水文水利計(jì)算課程設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)水文水利計(jì)算課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)姓 名： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 指導(dǎo)老師： 2012年6月一、設(shè)計(jì)任務(wù) 在太湖流域的西苕溪支流西溪上，擬修建賦石水庫(kù)，因而要進(jìn)行水庫(kù)規(guī)劃的工程水文及水利計(jì)算，其具體任務(wù)是： 1. 設(shè)計(jì)年徑流分析計(jì)算； 2. 選擇水庫(kù)死水位； 3. 選擇正常蓄水位； 4. 計(jì)算保證出力、多年平均發(fā)電量和選擇裝機(jī)容量； 5. 推求豐、中、枯設(shè)計(jì)年徑流過(guò)程；6. 推求防洪標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和校核標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線。二、基本資料 1、流域和水庫(kù)情況簡(jiǎn)介 西苕溪為

2、太湖流域一大水系，流域面積為 2260，發(fā)源于浙江省安吉縣天目山，干流全長(zhǎng) 150，上游坡陡流急，安城以下堰塘遍布，河道曲折，排泄不暢，易遭洪澇災(zāi)害，又因域攔蓄工程較少，灌溉水源不足，易受旱災(zāi)。根據(jù)解放后二十多年的統(tǒng)計(jì)，僅安吉縣因洪澇旱災(zāi)每年平均損失稻谷1500萬(wàn)斤，嚴(yán)重的19611963年，連續(xù)三年洪水損失稻谷9300萬(wàn)斤，沖毀耕地萬(wàn)余畝。 賦石水庫(kù)為根治西苕溪流域水旱災(zāi)害骨干工程之一，位于安吉縣豐城以西十公里，控制西苕溪主要支流西溪，壩址以上流域面積328。流域內(nèi)氣候溫和、濕潤(rùn)、多年平均雨量豐站為 1450，國(guó)民經(jīng)濟(jì)以農(nóng)、林業(yè)為主，流域內(nèi)大部為山區(qū)，小部為丘陵，平地較少。 水庫(kù)以防洪為主，

3、結(jié)合發(fā)電、灌溉、航運(yùn)及水產(chǎn)，是一座綜合利用水庫(kù)。 庫(kù)區(qū)位于區(qū)域的斜構(gòu)造內(nèi)，周邊巖石多為不透水或弱透水的砂頁(yè)巖，僅在局部地區(qū)有奧陶紀(jì)石灰?guī)r及鈣質(zhì)頁(yè)巖，但因?qū)颖?，并有砂?yè)巖隔層，巖溶現(xiàn)象不甚發(fā)育，加之山體寬厚其高程一般均在 200 以上，故庫(kù)區(qū)滲漏問(wèn)題可以不考慮。西苕溪流域受洪水災(zāi)害 25 萬(wàn)畝，其中安吉9萬(wàn)畝，長(zhǎng)興15萬(wàn)畝，吳興3萬(wàn)畝，水庫(kù)建成后，可使20年一遇洪水減輕到5年一遇以下，使圩區(qū)淹沒(méi)面積11.3 萬(wàn)畝減至4萬(wàn)畝，使3萬(wàn)畝圩區(qū)農(nóng)田免除洪水直接威脅，其它十幾萬(wàn)畝可以不同程度的減輕洪水危害。水庫(kù)興建后，可灌溉赤塢、安城等地區(qū)的水田計(jì)4萬(wàn)畝，溪灘還田3000畝，河道整治還田 4000畝，旱改

4、水3000畝，共計(jì)可灌溉5萬(wàn)畝。 航運(yùn)發(fā)電水產(chǎn)方面，可解決上游每年200萬(wàn)支毛竹的水路運(yùn)輸以及水運(yùn)康山的煤、化肥等。發(fā)電裝機(jī)容量約3750千瓦，年發(fā)電量為14000度，補(bǔ)充電源不足，水庫(kù)建成后，增加了6000畝水面面積，可以發(fā)展水產(chǎn)。 庫(kù)區(qū)包括有耕地5766畝，3310戶人家，征用地5610畝，遷移居民1500戶，人口7400人，房屋6910間，還有國(guó)家糧庫(kù)、商店等房屋約300間，有兩條公路需要改線，總長(zhǎng)11公里。 2、水文氣象資料情況 流域內(nèi)有天錦堂、坑垓、權(quán)岱三個(gè)雨量站，分別從1956 年、1961年和1962年開(kāi)始觀測(cè)到今，流域附近有潛漁站 1954 年開(kāi)始觀測(cè)，章村站 1961 年開(kāi)始

5、觀測(cè)，孝豐站有較長(zhǎng)的資料，1922 年開(kāi)始觀測(cè)，但中間有缺測(cè)年份，因此可以利用孝豐站的雨量資料來(lái)延長(zhǎng)流域雨量資料。在壩址下游1 公里處設(shè)有潛漁水文站，自 1954 年開(kāi)始有觀測(cè)的流量資料。通過(guò)頻率計(jì)算，得各設(shè)計(jì)頻率的設(shè)計(jì)年徑流量，選擇典型年，計(jì)算縮放倍比，成果見(jiàn)表 1。通過(guò)典型縮放得豐（P=15）、中 (P=50)、枯 (P=85)設(shè)計(jì)年徑流過(guò)程，見(jiàn)表2。 表 1 設(shè)計(jì)年徑流及典型年徑流量代表年設(shè)計(jì)頻率P設(shè)計(jì)年徑流量(m/s)典型年典型年徑流量（m/s)縮放倍比枯水年85%5.5619735.351.039平水年50%7.5019577.111.055豐水年15%10.3719679.951.

6、042表2 潛漁站設(shè)計(jì)年徑流過(guò)程（單位：m/s）月份設(shè)計(jì)枯水年設(shè)計(jì)平水年設(shè)計(jì)豐水年典型年 Q設(shè)計(jì)年 Q典型年 Q設(shè)計(jì)年 Q典型年 Q設(shè)計(jì)年 Q314.0014.556.476.8211.1011.57418.6019.336.937.3112.8013.34519.5020.2720.8021.9423.0023.9761.311.368.248.6927.6028.7775.215.4121.8023.003.974.1480.060.065.505.801.241.2990.040.044.324.5623.2024.18100.410.432.812.967.657.97111.701.

7、771.421.501.361.42120.750.783.603.800.440.4610.700.731.101.160.840.8821.881.952.332.466.116.37合計(jì)64.1666.6885.3290.00119.31124.35根據(jù)調(diào)查1922年 9月 1 日在壩址附近發(fā)生一場(chǎng)大洪水，推算得潛漁站洪峰流量為1350 。這場(chǎng)洪水是發(fā)生后至今最大的一次洪水。缺測(cè)年份內(nèi)，沒(méi)有大于 1160 的洪水發(fā)生。3、根據(jù)地區(qū)用電要求和電站的可能情況，發(fā)電要求為保證出力不能低于 800千瓦，發(fā)電保證率為 85，灌溉和航運(yùn)任務(wù)不大，均可利用發(fā)電尾水得到滿足。4、水庫(kù)水位庫(kù)容曲線表3 水

8、位容積曲線水位(m)4850525560容積(106m3)00.10.62.38水位(m)6570758081容積(106m3)1835.760.394.4102.8水位(m)8283848586容積(106m3)111.3120129138.6148.3水位(m)8788899091容積(106m3)158.8170181.5194.52075、水電站下游水位流量關(guān)系曲線 表 4 水位流量關(guān)系曲線水位（m）46.046.246.446.646.847.047.2流量（m/s）01.03.67.311.916.220.5三、計(jì)算及分析1、選擇水庫(kù)死水位 水庫(kù)使用T年后的淤積總?cè)莘e： (1)年淤

9、積量： (2)式中， 為水庫(kù)正常使用年限(年)；為推移質(zhì)淤積量與懸移質(zhì)淤積量之比；為多年平均年淤沙容積(m/年)；為多年平均含沙量(kg/年)；為多年平均年徑流量(m)；m為庫(kù)中泥沙沉積率(%)；P為淤積體的孔隙率；為泥沙顆粒的干容重(kg/m)。根據(jù)實(shí)測(cè)泥沙資料得多年平均含沙量，泥沙干容重，泥沙沉積率m90，孔隙率p0.3，推移質(zhì)與懸移質(zhì)淤積量之比值，用P=85%的設(shè)計(jì)年的流量資料求得多年平均徑流量由公式（2）求得,取水庫(kù)使用年限為100年查水位容積曲線(見(jiàn)表3)對(duì)應(yīng)的水位為，加上安全超高即得水庫(kù)死水位，。2、選擇正常蓄水位 初步給定正常蓄水位為79.9m，根據(jù)本地區(qū)的興利要求，發(fā)電方面要求

10、保證出力不低于800千瓦，所以要對(duì)正常蓄水位進(jìn)行檢驗(yàn)，若滿足發(fā)電要求則正常蓄水位就確定為79.9m，若不滿足發(fā)電要求則需要調(diào)整正常蓄水位。出力公式為 N=AQH凈上式中，A為出力系數(shù)，取A=7.5，為調(diào)節(jié)流量，水頭損失取0.5m。假設(shè)正常蓄水位79.9m查水位容積曲線得庫(kù)容為，查水位庫(kù)容曲線。所以興利庫(kù)容 用設(shè)計(jì)枯水年的徑流資料計(jì)算保證出力。P85%的設(shè)計(jì)年的年徑流過(guò)程如表5所示。表5 P85%設(shè)計(jì)年年徑流過(guò)程月份345678910111212流量（m3/s）14.5619.3420.281.365.420.060.040.431.770.780.731.96 由于,故假設(shè)供水期為6月次年2月

11、。則有：,那么有：，則有：所以假設(shè)供水期正確，查水位流量關(guān)系曲線得。查水位容積曲線得則根據(jù)出力公式得,所以正常蓄水位為79.9m。3、保證出力、多年平均發(fā)電量和裝機(jī)容量的計(jì)算表6 設(shè)計(jì)代表年的月平均流量代表年各月平均流量全年平均流量123456789101112平水年1.162.466.827.3121.948.6923.005.804.562.961.503.807.50根據(jù)表6中中水年的月平均流量資料，以3m3/s為間隔進(jìn)行分組，計(jì)算各組流量的頻率，制成表格如下表：表7 裝機(jī)容量計(jì)算表平均流量Q（m3/s）水頭H(m)出力N=7.5QH(kw)出力差N(kw)頻率p%保證歷時(shí)t=8760p

12、(h)電力差E=Nt(kwh)累計(jì)電量E(kwh)裝機(jī)年利用小時(shí)數(shù)h年=E/N(h)22.532.78355327380.1541348260619.532.78347947380.1541348279916.532.78340577380.1541348306313.532.78333197380.1541348344410.532.78325827380.154134840437.532.78318447380.385336951214.532.78311067380.615539162891.532.7833693690.92380868086圖1 裝機(jī)容量與裝機(jī)年平均利用小時(shí)數(shù)曲線圖2

13、 裝機(jī)容量與多年平均發(fā)電量曲線根據(jù)裝機(jī)年利用小時(shí)數(shù)，內(nèi)插得裝機(jī)容量為 多年平均發(fā)電量為4、各種設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水過(guò)程線的推求 本水庫(kù)為大(2)型水庫(kù)，工程等別為等，永久性水工建筑級(jí)別為2級(jí)。下游防洪標(biāo)準(zhǔn)為5%，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為1，校核標(biāo)準(zhǔn)為0.1%,需要推求5%、1、0.1%設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線。 按年最大值選樣方法在實(shí)測(cè)資料中選取年最大洪峰流量及各歷時(shí)洪量，根據(jù)洪水特性和防洪計(jì)算的要求，確定設(shè)計(jì)歷時(shí)為7天，控制歷時(shí)為1天和3天，因而可得洪峰和各歷時(shí)的洪量系列。7天洪量只有19571972年有數(shù)據(jù)，故需用相關(guān)分析方法延長(zhǎng)插補(bǔ)。經(jīng)比較三天-七天洪量比較吻合，所以用三天洪量為據(jù)對(duì)七天洪量進(jìn)行插補(bǔ)延展，相關(guān)性如圖3，

14、圖4。圖3 七天和24小時(shí)洪量相關(guān)圖圖4 七天和三天洪量相關(guān)圖即可得潛漁站洪峰及定時(shí)段洪量統(tǒng)計(jì)表如表8所示。表8 潛漁站洪峰及定時(shí)段洪量統(tǒng)計(jì)表年洪峰 Qm(m3/s)24 小時(shí)洪量 W（106m3）三 W(106m3)七天洪量W(106m3)195470227.9458.4067.2719552848.1713.3022.32195674829.8036.0044.95195740222.8037.1952.4619582008.7215.85221319.8032.90196047815.7020.8033.20196165952.5079.1088.2019625

15、8543.7049.2053.101963116055.6086.6095.90196440914.3231.7040.70196551015.6224.4027.0019662329.5014.0025.40196724411.8219.0028.0019681679.9018.4035.50196938720.9032.8048.40197030517.2031.9035.60197150023.4031.8035.3019721085.3410.2012.23197348419.8742.8551.77197428716.1639.0547.99197516611.5822.0531.0

16、419761198.2919.9528.9519772387.6120.4529.45對(duì)洪峰和各時(shí)段洪量系列進(jìn)行頻率計(jì)算，其中洪峰1922年9月1日有個(gè)特大值1350m3/s，因此要進(jìn)行特大值處理，利用統(tǒng)一處理法進(jìn)行頻率計(jì)算，同過(guò)計(jì)算機(jī)軟件繪制出P曲線后即可得各設(shè)計(jì)頻率的洪峰和洪量值。對(duì)洪峰和各時(shí)段進(jìn)行的頻率計(jì)算成果表分別如表9、表10、表11、表12所示，繪制出的P曲線分別如圖5、圖6、圖7、圖8所示。表9 洪峰頻率計(jì)算表洪峰 Qm(m3/s)N序號(hào)m頻率P(%)1350.0056.001.000.021160.0056.002.000.04748.0024.002.000.08702.00

17、24.003.000.12659.0024.004.000.16585.0024.005.000.20510.0024.006.000.24500.0024.007.000.28484.0024.008.000.32478.0024.009.000.36406.0024.0010.000.40402.0024.0011.000.44387.0024.0012.000.48305.0024.0013.000.52287.0024.0014.000.56284.0024.0015.000.60244.0024.0016.000.64238.0024.0017.000.68237.0024.0018

18、.000.72232.0024.0019.000.76200.0024.0020.000.80167.0024.0021.000.84166.0024.0022.000.88119.0024.0023.000.92108.0024.0024.000.96表10 24h洪量頻率計(jì)算表24 小時(shí)洪量 W(106m3)序號(hào)m頻率P(%)24 小時(shí)洪量 W(106m3)序號(hào)m頻率P(%)55.610.0415.62130.5252.520.0814.32140.5643.730.1211.82150.629.840.1611.58160.6427.9450.211.13170.6823.460.249

19、.9180.7222.870.289.5190.7620.980.328.72200.819.8790.368.29210.8417.2100.48.17220.8816.16110.447.61230.9215.7120.485.34240.96表11 三天洪量頻率計(jì)算表序號(hào)m24 小時(shí)洪量 W(106m3)頻率P(%)序號(hào)m24 小時(shí)洪量 W(106m3)頻率P(%)186.600.041324.400.52279.100.081422.050.56358.400.121520.800.6449.200.161620.450.64542.850.21719.950.68639.050.24

20、1819.800.72737.190.281919.000.76836.000.322018.400.8932.800.362115.850.841031.900.42214.000.881131.800.442313.300.921231.700.482410.200.96表12 七天洪量頻率計(jì)算表序號(hào)m3天洪量 W(106m3)頻率P(%)序號(hào)m3天洪量 W(106m3)頻率P(%)195.900.041335.300.52288.200.081433.200.56367.270.121532.900.6453.100.161631.040.64552.460.21729.450.6865

21、1.770.241828.950.72748.400.281928.000.76847.990.322027.000.8944.950.362125.400.841040.700.42222.320.881135.600.442322.150.921235.500.482412.230.96由P曲線查得5%、1%、0.1%分別對(duì)應(yīng)的洪峰、24小時(shí)洪量、3天洪量、7天洪量如表13所示。選取1963年為典型年，用同頻率放大法對(duì)典型洪水過(guò)程線進(jìn)行放大，計(jì)算5%、1%、0.1%的倍比成果如表13，并繪出洪水過(guò)程線圖如圖9所示。表13 放大倍比成果表設(shè)計(jì)頻率典型洪水5%K1%K0.10%K1d最大洪量W

22、55.653.171.0583.071.49126.892.283d最大洪量W86.679.561.09119.831.38178.242.067d最大洪量W95.988.901.08125.501.31178.871.87最大洪峰1160844.601.371083.930.931178.271.02用上面求得的放大倍比分別對(duì)1963年典型洪水過(guò)程線進(jìn)行放大，得到5%、1%、0.1%的設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線計(jì)算表分別如表14所示。表14 設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線時(shí)段(t1h)典型洪水過(guò)程線一定標(biāo)準(zhǔn)下的設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線P=0.1%P=1%P=5%0611.227.865.581713.099.176.512713

23、.099.176.513814.9610.487.4441528.0519.6513.9552343.0130.1321.3963463.5844.5431.6274380.4156.3339.99857106.5974.6753.01973150.38100.7467.1610100206.00138.0092.0011130267.80179.40119.6012171352.26235.98157.3213230473.80317.40211.6014260535.60358.80239.2015317653.02437.46291.6416335690.10462.30308.2017

24、362745.72499.56333.0418373850.44555.77346.8919350798.00521.50325.5020330752.40491.70306.9021315718.20469.35292.9522305695.40454.45283.6523293668.04436.57272.4924293668.04436.57272.49254451014.60663.05413.85265751311.00856.75534.75276751539.001005.75627.75288051835.401199.45748.65299152086.201363.358

25、50.953010002280.001490.00930.003110602416.801579.40985.803211002508.001639.001023.003311202553.601668.801041.603410602416.801579.40985.80359502166.001415.50883.50368641969.921287.36803.52377601732.801132.40706.80386601504.80983.40613.80396171406.76919.33573.81404701071.60700.30437.1041370843.60551.3

26、0344.1042306630.36422.28281.5243260535.60358.80239.2044235484.10324.30216.2045227467.62313.26208.8446240494.40331.20220.8047253521.18349.14232.7648269554.14371.22247.4849277570.62382.26254.8450286589.16394.68263.1251295607.70407.10271.4052290597.40400.20266.8053263541.78362.94241.9654277570.62382.26

27、254.8455265545.90365.70243.8056252519.12347.76231.8457245504.70338.10225.4058235484.10324.30216.2059224461.44309.12206.0860212436.72292.56195.0461205422.30282.90188.6062192395.52264.96176.6463180370.80248.40165.6064161331.66222.18148.1265155319.30213.90142.6066145298.70200.10133.4067130267.80179.40119.6068118243.08162.84108.5669118243.08162.84108.5670103212.18142.1494.767197199