得多年平均年侵蝕模數(shù)，=140（3）（4） 不設排沙設備，取m=1。 3、 灌溉發(fā)電引水管資料 根據(jù)初步計算，灌溉發(fā)電引水管外徑；管底超高為；管頂安全水深。4、 蒸發(fā)滲漏損失資料 （1）蒸發(fā)資料本地區(qū)屬無資料地區(qū)，有關蒸發(fā)損失資料主要是通過查廣東省水文圖集得到。查廣東省多年平均降雨等值

20、線圖得：； 廣東省多年平均徑流等值線圖得：； 廣東省多年平均水面蒸發(fā)等值線圖得：； 水面蒸發(fā)器折算系數(shù)。 根據(jù)縣氣象部門提供的資料分析，蒸發(fā)量多年平均年內(nèi)分配系數(shù)如表3-3。表3-3 蒸發(fā)量多年平均年內(nèi)分配月份123456789101112全年蒸發(fā)月分配（%）100（2） 滲漏資料根據(jù)庫區(qū)水文地質(zhì)條件分析，該水庫屬于中等水文地質(zhì)條件，滲漏損失按月平均蓄水量的1%計算。 水庫特征曲線的計算與繪制 水庫zf曲線 （1）根據(jù)四丁水庫庫區(qū)1:10000地形圖進行量測計算，水庫水位z與水庫面積f之間的關系見表3-2。 四丁水庫zf曲線表z（m）86878889909192939495969798f（）0

21、102030374863788998105109114z（m）99100101102103104105106107108109110f（）119124131144156176189208229253280310 （2）水庫zf曲線 水庫zv曲線 （1）計算并繪制水庫水位容積曲線計算四丁水庫水位容積曲線時，按下列公式自河底向上逐層計算相鄰高程間的容積：。表3-4四丁水庫庫容計算（2）水庫水位z容積曲線v 死庫容計算 初步規(guī)劃不設壩后式電站，死水位確定主要考慮淤積要求。 計算公式 =×1×140××100= 根據(jù)淤積庫容= 查水庫水位z容積v曲線求得= 死水

22、位計算公式（結(jié)果保留一位小數(shù)） = +管底超高+引水管外徑+管頂安全水深 =+2+1= 求死庫容 根據(jù)=，查四丁水庫z-v曲線，=289 ，大于。該水庫對無發(fā)電，故選用=，相應的=289 。 不計損失年調(diào)節(jié)計算 用水量分析計算成果填于表3-5第欄，經(jīng)水文分析計算出設計年來水量 ，其年內(nèi)分配列入表3-5第欄，=289 。 比較來水量和用水量 即，其差值得正時為多余水量填入欄，得負時為虧水量填入欄，從欄、欄數(shù)值變化可以看出，屬多次運用。 求調(diào)節(jié)年的總來水量、總用水量和總余水量 、欄的總和相減得總余水c=3494-2800=694。 求時段累積余虧水量 起算點應放在供水期末，從、欄對比來看，應放4月

23、末，此時水庫蓄水量為0（空庫）。求不計損失時的興利庫容 本水庫運用屬于多次運用，應用公式在第欄中得最大值為1419 棄水量c=694,故。 求時段末蓄水庫容 已知=289、=725，則最大時段末蓄水庫容+=1014，由4月末=289起算，可以采用先蓄后棄的方式，則按公式順時序計算，并以1014為控制數(shù)，若大于1014，多余水量作為棄水量，其計算結(jié)果填于欄和欄。以總棄水量c=694校核。 表3-5 四丁水庫計入損失的年調(diào)節(jié)庫容計算時間來水量用水量月末庫容v棄水量c備注+-108668117092221064659供水2105121161048643316435218886045542804461

24、660（694）28956435885555344蓄滿有棄水6713134579634923747510736810021014277851421929512971014295930418212214191014122101083021941225820供水11561791231102697126278161086681合計349428001419725694(694)(694)計入損失年調(diào)節(jié)計算 不計損失近似求各時段的蓄水庫容 計算結(jié)果取表3-5中1、2、3、7各欄數(shù)字，分別填入表3-7中1、2、3、4欄。 查算水庫時段平均庫容和水面面積 表3-5中5欄為4欄時段始末的平均庫容。根據(jù)平均庫容

25、在圖2上查出水位z值，再由z查出平均庫容相應的水面面積，填入6欄。 計算水庫損失水量（1） 陸面蒸發(fā)量 =2200-1400=800mm（2） 水面蒸發(fā)量 =×1560=1248mm（3） 時段蒸發(fā)損失量的計算公式為： 時段蒸發(fā)損失量的計算結(jié)果以表3-6的形式給出。表3-6時段蒸發(fā)損失量計算表月份123456789101112全年損失百分比（%）100448448448448448448448448448448448448448（）111 110 106 93 87 109 123 126 126 121 115 112 蒸發(fā)損失量（）3 2 3 3 4 4 7 6 6 6 4 3

26、51 蒸發(fā)損失量填入表3-7的第7欄。滲漏損失量為5欄×1%，列入8欄。 計入水庫損失水量求興利庫容 3欄+9欄為計入水量損失后的用水量，填入10欄。用3欄的總和+9欄的總和=10的總和=2936驗算。計算，即2欄10欄，正值填入11欄，負值填入12欄。由11欄和12欄對比來看屬多次運用，起調(diào)時間同樣是4月末。由零開始順時序計算經(jīng)過一年又回到，見13欄。余水為故興利庫容。 計入損失后月末庫容 從4月末=289起調(diào)，填入14欄，以+=1085為最大庫容控制值，超過此值作棄水處理，余水557在7、8、9月棄掉，見15欄。與不計損失對比，少棄水137庫容，而興利庫容差值=71，并沒有增加1

27、37庫容。這主要是在蓄水期用減少棄水量來抵擋水庫的水量損失。從10月到4月供水期合計損失水量137，需事先存蓄在庫內(nèi)，否則將不能滿足用水的要求。 正常蓄水位的確定 在供水期初水庫興利庫容蓄滿，由+=1085，在zv曲線上查得正常蓄水位=，由=289查出=,水庫消落深度為。36 完美整理間來水量用水量月末庫容v平均庫容平均庫水面面積損失水量計入損失用水量計入損失的月末庫容棄水量計入損失的月末庫水位z(m)蒸發(fā)滲漏共計+-1234567891011121314151668198371317092659670111 37 10 102 329516812105121643651110 27 9 13

28、0 259266563164352455259106 35 8 360 196730460428044628937293 34 7 4531730(557)289564358834487 43 7 59548483376713134923109 46 10 14456961790674751071014123 710 17 1243519681085172851421910141014126 610 16 23527912471085279930418210141014126 610 16 1981061353108510610108302820917121 69 15 31720911448

29、741156179697115 48 12 1911351009739126278681689112 37 10 8826983713合計34942800518513729371353794557694559表3-7 四丁水庫計入損失的年調(diào)節(jié)庫第四章 防洪調(diào)節(jié)計算 基本資料1、設計洪水和校核洪水 見第1章計算結(jié)果。2、溢洪道設計方案初步規(guī)劃時，溢洪道寬度b為30m和40m兩個方案進行比較。為了減少工作量，現(xiàn)只對b=40m的方案進行計算，作為設計結(jié)果。 溢洪道采用無閘門控制的實用堰。經(jīng)模型試驗，流量系數(shù)m= ()。堰頂高程與正常蓄水位齊平。 調(diào)洪計算起調(diào)時，假設汛前水位與溢洪道堰頂高程一致。 計

30、算并繪制水庫的qv關系曲線 ，b=40m，采用,m=。根據(jù)不同庫水位計算h與q，再由圖水庫zv曲線查得相應的v，將計算結(jié)果列于表4-1中，并繪制qv關系曲線，如圖。表4-1 四丁水庫q=f(v)關系曲線計算水庫水101102103104105106107108109110總庫容10851110 1247 1397 1563 1746 1944 2163 2404 2670 2965 堰上水頭0下泄流量06 82 202 355 534 735 957 1198 1456 1730 四丁水庫的qv關系曲線 單輔助曲線計算及繪制 計算表格形式如表4-2。以欄與欄對應值繪制單輔助曲線q（）,用欄與欄繪制水位與下泄流量關系曲線qz。表4-2 四丁水庫單輔助曲線計算水庫水位z(m)庫容溢流堰頂以上庫容v下泄流量q101102103104105108511101247139715631746025162312478661069450867132818360 6 82 202 355 534 0 3 41 101 178 267 0724919681506210310610710810911019442163240426702962859107813191585187723862994366444035214 735 957 1198