水文水利計(jì)算課程設(shè)計(jì)

$水文水利計(jì)算課程設(shè)計(jì)說明書》姓名：班級：學(xué)號：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，因而要進(jìn)行水庫規(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)洪水過程線。二、基本資料1、流域和水庫情況簡介西苕溪為太湖流域一大水系，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1500萬斤，嚴(yán)重的1961~1963年，連續(xù)三年洪水損失稻谷9300萬斤，沖毀耕地萬余畝?！抠x石水庫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、多年平均雨量豐站為1450，國民經(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。水庫以防洪為主，結(jié)合發(fā)電、灌溉、航運(yùn)及水產(chǎn)，是一座綜合利用水庫。庫區(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巖，僅在局部地區(qū)有奧陶紀(jì)石灰?guī)r及鈣質(zhì)頁巖，但因?qū)颖?，并有砂頁巖隔層，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，故庫區(qū)滲漏問題可以不考慮。西苕溪流域受洪水災(zāi)害25萬畝，其中安吉9萬畝，長興15萬畝，吳興3萬畝，水庫建成后，可使20年一遇洪水減輕到5年一遇以下，使圩區(qū)淹沒面積萬畝減至4萬畝，使3萬畝圩區(qū)農(nóng)田免除洪水直接威脅，其它十幾萬畝可以不同程度的減輕洪水危害。水庫興建后，可灌溉赤塢、安城等地區(qū)的水田計(jì)4萬畝，溪灘還田3000畝，河道整治還田4000畝，旱改水3000畝，共計(jì)可灌溉5萬畝。航運(yùn)發(fā)電水產(chǎn)方面，可解決上游每年200萬支毛竹的水路運(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，水庫建成后，增加了6000畝水面面積，可以發(fā)展水產(chǎn)。庫區(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，還有國家糧庫、商店等房屋約300間，有兩條公路需要改線，總長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年開始觀測到今，流域附近有潛漁站1954年開始觀測，章村站1961年開始觀測，孝豐站有較長的資料，1922年開始觀測，但中間有缺測年份，因此可以利用孝豐站的雨量資料來延長流域雨量資料。在壩址下游1公里處設(shè)有潛漁水文站，自1954年開始有觀測的流量資料。通過頻率計(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，成果見表1。通過典型縮放得豐（P=15％）、中(P=50％)、枯(P=85％)設(shè)計(jì)年徑流過程，見表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(m3/s).典型年典型年徑流量（m3/s)縮放倍比枯水年85%'1973平水年50%1957]豐水年15%1967(表2潛漁站設(shè)計(jì)年徑流過程（單位：m3/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Q3【4{5'6》78}9￥10$11—12,1…2[合計(jì)%根據(jù)調(diào)查1922年9月1日在壩址附近發(fā)生一場大洪水，推算得潛漁站洪峰流量為1350。這場洪水是發(fā)生后至今最大的一次洪水。缺測年份內(nèi)，沒有大于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、水庫水位庫容曲線表3水位容積曲線水位(m)485052*5560容積(10608？水位(m)6570758081容積(10618^水位(m)828384！8586容積(106120129:水位(m)8788899091容積(106；1702075、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（）/流量（/s）0(三、計(jì)算及分析1、選擇水庫死水位水庫使用T年后的淤積總?cè)莘e：(1)年淤積量：(2)式中，為水庫正常使用年限(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(m3/年)；為多年平均含沙量(kg/年)；為多年平均年徑流量(m3)；m為庫中泥沙沉積率(%)；P為淤積體的孔隙率；γ為泥沙顆粒的干容重(kg/m3)。根據(jù)實(shí)測泥沙資料得多年平均含沙量，泥沙干容重，泥沙沉積率m＝90％，孔隙率p＝，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,取水庫使用年限為100年查水位容積曲線(見表3)對應(yīng)的水位為，加上安全超高即得水庫死水位，。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)電方面要求保證出力不低于800千瓦，所以要對正常蓄水位進(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=，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容為，查水位庫容曲線。所以興利庫容用設(shè)計(jì)枯水年的徑流資料計(jì)算保證出力。P＝85%的設(shè)計(jì)年的年徑流過程如表5所示。表5P＝85%設(shè)計(jì)年年徑流過程月份3'4567891011/1212流量（m3/s）&~由于,故假設(shè)供水期為6月～次年2月。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12345：6789101112~平水年>根據(jù)表6中中水年的月平均流量資料，以3m3/s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=

(kw)出力差△N

(kw)頻率p%保證歷時(shí)t=8760p

(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)55327381348994074）260647947381348！99407427994057738【134899407430633319738-134899407434442582】73813489940744043！18447383369248518594437025121@11067385391397629669585176289&369369808629822222982222；8086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)洪水過程線的推求'本水庫為大(2)型水庫，工程等別為Ⅱ等，永久性水工建筑級別為2級。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%,需要推求5%、1％、%設(shè)計(jì)洪水過程線。按年最大值選樣方法在實(shí)測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1957~1972年有數(shù)據(jù)，故需用相關(guān)分析方法延長插補(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)對七天洪量進(jìn)行插補(bǔ)延展，相關(guān)性如圖3，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（106三W(106七天洪量W:(10619547021955284￥1956748<19574021958200^19592371960￥4781961659，196258519631160—1964409&19655101966232%19672441968》1671969387`19703051971500~1972108—19734841974287`19751661976}1191977238$對洪峰和各時(shí)段洪量系列進(jìn)行頻率計(jì)算，其中洪峰1922年9月1日有個(gè)特大值1350m3/s，因此要進(jìn)行特大值處理，利用統(tǒng)一處理法進(jìn)行頻率計(jì)算，同過計(jì)算機(jī)軟件繪制出PⅢ曲線后即可得各設(shè)計(jì)頻率的洪峰和洪量值。對洪峰和各時(shí)段進(jìn)行的頻率計(jì)算成果表分別如表9、表10、表11、表12所示，繪制出的PⅢ曲線分別如圖5、圖6、圖7、圖8所示。表9洪峰頻率計(jì)算表洪峰Qm(m3/s)N序號m頻率P(%)$~\\》/|—（*！·(表1024h洪量頻率計(jì)算表24小時(shí)洪量W(106@序號m頻率P(%)24小時(shí)洪量W(106序號m頻率P(%)1：13214{315~4165/17618$719…8209<211022}1123？1224表11三天洪量頻率計(jì)算表{序號m24小時(shí)洪量W(106頻率P(%)序號m24小時(shí)洪量W(106頻率P(%)1<13214'315>4165{17618^719)8209"211022/1123&1224—表12七天洪量頻率計(jì)算表序號m3天洪量W(106頻率P(%)序號m3天洪量W(106*頻率P(%)1132[143、15416》5176~187.19820…92110、2211$231224【"由PⅢ曲線查得5%、1%、%分別對應(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，用同頻率放大法對典型洪水過程線進(jìn)行放大，計(jì)算5%、1%、%的倍比成果如表13，并繪出洪水過程線圖如圖9所示。？表13放大倍比成果表設(shè)計(jì)頻率典型洪水5%K1%K<%K1d最大洪量W/3d最大洪量W!7d最大洪量W>最大洪峰1160`用上面求得的放大倍比分別對1963年典型洪水過程線進(jìn)行放大，得到5%、1%、%的設(shè)計(jì)洪水過程線計(jì)算表分別如表14所示。表14設(shè)計(jì)洪水過程線時(shí)段(Δt＝1h)典型洪水過程線一定標(biāo)準(zhǔn)下的設(shè)計(jì)洪水過程線）P=%P=1%P=5%06~172—738*415523）634|743857：97310^10011130#1217113230@14260%1531716335…1736218!37319350{2033021315【22305.2329324293\2544526(57527675~2880529915-301000}311060321100【33112034)106035950/3686437760<38660,3961740470…4137042~30643260@4423545227…46240》4725348269￥4927750~28651295《5229053263:54277{5526556252|5724558,23559224：6021261205<62192|6318064161&6515566、14567130】6811869118。70103,719772927385768279798265855588439141943397361004310349106531095011248115471184612144124431274113039133371363513934142331453214831151