陂下水库设计洪水工程水文学课程设计

'目录第1章基本资料………………………………………………………………1工程概况…………………………………………………………………1设计资料………………………………………………………………1第2章设计要点……………………………………………………………3设计标准…………………………………………………………………3确定流域参数……………………………………………………………3设计暴雨…………………………………………………………………3损失参数…………………………………………………………………11汇流参数…………………………………………………………………11设计洪峰流量推求………………………………………………………11设计洪水过程线…………………………………………………………13第3章设计成果……………………………………………………………18第4章成果合理性分析……………………………………………………19附录………………………………………………………………………………20 第1章基本资料工程概况水库概况陂下水库位于福建省长汀县四都乡，与江西省毗邻。坝址位于汀江支流濯田河的小支流陂下河上。濯田河水力资源丰富，经流域规划，提出水力发电四级开发方案，陂下水库为一级龙头水库。根据地形、地质条件，总库容初估约为5000~6000万m3，属中型水库，装机容量5000kW左右，属小型电站。水工建筑物为三级建筑物，大坝为砌石坝。流域概况陂下水库坝址以上流域面积166km2，流域为山丘区，平均高度500m，主河长30．4km，主河道平均比降7．82‰。流域内植被良好，土壤以红壤土为主。流域内雨量丰沛，多年平均降雨量1617．5mm，主要集中在四~九月，其中四~六月份以锋面雨为主，七~九月份以台风雨为主。流域内多年平均径流深981mm，多年平均陆面蒸发量636．5mm，多年平均水面蒸发量990mm。设计资料资料概况陂下水库坝址处无实测流量资料，流域内也无实测雨量资料。坝址下游约1km处有四都雨量站，具有1956~1975年实测降雨系列。陂下河1973年5月31日发生过一场特大暴雨，四都站实测最大一日雨量332．5mm，经调查，重现期约为80~100年。流域附近有观音桥、官庄、上杭、桃溪、杨家坊水文站及长汀、新桥、铁长、庵杰、四都、濯田等雨量站。资料情况见表1。其它资料：水利水电工程设计洪水计算手册，福建省水文手册、龙岩地区简易水文手册、龙岩地区水文图集。设计资料1．各水文站站有关资料年限统计表，见表1。2.暴雨资料长汀、四都、濯田站实测短历时暴雨资料，见表2。3.福建省暴雨点~面折算关系，见表3。4.福建省设计暴雨时程分配，见表4。 5.福建省次暴雨强度和损失参数μ关系，见表5。6.降雨历时等于24小时的径流系数α值表，见表6。7.福建省汇流参数m经验公式，见表7。8.汇流参数m值查用表，见表8。9.福建省24h暴雨洪水概化过程线系数表，见表9。10.福建省龙岩市和江西省赣州市部分水文站洪峰流量分析成果表，见表10。 第2章设计要点设计标准根据工程规模确定设计洪水标准，包括设计洪水标准和校核洪水标准。该水库为三级建筑物，大坝为砌石坝，设计标准为50年一遇，校核标准为500年一遇。确定流域参数根据万分之一地形图，坝址以上集水面积F为166km2，主河道长度L为，主河道河底比降为‰。设计暴雨暴雨递减指数根据长汀雨量站各种历时T=3h、6h、12h、24h实测最大雨量系列进行频率分析，其中1966年暴雨可以认为是1936年以来最大。求出P=%，1%，2%，10%，20%设计雨量，并化为降雨强度，在双对数纸上点绘T和关系，并图解出暴雨递减指数。表2-1长汀3h降雨量经验频率成果表序号降水量（mm）经验频率（%）序号降水量（mm）经验频率（%）111212313414557156167178189191020经计算，Ex=Cv=调整后得： 图2-1表2-2长汀6h降雨量经验频率成果表序号降水量（mm）经验频率（%）序号降水量（mm）经验频率(%)111602130123134145156167178189191020经计算，Ex=Cv=调整后得： 图2-2表2-3长汀12h降雨量经验频率成果表序号降水量（mm）经验频率（%）序号降水量（mm）经验频率（%）1192203214225236247258100269271028112912301331143215331634173518 经计算，Ex=Cv=调整后得：图2-3表2-4长汀24h降雨量经验频率成果表序号降水量（mm）经验频率（%）序号降水量（mm）经验频率（%）1202213224144235139246257268278991222810291130123113321433 15341635173618371938经计算，Ex=Cv=调整后得：图2-4表2-5长汀设计雨量成果表P(%)T(h)121020CvCs/Cv361224表2-6P=%长汀降雨强度表T（h）设计雨量（mm）降雨强度(mm/h)36 1224表2-7P=1%长汀降雨强度表T(h)设计雨量（mm）降雨强度（mm/h）361224表2-8P=2%长汀降雨强度表T(h)设计雨量（mm）降雨强度（mm/h）361224表2-9P=10%长汀降雨强度表T(h)设计雨量（mm）降雨强度（mm/h）361224表2-10P=20%长汀降雨强度表T(h)设计雨量（mm）降雨强度（mm/h）361224 图2-5根据长汀站降雨强度与时间对数关系曲线，见图2-5，解出暴雨递减指数并求其平均值，为最终的暴雨递减指数。四都站24h设计暴雨计算根据四都站实测日最大雨量进行频率分析，其中1973年暴雨须作特大值处理，求出设计日雨量，再按经验关系：，换算为24h设计雨量。表2-11四都最大一日降水量经验频率成果表序号降水量（mm）经验频率（%）序号降水量（mm）经验频率（%）1118921286313414515616717818919109020经计算，,Ex=Cv=调整后得： 图2-6表2-12四都24h设计暴雨单位：mm频率雨量%2%设计日雨量24h设计雨量设计雨力SP当P=2%时，根据公式求出设计雨力=。当P=%时，为。求各种历时设计雨量利用暴雨公式：（）推求1h、3h、6h、24h设计雨量。表2-13P=2%时各种历时设计雨量表T（h）13624Ht,p(mm)表2-14P=%时各种历时设计雨量表T（h）13624 Ht,p(mm)陂下水库坝址以上流域面平均设计雨量及时程分配直接移用四都站设计雨量，按福建省暴雨点~面折算关系求陂下水库各种历时流域设计面平均雨量。按福建省水文手册中24h设计暴雨典型分配推求设计暴雨时程分配（表3）。查表并由内插法算得：表2-15陂下水库坝址以上流域点~面折算系数成果表T（h）13624折算系数表2-16P=2%时设计面平均雨量表T（h）13624设计面平均雨量(mm)表2-17设计暴雨时程分配表（p=2%)（mm）日程最大24小时时段历时662136占H1%100占（H3-H1）%100占（H6-H3）%100占（H24-H6）%204238设计暴雨过程表2-18P=%时设计面平均雨量表T（h）13624设计面平均雨量(mm)表2-19P=%时暴雨时程分配表(mm)日程最大24小时时段历时662136占H1%100占（H3-H1）%100占（H6-H3）%100占（H24-H6）%204238设计暴雨过程求设计净雨过程按福建省水文手册规定，24h设计暴雨不扣损，直接将设计暴雨过程作为设计净雨过程损失参数μP=2%时，i次=H24,p/24=h，查表并由内插法算得，μ=h P=时，i次=H24,p/24=h，查表并由内插法算得，μ=h汇流参数m按福建省水文手册经验关系：推求。主河道长度L=，主河道河底比降J=‰。L/J1/3=，查表并由内插法算得，m=设计洪峰流量推求用推理公式计算：当时：当时：采用试算法，试算法步骤如下：①由（D）式计算。②假定一个，代入（B）式计算出τ。③计算（1）当时：由（A1）式计算。（2）当时：由（A2）式计算。④比较和，（1）当，即为所求；（2）当，将，返回②。式中ε为误差标准。试算法：P=%时= 表2-20P=%设计洪峰流量试算表Qmp(m3/s）TcτQmp’(m3/s255026892600270126502713270027242710272627202729273027312740273327502735取校核洪峰流量Qmp=2730m3/sτ=P=2%时=表2-21P=2%时试算成果表Qmp(m3/sTcτQmp’(m3/s）1400146114101463142014661430146814401471145014731460147514701478148014801490148215001485取设计洪峰流量Qmp=1480m3/sτ=设计洪水过程线分割时段地表径流和地下径流记时段净雨为Ri，时段地表净雨为RSi，时段地下净雨为Rgi。当Ri>μ：当：地表净雨（mm）地下净雨（mm）表2-22P=2%时时段地表和地下净雨量表时段历时（h）662136Rgi(mm)Rsi（mm）0 地表净雨=地下净雨=表2-23P=%时时段地表和地下净雨量表时段历时（h）662136Rgi(mm)Rsi（mm）0地表净雨=地下净雨=计算设计洪量当P=2%时，根据公式算得地表洪量=m3地下洪量=m3P=%时，根据公式算得地表洪量=m3地下洪量=m3地表洪水过程线采用福建省概化洪水过程线推求。先计算洪水形状系数，式中，，T为地表洪水过程线的底宽，24h设计雨量固定为50h，然后根据γ值查关系表（见表9），乘以地表洪峰流量即得设计地表洪水过程线（表9）。P=2%时，=P=%时，=表2-24设计/校核洪水过程线表t(h)p=2%Qt(m3/s)Qm(m3/s)Qt+QmP=%Qt(m3/s)Qm(m3/s)Qt+QmQt/Qm(%)(m3/s)Qt/Qm(%)(m3/s)0000000003345392637706861096158151737107121191971721481271414123520255914915165927622298101751719232225347 11203192223742740112241212624453047513290223125353256714417244417703580515687267131267371304107727110419873820261610014802815081002730402770121128123922334122741799529102418354218771866031691121845126219505335373193147978204063444074850798213373637462252675222903832853555590232534029346757524242184125940160461251894323234962412261116345207300653653062521141157418935246084448713140136982259912445477828112120500086860012412451848412212252838311911953818111711754797911411455777711211256767610910957747410710758727210410459707010210260696999996167679797626565949463646492926462628989656060878766585884846757578282685555797969535377777052527474 71505072727248487070734646676774454565657543436262764141606077404057577838385555793636525280343450508133334747823131454583292942428428284040852626373786242435358722223232882121303089191927279017172525911515222292141420209312121717941010151595991212967710109755779833559922221000000图2-7设计洪水地表过程线 图2-8校核洪水地表过程线地下洪水过程线地下洪水过程线概化为等腰三角形，底宽是地表洪水过程线底宽的两倍，洪峰流量，T为地表洪水过程线的底宽。P=2%时，=86m3/sP=%时，=124m3/s 图2-9地下洪水过程线设计洪水过程线将地下洪水过程线的洪峰流量置于地表洪水过程线的终止点，起涨点和地表洪水过程线的起涨点重合，中间过程按直线内插，然后同时刻地表流量和地下流量叠加即得设计洪水过程线。 图2-10设计洪水过程线图2-11校核洪水过程线第3章设计成果表3-1设计成果表暴雨递减指数n2四都站24h设计雨量H24,p（mm）设计雨力Sp(mm)损失参数μ(mm/h)汇流参数m设计洪峰流量Qmp(m3/s)设计1480校核2730地表净雨Rs(mm)地下净雨Rg(mm)地表洪量Ws(m3)地下洪量Wg(m3)洪水形状系数γ地下洪峰流量Qmg(m3/s)设计86校核124 第4章成果合理性分析根据福建省及江西省赣州市部分小流域实测洪水频率计算成果分析论证陂下水库设计洪水的合理性和可靠性。设面积为取对数为x，洪峰流量取对数为y表4-1成果合理性分析成果表F(km2)Qm(m3/s)logFlogQm3771330527162074127205888650079226202809802571921060 654294064222209111760348123056926004671150400经计算，回归线性方程为：y=+。以95%为置信区间做该直线的两条平行线作为所有点的包线,经计算，两条平行线的方程分别为Y=+y=+做成果分析，把F=166，Qm=1480m3/s点在图中，该点刚好落在包线的区域内部，所以坡下水库设计洪水合理。图4-1附录附表1各水文站站有关资料年限统计表站名观音桥官庄上杭桃溪杨家坊长汀新桥铁长庵杰四都濯田流域面积（km2）37734685888527741流量流量流量流量流量雨量雨量雨量雨量雨量雨量 观测项目资料年限1958~19751951~19751941~19751958~19751958~19751941~19751956~19751963~19751965~19751956~19751956~1975附表2．各雨量站逐年各时段最大降水量统计表站名长汀四都濯田年份3h6h12h24h最大一日最大一日193695．11937116．81938103．4193995．6113．7194077．1100．7194167．584．9194298．5139．0194351．559．5194459．389．0194569．176．7194689．8108．5194765．593．61948106．6112．519491950195162．6137．3195257．769．9195397．2104．3195451．756．9195574．686．6195624．937．553．279．584．284．3195750．151．277．4102．483．4123．7195839．649．353．361．174．670．1195995．5130．0141．7144．086．0137．6196045．452．552．766．277．391．0196152．260．085．8101．890．0165．8196243．378．192．5102．7118．995．0196341．858．575．5112．383．896．8196464．196．9129．8167．7108．2159．9196546．552．9100．0148．2121．280．01966154．4174．7178．8219．6171．8196．1196741．146．458．770．365．184．1 196857．059．574．1112．855．278．6196963．464．183．595．493．4113．2197050．160．673．2115．889．0110．5197155．956．257．458．354．366．8197247．962．289．490．4110．4141．1197351．364．2111．1133．6332．5161．4197453．779．2113．7138．9130．1110．1197556．596．6106．4122．0108．2138．4附表3．福建省暴雨点~面折算关系表F（km2）t（h）0204060801001201401601801361224附表4．福建省设计暴雨时程分配表日程最大24小时时段历时（h）662136占H1%100占（H3-H1）%100占（H6-H3）%100占（H24-H6）%204238附表5．福建省次暴雨强度和损失参数μ关系表（单位：mm/h）051015202530μ02．03．75．26．47．38．1附表6．降雨历时等于24小时的径流系数α值表（设计手册）地区H24（mm）土壤粘土类壤土类沙壤土类山区100~200~~~200~300~~~300~400~~~400~500~~~500以上以上以上以上 丘陵区100~200~~~200~300~~~300~400~~~400~500~~~500以上以上以上以上附表7福建省汇流参数m经验关系表L/J1/320406080100120140160mL/J1/3180200220240260280300m附表8.汇流参数m值查用表（设计手册）类别雨洪特征、河道特征、土壤植被流域特征因素θ1~1010~3030~90Ⅰ雨量丰沛的湿润山区，植被条件优良，森林覆盖率达70%以上，多为深山原始森林区，枯枝落叶层厚，壤中流较丰富，河床呈山区形大卵石、大砾石河槽，有跌水，洪水多呈缓落型。~~~Ⅱ南方、东北湿润山丘，植被条件良好，以灌木林、竹林为主的石山区，或森林覆盖率达40~50%，，或流域内以水稻田或优良的草皮为主，河床多砾石、卵石，两岸滩地杂草丛生，大洪水多为尖瘦型，中小洪水多为矮胖型。~~~Ⅲ南、北方地理景观过渡区，植被条件一般，以稀疏林、针叶林、幼林为主的土石山区或流域内耕地较多。~~~Ⅳ北方半干旱地区，植被条件差，以荒草坡、梯田或少量的稀疏林为主的土石山区，瀚作物较多，河道呈宽浅型，间歇型水流，洪水陡涨陡落。~~~备注：附表9.福建省24h暴雨洪水概化过程线系数表（Qt/Qm%）γt(h) 000000000000367891011121314151610010010010010010010010010010010017181920212223242526303540455000000000000附表10福建省龙岩市和江西省赣州市部分水文站洪峰流量分析成果表地区站名F（km2）L（km）J（‰）设计洪峰流量P=10%P=2%P=1%P=% 龙岩观音桥37763840133015301740桃溪52740960162020002200杨家坊741571620272032003700上杭58882154360650072007900永定792511570262031003600中山2804258098011601350柳溪150257300340龙门19225630106012501470东兴654401770294034604600麦元642581320222026003000赣州瑞金911671200176017803220筠门岭34843770123014401650羊信江569601740260029803370西江46751730115013501520会同15212400480570........忽略此处.......'