天福廟水庫防洪復核計算課程設計

1、工程水文及水利計算課程設計天福廟水庫防洪復核計算學校：云南農(nóng)業(yè)大 學學院：水利學院 專業(yè)：水利水電工程學號：2014313174 天福廟水庫防洪復核計算一、設計任務天福廟水庫位于湖北省遠安縣黃柏河東支的天福廟村，大壩以上流域面積553.6km2，河長58.2km，河道比降1.06%，總庫容6367萬m3，是一座以灌溉為主，結合防洪、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，1978年建設成，已運行近30年。1975年技術設計時，水文系列年限僅20年，系列太短，也缺乏大洪水的資料。本次課程設計的任務，是在延長基本資料的基礎上，按現(xiàn)行規(guī)范要求對水庫的防洪標準進行復核，

2、其具體任務是：1.選擇水庫防洪標準。2.歷史洪水調(diào)查分析及洪量插補。3.設計洪水和校核洪水的計算。4.調(diào)洪計算。5.壩頂高程復核。二、流域自然地理概況，流域水文氣象特性流域及工程概況天福廟水庫位于湖北省遠安縣黃柏河東支的天賦廟村，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。天福廟水庫位置及水系見圖：黃柏河流域及天福廟水庫位置圖天福廟水庫于1974年冬開工建設，1978年建設成，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6040kw。水庫死水位378m，死

3、庫容714萬m3，正常蓄水位409m，相應庫容6032萬m3。設計洪水位（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。 水文氣象資料1.氣象特征。天福廟流域地處亞熱帶季風區(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40，最低氣溫-12，平均風速1.2m/s,多年平均最大風速15.5m/s，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

4、，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年設立池灣河水文站，1971年設立小溪塔水文站，1961年在東支設立分鄉(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182

5、6年、1930年洪水相當，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KS1-1 分鄉(xiāng)站歷史洪水成果表序號年份洪峰流量(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、防洪標準選擇根據(jù)國家防洪標準 （GB 50201-49）和部頒水利水電工程等級劃分及洪水標準（SL 252-2000）等有關規(guī)定，選擇水庫防洪復核的防洪標準。如下：水利水電樞紐工程等級工程等級水庫

6、防洪治澇灌溉供水水電站工程規(guī)?？値烊?108m3重要性保護農(nóng)田（萬畝）治澇面積（萬畝）灌溉面積（萬畝）重要性裝機容量*104KW一大（1）型>10特別重要500>200>150特別重要>120二大（2）型10-1.0重要500-100200-60150-50重要120-30三中型中等100-3060-1550-5中等30-5四?。?）型一般30-515-35-0.5一般5-1五?。?）型<5<3<0.5<1水庫工程水工建筑物的防洪標準水工建筑物級別防洪標準【重現(xiàn)期 年】山區(qū)、丘陵區(qū)平原區(qū)、濱海區(qū)設計校核設計校核混泥土壩、漿砌石壩、及其它水工建筑物

7、土壩、堆石壩一1000-5005000-2000可能最大洪水（PMF）或10000-5000300-1002000-1000二500-1002000-10005000-2000100-501000-300三100-501000-5002000-100050-20300-100四50-30500-2001000-30020-10100-50五30-20200-100300-2001050-20依據(jù)天福廟庫容量，根據(jù)水庫工程建筑物防洪標準查的天福廟水庫工程等級為三級，其防洪標準為：設計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1959-1977年峰、量系列根據(jù)分鄉(xiāng)

8、站同期資料換算得出，洪峰按面積比指數(shù)的2/3次方換算，洪量按面積比的1次方換算。2、天福廟水庫壩址1978-2001年峰、量系列直接采用天福廟入庫洪水系列計算。3、分析分鄉(xiāng)站歷史洪水，并換算至天福廟水庫壩址。根據(jù)天福廟水庫壩址1978-2001年峰、量系列建立峰量關系；根據(jù)比峰、量關系計算歷史洪水的1d、3d洪量。具體如下：表KS1-2 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)年份洪峰Qm(m3/s)1d洪量W1(*108m3)3d洪量W3(*108m3)195818030.62370.996819805710.17250.209

9、219591310.04340.066419811260.08410.124119602660.0921021270.317219612000.06640.102319834370.21240.322319626400.19990.2924198423890.54890.8518196310360.37270.572519851210.06130.130719644520.13140.222319862180.09790.192419655190.14520.2319874380.16770.286419661890.08170.125319882220.11540.

1018760.285219895920.22290.318919688380.28320.659419906340.1209015140.221319918040.23340.315819705980.22330.310319928510.26350.328819713890.16810.287719934250.1195003630.079719941670.11770.213119734450.14570.223319952610.0985008130.158919964870.23410.

11、433419758480.14830.24819975440.13830.318619762720.0931022620.413519771620.09150.179519991700.07340.168619782990.15250.281220006130.21130.315719796340.2880.539320014710.19130.2986由天福廟水庫壩址1978-2001年峰、量系列可得1978-2001年峰、量相關關系。根據(jù)此峰、量相關關系可計算得出歷史洪水的1d、3d洪量W。五、設計洪水計算1、對天福廟水庫壩址洪峰及1d、3d洪量系列分別進行頻率計

12、算，推求出各設計頻率的設計洪峰和1d、3d設計洪量。（在幾率格紙上繪制峰、量頻率曲線）洪峰按面積比指數(shù)的2/3次方換算，洪量按面積比的1次方換算。根據(jù)Q天福廟=（F天福廟/F分鄉(xiāng)站）2/3Q分鄉(xiāng)站，W廟1d=（F天福廟/F分鄉(xiāng)站）W鄉(xiāng)1d,W廟3d=（F天福廟/F分鄉(xiāng)站）W鄉(xiāng)3d計算天福廟庫區(qū)1935,1984年的洪峰流量以及1d和3d洪量。得:年份洪峰Qm(m3/s)1d洪量W1(*108m3)3d洪量W2(*108m3)19352992198423900.54890.8518（）推求洪峰流量：將1935-2001年洪峰由大到小順序排列，由公式（），m=m/(n+1)得經(jīng)驗頻率。天福廟水庫洪

13、峰流量經(jīng)驗頻率計算表序號洪峰流量排序（大-?。┙?jīng)驗頻率Mm年份洪峰Qm(m3/s)(%)m(%)1193529920.56 2198423891.13 318261.69 419302.26 5195818032.82 3196310366.67 419989748.89 5199285111.11 6197584813.33 7196883815.56 8199180417.78 9196777420.00 10196264022.22 11197963424.44 12199063426.67891133 161

14、98258235.567800 19196551942.22 20199648744.44 21200147146.67 22196445248.89 23197344551.11 24198743853.33 25198343755.56 26196942857.78 27199342560.00 28197138962.22 29197829964.44 30197627266.67 31196026668.89 32199526171.11 33197424073.33 34198822275.56 35198621877.78 361

15、96120080.00 37196618982.22 38199917084.44 39199416786.67 40197716288.89 41195913191.11 42198112693.33 43198512195.56 4419726497.78 天福廟水庫洪峰流量經(jīng)驗頻率曲線（第一次配線）按無篇估值公式計算統(tǒng)計參數(shù)：平均nQi=661.57CV=1CS=2.63 CV=2.63選配理論頻率曲線，第二次配線，得：天福廟水庫洪峰流量經(jīng)驗頻率曲線（第二次配線）按無篇估值公式計算統(tǒng)計參數(shù)：平均nQi=627.84CV=0.71CS=3.58 CV=2.54推求設計洪峰流量：校核P=0.

16、2%時查p=5.77,得（CVp）QP=%=Q平均m3/s設計P=2%時查p=，得（CVp）=QP=%=Q平均m3/s（）推求d設計洪量：天福廟水庫1d洪量經(jīng)驗頻率計算表序號（大-?。┬蛄兄?d洪量W1(*108m3)經(jīng)驗頻率P（%）序號序列值1d洪量W1(*108m3)經(jīng)驗頻率P（%）10.62371.13 230.148351.11 20.54891.69 240.145753.33 30.37276.67 250.145255.56 40.2888.89 260.138357.78 50.283211.11 270.131460.00 60.263513.33 280.120962.22

17、 70.234115.56 290.119564.44 80.233417.78 300.117766.67 90.226220.00 310.115468.89 100.223322.22 320.098571.11 110.222924.44 330.097973.33 120.212726.67 340.093175.56 130.212428.89 350.092177.78 140.211331.11 360.091580.00 150.199933.33 370.084182.22 160.191335.56 380.081784.44 170.187637.78 390.0813

18、86.67 180.172540.00 400.073488.89 190.168142.22 410.066491.11 200.167744.44 420.061393.33 210.152546.67 430.043495.56 220.151448.89 440.036397.78 天福廟水庫1d洪量經(jīng)驗頻率曲線（第一次配線）按無篇估值公式計算統(tǒng)計參數(shù)：W平均nWi=0.1878*108m3CV=0.73CS= 2.62CV=1.91選配理論頻率曲線，第二次配線，得：天福廟水庫1d洪量經(jīng)驗頻率曲線（第二次配線）按無篇估值公式計算統(tǒng)計參數(shù)：W平均nWi=0.1878*108m3CV=0.

19、61CS=3.15 CV=1.92推求設計洪峰流量：校核P=0.2%時查p=5.12,得（CVp）4.12WP=%=W平均0.7737*108m3設計P=2%時查p=2.88，得（CVp）6.52WP=%=W平均1.2244*108m3（3）推求d設計洪量：天福廟水庫3d洪量經(jīng)驗頻率計算表序號（大-小）序列值3d洪量W1(*108m3)經(jīng)驗頻率P（%）序號（大-?。┬蛄兄?d洪量W1(*108m3)經(jīng)驗頻率P（%）10.99681.13 230.209251.11 20.06641.69 240.124153.33 30.1386.67 250.317255.56 40.10238.89 26

20、0.322357.78 50.292411.11 270.851860.00 60.572513.33 280.130762.22 70.222315.56 290.192464.44 80.2317.78 300.286466.67 90.125320.00 310.17968.89 100.285222.22 320.318971.11 110.659424.44 330.17973.33 120.221326.67 340.315875.56 130.310328.89 350.328877.78 140.287731.11 360.182480.00 150.079733.33 370

21、.213182.22 160.223335.56 380.18684.44 170.158937.78 390.433486.67 180.24840.00 400.318688.89 190.13842.22 410.413591.11 200.179544.44 420.168693.33 210.281246.67 430.315795.56 220.539348.89 440.298697.78 天福廟水庫3d洪量經(jīng)驗頻率曲線（第一次配線）按無篇估值公式計算統(tǒng)計參數(shù)：W平均nWi=0.3420*108m3CV=0.68CS= CV=2.1選配理論頻率曲線，第二次配線，得：天福廟水庫3d

22、洪量經(jīng)驗頻率曲線（第二次配線）按無篇估值公式計算統(tǒng)計參數(shù)：W平均nWi=0.3420*108m3CV=0.54CS= CV=2.1推求設計洪峰流量：校核P=0.2%時查p=5.33,得（CVp）3.88WP=%=W平均1.3270*108m3設計P=2%時查p=2.93，得（CVp）=2.58WP=%=W平均0.8824*108m32、洪峰和洪量成果的合理性分析。（1）通過對本站洪峰、洪量及統(tǒng)計參數(shù)隨時間變化的分析和從洪峰、洪量及統(tǒng)計參數(shù)隨地區(qū)變化規(guī)律的分析以及從形成洪水的暴雨方面分析，得出了相應合理的結論，復核預期設計要求。 （2）將各種統(tǒng)計時段洪量的頻率曲線點繪制在一張圖上，在適用范圍內(nèi)不

23、能相交，因為如果相交就不能保證在同一頻率下長時段的洪量大于短時段的洪量。3、選擇典型洪水過程線。 表KS1-3 典型洪水過程線（1984.7.26-28）時段流量時段流量時段流量時段流量096.619216.33645.25524.8157220183.53744.25624.221085211563843.55723.531345221383941.75822.841568231214040592294138.36021.56209025108.44236.66120.6723892691.54334.86219.382138.72783.54433.16318.2

24、91465.52868.64532.26417.3101005.12953.34631.36516.111768.83040.94730.46615.312494.331514829.56714.413584.932614928.76813.514421.23354.85027.86912.615358.73448.55127.27011.816344.83546.35226.6711117313.73645.253267210.618232.53744.25435.473天福廟水庫壩址的洪峰、洪量項目（1）洪峰（m3/s）洪量(m3/s)h一日三日P=0.2%的校核洪峰、洪量（2）32022

25、149236861典型洪水過程線的洪峰、洪量（3）2389.019879.621663.4起訖時間1984年*月*日*時（4）4.按同頻率放大法計算設計洪水過程線，并按選擇時段繪制洪水過程線。（1）計算各時段放大倍比：KQ=3202/2389.2=1.34KW1=21492/19879.6=1.08KW（3-1）=（36861-21492）/（21663.4-19879.6）=8.62（2）校核洪水過程線：天福廟水庫壩址P=0.2%校核洪水過程線計算表時段典型流量放大倍比放大流量時段典型流量放大倍比放大流量096.61.08104.3283645.28.62389.62415721.08617

26、.763744.28.62381.004210851.081171.83843.58.62374.97313451.081452.63941.78.62359.454415681.081693.4440408.62344.8517911.081934.284138.38.62330.146620901.082257.24236.68.62315.492723891.343201.264334.88.62299.976洪峰1d交界處23891.082580.1282138.71.082309.7964433.18.62285.32291465.51.081582.744532.28.62277.

27、564101005.11.081085.5084631.38.62269.80611768.81.08830.3044730.48.62262.04812494.31.08533.8444829.58.62254.2913584.91.08631.6924928.78.62247.39414421.21.08454.8965027.88.62239.63615358.71.08387.3965127.28.62234.46416344.81.08372.3845226.68.62229.29217313.71.08338.79653268.62224.1218232.51.08251.1543

28、5.48.62305.14819216.31.08233.6045524.88.62213.77620183.51.08198.185624.28.62208.604211561.08168.485723.58.62202.57221381.08149.045822.88.62196.536231211.08130.685922.18.62190.50224103.91.08112.2126021.58.62185.331d、3d交界處103.98.62895.61825108.48.62934.4086120.68.62177.5722691.58.62788.736219.38.62166

29、.3662783.58.62719.776318.28.62156.8842868.68.62591.3326417.38.62149.1262953.38.62459.4466516.18.62138.7823040.98.62352.5586615.38.62131.88631518.62439.626714.48.62124.12832618.62525.826813.58.62116.373354.88.62472.3766912.68.62108.6123448.58.62418.077011.88.62101.7163546.38.62399.10671118.6294.82364

30、5.28.62389.6247210.68.6291.3723744.28.62381.004根據(jù)表格數(shù)據(jù)繪制過P=0.2%校核洪水（放大流量）程線和典型洪水過程線：六、設計洪水調(diào)洪計算天福廟水庫為有閘溢洪道，調(diào)洪時段t=1h，編程上機進行調(diào)洪計算，并繪制入庫和下泄流量過程線圖。調(diào)洪起調(diào)水位為正常蓄水位409m，在此水位下，左岸溢洪道2孔、壩頂溢洪道4孔全開的泄流量為2940m3/s。當入庫洪水流量小于此流量時，通過開啟溢洪道閘孔數(shù)，使泄流量等于來水流量，保持設計蓄水位409m不變。當入庫洪水流量大于2940m3/s 時，6孔閘門全開泄洪，庫水位開始上漲，直至達到最高水位，然后再回落

31、至設計蓄水位409m。天福廟水庫庫容曲線根據(jù)原庫區(qū)1:2000地形圖進行了復核計算，與湖北省中型水庫調(diào)度規(guī)程刊布成果一致，見表KS1-4。左岸溢洪道壩頂高程398.0m，2孔，每孔凈寬13.0m，為弧形閘門控制。壩頂溢洪道堰頂高程402.4m，4孔，每孔凈寬8.0m，亦為弧形閘門控制。兩溢洪道堰型均為WES標準型剖面實用堰，流量計算公式為Q=c3/2由該式計算泄洪建筑物泄流曲線，見表KS1-4.表KS1-4 天福廟水庫庫容曲線和泄洪建筑物泄流曲線庫水位庫容（*104m3）左岸溢洪道q1(m3/s)壩頂溢洪道q2(m3/s)合計泄洪量q(m3/s)398346000039936703703740

32、0389010701074014100216021640243253650365403454553025555404477573010383340550049222301152406523511304001530407551513456051950408579015828352417409604518451095294041063102115137534904116596237016954065推求下泄流量過程線：已知第一時段Q1=128.Q2=755.04，由起始條件得V1=3460，q1=0，用列表試算法，假定q2值。由水量平衡方程V2=（Q1+Q2）t/2-（q1+q2）t/2+V1得V

33、2值。假定第一時段q2=30m3/s，所以V2=3613.46*104m3，以第一時段的V2、q2作為第二時段初的V1、q1,重復第一時段試算過程，連續(xù)試算得：天福廟水庫調(diào)洪計算表時段Q(Q1+Q2) t/2qVZ（m3/s）(*106m3/s)(m3/s)(*104m3)（m）01281.589034603981755.043.937303613.4639821432.25.7741203980.1640031775.46.9214004463.9340242069.87.9818504931.0640452364.129.22116005288.16406627591.07320005712.97407732