工程水文学课程设计(新)(共13页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上2006级工程水文学课程设计一、设计题目周村水库水文计算二、目的和要求：由降雨资料推求设计洪水三、计算内容与步骤（一）基本资料1、流域概况 周村水库位于泰沂山南区，柴汶河上游支流上，流域面积 F=189km2，河道干流平均坡度J=0.0042mm，干流长度L=30.9km。设计流域内皆为山丘区，土壤为壤土和砂壤土，植被条件一般，每年7-9月份为该流域的主雨期，降水量可达全年的60以上，多为气旋雨和锋面雨。2、暴雨洪水特点据19612003年资料统计，水库流域多年平均年降雨量为800mm，多年平均径流量约为340mm，多年平均最大二十四小时降水量约为103mm。根据周村

2、库区雨量站1973年2004年32年的实测暴雨资料，最大24小时降雨量与最小24小时降雨量量比为6.6倍；最大三日降雨量与最小三日降雨量丰枯比6.3倍。且流域内山坡较陡，暴雨后产汇流速度快、洪水来势凶猛，洪峰流量大。3、实测暴雨资料周村水库流域内只设有周村雨量站和北庄雨量站两个雨量观测点，记录有1973年2004年32年的降雨资料系列，符合规范要求。依据水文资料整编规范的要求，对以上实测资料进行统编整理，各计算时段的点暴雨量采用年最大值法进行统计计算，在场次降雨量过程中滑动挑选，得出周村站各年“24小时”和“三日”最大降雨量系列资料。见附表1、附表2。（二）设计暴雨推求1、周村水库各设计频率的

3、点雨量计算，见表1通过对周村站各个时段的点降雨量的频率、离差系数的计算及理论频率曲线的拟合可以得到周村水库各设计频率的点雨量成果表，具体计算过程见下表6和表7 表1 周村水库各设计频率的点雨量成果表 (mm)计算情况（Cs=3.5Cv）均值Cv值P （频 率）计算适线0.020.050.10.2123.33524h 最 大暴 雨 量126.360.380.40433.67409.41384.13356.34318.43262.83241.75224.923日 最 大暴 雨 量140.400.360.40481.85454.89409.97383.29317.30287.82265.18247.

4、10由附表1可以得到周村站最大1d（24h）年降雨量频率计算表如表2：表2 周村站年最大1d（24h）降雨量 单位：mm年份年降雨量Qi(m3s)按年降雨量从大到小排序Qi(m3s)序号模比系数Ki(Ki-1)2经验频率Pi1973115.5265.512.10111.21253.0%1974111.7217.921.72440.52486.1%1975121.6212.431.68090.46369.1%197693201.241.59230.350812.1%197778.4183.951.45540.207415.2%197893.3160.461.26940.072618.2%1979

5、152.1159.571.26230.068821.2%1980125.1152.181.20370.041524.2%198157.4145.291.14910.022227.3%198290.5142.7101.12930.016730.3%1983113137.5111.08820.007833.3%1984105.4133.5121.05650.003236.4%1985137.5133.5131.05650.003239.4%1986108.5125.1140.99000.000142.4%1987133.5121.6150.96230.001445.5%198878.6115.51

6、60.91410.007448.5%1989145.2114.9170.90930.008251.5%1990212.4113180.89430.011254.5%1991183.9111.7190.88400.013557.6%199260.4108.5200.85870.020060.6%1993217.9105.4210.83410.027563.6%199489.293.3220.73840.068566.7%199580.893230.73600.069769.7%19968590.5240.71620.080572.7%1997160.489.2250.70590.08655.8%

7、1998159.585260.67270.107178.8%1999265.580.8270.63940.130081.8%2000201.278.6280.62200.142984.8%2001114.978.4290.62040.144187.9%200275.875.8300.59990.160190.9%2003133.560.4310.47800.272593.9%2004142.757.4320.45430.297897.0%总计流量4043.44043.431.9991 4.6440 平均流量126.36126.360.1498 由以上周村站年最大1d（24h）降雨量计算成果表可

8、以得到周村站年最大1d(24h)点降雨量的离差系数：当Cv=0.38,Cs=3Cv时画出经验频率曲线，然后进行配线，得到理论频率曲线,理论曲线配线表如下表3表3 周村站年最大1d（24h）降雨量理论频率配线计算表频率第一次适线第一次适线x=126.36，Cv=0.4,Cs=3Cvx=126.36，Cv=0.4,Cs=3.5CvKpPpKpPp12.26285.57 2.31291.89 51.76222.39 1.78224.92 101.54194.59 1.53193.33 201.29163.00 1.28161.74 500.92116.25 0.91114.99 750.788.45

9、 0.7189.72 900.5772.03 0.5873.29 950.563.18 0.5366.97 990.4253.07 0.4759.39 经过两次配线以后，得到周村站年最大1d（24h）降雨量理论频率曲线，即：当Cv=0.4,Cs=3.5Cv时得到理论频率曲线见附表3由附表2可以得到周村站最大(3d)年降雨量频率计算表如下表4表4 周村站年最大3d降雨量 单位：mm年份年径流量Qi(m3s)按流量从大到小排序Qi(m3s)序号模比系数Ki(Ki-1)2经验频率Pi1973126.2265.511.89100.79393.03%1974123.6236.521.68450.4685

10、6.06%1975139.7231.231.64670.41839.09%197693220.241.56840.323112.12%197784.9194.551.38530.148515.15%197894.9188.661.34330.117918.18%1979152.1169.571.20730.043021.21%1980137.5162.181.15460.023924.24%198159.3161.591.15030.022627.27%198292.3155.8101.10970.012030.30%1983128.5152.1111.08330.006933.33%1984

11、120.6150.1121.06910.004836.36%1985149.3149.3131.06340.004039.39%1986145.7145.7141.03770.001442.42%1987133.5139.7150.99500.000045.45%1988155.8137.5160.97930.000448.48%1989150.1133.5170.95090.002451.52%1990220.2128.5180.91520.007254.55%1991188.6126.2190.89890.010257.58%199291125200.89030.012060.61%199

12、3236.5123.6210.88030.014363.64%1994117120.6220.85900.019966.67%199580.8117230.83330.027869.70%199686.594.9240.67590.105072.73%1997194.593250.66240.114075.76%1998161.592.3260.65740.117478.79%1999265.591270.64810.123881.82%2000231.286.5280.61610.147484.85%200112584.9290.60470.156387.88%200275.880.8300

13、.57550.180290.91%2003169.575.8310.53990.211793.94%2004162.159.3320.42240.333796.97%总计流量4492.74492.731.99933.9724平均流量140.40140.400.1281由以上周村站年最大3d降雨量计算成果表可以得到周村站年最大3d点降雨量的离差系数：当Cv=0.36,Cs=3Cv时画出经验频率曲线，然后进行配线，得到理论频率曲线，理论频率曲线配线表如下表5表5 周村站年最大3d降雨量理论频率选配计算表频率第一次适线第二次适线x=140.40，Cv=0.35,Cs=3Cvx=140.40，Cv=0

14、.40,Cs=3.0CvKpPpKpPp12.07290.6282.26317.30451.66233.0641.76247.104101.47206.3881.54216.216201.26176.9041.29181.116500.94131.9760.92129.168750.74103.8960.70 98.28900.6185.6440.5780.028950.5577.220.50 70.2990.4664.5840.4258.968经过两次配线以后，得到周村站年最大3d降雨量理论频率曲线，即：当Cv=0.4,Cs=3.0Cv时的理论频率线见附表4由内插法可以得到周村站最大1d（2

15、4h）的点降雨量如下表6：频率Kp(24h)Kp(3d)X(24h)X(3d)Pp(24h)Pp(3d)0.013.753.56126.36140.4473.85499.8240.023.4323.432126.36140.4433.66752481.85280.053.243.24126.36140.4409.4064454.8960.13.042.92126.36140.4384.1344409.9680.22.822.73126.36140.4356.3352383.29212.522.26126.36140.4318.4272317.30422.082.05126.36140.4262

16、.8288287.823.331.91321.88876126.36140.4241.75195265.181951.781.76126.36140.4224.9208247.104由内插法可以得到周村站最大3d的面降雨量如下表7：频率Kp(24h)Kp(3d)X(24h)X(3d)Pp(24h)Pp(3d)0.013.753.56117.51134.78440.6625479.81680.023.4323.432117.51134.78403.2943462.5650.053.243.24117.51134.78380.7324436.68720.13.042.92117.51134.783

17、57.2304393.55760.22.822.73117.51134.78331.3782367.949412.522.26117.51134.78296.1252304.602822.082.05117.51134.78244.4208276.2993.331.91321.88876117.51134.78224.8201254.567151.781.76117.51134.78209.1678237.2128将以上两个表格的数据填入表1就得到周村站点降雨量计算成果表，2、设计面雨量的计算根据山东省大、中型水库防洪安全复核洪水计算办法中所附的点面换算关系表，查出本水库流域的点面换算系数：K

18、24h0.93、K3d0.96，经点面换算可得到不同频率的年最大24小时、3日面雨量，计算成果见表4。表4 周村水库面雨量计算成果表 （mm）设计时段统计参数点面换算系数面雨设 计 频 率 （P）CV适0.020.050.10.2123.33524h126.40.40.93117.51403.2943380.7324357.2304331.3782296.1252244.4208224.8201209.16783日140.40.40.96134.78462.565436.6872393.5576367.9494334.6028276.299254.5671237.2128根据以上计算结果，绘制

19、周村水库年最大24h和最大3d暴雨量地区综合频率曲线。综合频率曲线见附表3、4四、暴雨参数等值线图法计算设计面雨量用暴雨参数查等值线图法计算面雨量，采用山东省水利厅1975年编制的山东省水文图集中的有关图表，查得周村水库流域中心的多年平均年最大24小时暴雨量为120mm，相应的变差系数为Cv0.62，取Cs3.5Cv，三日最大暴雨换算系数为K1.25（即P3d=KP24），点面换算系数分别为K24h=0.93、K3d=0.96，然后计算流域不同频率设计面雨量，计算成果见表-5。由等值线法时，应用内插法就可以得到周村站面降雨量计算成果表，具体如下表8所示：表8 周村站暴雨参数等值线图法计算成果表

20、频率Kp(24h)Kp(3d)X(24h)X(3d)Pp(24h)Pp(3d)0.026.02326.0232111.6144672.1891867.34080.055.5665.566111.6144621.1656801.5040.14.8044.804111.6144536.1264691.7760.24.3424.342111.6144484.5672625.24813.2963.296111.6144367.8336474.62422.8322.832111.6144316.0512407.8083.332.6562.656111.6144296.4096382.46452.242.

21、24111.6144249.984322.56经过以上计算就可以得到周村水库面降雨量计算成果表9表9 周村水库点、面雨量计算成果表时段参数（雨量mm）各 设 计 频 率 面 雨 量 （mm）点系数面Cv0.02%0.050.1%0.2%1%2%3.3524h1200.93111.60.4672.1891621.1656536.1264484.5672367.8336316.0512296.4096249.9843日1500.961440.4867.3408801.504691.776625.248474.624407.808382.464322.56由不同计算方法得到的各种频率的设计面雨量成果

22、见表10。将周村站3d和最大1d（24h）的频率计算降雨量和用等直线法得到的面雨量计算成果表进行比较，见表10 表 10 周村水库各种计算方法设计面雨量成果比较表历 时计 算 方 法各 设 计 频 率 面 雨 量（mm）0.02%0.050.1%0.2%1%2%3.3%524小时实测暴雨资料法403.2943380.7324357.2304331.3782296.1252244.4208224.8201209.1678暴雨参数等值线图法672.1891621.1656536.1264484.5672367.8336316.0512296.4096249.9843日实测暴雨资料法462.5654

23、36.6872393.5576367.9494304.6028276.299254.5671237.2128暴雨参数等值线图法867.3408801.504691.776625.248474.624407.808382.464322.56五、设计洪水标准1、洪水标准：执行国家标准防洪标准（GB5020194），正常运用（设计）洪水标准为百年一遇（P1），非常运用（校核）洪水标准为两千年一遇（P0.05）。2、 产流与汇流计算（1）、 产流计算使用 “山东省泰沂山南区P+PaR关系表”推算设计净雨，关系见表11。表11 山东降雨径流关系曲线数据表P+Pa501001502002503003504

24、00450R43378120168214261308405P+Pa500550600700800900100011001200R4044525005966917868819761071山东降雨径流关系P+Pa R曲线图如下所示：本水库设计净雨的时程分配，取计算时段t1小时。前期影响雨量Pa的确定，为了较为符合实际，根据经验取第一天Pa140mm，以后每天按公式Pa，t1=K×(Pa，t+Pt)Imax计算式中： Pa，t1 第t+1天的前期影响雨量，mm， Pt 当日降雨量，mm， K折减系数，本水库区取K=0.9， Imax 土壤最大含水量，取Imax60mm。由以上公式： Pa，

25、t1=K×(Pa，t+Pt) 取Pa140mm 得各日的时程分配比例，按“泰沂山南北区一小时雨型表”分配。用设计日净雨量分别乘以时程分配比，即为时段净雨量。各日设计净雨量依据各日暴雨量采用连续计算的方法求得。各日面雨、净雨及分配过程计算成果分别见表12、表13、表14、附表5表12 各频率逐日面雨情况计算成果表计 算逐日面雨算公式各 设 计 频 率（ P）面 雨 值 (mm)日 次（mm）0.020.050.10.2125第一天H1=0.35(H3d-H1d)20.7419.5812.7112.8013.4711.1610.41第二天H2=0.65(H3d-H1d)38.5336.3

26、723.6123.7725.0120.7219.34第三天H3=H1d462.57436.69393.56367.95304.60276.30237.21最大三日521.86492.69429.99404.72344.08310.18271.96 表13各频率逐日降雨量前期影响雨量计算成果表计 算计 算 公 式各 设 计 频 率（ P）的计 算 值(mm)日 次（mm）0.020.050.10.2125第一天0.35(H3d-H1d)+Pa，160.7459.5852.7152.8053.4751.1650.41第二天0.65(H3d-H1d)+Pa，293.2091.0478.2878.44

27、79.6875.3974.01第三天H24h+Pa，3581.86552.69489.99464.72404.08370.18331.96根据山东降雨径流关系P+Pa R曲线图，通过内插法可以得到各频率逐日净雨计算成果表14表14 各频率逐日净雨查算成果表计 算 日 次各 设 计 频 率 （ P）净 雨 值 (mm)0.02 0.05 0.10 0.20 1.00 2.00 5.00 第 一 天10.23 9.56 5.57 5.62 6.01 4.67 4.24 第 二 天29.06 27.80 20.40 20.50 21.21 18.73 17.93 第 三 天482.59 454.58

28、 404.20 404.71 315.92 279.97 244.04 最大三日521.87 491.94 430.17 430.82 343.14 303.37 266.21 对于设计洪水为百年一遇（P=1%）和设计洪水为两千年一遇（P=0.05%）时，将频率为（P=1%）和（P=0.05%）的逐日净雨量按照不同频率设计净雨时程分配表进行分配。如下附表5（2）. 流域汇流计算周村水库流域处于山丘区，径流易于集中，入库洪水呈陡涨陡落型。根据本水库较大场次暴雨洪水资料分析，洪峰多呈单峰型，降雨后622小时出现洪峰；洪水历时一般为6682小时。本次计算设计雨期确定为1日，计算控制时段为24小时。基

29、流量按2.0m3/s计算，用单位线法推求周村水库不同设计频率设计洪水过程线，其中地下径流岸三角形概化过程计算。表15 流域出口断面实测1h洪水过程线 . 流量：m3/s时段12345678910111213流量03.985.82523673853025727621002136018603140时段1415161718182021222324/流量3620265815489537246614621707.03.60/a、根据流域出口断面实测1h洪水过程线和不同频率设计净雨时程分配表由分析法可以推算同频率不同时段洪水单位线如下表16表16 分析法求时段单位线时段t地面径流地面净雨部分径流单位线h1

30、的形成h2的形成h3的形成h4的形成h5的形成h6的形成1234567890000000000100000000023.900000003.90 385.8139.185.80 0.00 0.00 0.00 0.00 06.17 4252105.92217.61 65.33 0.00 0.00 0.00 015.64 5367144.56112.13 165.71 89.17 0.00 0.00 08.06 638537.2850.47 85.38 226.16 23.00 003.63 730210.4682.27 38.43 116.53 58.32 6.45 05.91 857217.2

31、7399.84 62.64 52.45 30.05 16.36 10.65 28.74 9762323.06 304.46 85.50 13.53 8.43 27.02 23.23 101002300.70 246.00 415.53 22.05 3.80 13.92 21.62 111360675.67 228.97 335.74 107.16 6.19 6.27 48.57 121860906.13 514.50 312.50 86.58 30.07 10.21 65.14 1331401593.29 689.99 702.19 80.59 24.29 49.64 114.54 14362

32、01221.25 1213.24 941.70 181.09 22.61 40.11 87.80 1526580.00 929.94 1655.83 242.85 50.81 37.33 0.00 1615480.00 0.00 1269.19 427.02 68.14 83.89 0.00 17953393.38 0.00 0.00 327.31 119.81 112.50 28.28 18724134.80 299.55 0.00 0.00 91.84 197.82 9.69 196610.00 102.65 408.82 0.00 0.00 151.63 0.00 20462216.48

33、 0.00 140.09 105.43 0.00 0.00 15.56 211700.00 164.84 0.00 36.13 29.58 0.00 0.00 2270.00 0.00 224.97 0.00 10.14 48.84 0.00 233.60.00 0.00 0.00 58.02 0.00 16.74 0.00 2400.00 0.00 0.00 0.00 16.28 0.00 0.00 b、根据时程分配计算该地的暴雨时程分配，即P=0.05%是的暴雨时程分配表17周村水库P=0.05%的暴雨时程分配表时段数123456合计占最大一天的百分数%30.623.331.88.22.3

34、3.8100设计暴雨139.1105.92144.5637.2810.4617.27454.59设计净雨139.1105.92144.5637.2810.4617.27454.59地面净雨99999954地面净雨130.196.92135.5628.281.468.27400.59C、设计净雨的推求和设计洪水工程的推求 周村水库P=0.05%的设计洪水过程推算表时段地面净雨单位线部分径流h1=130.1h2=96.9h3=135.5h4=28.2h5=1.4h=68.2地面径流地下径流设计洪水12345678910111200000000000010000000002220.0 3.9 0.0

35、 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 4.0 4.0 3130.1 6.2 91.7 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 91.7 6.0 97.7 496.9 15.6 233.5 69.9 0.0 0.0 0.0 0.0 303.3 8.0 311.3 5135.6 8.1 122.9 177.8 95.3 0.0 0.0 0.0 396.0 10.0 406.0 628.3 3.6 56.9 93.6 242.6 24.6 0.0 0.0 417.7 12.0 429.7 71.5 5.9 100.7 43.3 127.7 62.6 6.9 0.0 341.2 14.0

36、355.2 88.3 28.7 442.1 76.7 59.1 32.9 17.6 11.4 639.8 16.0 655.8 923.2 351.8 336.7 104.7 15.3 9.2 29.0 846.6 18.0 864.6 1021.6 318.2 267.9 459.5 27.0 4.3 15.3 1092.1 20.0 1112.1 1148.6 749.6 242.3 365.7 118.5 7.6 7.1 1490.7 22.0 1512.7 1265.1 1010.9 570.8 330.7 94.3 33.3 12.5 2052.4 24.0 2076.4 13114

37、.5 1721.9 769.7 779.0 85.3 26.5 54.9 3437.3 26.0 3463.3 1487.8 1345.5 1311.2 1050.6 200.9 23.9 43.7 3975.7 28.0 4003.7 150.0 0.0 929.9 1655.8 270.9 56.4 39.5 3180.8 30.0 3210.8 160.0 1269.9 427.0 37.3 93.1 2028.9 32.0 2060.9 170.0 327.3 83.9 125.5 1258.5 34.0 1292.5 180.0 112.5 213.8 975.1 36.0 1011

38、.1 190.0 167.1 965.1 38.0 1003.1 200.0 526.1 40.0 566.1 21228.4 38.0 266.4 22276.0 36.0 312.0 2368.5 34.0 102.5 2413.3 32.0 45.3 25303026282827262628242429222230202031181832161633141434121235101036883766384439224000表16 设计洪水要素计算成果表方 法设计频率（）0.05实测暴雨资料地区综合频率曲线法Qmax(m3/s)4003.7W1(万m3)37.8W3(万m3)1847.286

39、W6(万m3)8120.8W24(万m3)855.603专心-专注-专业附表1 周村站年最大1d（24h）降雨量 单位：mm年份1973197419751976197719781979198019811982198319841d115.5111.7121.69378.493.3152.1125.157.490.5113105.4年份1985198619871988198919901991199219931994199519961d137.5108.5133.578.6145.2212.4183.960.4217.989.280.885年份199719981999200020012002200320041d160.4159.5265.5201.2114.975.8133.5142.7附表2 周村站年最大3d降雨量 单位：mm年份1973197419751976197719781979198019811982198319843d126.2123.6139.79384.994.9152.1137.559.392.3128.5120.6年份1985198619871988198919901991199219931994199519963d149.3145.7133.5155.8150.1220.2188.6