工程水文学课程设计任务书与指导书1说明书1

'一、目的课程设计是培养学生运用所学理论知识解决实际问题的重要环节。主要目的在于：通过较系统的复习、巩固所学理论知识，联系实际、解决生产中的现实问题；初步了解和掌握工程水文设计工作的内容、方法和步骤；培养学生分析问题、解决问题的能力。二、选题本课程设计为安集海灌区引、蓄水工程规划设计中的水文水利计算。三、资料（一）位置安集海灌区位于新疆维吾尔自治区沙湾县境内的西部，距沙湾县城约20公里。处于准葛尔盆地南缘，天山北坡的巴音沟河冲积扇和冲积平原上。（二）水源及水文1、水源主要水源是巴音沟河，其次春季有部分融雪水。2、水文资料错误！未找到引用源。巴音沟发源于天山山系中部的伊乃尔卡山的北坡。全长约100-120公里，河川径流主要为高山冰雪补给，山区暴雨对洪水的形成起重要作用。黑山头水文站为基本测站，建于1954年，为准备渠首上移，于1966年在头道沟设专用测站,至1971年撤消，测站位置见巴音沟示意图。错误！未找到引用源。黑山头站集水面积1688km2,河床纵坡比约1/70,河床宽约300m左右。两岸为40-60m的砂卵石沉积层悬崖，在测站附近建的渠首将报废。黑山头站至安大桥约15km,河床纵坡比约1/70-1/100,河床宽约1000m,为卵石组成。河床渗漏严重，据短期测定一般渗漏损失为35-45%,枯水期达70-80%.安大桥至水库附近河道长约12km,河床纵坡比为1/100-1/200,河床为砂砾石，两岸为砂石和壤土覆盖。黑山头站历史逐年平均流量如表1；黑山头站悬移质含沙量如表2;黑山头站推移质输沙率如表3;黑山头站最大流量和最小流量如表4。错误！未找到引用源。头道沟水文站在黑山头站上游约15km处，集水面积约为1500km2o 头道沟站历年逐月平均流量如表5;头道沟站推移质输沙率如表6;头道沟站悬移质输沙率如表7o（三）气象由安集海气象站观测资料获取。1、历年逐月平均降水量如表8;2、历年逐月蒸发量如表9。（四）作物种植比例、灌溉制度及可耕地1、乡镇、团场种植比例如表10和表11;2、作物灌溉制度如表12;3、可耕地：乡镇拟8万亩，团场45万亩。（五）安集海水库水位~面积~库容关系如表13。（六）其他1、年径流量统计参数比较如表14;2、洪峰、洪量频率计算成果统计如表15。、任务（一）为进一步发展农牧业，生产更多的农牧产品，更好地促进乌鲁木齐、石河子、奎屯、克拉玛依等大中城市的工业发展，繁荣城乡经济，需建引、蓄水工程。由于原黑山头渠首因淤积严重，拟在头道沟建新渠首，下游黑山头渠首作为冲沙水回收渠首。头道沟至黑山头引水渠线长18km,黑山头至灌区附近的总分水闸，引水渠线长17.4km,设计流量为60m3/s。总分水闸闸前水位定为614.40m，总分水闸向东分水出冬夏引水渠，设计流量为20m3/So水库为贯注式平原水库，设东、西两座泄水闸，西泄水闸考虑水库防洪保坝，设计流量为30n?/s,东泄水闸设计流量为6n?/s。两泄水闸平均水位均为453.00m。（二）为确定引、蓄水工程的规模、尺寸，需求出两种灌溉保证率情况下的设计年径流来水过程；确定头道沟渠首的引水流量；计算两种灌溉面积情况下的用水过程；进行水库兴利调节计算，求出所需要的库容。（三）为保证大坝安全，求出设计标准和校核标准情况的设计洪水过程，进行调洪演算,求出设计调洪库容和下泄流量过程，最高洪水位。 1、为提高资料的代表性，先利用黑山头站的资料将头到沟站的历年逐月平均流量延展（汛期回归分析，非汛期图形相关）；1982年以后的资料可查水文年鉴获取。6月的相关方程计算如下：表1黑山头站与头道沟站6月平均流量计算表均值:98.876=16.645109.46=18.233年份黑山头站头道沟站与-1fc-jnr月均流量刀均流量196615.917.90.87200.9817-0.1280-0.01830.01640.00030.0000196722.823.41.25051.28340.25050.28340.06270.08030.0050196817.719.20.97081.0530-0.02920.05300.00090.00280.0000196922.425.21.22851.38210.22850.38210.05220.14600.0076197011.211.30.61430.6198-0.3857-0.38020.14880.14460.021519719.8712.40.54130.6801-0.4587-0.31990.21040.10230.0215总计99.87109.40.4910.4760.056平均16.64518.233均方差:=5.445=5.628相关系数:£（褊-讹）”-1）7=1/=!=0.982 回归系数:R、=Z=0.982x竺里=1.025y/xax5.445y倚x的线性回归方程y=y+/?、』兀-x)=1.025x(x-16.645)=1.025%+1.172回归直线的均方差S、=CFV71-r2=5.628XVl-1.9822=1.063yy即占亍的5.8%,小于15%。相关系数的机误Er=0・6745^X=0.6745x1-0.982276=0.0104Er=4x0.010=0.040所以门4£「，说明两变量之间的相关关系存在。7、8、9月相关方程计算同6月，得到；7月的相关方程：y=1.012x+2.1808月的相关方程：y=1.1兀一1.269月的相关方程：y=l・30b—1.6512•根据相关方程，插补出1972---1978年汛期6—9月的平均流量计算成果为：表2头道沟6—9月流量资料，单位（m3/s）678912121212197222.1023.8227.7030.2136.7039.1110.7012.27197314.4015.9334.1036.6925.6026.9013.3015.65197418.6020.2444.8047.5232.6034.607.968.70197512.1013.5726.3028.8031.1032.959.9111.24197615.5017.0629.6032.1422.4023.389.7110.98197719.6021.2624.3026.7728.1029.6515.401&38备注：1代表黑山头站，2代表头道沟站。3、绘制频率曲线 表31972-1977年头道沟站其余月份即非汛期的流量资料。单位（m2/sI1234510111219721.941.812.762.817.076.584.622.5019732.262.572.872.843.866.254.052.8219742.342.533.153.449.415.833.961.9319752.302.502.592.302.265.283.612.7219762.292.612.502.925.995.793.733.2419772.132.063.764.032.146.803.632.0719782.121.992.462.074.68把以上资料和插补资料以及1966—1971年度逐月平均流量按照水利年度排列求平均流量,见下表，水利年度划分为上7下6.表41966-一1978年水利年度平均流量计算年月789101112123456平均1966-673345.222.28.014.624.183.383.362.952.87.2723.413.361967-6833297.354.823.022.672.032.232.132.024.1519.29.301968-6936.62&68.965.063.42.361.211.682.412.986.0825.210.381969-7042.640.112.55.933.433.332.82.562.543」75.2111.311.291970-7141.82&918.96.983.852.3922.422.693.273.9312.410.791971-7238.833.615.36.974.472.891.941.812.762.817.0723.811.851972-7330.239.112.36.584.622.52.262.572.872.843.8615.910.471973-7436.726.915.76.254.052.822.342.533.153.449.4120.211.121974-7547.534.6&75.833.961.932.32.52.592.32.2613.610.671975-762&83311.25.283.612.722.292.612.52.925.9917.19.831976-7732.123.4115.793.733.242.132.063.764.032.1421.39.551977-7826.829.718.46.83.632.072.121.992.462.074.6827.210.65已知头道沟站1954〜1964水利年度平均流量资料如下表示表5头道沟站1954〜1964水利年度平均流量资料（单位：m%）区间区间区间1954〜19559.041955〜195610.151956〜195710.521957〜19589.031958〜195912.571959〜196013.331960〜196110.391961〜196210.281962〜196313.601963〜196410.641964〜196511.85 根据表4、5平均流量资料，对1954—-1978年的平均流量进行频率计算表6头道沟站平均流量频率计算资料经验频率及统计参数的计算年份平均流量序号排序模比系数ki毎-1（&一1）2p=mn+11954-559.04113.61.250.250.061441955-5610.15213.：561.230.230.050981956-5710.52313.331.220.220.0497131957-589.03412.571.150.150.0235171958-5912.57511.851.090.090.0076211959-6013.33611.851.090.090.0076251960-6110.39711.291.040.040.0013291961-6210.28811.121.020.020.0004331962-6313.6910.790.99-0.010.0001381963-6410.641010.670.98-0.020.0004421964-6511.851110.650.98-0.020.0005461966-6713.361210.610.98-0.020.0006501967-689.301310.520.97-0.030.0012541968-6910.381410.470.96-0.040.0016581969-7011.291510.390.95-0.050.0022631970-7110.791610.380.95-0.050.0023671971-7211.851710.280.94-0.060.0032711972-7310.471810.150.93-0.070.0047751973-7411.12199.830.90-0.100.0096791974-7510.67209.550.88-0.120.0153831975-769.83219.300.85-0.150.0215881976-779.55229.040.83-0.170.0291921977-7810.65239.030.83-0.170.029496总计250.66250.6623.000.000.3243将数据整理后，打开水文频率分布曲线适线软件，进行配线，1、软件默认最优拟合Cs/Cv=8.23进行配线，频率曲线与经验点据配合较好2、目估适线，采用Cs/Cv=4进行配线，头部和尾部较高3、依然目估适线，采用Cs/Cv=3・5,头部和尾部依然稍高。将以上三种配线对比，最终采用第一种软件配线，该配线的经验点据和频率曲线拟合率达到98%,配线选配表如表7示 表7频率曲线选配计算表频率第一次配线（采用）第二次配线第三次配线P(%)Ex=10.90Cv=0.13Cs/Cv=8.23Ex=10.90Cv=0.13Cs/Cv=4Ex=10.90Cv=0.13Cs/Cv=3.5JXpK.Xp115.25166.2314.73160.5614.66159.79513.58148.0213.42146.2813.4146.061012.8139.5212.78139.3012.77139.192011.96130.3612.04131.2412.05131.355010.65116.0910.78117.5010.79117.61759.86107.479.89107.809.89107.80909.32101.599.18100.069.1799.95959.0798.868.895.928.7795.5999&7295.058.158&84&088&07配线图如下图示 图1第一次配线平均流量频率曲线987654321098765432didiHIdi1didiHIdidi01O:|5♦O0.512510203040506070809095989999.599.999.99频率㈱ giB6・6B6.66966668BSB06080Z09OS0寸0C0(N0LS2LSO■w®.・・■■••••••06詁匸•f••••••is.・：k•:…<曇関<•••••••••••••••••••••••••••••・2…jW・？•・i.•••••••...........Ln1j/l•v*.1./i:::1/1:::::::::[・i・AH-11:::11:::1丄.•••::::::j•,L1-i-1•••••j1—:::••••••17aI/«I“””””I1i::::::iJf<^ri_i:::::::::•••*Are•••••••••••••••••••••••••::::11・••••••••••••••••••••••••II”1..........1::::::>•••••••••••••••••••••••••••I1i1!/••••••••••••••••••IJii1I7■••••••••••…1..........im••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••JJ<1:::•••••••••••••••••••••••••••••11t-OCDCO(LG&均再坚事* 平均疣星Gn3/S)•••••••••4•••♦y0.5」25若203040506070809095989999.599.999.99S8•••■••••••o•••< 4、根据《中华人民共和国水利行业标准》(SL44-2006)选取60%和75%两种设计保证率，在频率软件上查得设计率60%对应的平均流量为10.33m3A，根据行业标准选择1968-1969为代表年；在频率软件上查得设计保证率75%对应的平均流量为9.86加根据行业标准选择1975—-1976年为代表年，采用同倍比方法对年均流量过程线进行缩放。缩放比分别为龄皆996如表8示表8代表年同倍比缩放7891011121234561968-6936.602&608.965.063.402.361.211.682.412.986.0825.20设计36.4528.498.925.043.392.351.211.672.402.976.0625.101975-7628.8032.9511.245.283.612.722.292.612.502.925.9917.06设计28.8933.0511.275.303.622.732.302.622.512.936.0117.11 1、灌溉设计用水计算假定团场灌溉面积为45万亩，乡镇的灌溉面积为8万亩。表9月毛灌溉用水定额（单位：亦/亩）7891011456乡镇153.48123.2976.0433.747.6256.0169.5359.44团场96.4668.4151.2425.613.6639.4551.3369.93後定额工乡镇和团场用水量分别为表10地方月7891011456乡镇1227.84986.3260&32269.9260.9644&08556.24475.52团场1340.73078.452305.81152.45164.71775.252309.853146.85总计5568.544064.772914.121422.37225.662223.332866.093622.37注：用水量二月用水定额X面积2、河道冲沙用水量计算冲沙量本应该是头道沟站悬移质和推移质沉降的沙量的总和，因缺乏资料，借用黑山头站的资料；且悬移质泥沙的沉速未测定，仅以推移质泥沙计算，冲沙的沙水比为1：500.表10头道沟推移质输沙率月平均输沙率（kg/s）平均输沙率（kg/s）输沙量（万吨）最人日平均输沙率5月6月7月8月9月10月kg/s日/月1966018.444.264.918.1012.338.612812月8日196722143.734.50.70708.627.11187刀24日19680.0514.746.941.41.6609.016291398月15日19691.0624.439.7336.4808.7927.897.96月25日19703.738.8945.422.28.207.4623.61407月25日197105.2635.332.53.8305.6617.8807月23口河流月均输沙率:Wi二16二-E匕76j=昨=瑋/厂式中：)=1966〜1971年i=5---9月T——河流月输沙时间，以秒计，每月计30.4天，t=30.4x24x3600=2626560s;r——泥沙颗粒的干容重，r=2.0一-2.2吨阳,在此取平均值2.1吨//月平均冲沙量计算： w沙=⑷水x500计算结果如表12表12冲沙用水量计算5678910月平均输沙率1.1415.1442.533&086.50月平均输沙量0.141.935.324.760.811月平均冲沙水量70965266023804052'