水利计算课程设计

1、目 录1题目02设计要求03基本资料：14设计内容114.1. 兴利调节：114.2. 调洪计算15附表1：未考虑蒸发的兴利库容计算表18附表2：考虑蒸发损失兴利库容计算表44附表3：防洪高水位计算表(P=10%)69附表4：设计洪水位计算表（P=2%）72附表5：校核洪水位计算表（P=0.2%）75781题目XX水利枢纽工程工程规模设计2设计要求2.1方案：2.1.1兴利调节 方案序号灌溉面积渠系水量利用系数工业供水量生态流应用库容曲线（万亩）(万m3）(万m3）125.37 0.65 660.00 700.00 淤积10年后的库容2.1.2 调洪计算方案序号设计标准 校核标准泄洪设备库容曲

2、线12.00 0.02 0.002 洞2+ 溢洪道淤积50年后的库容2.2 . 目标：2.2.1分析确定本水库的兴利库容和正常蓄水位，酌情确定防洪限制水位。2.2.2调节洪水，确定本水库的和洪水有关的特征水位。2.2.3完成设计报告。2.2.4通过答辩。3基本资料：  3.1. 入库径流资料：本水库长系列入库径流资料见表13.2. 蒸发、渗漏和结冰损失：XX水库的年蒸发增损为641.8mm、分配到各月蒸发增损值见下表2。表2 前夭子水库蒸发增损表 单位：mm项目各月蒸发增损量 年增损量月份一月二月三月四月五月六月641.8分配1.442.426.0312.5217.3616.46蒸发

3、增损量9.215.538.780.4111.4105.6月份七月八月九月十月十一月十二月分配13.6410.738.56.323.111.47蒸发增损量87.568.954.640.620.09.43.3 .水库库容关系曲线：根据水库实测的的库区地形图量测本水库的库容关系曲线，再根据水库泥沙淤积规律推求水库淤沙后的特性曲线，详见表3和附图1确定水库的兴利特征水位和库容 计算相应标准的洪水位3.4 灌溉需水量： 本水库灌溉面积5.37万亩。其作物构成和灌溉面积以及灌溉水量见表4。灌溉水量利用系数为0.6。灌溉保证率50%。表4XX水库灌区农作物灌溉制度表作物名称种植比例（%）灌水次数灌水定额（m

4、3/亩）作物生长期灌水时间灌溉定额（m3/亩）小麦40170拔节期5.276.5210270孕穗期6.96.17370灌浆期6.247.3玉米30160拔节期6.96.17180260圆锥花絮7.47.12360灌浆期8.28.10土豆10160现蕾期6.186.23120260开花期8.28.7油料8160茎部分枝5.316.5120260花絮形成6.186.23杂粮10160拔节期6.186.23120260抽穗期7.47.9蔬菜21605.275.303002606.186.213606.307.034607.117.125608.088.10春汇501803.53.20803.5 工业

5、供水需求：工业供水需求为每年500×104m3,逐时段均匀供水，供水保证率97%。3.6 水库生态流量要求：本水库每年为下游放生态流700×104m3，按水库入流逐月分配比例下放。3.7 水库入库洪水过程线：XX水库各频率洪水入库洪水过程线见附表5。3.8 泄洪设备及其泄流能力：3.8.1泄洪洞2：其功能包括工业供水和泄洪，本泄洪设备正在建设中。最大泄流能力为390m3/s。其泄流公式为3.8.2溢洪道“新建开敞式自由溢流溢洪道，可以满足前夭子水库大坝的自身安全。其相应的泄流公式为：3.9 防洪要求本水库下游有农田等防护对象，防护标准为十年一遇洪水，安全泄量为289 m3/

6、s表1XX水库坝址历年各月平均流量成果表 单位：m3/s 年份各月平均流量 年平均一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月19590.210.172002.53.0512.4 16.17.944.962.371.524.3119600.7040.8318.245.6530.6443.853.64.373.922.510.4123.1619610004.581.472.3412.4 20.8 9.218.995.462.245.6719621.1611.2819.369.513.32.1114.6 3.451.421.892.350.9444.3119630.4130.2627.36

7、3.92.971.579.363.645.372.292.140.5623.3519640.2820.2845.286.642.543.435.7216.0 6.975.182.811.154.7119650.4450.5546.073.711.270.4591.760.6580.1181.11.080.1321.4519660.0920.2265.562.450.9141.744.579.512.11.750.7940.1422.5119670.0620.0584.022.673.450.4645.8927.6 7.862.962.080.34.8419680.1270.0977.483.5

8、11.250.6744.6112.2 2.162.941.660.8313.1619690.0750.0686.794.082.090.9295.9811.3 2.954.381.650.213.4119700.1050.151.987.21.392.395.2413.4 2.062.681.730.2923.2419710.090.0675.436.812.221.6111.9 5.452.421.851.830.2553.3619720.1420.2025.862.340.9661.424.957.122.831.861.150.3492.4619730.1460.1395.111.810

9、.3555.137.8618.9 9.324.312.450.4454.719740.1530.095.635.9510.04913.4 8.422.241.591.680.2573.419750.090.0455.172.541.140.4731.344.732.971.311.290.1811.79表1 XX水库坝址历年各月平均流量成果表 单位：m3/s 年份各月平均流量 年平均一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月19760.0570.072.913.921.512.1016.3422.0 4.732.430.6190.2163.9519770.0770.1257.032.

10、80.4380.8634.562.241.220.9811.170.2711.8319780.0640.093.381.340.9180.4735.6111.3 12.0 2.911.560.1463.3319790.1690.1863.112.841.251.4210.6 15.4 4.554.221.840.8763.9119800.4940.4124.375.712.583.561.792.061.592.281.230.2552.1919810.1720.1874.92.470.3671.6814.5 15.0 1.412.251.030.4123.7519820.180.2255.4

11、83.631.812.654.658.611.91.461.10.2922.6919830.150.184.283.951.351.181.425.962.011.81.420.3372.0219840.1870.1052.113.830.8912.84.383.661.41.130.7710.3451.8119850.150.2322.752.850.8690.4342.674.661.890.6820.6590.1421.5119860.090.0751.423.780.3220.6520.5620.1720.0740.1270.1950.1650.63519870.1050.241.49

12、1.050.0670.5690.2771.970.7790.5840.35200.6261988000.8311.540.3976.32910.9 8.461.810.8010.4490.272.6719890.1870.211.110.7270.121.171.531.513.491.860.6440.3891.0819900.180.1051.341.380.5990.2253.86.244.231.781.160.3671.819910.2020.2021.724.44.5393.343.670.5620.5920.6520.3070.2171.7119920.090.1051.691.

13、950.9660.4125.6210.6 1.731.481.480.2622.2219930.120.121.721.540.6371.481.692.220.6520.5390.4870.1120.951表1XX水库坝址历年各月平均流量成果表 单位：m3/s 年份各月平均流量 年平均一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月19940.0970.1350.9061.780.3520.5542.154.381.480.9810.5920.2621.1519950.090.120.7120.9810.150.0026.1610.2 13.2 1.750.5770.2622.86199

14、60.180.2250.9513.480.9290.9065.7110.5 1.981.461.150.122.3119970.150.1951.492.371.511.984.073.460.7940.5920.30.181.4419980.1870.332.892.674.210.8764.821.490.7340.7410.6820.241.6719990.2320.151.331.090.8090.152.190.5320.6970.8460.7040.180.74920000.1420.1420.5320.8090.4570.4190.6891.60.3970.4490.330.24

15、70.51720010.1570.1720.8091.060.0820.2320.2851.531.11.680.4040.2320.65220020.1350.1420.4190.7940.6074.352.544.660.7490.4190.3150.1571.2820030.0970.2321.761.860.3370.3376.81.860.4120.6520.3670.1421.25200400.0461.260.4330.3850.120.4575.090.4210.5420.2650.0390.7662005000.770.8070.3970.0610.1812.240.8550

16、.4940.2050.0770.5122006000.3250.3850.8070.1131.572.760.1570.1110.0960.020.5362007000.9990.7340.265+0.0790.0020.0190.0480.4940.13200.2332008000.0710.2080.0761.160.14710.710.2010.1280.0130.309平均0.169 0.186 3.124 2.850 1.257 1.423 4.962 7.136 2.841 1.867 1.155 0.349 2.295 年平均 2.296 m3/s7241× 104m3

17、表3： XX水库水位库容关系表 单位：108m3水位初始库容10年后库容20年后库容30年后库容40年后库容50年后库容12000.0270.001000012010.0350.001000012020.0420.002000012030.0510.003000012040.060.004000012050.070.008000012060.080.014000012070.0920.0190.00100012080.1060.0260.00100012090.1220.0330.00200012100.140.0410.00200012110.1610.050.00400012120.182

18、0.0590.0050.0010012130.2050.0690.0080.0010012140.2290.0820.0140.0020012150.2540.0960.020.0030.001012160.2810.1110.0270.0050.0010.00112170.310.1290.0340.0070.0020.00112180.3390.1490.0430.010.0040.00212190.370.1730.0540.0170.0060.00412200.4030.2010.0710.0270.0140.01112210.440.2310.0940.0460.0270.02212

19、220.4780.2660.1210.070.0480.04212230.5180.3010.150.0970.0730.06612240.5610.3390.1830.1280.1020.09612250.6060.3780.2190.1630.1350.1312260.6530.4220.2590.2020.1740.16912270.7010.4690.3040.2450.2170.21212280.7510.5180.3510.2910.2620.25712290.8030.5680.4010.3410.3120.30612300.8560.6210.4530.3930.3630.35

20、812310.910.6750.5070.4460.4160.41112320.9650.730.5610.50.4710.465表5 XX设计洪水过程线 单位：m3/s时间p0.05%p0.1%p0.2%p1%p2%p5%p10%8.5.4113 102 88.2 58.4 46.1 30.7 20.5 5175 158 137 90.4 71.4 47.5 31.8 6523 470 408 270 213 142 94.9 71210 1070 930 611 482 323 213 81110 980 850 561 443 297 196 9940 832 723 477 376 2

21、52 167 10861 762 661 436 344 231 152 11861 762 661 436 344 231 152 12861 762 661 436 344 231 152 13861 762 661 436 344 231 152 14861 762 661 436 344 231 152 151870 1650 1440 947 747 501 331 161720 1520 1320 869 686 460 304 171410 1250 1080 714 563 377 249 181410 1250 1080 714 563 377 249 191070 947

22、822 542 428 287 189 201020 903 784 517 408 274 181 211080 952 827 545 430 288 191 221130 996 865 570 450 302 199 231200 1060 921 608 479 321 212 241880 1660 1450 954 752 504 333 8.6.152104610400026402080140092423520 3110 2700 1780 1410 942 623 32120 1870 1630 1070 846 567 375 41850 1630 1420 935 738

23、 494 327 51510 1330 1160 763 602 404 267 61130 1000 870 573 452 303 200 7609 548 475 314 248 165 110 8475 427 370 245 193 129 86.1 9343 308 267 177 140 92.9 62.2 10337 303 263 174 137 91.4 61.2 11329 296 256 170 134 89.0 59.7 12312 280 243 161 127 84.4 56.5 13292 262 227 150 119 79.0 52.9 14275 247

24、214 142 112 74.3 49.8 15257 231 201 133 105 69.7 46.7 16237 213 185 122 96.7 64.3 43.1 时间p0.05%p0.1%p0.2%p1%p2%p5%p10%17243 219 189 125 99.0 65.8 44.1 18260 234 203 134 106 70.5 47.2 19277 249 216 143 113 75.1 50.3 20295 265 230 152 120 79.8 53.4 21303 273 236 156 124 82.1 55.0 22312 280 243 161 127

25、 84.4 56.5 23320 288 250 165 131 86.7 58.1 24329 296 256 170 134 89.0 59.7 8.7.1329 296 256 170 134 89.0 59.7 2332 298 259 171 135 89.8 60.2 3332 298 259 171 135 89.8 60.2 4332 298 259 171 135 89.8 60.2 5335 301 261 172 136 90.6 60.7 6335 301 261 172 136 90.6 60.7 7337 303 263 174 137 91.4 61.2 8337

26、 303 263 174 137 91.4 61.2 9312 280 243 161 127 84.4 56.5 10286 257 223 147 117 77.4 51.9 11257 231 201 133 105 69.7 46.7 12232 208 181 119 94.4 62.7 42.0 13224 202 175 116 91.5 60.8 40.7 14217 195 169 112 88.6 58.8 39.4 15210 189 164 108 85.6 56.9 38.1 16203 183 158 105 82.7 55.0 36.8 17196 176 153

27、 101 79.8 53.0 35.5 18189 170 147 97.3 76.9 51.1 34.2 19182 163 142 93.6 74.0 49.2 32.9 20174 157 136 89.9 71.1 47.2 31.6 21170 152 132 87.4 69.1 45.9 30.8 22165 148 129 85.1 67.2 44.7 29.9 23160 144 125 82.5 65.3 43.4 29.0 24155 139 121 79.9 63.2 42.0 28.1 8.8.1151 135 117 77.7 61.4 40.8 27.3 2146

28、131 114 75.2 59.4 39.5 26.5 3141 127 110 72.7 57.4 38.2 25.6 4设计内容4.1. 兴利调节：4.1.1未考虑蒸发计算兴利库容利用五十年的来流量和用水需求和保证率初步估算兴利库容，计算见附表1。对求的的兴利库容排频，设计保证率为50%。计算见下页表6，结果如下图2。初步定兴利库容为732.39万m³图2：表6：兴利库容排频与设计保证率表序号年号V兴（万m³）排频前V兴（万m³）排频后保证率（*100%）（*100%）（*100%）备注11959-1960739.65 17.75 0.0221960-1961

29、495.46 38.60 0.0431961-1962371.40 56.44 0.0641962-1963512.07 98.38 0.0851963-196438.60 247.72 0.161964-1965889.20 252.12 0.1271965-1966480.64 258.80 0.1481966-1967780.64 312.43 0.1691967-1968732.39 359.56 0.18101968-1969668.90 371.40 0.2111969-1970312.43 376.37 0.22121970-1971502.20 458.03 0.2413197

30、1-1972557.93 480.64 0.26141972-197398.38 495.46 0.28151973-1974884.83 502.20 0.3161974-1975820.27 512.07 0.32171976-1976376.37 545.27 0.34181976-1977784.18 557.93 0.36191977-1978780.94 578.67 0.38201978-1979545.27 629.68 0.4211979-198056.44 659.60 0.42221980-1981578.67 668.90 0.44231982-1982258.80 6

31、81.87 0.46241982-1983629.68 697.62 0.48251983-1984252.12 732.39 0.5261984-1985799.75 739.65 0.52271985-1986247.72 780.64 0.54281985-19872,851.58 780.94 0.56多年调节85.7-87.7291985-19883,007.09 784.18 0.58多年调节85.3-88.4301988-1989920.31 799.57 0.6311989-1990894.55 799.75 0.62321990-199117.75 820.27 0.6433

32、1991-1992799.57 884.83 0.66341992-1993659.60 889.20 0.68351972-19941,163.51 894.55 0.7多年调节92.7-94.6361994-19951,136.80 920.31 0.72371995-1996681.87 938.76 0.74381996-1997458.03 1044.66 0.76391997-1998697.62 1136.80 0.78401998-19991,044.66 1163.51 0.8411997-20002,337.13 1498.21 0.82多年调节97.7-2000.9421

33、996-20013,836.42 2337.13 0.84多年调节96.7-2001.8432001-2002359.56 2851.58 0.86442002-2003938.76 3007.09 0.88452003-20041,498.21 3836.42 0.9461996-20054,291.72 4291.72 0.92多年调节96.7-2005.7471996-20065,694.76 5694.76 0.94多年调节96.3-2006.8481995-20077,657.86 7657.86 0.96多年调节95.7-2007.7491995-200810,444.72 104

34、44.72 0.98多年调节95.7-2008.124.1.2试算加蒸发后的兴利库容（1）死库容的选择资料要求为泥沙淤积十年后的库容，查水位库容曲线定死库容为270万m³，略高于所查值。（2）计算步骤：将初步试算的兴利库容代入附表1，计蒸发损失计算后得到附表2。对附表2进行兴利调节，先保证生态，其次工业，再次农业。计算其是否被破坏，工业保证率为97%，农业保证率为50%。（3）主要方法：根据库容面积关系（见表7）制作库容面积曲线（见图3），根据所得的曲线关系，拟线得到库容面积函数关系，可根据库容计算得到水面面积，库容面积函数关系为：Y=-(6.0377483794083E-17)*X

35、6+(2.35638419095472E-12)*X5-(3.57438186849189E-08)*X4+0.000263919335687014*X3-1.00281720581211*X2+2436.69270037772*X-259323.682323693，其中X为库容，Y为面积。（3）计算结果：当兴利库容为732.39万m³时，不能满足灌溉保证率。加大至736万m³，可以满足生态流，工业保证率98%，农业保证率50%。正常蓄水位为死库容加兴利库容对应的水位为1218.38m。死水位为1200m。表7：库容面积关系水位m库容(万m³)库容差(万m

36、9;)水面面积（）水位m库容(万m³)库容差(万m³)水面面积（）12002700121731002902900000120134070700000.00 121833902902900000120242080800000.00 121937003103100000120351090900000.00 122040303303300000120460090900000.00 12214400370370000012057001001000000.00 12224780380380000012068001001000000.00 12235180400400000012079

37、201201200000.00 122456104304300000120810601401400000.00 122560604504500000120912201601600000.00 122665304704700000121014001801800000.00 122770104804800000121116102102100000.00 122875105005000000121218202102100000.00 122980305205200000121320502302300000.00 123085605305300000121422902402400000.00 1231

38、91005405400000121525402502500000.00 123296505505500000121628102702700000.00 图3：库容面积曲线4.2调洪计算4.2.1防洪限制水位和制作水位库容曲线：防洪限制水位定为正常蓄水位1218.38m，对应库容为27.6万m³。根据50年后泥沙淤积水位库容关系（表8）制作水位库容曲线（见图4）4.2.2计算泄洪能力4.2.2.1泄洪洞2：其功能包括工业供水和泄洪，本泄洪设备正在建设中。最大泄流能力为390m3/s。其泄流公式为4.2.2.2溢洪道“新建开敞式自由溢流溢洪道，可以满足前夭子水库大坝的自身安全。其相应的泄

39、流公式为：4.2.2.3根据水位库容关系拟线，通过实时库容计算其所对应的水位，计算公式如下：Y=-0.000000000000000000044847973009*X6+0.000000000000000680006832400539*X5-0.00000000000399566077652058*X4+0.0000000114866730031674*X3-0.0000169517821312628*X2+0.0147299492033*X+1218.23203478715，其中X为库容，Y为水位。4.2.2.4将上一步求出的水位带入和求出每个泄洪设备的泄洪能力。4.2.3计算防洪高水位：防

40、洪要求为本水库下游有农田等防护对象，防护标准为十年一遇洪水，安全泄量为289 m3/s，利用十年一遇洪水资料调洪，水库达到最高水位即为防洪高水位。防洪高水位与防洪限制水位之间的库容为防洪库容。计算结果为1222.0m，对应的库容为438.2万m³。防洪库容为438.2-27.6=410.6万m³。计算过程见附表3。4.2.4计算设计洪水位：设计标准为50年一遇洪水，根据洪水资料进行调洪，水库达到的最高水位为设计洪水位。计算结果为，设计洪水位为1226.7m，对应的库容为2062.8万m³。计算过程见附表4。4.2.5计算校核洪水位：校核标准为500年一遇洪水，根据

41、洪水资料进行调洪，水库达到的最高水位为校核洪水位。校核洪水位与防洪限制水位之间的库容为调洪库容。计算结果为，校核洪水位为1230.6m，对应的库容为4001.8万m³。调洪库容为4001.8-27.6=3974.2万m³。计算过程见附表5。表8 ：50年泥沙淤积水位库容关系图4：水位库容关系曲线水位(m)库容(万m³)12150121610121710121820121940122011012212201222420122366012249601225130012261690122721201228257012293060123035801231411012324

42、650附表1：未考虑蒸发的兴利库容计算表年份月份来水Q来水比例来水W灌溉用水工业用水生态流总用水余水/亏水兴利库容去生态后来水去工业和生态流后的来水W（m³/s）*100%(万m³)(万m³)(万m³)(万m³)(万m³)(万m³)(万m³)(万m³)(万m³)195910.210.00410 55.16 552.87 57.87 -2.71 52.29 -2.71 20.1720.00336 45.18 552.35 57.35 -12.17 42.83 -12.17 300.00000 0.00 330.46 550.00 385.46 -385.46 0.00 -55.00 400.00000 0.00 550.00 55.00 -55.00 0.00 -55.00 52.50.04881 656.64 132.18 5534.17 221.35 435.29 622.47 567.47 63.050.05954 801.10 8