水文水利計算課程設(shè)計(共28頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目 錄 專心-專注-專業(yè)第一章 設(shè)計水庫概況1.1流域概況石堡川河系洛河左岸的一級支流，發(fā)源于陜西省黃龍山脈的宜川縣豐河溝海拔1700m的中字梁，流經(jīng)宜川、黃龍、洛川、白水等縣，于白水縣法家塔匯入洛河。流域面積950.3km2，河流全長79.3km，是洛河的第四大支流，河流水系分布見圖1-1。石堡川河流域?qū)倥瘻貛Т箨懠撅L(fēng)氣候區(qū)，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨，春秋兩季為過渡期。石堡川水庫壩址缺乏氣象資料，而黃龍氣象站位于壩址以上流域中心處，故借用黃龍氣象站的觀測資料加以說明。黃龍氣象站1952年設(shè)立，位于北緯35°35，東經(jīng)109°50。據(jù)該站1960

2、1998年實(shí)測資料統(tǒng)計，多年平均降水量為575mm，多年平均氣溫為8.5，極端最高氣溫36.9（1991年7月20日），最低氣溫為-25.1（1991年12月28日）；多年平均蒸發(fā)量1561mm，多年平均風(fēng)速2.5m/s，最大風(fēng)速13.0m/s（1977年5月13日），風(fēng)向NNE；多年平均相對濕度63%，多年平均地溫10.6，多年平均日照時數(shù)2118.75h。根據(jù)流域規(guī)劃，擬在洛川縣石頭鄉(xiāng)盤曲河村東500m修建一水庫，水庫壩址以上流域面積820km2，河道長62.1km，河床平均比降8.3%。壩址位于黃土塬區(qū)，壩址處河床高程884m。壩址以上流域海拔高程8801700m，流域中上游為黃土林區(qū)，

3、占壩址以上流域的四分之三，區(qū)內(nèi)高山起伏，河谷狹窄，森林茂密；流域下游為黃土塬區(qū)，占壩址以上流域的四分之一，溝壑縱橫，植被為荒草及少量灌木，總體較差。1.2工程概況水庫以灌溉為主，兼顧防洪、供水等多項(xiàng)任務(wù)。水庫灌溉設(shè)計保證率為75%。水庫承擔(dān)著下游0.5萬人民群眾的生活全保障任務(wù)，同時還涉及到下游西延鐵路、渭清鐵路、108國道、王莽寨電站、黨家灣電站、蒲白煤礦供水站、洛惠渠渠首等工程的防洪安全。根據(jù)防洪標(biāo)準(zhǔn)（GB50201-2014）和“水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)”（SL252-2000），該水庫為等中型水利工程，主要建筑物級別為3級，次要建筑物級別為4級，水庫的防洪標(biāo)準(zhǔn)維持2000年除險加

4、固時采用的防洪標(biāo)準(zhǔn)不變，即100年一遇洪水設(shè)計，1000年一遇洪水校核。圖4-1 石堡川水庫流域水系圖水庫樞紐由攔河大壩、輸水洞、泄洪洞、泄洪底洞和溢洪道五部分組成。輸水洞位于大壩左側(cè)，全長171.1m，進(jìn)口底坎高程905.7m，出口高程905.12m，比降1/300，洞徑2.4m，為鋼筋混凝土襯砌的圓形有壓洞。該洞最大引水能力56m3/s，進(jìn)口為喇叭型，控制建筑物為圓形放水塔，塔徑4.8m，塔高36.8m；放水塔設(shè)平板工作閘門和檢修閘門各一扇，尺寸為2.4m×2.4m。輸水洞主要任務(wù)是輸水灌溉和供水。泄洪洞位于大壩左岸。全長402.6m，進(jìn)口高程920m，比降1/14，洞身為4.6

5、m×6.0m的圓拱直墻型無壓隧洞，最大泄洪能力300m3/s。進(jìn)口設(shè)有平板工作閘門與檢修閘門各一扇，孔口尺寸為4.6m×4.5m，工作閘門啟閉機(jī)采用QPG630KN-17m，檢修閘門啟閉機(jī)采用QPG320KN-17m。泄洪底洞位于大壩右岸，由施工導(dǎo)流洞改建而成。全長317.9m，進(jìn)口高程896.5m，出口高程883.3m，比降1/50，洞徑2.0m 的圓形壓力隧洞，最大泄洪能力為43m3/s；放水塔為圓形，塔徑4.0m，塔高45.15m，分別設(shè)有平板工作閘門和檢修閘門各一扇，閘門尺寸為2.0m×1.8m，工作閘門啟閉機(jī)采用QPG630KN-42m，檢修閘門采用啟閉

6、機(jī)QPG320KN-42m，該洞以泄洪和排沙為主。第二章 年徑流分析計算2.1 徑流資料來源由于石堡川水庫壩址缺乏氣象資料，而上游黃龍氣象站與壩址控制水面面積小于5%所以可用水文比擬法直接引用。2.2 年徑流資料的審查2.2.1 資料可靠性審查 獲得的水文資料均來自水文站觀測得到，觀測質(zhì)量較好，且每年的觀測資料都經(jīng)水文與水資源局整編，認(rèn)為資料精度可靠。 2.2.2 資料一致性審查 就年徑流系列而言，它的一致性是建立在氣候條件和下墊面條件的穩(wěn)定性上。一般可以認(rèn)為氣候條件的變化極其緩慢，它相對穩(wěn)定。擬在洛川縣石頭鄉(xiāng)盤曲河村東500m處，壩址以上流域海拔高程8801700m，流域中上游為黃土林區(qū)，占

7、壩址以上流域的四分之三，區(qū)內(nèi)高山起伏，河谷狹窄，森林茂密；流域下游為黃土塬區(qū)，占壩址以上流域的四分之一，溝壑縱橫，植被為荒草及少量灌木，總體較差。且上游無水庫、引水工程，因此可以認(rèn)為年徑流資料具有一致性。 2.2.3 資料代表性審查 該水文站具有 19752015 年共 41年的月平均流量資料，可認(rèn)為是長期實(shí)測徑流資料而且資料包括了豐、平、枯三種水文情況。此外，該水文站位于該河上，水文站的徑流資料與設(shè)計水庫的徑流資料存在成因聯(lián)系，所以該資料系列具有代表性。 2.3 設(shè)計年徑流分析計算 2.3.1 水利年劃分 根據(jù)不同設(shè)計保證率下用水資料和多年年徑流來水資料，可以看出從各年 8 月份水庫開始有余

8、水，到次年 7 月份缺水結(jié)束。所以，將每年 8 月份作為這一水利年的起始月，而將下一年 7 月份為這一水利年的終止月。2.3.2 繪制年徑流頻率曲線 2.3.2.1 頻率曲線線型選擇 根據(jù) SL278-2002 中規(guī)定“徑流頻率曲線的線型應(yīng)采用皮爾遜型”故年徑流頻率線型采用皮爾遜型。 2.3.2.2 經(jīng)驗(yàn)頻率計算 根據(jù) SL278-2002 中規(guī)定，在𝑛項(xiàng)連序徑流系列中按大小次序排列的第𝑚項(xiàng)的經(jīng)驗(yàn)頻率應(yīng)按下式數(shù)學(xué)期望公式計算 P=mn+1 （2-1）式中𝑚取 1,2,，n。 2.3.2.3 頻率曲線參數(shù)估計 根據(jù) SL278-2002 中規(guī)定，年

9、徑流頻率曲線的統(tǒng)計參數(shù)采用均值、變差系數(shù)和偏態(tài)系數(shù)表示統(tǒng)計參數(shù)可用矩法等方法初估。 CV=1n-1i=141(ki-1)2=140×7.05=0.42 （2-2）Cs=3CV=1.26 （2-3）2.3.2.4 繪制頻率曲線根據(jù)估計所得統(tǒng)計參數(shù),繪制出頻率曲線,發(fā)現(xiàn)該曲線配線效果不佳,因此,根據(jù) SL278-2002 中規(guī)定，用適線法調(diào)整確定，適線時應(yīng)在擬合點(diǎn)群趨勢的基礎(chǔ)上側(cè)重考慮平枯水年的點(diǎn)據(jù)。見圖2-1。2.3.3 計算成果 由成家河水文站年徑流流量頻率曲線得頻率計算成果表2-1。表2-1 成家河水文站年徑流頻率計算成果表不同頻率的年徑流量WP計算采用計算采用20%25%30%5

10、0%70%75%80%85%90%794179410.420.44310444970691569083572253715015506742382.3.4成果合理性分析 根據(jù) SL278-2002 中規(guī)定，年徑流的分析計算成果應(yīng)與上下游干支流和鄰近流域的計算成果比較分析檢查其合理性。 經(jīng)分析，成果合理。2.4 設(shè)計代表年徑流分析計算 在規(guī)劃設(shè)計中常選擇有代表性的豐水年、枯水年、平水年作為設(shè)計代表年。因此，根據(jù)灌區(qū)用水設(shè)計保證率和城鎮(zhèn)生活供水的綜合要求，則設(shè)計豐水年、設(shè)計平水年、設(shè)計枯水年的年徑流,由設(shè)計保證率 P=25%，P=50%，P=75%在年徑流量頻率曲線上分別確定。 設(shè)計代表年的年徑流分

11、配過程是通過代表年年徑流過程的縮放來獲得的。 2.4.1 代表年的選擇應(yīng)用實(shí)測徑流資料選擇代表年的原則： 1.水量接近原則，代表年的年徑流量與設(shè)計值要接近。 2.選擇對工程較不利的代表年徑流過程線。一般來說，對灌溉工程，選取灌溉需水季節(jié)年徑流比較枯的年份，對水電工程，則選取枯水期較長、徑流又較枯的年份。2.4.2 設(shè)計代表年徑流年內(nèi)分配計算將設(shè)計代表年徑流量按代表年的月徑流量進(jìn)行分配，按年水量控制的同倍比法進(jìn)行縮放。公式如下：K年=WPW代P =7 5% 的設(shè)計年徑流量為 𝑊 = 5371×104 𝑚3，選擇 20002001 年為代表年，代表年年徑流

12、量為 𝑊代= 5676 × 104 𝑚3 ，縮放比 K=0.9464。 P = 50% 的設(shè)計年徑流量為 𝑊 = 9083×104 𝑚3，選擇 20102011 年代表年，代表年年徑流量為 𝑊代= 7028× 104 𝑚3 ，縮放比 K = 1.2924。 P = 25% 的設(shè)計年徑流量為 𝑊 =9706× 104𝑚3，選擇 20062007 年為代表年，代表年年徑流量為 𝑊代 = 9777× 104

13、𝑚3，縮放比 K=0.99272.4.3 代表年內(nèi)徑流分配成果表2-2 成家河水文站保證率為75% 的年徑流的年內(nèi)分配頻率代表年單位月 份全年8月9月10月11月12月1月2月3月4月5月6月7月75%2000 2001%11.1 8.7 19.7 7.8 6.5 2.9 3.8 4.8 7.2 4.3 8.2 15.0 100 設(shè)計徑流量104m3595 466 1056 420 348 156 202 259 389 232 442 805 5371 流量（m3/s）2.27 1.77 4.02 1.60 1.33 0.595 0.768 0.987 1.48 0.883

14、1.68 3.07 1.70 表2-3 成家河水文站保證率為50% 的年徑流的年內(nèi)分配頻率代表年單位月 份全年8月9月10月11月12月1月2月3月4月5月6月7月50%2010 2011%42.3 22.8 5.6 2.6 2.9 1.5 1.8 1.5 1.8 4.1 2.2 10.8 100設(shè)計徑流量104m33845 2072 509 237 268 138 162 140 168 370 198 978 9083 流量（m3/s）14.6 7.89 1.94 0.900 1.02 0.531 0.622 0.533 0.641 1.41 0.750 3.72 2.88 表2-3 成家

15、河水文站保證率為25% 的年徑流的年內(nèi)分配頻率代表年單位月 份全年8月9月10月11月12月1月2月3月4月5月6月7月25%2006 2007%17.1 25.5 7.7 3.9 2.8 1.9 2.8 11.4 8.3 1.6 2.0 14.9 100 設(shè)計徑流量104m31655 2479 752 375 272 189 267 1111 810 157 190 1450 9706 流量（m3/s）6.30 9.44 2.86 1.43 1.04 0.72 1.02 4.23 3.08 0.601 0.721 5.52 3.08 第三章 設(shè)計洪水分析3.1 洪水資料的審查 3.1.1 洪

16、水資料可靠性審查 該系列具有連續(xù)實(shí)測的 19752015 年洪水要素資料，經(jīng)審查資料來源可靠真實(shí)，具有一定的精度，而且具備頻率分析所必需的某些統(tǒng)計特征，具有較高的可靠性。 3.1.2 洪水資料一致性審查 在觀測期中，洪水形成條件相同，使用的洪水資料受人類活動影響很小，故有較好的一致性。3.1.3 洪水資料代表性審查 該水文站具有較長系列的洪峰資料，且比較完整，系列中包括大、中、小各種洪峰，與實(shí)際較吻合，因此可認(rèn)為資料代表性良好。 3.2 特大洪水的處理 根據(jù)該水文站的實(shí)測洪峰流量成果，可以發(fā)現(xiàn)于1984年的洪峰流量為1785 m³/s，為實(shí)測期內(nèi)的特大洪水，1987年的洪峰流量為15

17、35 m³/s，1983年的洪峰流量為1212 m³/s，認(rèn)為是次大洪峰。調(diào)查石堡川河歷史洪水得1875年、1933年有大洪水分別為2040 m³/s 、1370 m³/s。有現(xiàn)有資料不難看出，1875年洪水是自1875年以來的最大洪水，在18572015年的考證期N=141年間排列第一位，1984年、1987年、1933年、1983年的洪水是自1875年以來的第25位洪水，其余洪水在n=41年的實(shí)測期（19752015年）根據(jù)大小依次排列。3.3 設(shè)計洪水分析計算 3.3.1 頻率曲線線型選擇 根據(jù) SL44-2006 中規(guī)定，頻率曲線的線型應(yīng)采用皮爾

18、遜型。對特殊情況，經(jīng)分析論證后也可采用其他線型。則該工程采用皮爾遜型。3.3.2 經(jīng)驗(yàn)頻率計算 此次洪水采用統(tǒng)一處理法，公式見（3-1）、（3-2）: PM=MN+1 （3-1） pm=Pa+(1-Pa)+m-ln-l+1 （3-2） 式中：M為考證期N內(nèi)特大洪水的排位；m為實(shí)測期n內(nèi)一般洪水的排位； L 為實(shí)測期特大洪水個數(shù)。3.3.3 頻率曲線參數(shù)估計 根據(jù) SL44-2006 中規(guī)定，采用矩法或其他參數(shù)估計法，初步估算統(tǒng)計參數(shù)。對于不連序系列，其統(tǒng)計參數(shù)的計算公式與連序系列的計算公式有所不同。如果在迄今的𝑁年中已查明有𝑎個特大洪水（其中有𝑙

19、個發(fā)生在𝑛年實(shí)測或插補(bǔ)系列中），假定（𝑛 𝑙）年系列的均值和均方差與出去特大洪水后的（𝑁 𝑎）年系列的均值和均方差分別相等，可推導(dǎo)出統(tǒng)計參數(shù)的計算公式見（3-4）、（3-5） : x=1Nj=1axj+N-an-li=l+1nxi= 335 m³/s （3-3） CV=1x1N-1j=1a(xj-x)2+N-an-li=l+1n(xi-x)2=0.98 （3-4） 3.3.4 繪制頻率曲線年最大洪峰頻率曲線見圖3-1，一日、三日洪量頻率曲線圖見圖3-2。頻率P（%）圖3-2 成家河水文站一日洪量和三日洪量

20、頻率曲線 估計 適線 均值 W1=842 W1=842 W3=1472 W3=1472 Cv Cv1=0.79 Cv1=0.90 Cv3=0.68 Cv3=0.76 Cs Cs1=2.25 Cs3=1.9 頻率（%）3.3.5 成果合理性分析 從各種歷時的洪量頻率曲線對比分析，發(fā)現(xiàn)各種曲線在使用范圍內(nèi)無交叉現(xiàn)象。 故成果合理性較好。 3.3.6 計算成果根據(jù)圖3-1，可以推求得成家河水文站不同頻率下的洪峰流量見表3-1。表3-1 成家河水文站洪峰流量分析成果表（m3/s）CVCSCV不同頻率洪峰流量QP（m3/s）計算采用計算采用0.10.20.330.5123.35103353480.981

21、.082.530462697244622401899156313261133820一日洪量和三日洪量分析成果表見表3-2、3-3。表3-2成家河水文站一日洪量分析成果表歷時（萬m3）CSCV不同頻率洪量WP（萬m3/s）計算采用計算采用0.10.20.330.5123.3510一日8428420.790.92.5556249894576423436663102269623621810表3-3成家河水文站三日洪量分析成果表歷時（萬m3）CVCSCV不同頻率洪量WP（萬m3）計算采用計算采用0.10.20.330.5123.3510三日147214720.680.762.5793371866646

22、6197544746954150369729383.4 設(shè)計洪水過程線 3.4.1 典型洪水過程線的選取 根據(jù) SL44-2006 中規(guī)定，設(shè)計洪水應(yīng)選取資料可靠、具有代表性、對工程防洪又較不利的大洪水作為典型洪水過程線。在選擇典型時，應(yīng)對設(shè)計流域內(nèi)的洪水，尤其是特大洪水的形成規(guī)律和氣象條件加以分析。同時，應(yīng)分析洪水過程線的特征，如大洪水出現(xiàn)的時間、季節(jié)、峰型、主峰位置、上漲歷時、洪量集中程度等。具體如下： 1. 選擇峰高量大的洪水過程線，其洪水特征接近于設(shè)計條件下的稀遇洪水情況。 2. 洪水過程線具有一定的代表性，即它的發(fā)生季節(jié)、地區(qū)組成、洪峰次數(shù)、峰量關(guān)系 等能代表本流域上大洪水的特性。

23、3. 從防洪安全著眼，選擇對工程防洪運(yùn)用較不利的大洪水典型，如峰型比較集中，主 峰靠后的洪水過程。 3.4.2 推求設(shè)計洪水過程線方法 根據(jù) SL44-2006 中規(guī)定，放大典型洪水過程線時，應(yīng)考慮工程防洪設(shè)計要求和流域洪水特性。峰、量都對工程防洪安全起作用時，可采用按設(shè)計洪峰流量、時段洪量控制放大，即同頻率放大。 在放大典型洪水過程線時，選定控制時段為最大24h、最大72h，再根據(jù)典型洪水過程，找到相應(yīng)控制時段的最大洪量值，按洪峰和不同歷時的洪量分別采用不同倍比將典型過程進(jìn)行放大。計算公式如下： K1=QPQ代 （3-6） K3=QPQ代 （3-7）3.4.3 計算成果洪峰、洪量的放大倍比&

24、#119870;值見表3-4、3-5。表3-4 百年一遇設(shè)計洪峰、洪量縮放系數(shù)計算表項(xiàng)目洪峰（m3/s）洪量（萬m3）1天3天設(shè)計值（P=1）189936665447典型值178513432377 起迄日期3日16：003日0：00 24：002日15：00 5日15：00倍比系數(shù)k1.06 2.73 1.72 表3-5 千年校核洪峰、洪量縮放系數(shù)計算表項(xiàng)目洪峰（m3/s）洪量（萬m3）1天3天設(shè)計值（P=0.1）304655627933典型值178513432377 起迄日期3日16：003日0：00 24：002日15：00 5日15：00倍比系數(shù)k1.71 4.14 2.29 3.4.4

25、 設(shè)計洪水過程線的繪制 典型洪水過程線乘以相應(yīng)放大倍比得到不同頻率的設(shè)計洪水過程線，時段分界處的不連續(xù)應(yīng)進(jìn)行修勻，最終得到效果較好的設(shè)計洪水過程線。設(shè)計洪水過程線見圖 3-3。 圖3-3 石堡川水庫百年一遇與千年校核洪水過程線 第四章 興利調(diào)節(jié) 4.1 興利調(diào)節(jié)計算的方法 采用時歷法中的代表年法。 4.2 興利調(diào)節(jié)計算 4.2.1 來水量的確定 選擇灌區(qū)用水設(shè)計保證率為 75%，代表年 20002001 年的徑流年內(nèi)分配過程為來水過程。 4.2.2 用水量的確定 4.2.2.1 灌溉用水量的確定石堡川水庫灌區(qū)地處極度缺水的渭北旱塬區(qū)澄城縣和白水縣，海撥高程600m800m。規(guī)劃有效灌溉面積已增

26、加到18萬畝，灌溉水利用系數(shù)為0.58。結(jié)合灌區(qū)社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及澄白兩縣的十三五發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，設(shè)計水平年2020年灌區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)：小麥30%，春玉米20%，蘋果50%，蔬菜5%，秋雜25%，作物復(fù)種指數(shù)提高到130%，其中常規(guī)灌溉面積占100%，節(jié)水灌溉面積占灌區(qū)灌溉面積的30%。詳見表4-1。表4-1 石堡川水庫灌區(qū)設(shè)計水平年作物種植結(jié)構(gòu)及灌水方式表作物小麥春玉米蘋果蔬菜秋雜合計灌水方式常規(guī)灌常規(guī)灌節(jié)灌常規(guī)灌節(jié)灌節(jié)灌常規(guī)灌種植比例（%）3015530205251304.2.2.2 城鎮(zhèn)生活供水石堡川水庫擬承擔(dān)澄城、白水兩縣城城市供水，預(yù)計到設(shè)計水平年澄白兩縣人口將達(dá)到25萬人；根據(jù)兩縣年

27、均用水量統(tǒng)計，現(xiàn)狀年人均日用水量120L/d，2020年人均用水量提高到140L/d。城鎮(zhèn)生活供水采用年內(nèi)均勻供水。 總用水量見表4-2。表4-2 灌溉、城鎮(zhèn)生活供水計算成果表月份123456789101112合計農(nóng)業(yè)灌溉652 667 650 824 171 290 579 3833 城鎮(zhèn)供水（萬m3）106 106 106 106 106 106 106 106 106 106 106 106 1277總計 （萬m3）106 106 758 106 774 756 931 277 106 106 396 686 5110 4.2.3 死水位與死庫容的確定 4.2.3.1死水位的確定石堡川水

28、庫壩址主要考慮泥沙淤積問題和自流引水最低高程。最終確定水庫死水位為925.00m 。 4.2.3.2 死庫容的確定 水位庫容計算公式如下：V=z0zAZ=z0zV (4-1)A=12(A1+A2) (4-2)式中：V水庫庫容，m3; Z相鄰兩水位間的水位差或等高距，m； A1、A2及A相鄰兩水位的水面面積及兩者的平均值，m2。計算結(jié)果見表4-3。表4-3石堡川水庫庫容計算表水位（m）905.70910.00915.00920.00925.00930.00935.00940.00950.00面積（104m2）015116142176205.37240269.8340V1萬m332.2328645

29、795953111312753049庫容(萬m3)032.2 360 1005 1800 2753 3867 5141 8190 水位庫容曲線見圖4-1。圖 4-1 石堡川水庫水位庫容曲線4.2.3水量損失的確定 根據(jù)黃龍氣象站19801999 年20 年20cm蒸發(fā)皿實(shí)測水面蒸發(fā)量，采用三門峽站蒸發(fā)皿折算系數(shù)計算的多年平均水面蒸發(fā)量及其年內(nèi)分配見表5。水庫蒸發(fā)增損，按下式計算：E=E-E陸 （4-3）式中：E水庫庫區(qū)多年平均蒸發(fā)增損深度，mm；E水庫庫區(qū)多年平均水面蒸發(fā)深度，mm；E陸建庫前水庫庫區(qū)多年平均陸面蒸發(fā)深度，mm；石堡川流域多年平均面雨量為554.9mm，流域徑流深為78mm，故

30、流域陸面蒸發(fā)為476.9 mm，按上式計算出的水面蒸發(fā)增損為260.8mm，各月增損量見表4-4。表4-4石堡川水庫蒸發(fā)增損年內(nèi)月分配表月份123456789101112全年蒸發(fā)增損（mm）9.411.718.330.333.133.429.727.422.721.114.69.1260.84.2.4 滲漏損失水庫的滲漏標(biāo)準(zhǔn)可根據(jù)水庫壩址的地質(zhì)、地貌狀況等情況最終確定為月平均蓄水量的1%。結(jié)果見表4-5。4.2.5 計入水量損失的興利調(diào)節(jié) 先用各月的來水減去各月的用水求得各月余缺水量。采用逆時遞推法求興利庫容。假定年末（7 月末）水庫放空，即認(rèn)為年末興利庫容所需蓄水為零，逆時序往前計算，再考慮

31、蒸發(fā)和滲漏水量損失，遇缺水相加，遇余水相減，減后若小于零取為零，求得各特征時刻興利庫容應(yīng)蓄水量，取各月末應(yīng)蓄水量的最大值為該年所需興利庫容。按早蓄方案計算出水庫各月末蓄水量。計算過程見表4-5。4.2.7 計算成果 根據(jù)興利調(diào)節(jié)計算表表4-5，分析得𝑉興=1566 萬m3，對應(yīng)水庫正常蓄水位𝑍蓄= 929.00 m 。表4-5 考慮損失的興利調(diào)節(jié)計算表月來水 W來 （萬m3）用水 W用 （萬m3） W來-W用月末蓄水 量V （萬m3）月平均蓄水量 （萬m3）月平均水面面積F （萬m2）水庫水量損失考慮損失后的用水量 M=W用+ W損 （萬m3）W來-M月末蓄 水

32、量 V棄水量 W棄 （萬m3） 余水 （萬m3)缺水 （萬m3）蒸發(fā)滲漏總損失 W損= W蒸+W滲 （萬m3）余水量 萬m3 缺水量 萬m3蒸發(fā)增損 （mm） W蒸 (萬m3) 標(biāo)準(zhǔn) %W滲 (萬m3) 1005 1005 8 595 277 318 1323 1164 149 27.4 4.07 以當(dāng)月水庫蓄水量的1%計11.6 15.7 293 303 1308 9 466 106 359 1682 1503 165 22.7 3.75 15.0 18.8 125 340 1648 10 1056 106 950 2394 2038 183 21.1 3.85 20.4 24.2 131

33、926 2571 2.55 11 420 396 24.16 2394 2394 195 14.6 2.85 23.9 26.8 423 3.00 2568 12 348 686 370 2057 2226 190 9.10 1.73 22.3 24.0 710 361 2207 1 156 106 49.76 2107 2082 187 9.40 1.76 20.8 22.6 129 27.18 2234 2 202 106 95.19 2202 2154 189 11.7 2.21 21.5 23.8 130 71.44 2306 3 259 758 535 1703 1952 182 1

34、8.3 3.32 19.5 22.8 781 522 1784 4 389 106 283 1986 1844 178 30.3 5.38 18.4 23.8 130 259 2042 5 232 774 579 1444 1715 173 33.1 5.72 17.1 22.9 797 565 1477 6 442 756 350 1130 1287 145 33.4 4.84 12.9 17.7 774 332 1145 7 805 931 171 1005 1067 141 29.7 4.19 10.7 14.9 946 140 1005 S5371 5110 2079 2005 261

35、 43.7 214 258 5367 1926 1559 23300 第五章 水庫調(diào)洪演算 5.1 泄洪方案的擬定 溢流壩的堰頂高程取正常蓄水位929.00m，采用無閘門形式，調(diào)洪計算的起調(diào)水位取正常蓄水位，溢洪道凈寬為25m。流量系數(shù)M=1.55。本次泄洪原則如下：（1）由于輸水洞下游渠道過流能力有限，進(jìn)水泄流影響下游安全。因此，調(diào)洪計算用溢洪道與泄洪洞以及泄洪底洞聯(lián)合泄洪，輸水洞不參與泄洪。（2）調(diào)洪計算的起調(diào)水位采用正常蓄水位(929.00m）。（3）當(dāng)來水量小于泄洪底洞的泄洪能力N=36.7m3/s時，控制泄洪底洞閘門泄洪，來多少泄多少，使水庫維持正常蓄水位929.00m不變。（4）當(dāng)

36、來水量大于泄洪底洞的泄洪能力N=36.7m3/s，小于泄洪洞的泄洪能力N=175 m3/s時，泄洪底洞的閘門全開，控制泄洪洞閘門泄洪，來多少泄多少，仍保持正常蓄水位929.00m 不變。（5）當(dāng)來水量大于泄洪底洞和泄洪洞的總泄洪能力N=212m3/s時，溢流壩開始泄洪。（6）當(dāng)入庫流量大于212m3/s時，泄洪底洞、泄洪洞和溢洪道敞泄，當(dāng)入庫水位達(dá)到最高水位后，再次落回到929.00m時，控制泄洪底洞、泄洪洞閘門開度，使出庫流量等于入庫流量，水庫水位仍然維持正常蓄水位929.00m不變。5.2 水庫調(diào)洪的基本原理 在某一𝑡時段內(nèi)入庫水量減去出庫水量，應(yīng)等于該時段內(nèi)增加或減少的蓄

37、水量，對此可寫出如下的水量平衡方程: Q1+Q22t-q1+q22t=V2-V1 （5-1）式中：𝑄1, 𝑄2分別為計算時段初、末的入庫流量（m3/s）； 𝑞1，𝑞2分別為計算時段初、末的下泄流量（ m3/s ）； 𝑉1，𝑉2分別為計算時段初、末水庫的蓄水量（ 萬m3）； 𝑡計算時段，其長短的選擇，應(yīng)以能較精確地反映洪水過程的形狀為原則，陡漲陡落的，𝑡取短些；反之，取長些。泄洪水頭𝐻與下泄流量q常常采用關(guān)系曲線來表示，又借助于水庫容積特性，求出相應(yīng)的水

38、庫容積，于是下泄流量寫成庫容𝑉的函數(shù)式，得到蓄泄方程。 q = (𝑉) （5 2）利用以上方程組進(jìn)行調(diào)洪計算并具體采用列表試算法，進(jìn)行調(diào)洪。 5.3 水庫調(diào)洪的列表試算法 采用列表試算法進(jìn)行水庫調(diào)洪計算，具體步驟如下：（1）計算泄流量。B=25 m，流量系數(shù)M=1.55，公式如下：q溢=MBH32 （5-3）式中 q溢溢洪道的泄流能力，m3/s； H溢洪道堰上水頭，m； B溢洪道凈寬，m； M流量系數(shù)。具體計算見表5-1。表5-1 石堡川水庫泄流計算表庫水位 Z(m)929.00 929.50 930.00 930.50 931.00 931.50 932.00

39、 933.00 934.00 935.00 936.00 溢洪道堰頂水頭H(m)00.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 溢洪道泄量q溢(m3/s)0 13.7 38.8 71.2 110 153 201 310 433 570 718 泄洪洞泄量q洞(m3/s)175 185 195 205 210 220 226 240 250 263 274 泄洪底洞泄量q低(m3/s)36.7 36.9 37.1 37.3 37.5 37.8 38.0 38.5 39.4 39.7 39.9 總泄流量q(m3/s)212 236 271 31

40、3 357 411 465 589 723 872 1032 庫容V(104m3)2562 2658 2753 2865 2976 3087 3199 3421 3644 3867 4089 由表5-1繪制qV、ZV 曲線見圖5-1；圖 5-1 石堡川水庫庫容曲線ZV及蓄泄曲線qV（2）從來水量大于泄洪底洞及泄洪洞的總泄流能力343萬m3時開始調(diào)洪，由起調(diào)水位929.00m查 圖5-1得相應(yīng) V1、q1，由入庫洪過程線查得Q1、Q2；假設(shè)一個q2 值，根據(jù)水量平衡計算出相應(yīng) V2，再由 qV 曲線查出對應(yīng) q2，若二者相同，q2 即為所求。否則，應(yīng)重假設(shè) q2是，重復(fù)上述過程，直到二者相等為止

41、；（3）將上時段末的 q2 、V2作為 下一時段的起始條件，重復(fù)上述過程，最后可得出水庫下泄流量過程線 q（t） ； （4）入庫洪水Q(t)t 和下泄流量過程線 q（t）點(diǎn)繪在一張圖上，若計算的最大下泄流量 qm正好是二線的交點(diǎn)，說明 qm計算正確。否則，應(yīng)改變時段重新計算， 直至計算的 qm正好是二線的交點(diǎn)為止；（5）由 qm查 qV 曲線，得最高洪水位時的總庫容 V，從中減去堰頂以下的庫容得到調(diào)節(jié)庫容 V調(diào)。由 Vm查 qV 曲線， 可得最高洪水位 Zm。5.4 計算成果 5.4.1 不同重現(xiàn)期洪水的水庫調(diào)洪試算結(jié)果見表 5-2、表 5-3，不同重現(xiàn)期洪水的蓄泄曲線圖如圖5-2，5-3。表

42、5-2 石堡川水庫百年設(shè)計調(diào)洪試算表時間t(h)Q入庫水量W（104m3）出庫流量q（m3/S)出庫水量W（104m3）蓄水量（104m3）V（104m3）Z(m)備注（m3/S)038.0 38.02562929.00 泄洪底洞敞泄，泄洪洞控制泄流343.0 3943.039.4 0 2562 929.00 691.08091.0 79.6 0 2562 929.00 9175144175 144 0 2562 929.00 12178191178 191 0 2562 929.00 17.8212407212 407 0 2562 929.00 21.8343400232 320 80.0

43、 2642 929.42 泄洪洞和泄洪底洞敞泄，溢流壩自由泄洪2235225235 16.8 8.00 2650 929.46 24456291284 187 104 2754 930.01 25857236320 109 128 2882 930.58 25.51508213384 63.4 149 3031 931.25 261100235462 76.1 159 3190 931.97 27650315535 179 136 3325 932.58 28550216547 195 21.2 3347 932.67 29450180539 195 -15.5 3331 932.60 313

44、55290493 372 -82.0 3249 932.23 33260221436 334 -113 3136 931.73 34.6212136386 237 -101 3036 931.27 40103306258626 -320 2715 929.81 40.575.0 16212 42.3 -153 2562 929.00 泄洪洞和泄洪底洞控制泄流40.5 75.5 16.0 75.5 16.0 0 2562 929.00 5072.225272.2 565 0 2562 929.00 6053.622653.6 478 0 2562 929.00 7225.017025.0 210 0 2562 929.00 圖5-2 石堡川水庫百年一遇設(shè)計洪水退水曲線表5-3 石堡川水庫千年一遇調(diào)洪試算表時間t(h)Q（m3/S)入庫水量W（104m3）出庫流量q（m3/S)出庫水量W（104m3）蓄水量（104m3）V（104m3）Z(m)備注050.9 5