水库设计洪水工程水文学课程设计

1、水文学课程设计课程名称.工程水文学题目：陂下水库设计洪水学院：土木工程系：水利水电与港口工程专业：水利水电工程班级：2012 级学号：学生姓名：起讫日期：2014.06.23 2014.06.27指导教师：职称： 局工二0四年六只目录第1章基本资料1.1工程概况11.2设计资料1第2章设计要点2. 1设计标准32.2确定流域参数32.3设计暴雨32.4损失参数112.5汇流参数112.6设计洪峰流量推求112.7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1920附录第1章基本资料1.1工程概况 1.1.1水库概况陂下水库位于福建省长汀ii四都乡，与江西省毗邻。坝址位于汀江支流濯

2、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 50006000万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。1.1.2流域概况陂下水库坝址以上流域面积166 km2,流域为山丘区，平均高度500 m,主 河长30. 4 km,主河道平均比降7. 82 %。流域内植被&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；其中 四六月份以锋血雨为主，七九月份以台风雨为主。流域内多年平均径流深981 mm,多

3、年平均陆曲蒸发量636. 5 mm,多年平均水衡蒸发量990 mm。1.2设计资料1.2. 1资料概况陂卜*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k游约1 km处冇四都雨量站，具冇19561975年实测降雨系列。陂下河1973年5只31 口发生过一场特大暴雨，四都站实测最大一日雨量332. 5 mm ,经调查，重现 期约为80100年。流域附近宥观咅桥、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。1.2.2设计资料1. 各水文站站杏

4、关资料年限统计表，见表1。2. 暴雨资料长汀、四都、濯m站实测短历吋暴雨资料，见表2。3. 福建省暴雨点而折算关系，见表3。4. 福建宵设汁暴雨时程分配，见表4。5. 福建省次暴雨强度&和损失参数u关系，见表5。6. 降雨历时等于24小时的径流系数a值表，见表6。7. 福建畨汇流参数m经验公式，见表7。8. 汇流参数m伉查用表，见表8。9. 福建省24h暴雨洪水概化过程线系数表，见表9。10. 福建省龙岩市和江两楫赣州市部分水文站洪峰流景分析成果表，见表10。第2章设计要点2. 1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，

5、设计标准为50年一遇，校核标准为500年一 遇。2. 2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166 km2,主河道长度l为30.4km,主河道河底比降为7.83%0。2. 3设计暴雨 2. 3. 1暴雨递减指数n2根据长汀雨量站芥种历吋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=0.2%，1%，2%， 10%, 20%设计雨量t/y,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（）1154.42

6、.41150.152.4295.59.51250.157.1364.114.31347.961.9463.419.01446.566.755723.81545.471.4656.528.61643.376.2755.933.31741.881.0853.738.11841.185.7952.242.91939.690.51051.347.62024.995.2经计算，ex=54.2mmcv=0.39调盤后得：m/s 删«?长汀3h流量频率曲线300280260240220200180160140120100806040200x瞻參鲁參|嚳參蠢今"o"“1.t*经毯

7、频率 參 攀嚳嚳*1參參嚳*|«瞻礬參鲁«$i*54.2參0:時參:i* 令»|鬱镛匍麵.i.0.01 0.050.5 1251020 30 40 50 60 70 80909598 9999.599.999.99频率(%图2-1表2-2长汀6h降雨量经验频率成果表序号降水s (mm)经验频率（）序号降水fl (mm)经验频率（）1174.72.4116052.421309.51259.557.1396.914.31358.561.9496.619.01456.266.7579.223.81552.971.4678.128.61652.576.2764.233.3

8、1751.281.0864.138.11849.385.7962.242.91946.490.51()60.647.62()37.595.2经计算，ex=68.8mmcv=0.4调整后得：长汀6h流量频率曲线m/s刪解320300280260240220200180160140120100806040200.5 1251020 30 40 50 60 70 8090 9598 &9 99.599.999.99频車0.01 0.050图2-2表2-3长汀12h降雨量经验频率成果表序号降水s (mm)经骑频率（）序号降水s (mm)经验频率（）1178.82.41975.552.82141

9、.75.62074.655.63129.88.32174.158.34113.711.12273.261.15111.113.92369.163.96106.616.72467.566.77106.419.42565.569.4810022.22662.672.2998.525.02759.375.01()97.227.82858.777.81195.630.62957.780.61292.533.33057.483.31389.836.13153.386.11489.438.93253.288.91585.841.73352.791.71683.544.43451.794.41777.447

10、.23551.597.21877.150.0经计算，ex=83.4mm 调整后得：cv=0.33长汀12h流量频率曲线320300280260240220200180160140120100806040200.5 1251020 30 40 50 60 70 80909598 99 99.599.999.99频率(%)0.01 0.050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（）1219.62.420102.451.32167.75.121101.853.83148.27.722100.756.4414410.32395.459.

11、0513912.82495.161.56138.915.42593.664.17137.317.92690.466.78133.620.5278969.2912223.12886.671.810116.825.62984.974.411115.828.23079.576.912113.730.83176.779.513112.833.33270.382.114112.535.93369.984.615112.338.53466.287.216108.541.03561.189.717104.343.63659.592.318103.446.23758.394.919102.748.73856.

12、997.4经计算，ex= 104.9mmcv=0.31调盤后得：长汀24h流量频率曲线340320300280260240220200180160140120100806040200q.010.050.5 1251020 30 40 50 60 70 80909598 99 99.599.999.99频率(%(<3刪偕图2-4表2-5长汀设计雨量成果表'nn)(%)0.2121020cvcs/cv3214.66164.7142.4192.671.520.513.56229. 92180. 26158.86109. 1587. 720. 503.512240.2195. 08175

13、.28127.84106. 290. 383.524264. 67221. 1201. 7154. 11131. 680. 344. 0表2-6p=0.2%长汀降雨强度表t (h)设计雨量(mm)降雨强度(mm/h)3214.6671.566229.9238.3212240.220.0124264.6711.03表2-7p=1 %长汀降雨强度表t(h)设计雨量（mm）降雨强度（mm/h）3164.754.96180.2630.0412195. 0816.2624221. 19.21表2-8p=2%长汀降雨强度表t(h)没计雨量（mm）降雨强度（mm/h）3142.4147.476158.862

14、6.4812175.2814.6124201.78.40表2-9p=10%长汀降雨强度表t(h)设计雨量（mm）降雨强度（mm/h）396.630.876109.1518.1912127.8410.6524154.116.42表2-10p=20%长汀降雨强度表t(h)设计雨量（mm）降雨强度（mm/h）371.5223.84687.7214.6212106.298.8624131.685.49时间和降雨强度的关系-3.20%(0. 20%)一线性（1«）钱往（2w线注(10%)线性(20%)图2-511*绎验频率里论 率，根据长汀站降爾强度与时间对数关系曲线，见图2-5,解出暴雨递减

15、指数/2 并求其平均值， =n2/5=0.82为最终的暴雨递减指数。2. 3. 2四都站24h设计暴雨计算根据四都站实测口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：h2ap=ia4hp,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（）1332.51.()118952.42171.89.5128657.13130.114.31384.261.94121.219.01483.866.75118.923.81583.471.46110.428.61677.376.27108.2

16、33.31774.681.08108.238.11865.185.7993.442.91955.290.5109047.62054.395.2经计算，ex=97.4mmcv=0.37调整c得：四都流量频率曲线650600550500450400350250200150100500.01 0.050.5 1251020 30 40 50 60 70 80909598 99 99.599.999.99频率(%)表 2-12图2-6四都24h设计暴雨单位：mm2. 3. 3设计雨力sp当p=2%时，根据公式求出设计雨力= h24 p x 24,，2_, =175. 68mm。当p=0. 2% 吋，s

17、p=h24px2d 278. 46mm。2.3.4求各种历时设计雨量利用暴雨公式：htp =/24px24rt2_i(1/gzs24/?)推求 lh、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(min)175.67214.49239.02303.34表2-14p=0. 2%时各种历时设计雨量表t (h)13624ht.p(mm)278.41340.02378.90480.862. 3.5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，按福建省暴雨点血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

18、计暴雨典型分配推求设计暴雨时程分配(表3)。 杳表并由内插法算得：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0.8130.8490.8900.948表2-16p=2%时设计面平均雨量表t (h)13624设计面平均雨量(mm)142.81182.10212.73287. 56表2-17设计暴雨时程分配表(p=2%)(mm)日程最大24小时时段历吋662136占%100占%100占(h6-h3)%100占(h2h6) %204238设计暴雨过程15.9731.4339. 292142.8130. 62828. 44t (h)13624设计面平均雨量（mm）226

19、.39288.68337.22455.86表 2-18p=0.2%时设计面平均雨量表表2-19p=0.2%时暴雨时程分配表（mm）円程最人24小吋吋段历吋662136占h! %100占(h：-hi) %100占（h6-h3）%100占(h24-h6) %204238设计暴雨过程23. 72749. 82662. 288226. 38748. 54645. 082.3.6求设计净雨过程按福建右水文手册规定，24h设计暴雨不扣损，直接将设计暴雨过程作为设 计浄雨过程2.4损失参数up=2%时，i =h24,p/24=11. 98mm/h ,査表并由内插法算得，u =4. 29mm/h p=0. 2

20、 时，i 次=hmp/24=18. 99mm/h,查表并由内插法算得，u =6. 16mm/h2.5汇流参数m按福建省水文手册经验关系：m推求。主河道长度l=30.4km,主 河道河底比降j=7.83%。l/j1/3=153.16,查表并由内插法算得，m=1.292.6设计洪峰流量推求用推理公式计算：当q 2 t吋：=0.278(-m)ft(al)(b)l-zt0.278(nsptc )ftt = 0.278 lmp(a2)(b)t 二 0.278 l(d)(1 - a?采用试算法，试算法步骤如卜、 由(d)式计算心。 假定一个a,；，代入(b)式计算出t。 计算么。(1) 当 时：由(a1)

21、式计算,。(2) 当t时：由(a2)式计算么p。 比较i和l,(1)当|2,#-么p|。，么p即为所求；当iujh,将么p=a,p，返回。式中e为误差标准。试算法：ip=0. 2%时 t 二(l-a)ip =10.22h ca表2-20p=0. 2%设计洪峰流量试算表qmp(m /s)tctqmp,(m/s255010.224. 662689260010.224.642701265010.224.612713270010.224.592724271010.224. 592726272010. 224. 582729273010.224. 582731274010.224. 5827332750

22、10.224.572735取校核洪峰流量qmp=2730m3/s t =4.58p=2%时=(1-«2)w2 =9. 05h表2-21p=2%时试算成果表qmp(m3/stctqmp，(n?/s)14009.055.41146114109.055. 40146314209.055.39146614309. 055.38146814409. 055.37147114509.055. 37147314609. 055. 36147514709.055.35147814809.055. 34148014909.055. 33148215009.055.321485取设计洪峰流量qmp=14

23、80m3/s t =5.342.7设计洪水过程线2. 7.1分割时段地表径流和地下径流记吋段净雨为!<,吋段地表浄雨为rm吋段地下净雨为rw。 当 r;u: rgi = g , rsi =-rgi当尺a: rgi = r： ，rsi=0 地表净雨rs = rsi(mm)地下汾雨rg =(mm)表2-22p=2%时时段地表和地下净雨量表时段历时(h)662136rgi(mm)15.9725.748.584.2912.8725.74rsi (mm)05.6930.71138.5217.762.70地表浄雨rs = 7?货=195. 38mm地卜淨雨人=工rgi =93. 19mm表2-23p

24、=0. 2%时时段地表和地下净雨i表吋段历吋(h)662136rgi(mm)23.7336.9612.326.1618.4836.96rsi (mm)012.8749.97220.2330.078.12地表净雨rs = x rsi =321. 25mm地下净雨=工rgi =134. 61mm2.7.2计算设计洪量当p=2%吋，根据公式算得地表洪量ws = 1000/?5f=32433080m3地下洪量wv =10007? f=15469540m3oop=0.2%吋，根据公式算得地表洪量ws = 1000/?5f=53327002m3地不洪量wk = 10007? =22344762m32. 7

25、.3地表洪水过程线乂 t 乂 3600采用福建省概化洪水过程线推求。先计算洪水形状系数y =式屮，qms = qmp，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y值查yz1%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=2w, 12p=0. 2%时，%q,ns xtx 36000. 11表2-24没计/校核洪水过程线表t (h)p=2%qt (m7 s)qm (m3/s)qt+qmp=0. 2%qt (m7s)qm (m3/s)qt+qmqt/qm(%)(m3/s)qt/qm (%)(m3/s)00000000032.33453926377065.8

26、8610965.21581517377.2107121196.41971721488.6127141417. 723520255910. 1149151659276222981011.81751719210. 5322253471113.72031922212.4374274011216.32412126214.7445304751319.62902231217.8535325671428.24172444125.8770358051546.46872671343. 1126737130415.572.8107727110469.31987382026161001480281508100273

27、040277016. 581.8121128123979.822334122741767.299529102464. 318354218771844.66603169141. 112184512621934. 15053353731931479782027.44063444024.7748507982122.83373637420. 5622526752219.62903832817. 5535555902317. 12534029315. 1467575242414. 72184125912.9401604612512.81894323211. 1349624122611163452079.

28、630065365304.262521143.411574189351.62460841.24487131400.91369820.82599124450.3477820.2811212050008686001241245184841221225283831191195381811171175479791141145577771121125676761091095774741071075872721041045970701021026069699999616767979762656594946364649292646262898965606087876658588484675757828268

29、555579796953537777705252747471505072727248487070734646676774454565657543436262764141606077404057577838385555793636525280343450508133334747823131454583292942428428284040852626373786242435358722223232882121303089191927279017172525911515222292141420209312121717941010151595991212967710109755779833559922

30、221000000§<*16001400120010008006004002000o10203040t(h)5060qt （设计阁2-8校核洪水地表过程线图2-7设计洪水地表过程线2. 7.4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 w峰流量=773600, t为地表洪水过程线的底宽。p=2% 时，f=86ravsp=0.2%时，么o o o o o o4 2 0 8 6 41x 1± 1x20o60(w罔2-9地下洪水过程线2. 7.5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

31、的起涨点重合，屮间过程按直线内插，然后同吋刻地表流量和地下流 量叠加即得设计洪水过程线。-q (t)-*-q(ni)qt+qm丁(5/30罔2-10设计洪水过程线30002500200015001000t (h)o o 50120图2-11校核洪水过裎线第3章设计成果表34设计成果表暴雨递减 指数n2四都站24h 设计雨g h21.p (min)设计雨力sp (mm)损失参数p (mm/h)汇流参数m设计洪峰 流景qmp (m3/s)设计0. 82313. 03274. 594. 291. 291480校核0.82496. 23435. 296. 161.292730地表净雨rs(mm)地卜浄

32、雨 rg(mm)地表洪量 ws (in3)地下洪量 wg (m3)洪水形状 系数y地下洪峰 流暈qmg (m3/s)设计195. 3893. 1932433080154695400. 1286校核321.25134.6153327002223447620. 11124第4章成果合理性分析根据福建省及江两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)log flog qm37713302.583.1252716202.723.2174127202.873.435888

33、65003.773.8179226202.903.422809802.452.9931.52571.502.4119210602.283.0365429402.823.4764222202.813.3591117602.963.2534812302.543.0956926002.763.4146711502.673.0651.54001.712.60经计算，回归线性方程为：y=0. 63x+l. 52o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=0.63x+1.85 y=0. 63x+l. 18做成果分析，把f=166, qm=1480m7s点在

34、图中，该点刚好落在包线的区域附录附表1各水文站站有关资料年限统计表站名音观桥官庄上杭桃溪槪坊长汀新桥铁长庵杰四都濯田流域!w积(km2)7738634888552774观测项目««s麵麵量量景一22!量一22!量一22!量资料年限8 75 99 11 51 75 99 11 51 74 911 58 75 99 11 58 75 99 11 5174 91 56 75 99 11 53 76 99 11 55 76 99 11 56 75 99 11 56 75 99 11 - 5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灌iii年份3h6h12 h24 h最大

35、一日敁大一 u193695. 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. 31957

36、50. 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

37、. 0148. 2121. 280. 01966154. 4174. 7178. 8219. 6171. 8196. 1196741. 146. 458. 770. 365. 184. 1196857. 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.

38、 5161. 4197453. 779. 2113. 7138. 913(). 111(). 1197556. 596. 6106. 4122. 0108. 2138. 4附表3.福建省暴雨点面折算关系表xkm2) t (h)02040608010()12014016018011.0000.9450.9110.8840.8640.8470.8340.823().815().80731.0000.9600.9310.9100.8930.8790.8670.858().8510.84561.0000.9770.9570.9420.9280.9170.9070.8990.8920.886121.00

39、00.9860.9720.9610.9510.9430.9350.9280.9210.915241.0000.9910.9830.9750.9690.9640.959().9530.9490.944附表4.福建省设计暴雨时程分配表円程最大 24 /j、时吋段历时（h）662136占氏100占(h3-hi)%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u关系表（单位：mm/h）1次05101520253002. 03. 75. 26. 47. 38. 1附表6.降雨历时等于24小时的径流系数a值表（设计手册）地区h24(mm)土壤

40、粘土类壤土类沙壤土类山区1002000. 65-0. 800. 55-0. 700. 40-0. 60200-3000. 80-0. 850. 70-0. 750. 60-0. 703004000. 85-0. 900. 75-0. 800. 70-0. 754005000. 90-0. 950. 80-0. 850. 75-0. 80500以上0. 95以上0. 85以上0. 80以上丘陵区1002000. 60-0. 750. 30-0. 550. 15 0.35200-3000. 75-0. 800. 55-0. 650. 35-0. 503004000. 80-0. 850. 65-0. 700. 50-0. 604005000. 85-0. 900. 70-0. 750. 60-0. 70500以上0. 90以上0. 75以上0. 70以上附表7福建省汇流参数m经验关系表l/j1320406080100120140160m0.500.740.911.041.131.211.261.30l/j,/3180200220240260280300m1.341.381.411.431.451.481.51附表8.汇流参数m值査用表（设计手册）类別雨洪特征、河道特征、上壤