工程水文学课程设计

'一、设计任务为江西良田水库提供设计来水系列，由设计暴雨推求设计（保坝）洪水P=0.1%（校核洪水P=0.01%）。二、设计资料（一）流域情况良田站以上控制流域面积仅44.5km2，年降雨1500~1600mm，暴雨季节3~8月，历时2~3天。邻近四个测站:峡江、吉安、桑庄、寨头（如右图）有多年降雨资料。（二）暴雨情况良田站水文资料很短，无法采用实测洪水资料推求设计洪水。因此，利用本地区暴雨资料（如下表）推求设计暴雨，而后再推求设计洪水。良田站及其邻近地区的实测暴雨系列，历史洪水，特大暴雨资料情况站名实测暴雨系列特大暴雨，历史洪水良田75~78年Q=216m3/s，N=80年峡江53~80年吉安36~80年桑庄57~80年X1日=416mm，N=100~150（74.8.11）寨头57~80年沙港X1日=396mm，N=100~150（69.6.30）具体暴雨数据见《工程水文课程设计任务书》表1~表5，本课程设计书不再另行收录。17/17 一、设计方案（一）设计暴雨Xp(t)的推求点设计暴雨的计算方法有:1）单站点暴雨频率计算，2）点暴雨等值线图法，3）分区综合法。本次采用分区综合法。分区综合法的大致步骤：1）以点带面→2）适线法推求X1日，p→3）将X1日，p转换成Xt，p（t=3h,6h,9h,……）→4）选典型暴雨同频率放大得Xp(t)。1.X1日，P的推求（见附录表1~图2)）1)同分布检验经检验峡江、吉安、桑庄、寨头各测站的资料可以认为属于同一总体。此次设计不再检验。2)频率计算，求最大一日暴雨X1日,p经检验四站数据来自同一整体，故采用均值法进行点暴雨频率曲线的推求。即将气候一致区内各站暴雨资料系列的经验分布点据点绘在同一机率格纸上，经验分布点据呈带状散步在总体的附近，因此可以通过点群中心拟合一条理论频率曲线，作为总体分布曲线。a)采用经验频率公式p=m/(n+1)及分开处理的方法，分别计算各年点暴雨的经验频率。计算中将良田站的历史洪水移用到峡江站，作为峡江站的历史洪水资料（转换成暴雨时用八省一院公式）:将沙港站的特大暴雨移用到寨头站，作为寨头站的历史调查暴雨。b)将经验点据点绘在机率格纸上，实际操作时将数据输入计算机中的电子表单中，适线程序自行在程序内点绘。c)选初值EX=88，Cv=0.45，Cs=6Cv，输入适线程序中，得到最初的17/17 频率曲线，在程序中不断调整EX值和Cv值，使得频率曲线尽量拟合经验点距。最终确定EX=103.2，Cv=0.68，Cs=2.99,得到配好的频率曲线。a)在配好的频率曲线上查得X1日，0.01%=828.36mm。1.设计暴雨过程的计算（见附录表3）主要采用同频率缩放法推求良田0.01%的设计暴雨过程。1)各时段同频率设计雨量采用公式Xt，p=1.1X1日，p*（t/24）1-n来计算，n＝0.6，t=3,6,9,12,15,18,21,24，计算得到各时段累计设计雨量Xt，p。2)计算各时段相邻雨量差，再以典型暴雨进行排位，即得各时段设计暴雨Xp（t）。（一）产汇流方案（蓄满产流）1.产流方案及其参数（见附图图1~图4、附录表4~表12）在设计暴雨中，由于稀遇频率的设计暴雨量很大，损失相对较小。因此，一般采用简化模型（如右图所示）来计算，其前段降雨量尽量满足土壤蓄水量，即初损。而后假定μ（稳渗），算得地面径流深Rs和地下径流深Rg，再列表求出μ，若与假定相符，则假定μ即为所求。1)点绘良田站76年6月17日，毛背站75年5月13日、76年7月9日和77年6月26日流量、雨量过程；2)计算次洪总量R（R=3.6∑Qi△t/F=10.8∑Qi/F）和降雨总量X；3)初损I=X-R；17/17 1)由流量过程线以地面径流停止点为控制分割出Rs，Rg；2)用试错法求μ。假定μ列表计算Rs，Rg，如与分割的Rs，Rg相近则μ为所采用值；i.X≥μ△t，Rg＝μ△t，Rs＝X-Rg;ii.X＜μ△t，Rg＝X，Rs＝0;3)最后求平均，得出=（μ1+μ2+μ3+μ4）/4，计算结果为=4.23。1.汇流方案及其参数（见附录表13~表14，附图图5~图6）1)地表汇流地面汇流的计算方法有：经验公式法：如单位线，经验公式等；推理公式法：如等流时线法，水科院推理公式法，推理△过程线法，汇流系数法。a)方案：采用八省一院公式，本流域tc＜τ；b)m初值的确定：选用毛背站76.7，77.6，75.5和良田站76.6四次洪水用上述公式计算m值。良田F＝44.5km2、L＝15.4km、J＝0.0086，毛背F＝39.3km2、L＝12.3km、J＝0.00214。求各站的径流峰值Qm及tc，Rs，由上述公式反推求得m；c)m初值的检验：用m值推求洪水过程，与实测值进行比较。计算步骤如下：i.用m初值，对该次降雨过程的每个△t＝1小时，按所给定公式推求；ii.假定其过程为三角形，底宽可用所给定公式算得；iii.17/17 将各时段相应的三角形过程线迭加，与实测洪水过程线对比，如相差过大，则重新假定m重复计算。如果相差不大，则认为所求m值合理；i.m值单站综合，点绘各次洪水，Qm/F～m相关图，取上端趋于稳定的m值，为设计暴雨之m值。（一）由设计暴雨推求设计洪水1.Xp（t）的产流计算（见附录表15）由得到的各时段设计暴雨过程及所求得的进行地上、地下净雨分割。△t取3小时，I＝0；2.地表径流过程计算（见附录表16、附图图7）1)用前面求得的m值，用公式；2)假定其过程为三角形，底宽为；3)将各时段相应的三角形过程线迭加，即得地表径流过程；3.地下汇流过程的推求(简化三角形法)（见附图图7）1)假定Rg＝∑μ；2)出流过程为等腰三角形；3)地下水出流底宽Tg＝2Ts；4)绘图计算各时段的地下出流量Qg4.断面设计洪水过程线的推求在图上将Qs(t)与Qg(t)迭加，即可求设计过程线（见附图图8）。一、设计成果Qm=1330m3/s(降雨径流相关法Qm=1360m3/s)。另附降雨径流相关图法算产流方案。（见附录表17~表18、附图图9~图11）。17/17 一、设计小结通过此次课程设计，我对由暴雨资料推求设计洪水的整个步骤操作有了更加扎实的掌握，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。这次课程设计在设计中遇到了很多问题，最后在通过网络搜索，询问同学老师，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可!课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我掌握了X1日，P的推求、设计暴雨过程的计算、产汇流方案的解决等等。我认为，在这学期的课设中，不仅培养了个人独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在课设中，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。17/17 回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰!17/17 一、附录表1各测站各年最大一日暴雨经验频率表17/17 图2表3设计暴雨过程计算表17/17 表4良田76.6地上地下径流划分及降雨资料表5毛背75.5地上地下径流划分及降雨资料17/17 表6毛背76.7地上地下径流划分及降雨资料17/17 表7毛背77.6地上地下径流划分及降雨资料17/17 表8良田站76年6月μ值试算表表9毛背站75年5月μ值试算表17/17 表10毛背站76年7月μ值试算表表11毛背站77年6月μ值试算表17/17 值计算表表12值计算表表13毛背站76.7各降雨径流表表14Q/F~m表17/17 表15设计暴雨地上地下径流划分表表16设计暴雨降雨径流表表17降雨径流相关表17/17 表18设计暴雨降雨降雨径流表（降雨径流相关图法）17/17'