工程水文及水利計算課程設(shè)計

1、 目錄 TOC o 1-5 h z 一、工程概況 .1二、分析計算書 5設(shè)計年徑流計算 5推求三十年一遇的設(shè)計面暴雨過程計算 7設(shè)計凈雨與設(shè)計洪水過程線的計算 8洪水調(diào)節(jié)及保壩標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核 11興利調(diào)節(jié)計算 15推求完全年調(diào)節(jié)時的F完，相應(yīng)的興利庫容 ”19名吉3 .21摘要M河水庫為中型水利樞紐，該水庫自 1959年蓄水至2015年泥沙 淤積量約為280萬m3,死庫容已基本於平，影響到興利庫容?，F(xiàn)在 按正常運(yùn)行30年的要求，將死水位由現(xiàn)狀122.65m,提高至124.652m。 由于輸水洞泄流能力較小，現(xiàn)將汛限水位提高至溢洪道堰頂高程 130.652m。水文水利計算的主要任務(wù)(1)洪水調(diào)節(jié)及保壩

2、標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核(2)興利調(diào)節(jié)計算洪水調(diào)節(jié)及保壩計算根據(jù)資料中給的數(shù)據(jù)，B = 61.7m, m=1,；=s=1,m = 0.32,qm =m8q72gBh%6M61.7VH -130.65),求得不同水位時的下泄流量。利用Excel計算表格內(nèi)插法求得半圖解法計算表中的相關(guān)數(shù)據(jù)見表 11,根據(jù)表11可以得出最大下泄量與Q不相等，此時應(yīng)用試算法推 求出 Q=q= qm時qm的取值。最后試算得到qm =994m 3/s時滿足 qm Mq安=1 1 06/s,其他指標(biāo)見表。表12100年一遇洪水調(diào)洪計算分析成果Qp設(shè)調(diào)洪計算Qp下調(diào)洪計算Q限調(diào)洪計算Z 設(shè)=133.016m一， 3 , qm = 994m

3、/sZ 校=136.752mZ允、設(shè)=136.622mq 安=1100m3/sZ 允、校=137.582m故提高汛限水位能滿足要求興利調(diào)節(jié)計算根據(jù)分析計算1 得到年徑流數(shù)據(jù)，扣除上游耗水量得入庫流量，即來水量。損失計算W總=WB+ W滲通過不同的灌溉面積與灌溉水量定額得到用水量，從而可以計算出計入損失的興利庫容。最后將擬定的不同的灌溉面積，相應(yīng)的興利庫容匯總，推求完全年調(diào)節(jié)下的灌溉面積和興利庫容。本次水文水利計算成果，在抬高汛限水至溢洪道堰頂高程的情況下， 最大下泄量能夠滿足下游的防洪要求，且滿足壩體自身的防洪要求； 興利庫容大于完全年調(diào)節(jié)庫容能夠足灌溉要求，則推求出的完全年調(diào)節(jié)是的灌溉面積即

4、為，頻率 P=25% P=50%寸的代表年保證的灌 溉面積。一、工程概況M河水庫為重行水利樞紐工程，初建時總庫容2322萬m3,控制流域面積94 平方千米。水庫樞紐主要建筑物有攔河壩、溢洪道和放水洞水庫于 1958年興建，1959年 7月竣工并投入使用，經(jīng)歷 1964-1965年水毀恢復(fù)、1976 年加高大壩并加做壩頂防浪墻、1982年抗震加固，1983 年壩后修建減壓井、1985 年壩后鋪設(shè)反慮土工布、1997年副壩工程達(dá)到現(xiàn)狀規(guī)模。M 河水庫現(xiàn)狀工程特性有關(guān)數(shù)據(jù)見表1表1M河水庫現(xiàn)狀工程特性有關(guān)數(shù)據(jù)水庫控制流域面積C / 1 294 km溢 洪 道型式寬頂堰、無閘門建筑物 等級工程等別m堰

5、頂局程130.352m設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)100年一遇堰頂凈寬61.7m校核標(biāo)準(zhǔn)1000年一遇水庫特征調(diào)節(jié)性能年調(diào)節(jié)放 水 洞型式拱形漿砌石涵洞水位校核洪水位136.752m斷面尺寸2.05m x 1.3m （T1B分為矩形，上部分為 半圓）設(shè)計洪水位134.752m進(jìn)口底局程122.15m汛限水位127.652m底坡與洞長平坡、40m閘門型式平板鋼閘門正常蓄水位130.352m下 游 情 況河道安全泄量760 m3/s鐵路橋安全泄量1100 m3/s夕匕夕匕水位122.653m庫 容總庫容2445 萬 m3校核洪水庫 容1965 m3壩址距鐵路9km興利庫容原設(shè)計值：840 m3壩型粘土斜墻壩死庫容原設(shè)

6、計值：45.5 m3壩頂圖程137.925m防浪墻壩頂高程138.952m該水庫以防洪為主，結(jié)合蓄水灌溉等綜合利用的中型水庫樞紐工程，擔(dān)負(fù)著下游主要主要交通干線及64個村鎮(zhèn)的防洪，及下游22667km （4萬國）土地的灌溉任務(wù)。水庫自1959年投入運(yùn)用以來,在防洪、灌溉等方面發(fā)揮了顯著地效益。該水庫雖經(jīng)數(shù)次除險加固，但水庫運(yùn)用過程中仍存在一些安全問 題，需進(jìn)一步除險加固，并調(diào)整有關(guān)特征水位。與水利計算有關(guān)的除 險加固項(xiàng)目是，水庫現(xiàn)狀溢洪道漿砌石襯砌不滿足設(shè)計洪水抗沖要 求，根據(jù)除險加固要求，需要新襯砌 0.3m厚混凝土，堰頂高程由現(xiàn) 狀130.352m提高到130.652m。根據(jù)水庫上游情況，

7、通過研究表明現(xiàn) 狀正常水位提高至除險加固后的溢洪道堰頂高程130.652m,而不需要征地移民。該水庫現(xiàn)狀防洪限制水位低于堰頂高程，防洪運(yùn)用時， 防洪限制水位與堰頂高程之間的蓄洪量靠輸水洞泄放，由于輸水洞的泄流能力較小，且為便利水庫調(diào)度運(yùn)用，減少操作事故風(fēng)險，擬將汛 限水位提高至除險加固后的溢洪道堰頂高程130.652m。止匕外，該水庫自1959年蓄水至2005年，你啥淤積量約280萬 m3,淤積形態(tài)為錐體淤積兼帶狀淤積，死庫容已基本淤平，并已影 響到興利庫容。通過對泥沙淤積分析計算，并按該水庫除險加固后正 常運(yùn)行30年的要求，將死水位由現(xiàn)狀 122.652m,提高至124.652m。 二、分析

8、計算書1、設(shè)計年徑流計算(1)來水資料：該水庫缺乏實(shí)測資料，利用等值線圖法已求得水庫 壩址斷面處年徑流量的統(tǒng)計參數(shù)為 R =101mm,Cv=1.20 ,采用Cs = 2.5Cv。(2)搜集設(shè)計流域所在地區(qū)水文手冊不同頻率代表年的各月徑 流量分配比見表2M河水庫不同頻率代表年徑流量年內(nèi)分配頻率（%各月徑流量占全年總流量的百分?jǐn)?shù)%123456789101112250.901.10.63.615.129.242.13.42.51.505000.10.72.20.918.322.941.710.22.10.90設(shè)計年徑流計算已知 Cv=2.0,Cs=3.0，當(dāng)P=25%時，查得 =0.196,R,5

9、% =R( pCv+1) =101 (0.196 I 二*1) = 124.7552mm當(dāng) P=50%時，P - -0.39,R50% =R( PCv+1) =101 (-0.39 ：J *)= 53.732mmW=1000R F =1000 124.7552 94 =11726988.8m3W=1000R F =1000 53.732 94 = 5050808m3設(shè)計年內(nèi)分配計算根據(jù)表2給出的各月徑流量占全年總流量的百分比，分別乘以相應(yīng)的設(shè)計年徑流，即為代表年的年內(nèi)分配。見表 3、4表3P=25%設(shè)計年徑流量年內(nèi)分配計算表頻率表2P=25%設(shè)計年徑流量年內(nèi)分配1234567891011120

10、.250.00900.0110.0060.0360.1510.2920.4210.0340.0250.0150R(mm)1.10.01.40.74.518.836.452.54.23.11.90.0W(n3) x 10A51.055 0.000 1.290 7.036 4.22117.70 34.24 49.37 3.9872.932 1759 0.0()0表4P=50%設(shè)計年徑流量年內(nèi)分配計算表頻率表4P-50%設(shè)計年徑流量年內(nèi)分配1234567891011120.500.0010.0070.0220.0090.1830.2290.4170.1020.0210.0090R(mm)0.00.1

11、0.92.71.122.828.652.012.72.61.10.0W(n3) x 10A50.000.1170.8212.5801.05521.4626.8548.9011.962.4631.0550.0002、推求三十年一遇的設(shè)計面暴雨過程計算(1)流域特征參數(shù)如表5表5M河水庫流域特征參數(shù)流域面積 (km2)主河道長度 km主河道坡度 %0流域平均寬度 km流域面積不對稱系數(shù)9417.711.25.70.5(2) M河水庫雨量站具有19611997年共37年的雨量資料。暴雨計算時段取ih、6h、24h、3d。其中長歷時24h、3d設(shè)計點(diǎn)雨量根據(jù)雨量站資料，頻率計算求得；1h、6h設(shè)計點(diǎn)雨

12、量采用等值線圖法求得。各時段設(shè)計點(diǎn)雨量乘以相應(yīng)時段點(diǎn)面折算系數(shù)即得設(shè)計面雨量。30年一遇不同頻率設(shè)計面雨量成果見表 61 -nab表6 馬河水庫30年一遇設(shè)計暴雨量成果計算時段1h6h24h3d雨星(mm)77187266396采用公式法推求暴雨過程1-nabHi = Ha(ti /ta)Hi 二/6 /ta)HabM-lg(Ha/Hb)/lg(ta/tb)以3h暴雨為例，計算過程如下：3h暴雨在16h之間，則暴雨遞減/=1- lg(77 / 1 87(1/6)3h暴雨=77父(3尸0)5喈132T演成果果見表7水庫所在地區(qū)3d暴雨時程分配時段( t=3h)24小時雨量分配3日-24小時 回附

13、里分配 率3日時程分 酉己10.045.220.067.830.011.340050.1215.660.07810.1470.07810.1480.08110.5390.08110.5310H 24 0 H 218.911H 21 一 H 189.912h 18 mH 1511.213H 15 H 1213.014H L丹J20.315H 6 J H 354.316H3|132.717H 12 B H 915.7180.0911.7190.0911.7200.2633.8210.0091.17220.0030.392324合計1396.03、設(shè)計凈雨與設(shè)計洪水過程線的計算產(chǎn)流方案：該流域?qū)儆诎?/p>

14、濕潤半干旱地區(qū)，采用初損后損法產(chǎn)流計算。該流域由設(shè)計的前期影響雨量確定設(shè)計條件下的初損值I0 =85mm,后期平均損失強(qiáng)度f = 2.5mm/h匯流方案：采用瞬時單位線法。參數(shù)n=1.0，參數(shù)日經(jīng)驗(yàn)公式如下: TOC o 1-5 h z 0.650.30.35m1 = F J I_0.29BKa25 書.38B10 L ,(0.1 -Ka 用水?E （包括8失）（萬m*損余水重（萬m3上虧水出3（萬m生水I/萬m13蓄蒸發(fā)滲漏庫 fU1 日3(萬m冰庫宜3量3（萬m月平均 圳面而30水深度（m河m砂滲漏J （萬m6166.70088.32078.38068.000107.19C0.610145

15、.8(548.8972.143811.041 99.361 67.331968.0C07340.7000.000340.7()0146.38016.7301.200117.27514.076.334620.4C8 20.408 320.29)2135.3398492.1C00.000492.1()0487.08034.0101.46297.565 14.26如*/任10.68C24.944 24.944 467.15i6455.63299.800938.07()118.6;3080.610580.9,4040.6351.48085.739 12.68推10.81223.5C2142.18(21

16、04.11004.11722.9871027.62()0.00027.62c500.33014.1.401.44067.014 9.650攸 日10.28289.93319.933 7.687618.8751117.59()104.8;3087.29C527.95084.3C51.41933.507 4.755月9.686114.441119.327(101.731D01.73626.562120.0000.0000.000440.6(6040.6501.34020.69(當(dāng)2.773奮8.813211.58611.586(11.586)11.586524.8312015110.55()0.0

17、0010.550440.66045.9351.38022.667 3.128ZK口.8.918712.04712.047(1.497)1.497513.24520.0000.0000.000451.21051.2101.39931.536 4.412里9.024213.43613.436(13.436)13.436511.748312.70()118.6;30105.9f3051.21098.2201.33867.014 8.966的7.964416.931135.61(122.911D22.91498.3124G640207.0()0200.3(汨45.23045.0501.04012021

18、112.502%4.90117.405224.4()5217.765217.76575.401541.81()118.6;276.87C14487006.4350.603176.4()510.63算2.128712.766131.446(89.636)89.636157.636合計1154.48756219493)551.11(68.000985.5()091.69C4662.67468.0C0654.9876、推求完全年調(diào)節(jié)時的F完，相應(yīng)的興利庫容V興匯總多次擬定試算的灌溉面積，以及計算的興利庫容（P=25%、P=50%）,推求完全年調(diào)節(jié)時的灌溉面積F完，相應(yīng)的興利庫容V興。匯總表見表20、表21,灌溉面積一興利庫容曲線如圖4、圖5表20P=25%推求完全年調(diào)節(jié)灌溉面積匯總表灌溉回枳（h/m2）V興（萬m3）棄水（萬m3）1840655199.81848660.74192.921862665187.311864666.4186.391868669.319182.3281870670.07181.991874671.291801876671.38180.591880672.75178.1818826741781888676.249175.9291898681.8169.47685680675670665660655650183