水文学课程设计.doc

水利水电工程专业工程水文课程设计任务书工程水文学课程设计一、基本资料拟在某河上修建蓄水工程。坝址断面水文站内有1960-2006年的洪水流量观测资料，如表1所示。历史洪水洪峰流量调查资料如下：1878年为=14720m3/s, 1901年为=22100m3/s，为1901年以来的最大洪峰流量，1942年为8400m3/s。1878-1900年间其他洪水未能查清。分析选定的典型洪水过程如表2所示。表1 实测历年洪水资料统计表年份洪峰流量m3/s最大1d洪量(m3/s)h最大3d洪量(m3/s)h年份洪峰流量m3/s最大1d洪量(m3/s)h最大3d洪量(m3/s)h19609200110300187230198498121158402115701961850010002018360019853248388307014819627512901101529901986842197810178650196365241304813982019873264386507002419642100252004536019885671685004032619656325762161386201989542165420115980196654125834011680019906487768401400201967548665600118490199191201054201896831968240028560518401992884510311019102019693241390006895019936124734501321801970624574230135620199424562940052850197198010264211521995321037920689361972160018250353101996845110122018254019733245379327000519976243741021339801974632812350136420199885151021501836821975326139950704201999627875300135800197623692745051124200031643689067842197716201843034820200124892896054160197824582785652852200211891426025640197915401758033240200361207234012980619801200134202586020044832580101037401981541264520116583200510061204221560198232143850068490200632163948068654表2 典型洪水过程日时流量m3/s日时流量m3/s日时流量m3/s日时流量m3/s70124018398014489094489041652203420155634845608243024314616657210423512288084265317631012398013383283130186150143674144430103582205648183325164100124200245260243000二、设计任务根据以上资料推求百年一遇设计洪水的洪峰流量和洪水过程线。三、设计内容和步骤1、分别选取洪峰流量和时段洪量组成计算样本，计算相应频率，绘制P-频率曲线；2、根据P-频率曲线推求设计洪峰流量和时段洪量；3、频率计算成果合理性检查；4、计算放大倍比；5、推求设计洪水过程线。四、设计要求1、根据由流量资料推求设计洪水的方法进行相关计算分析。2、设计报告层次清楚、语言通顺、用语规范，绘图正确、书写整洁。3、设计时间：4月224月29日。4月29日下午2：00提交设计报告，组织答辩。五、提交成果每人提交计算说明书一份，用A4纸打印或手写。六、成绩考核：综合成绩=设计报告书60%+设计答辩30%+出勤10%。出现以下情况者设计成绩不及格：（1）没有完成设计任务；（2）没有按期提交报告；（3）抄袭他人设计报告；（4）答辩成绩为零者。一、设计洪峰流量的推求（1）有资料知，实测系列n为46年，调查考证期N=2006-1878+1=129年，1901年和1878年洪水为N年中第一、第二大洪峰流量。用独立样本法计算经验频率，结果见表1。表1 某坝址断面年最大流量经验频率计算年份洪峰流量（m3/s）序号经验频率M(N=129年）m(n=46年） PM(%) Pm(%)19012210010.77 0.7718781472021.54 1.541984981212.13 1960920024.26 1991912036.38 1992884548.51 19988515510.64 19618500612.77 19968451714.89 19868421817.02 19627512919.15 196365241021.28 199064871123.40 197463281225.53 196563251327.66 199962781429.79 197062451531.91 199762431634.04 199361241736.17 200361201838.30 198856711940.43 196754862042.55 198954212144.68 196654122246.81 198154122348.94 200448322451.06 198732642553.19 197532612655.32 198532482757.45 197332452859.57 196932412961.70 200632163063.83 198232143165.96 199532103268.09 200031643370.21 200124893472.34 197824583574.47 199424563676.60 196824003778.72 197623693880.85 196421003982.98 197716204085.11 197216004187.23 197915404289.36 198012004391.49 200211894493.62 200510064595.74 19719804697.87 （2）点绘洪峰流量经验频率曲线，曲线图见附表。从经验频率曲线上读取3点Q5%=9180m3/s、Q50%=5110m3/s、Q95%=1105m3,按三点法公式计算洪峰系列的参数。求得S=0.641。有附表3 S=f(CS)关系得CS=2.28，有附表4 CS=f()关系得：50%=-0.337,(5%-95%)=2.875。 =m3/s =m3/s (3)经多次适线，最后取=6056.5m3/s,Cv=0.46,Cs=3.5Cv,查Kp值表，得出相应于不同频率P的Kp值，Kp值乘以得相应的Qp值，绘出理论频率曲线。然后改变参数，重新配线。根据第一次适线结果，均值和Cv不变，减小Cs值，取Cs=3Cv，再查Kp值，计算Qp值，再次点绘理论频率曲线，发现理论频率曲线与经验点据配合较好，即作为最后采用的理论频率曲线。理论频率曲线选配计算表见表2。由此求得P=1%的设计设计洪峰流量Q1%=15141.25m3/s。表2 理论频率曲线选配计算表频率(%)第一次适线第二次适线Q=6056.5,Cv=0.46,Cs=3.5Cv=1.61Q=6056.5,Cv=0.46,Cs=3Cv=1.38KpQpKpQp12.5615504.64 2.515141.25 51.911507.35 1.8911446.79 101.619750.97 1.619750.97 201.317934.02 1.338055.15 500.885329.72 0.95450.85 750.663997.29 0.663997.29 900.543270.51 0.523149.38 950.53028.25 0.462785.99 990.452725.43 0.392362.04 二、由最大1d的实测洪量资料组成样本推求最大1d设计洪量 （1）用独立样本法计算经验频率，计算结果见表3。表3 某坝址断面最大1d洪量经验频率计算年份最大1d洪量(m3/s)h序号经验频率m(n=46)Pm(%)198411584012.13 196011030024.26 199110542036.38 199210311048.51 1998102150510.64 1996101220612.77 1961100020714.89 198697810817.02 196290110919.15 1990768401021.28 1965762161123.40 1999753001225.53 1970742301327.66 1997741021429.79 1993734501531.91 2003723401634.04 1988685001736.17 1967656001838.30 1989654201940.43 1981645202042.55 1966583402144.68 2004580102246.81 1975399502348.94 2006394802451.06 1969390002553.19 1985388302655.32 1987386502757.45 1982385002859.57 1973379322961.70 1995379203063.83 2000368903165.96 1994294003268.09 2001289603370.21 1968285603472.34 1978278563574.47 1976274503676.60 1964252003778.72 1977184303880.85 1972182503982.98 1979175804085.11 2002142604187.23 1980134204289.36 1963130484391.49 1974123504493.62 2005120424595.74 1971102644697.87 （2）点绘最大1d洪量频率曲线，曲线图见附表。从经验频率曲线上读取三点W5%=110000（m3/s）h、W50%=39730(m3/s)h、W95%=12115(m3/s)h，按三点法公式计算洪量系列的参数。求得S=,有附表3 S=f（Cs）关系得Cs=3.28，由附表4 Cs=f()关系得：=-0.406，（-）=2.60。 = (m3/s)h (m3/s)hCv=（3）选定=55015.1(m3/s)h，Cv=0.68，并假定Cs=3.5Cv,查Kp值表，得出相应于不同频率P的Kp值，Kp值乘以得相应的Wp值，绘出理论频率曲线。然后改变参数，重新配线。根据第一次适线结果，均值和Cv不变，减小Cs值，取Cs=3Cv，再查Kp值，计算Wp值，再次点绘理论频率曲线，发现理论频率曲线与经验点据配合较好，即作为最后采用的理论频率曲线。理论频率曲线选配计算表见表4。由此求得P=1%的设计设计洪峰流量W1%=183750.43(m3/s)h。表4 理论频率曲线选配计算表频率(%)第一次适线第二次适线W=55015.1,Cv=0.68,Cs=3.5Cv=2.38W=55015.1,Cv=0.68,Cs=3Cv=2.04KpWpKpWp13.58196954.06 3.34 183750.43 52.37130385.79 2.32 127635.03 101.86102328.09 1.88 103428.39 201.3674820.54 1.40 77021.14 500.7641811.48 0.79 43461.93 750.5429708.15 0.51 28057.70 900.4625306.95 0.40 22006.04 950.4424206.64 0.36 19805.44 990.4323656.49 0.34 18705.13 三、由最大3d的实测洪量资料组成样本推求最大3d设计洪量（1）用独立样本法计算经验频率，计算结果见表5。表5 某坝址断面最大3d洪量经验频率计算年份最大3d洪量(m3/s)h序号经验频率m(n=46)Pm(%)196018723012.13 196118360024.26 196215299036.38 196313982048.51 196445360510.64 1965138620612.77 1966116800714.89 1967118490817.02 196851840919.15 1969689501021.28 19701356201123.40 1971211521225.53 1972353101327.66 1973700051429.79 19741364201531.91 1975704201634.04 1976511241736.17 1977348201838.30 1978528521940.43 1979332402042.55 1980258602144.68 19811165832246.81 1982684902348.94 19842115702451.06 1985701482553.19 19861786502655.32 1987700242757.45 1988403262859.57 19891159802961.70 19901400203063.83 19911896833165.96 19921910203268.09 19931321803370.21 1994528503472.34 1995689363574.47 19961825403676.60 19971339803778.72 19981836823880.85 19991358003982.98 2000678424085.11 2001541604187.23 2002256404289.36 20031298064391.49 20041037404493.62 2005215604595.74 2006686544697.87 （2）点绘最大3d洪量频率曲线，曲线图见附表。从经验频率曲线上读取三点W5%=190000（m3/s）h、W50%=70520(m3/s)h、W95%=23640(m3/s)h，按三点法公式计算洪量系列的参数。求得S=,有附表3 S=f（Cs）关系得Cs=3.38，由附表4 Cs=f()关系得：=-0.409，（-）=2.575。 = (m3/s)h (m3/s)hCv=（3）选定=96943.8(m3/s)h，Cv=0.67，并假定Cs=3.5Cv,查Kp值表，得出相应于不同频率P的Kp值，Kp值乘以得相应的Wp值，绘出理论频率曲线。然后改变参数，重新配线。根据第一次适线结果，均值和Cv不变，减小Cs值，取Cs=3Cv，再查Kp值，计算Wp值，再次点绘理论频率曲线，发现理论频率曲线与经验点据配合较好，即作为最后采用的理论频率曲线。理论频率曲线选配计算表见表6。由此求得P=1%的设计设计洪峰流量W1%=345119.93（m3/s）h。表6 理论频率曲线选配计算表频率(%)第一次适线第二次适线W=96943.8,Cv=0.67,Cs=3.5Cv=2.35W=96943.8,Cv=0.67,Cs=3Cv=2.01KpWpKpWp13.65 353844.87 3.56 345119.93 52.39 231695.68 2.36 228787.37 101.86 180315.47 1.88 182254.34 201.36 131843.57 1.40 135721.32 500.77 74646.73 0.79 76585.60 750.54 52349.65 0.51 49441.34 900.46 44594.15 0.40 38777.52 950.44 42655.27 0.36 34899.77 990.43 41685.83 0.34 32960.89 四、设计洪峰流量和时段洪量值（1）先由频率计算出设计洪峰和各种不同时段的设计流量，并求典型过程线的洪峰Qm和各种不同时段的洪量W1d、W2d等，然后按洪峰、最大1d洪量、最大3d洪量的顺序，采用不同倍比值分别将典型过程线进行放大。典型及设计洪峰、洪量统计见表7表7 某水库典型及设计洪峰、洪量统计项目洪峰Qm(m3/s)洪量W（106m3)1d3dP=1%的设计值15141.25 661.50 1242.43 典型洪水6572.00 407.16 973.56 （2）计算洪峰和各时段洪量的放大倍比： KQm= K1= K3-1= （3）由于各时段放大倍比值不同，时段分界处出现不连续现象所以要修匀。设计洪水过程线计算表见表8。表8 设计洪水过程线计算表典型洪水过程线放大倍比放大流量（m3/s)修匀后的流量（m3/s）时间日时流量m3/s7012401.