工程水文及水利计算课程设计

工程水文及水利计算课程设计一、课程设计目的本次工程水文及水利计算课程设计旨在培养学生综合运用所学工程水文及水利计算知识，解决实际工程水文问题的能力。通过对给定流域的水文资料进行分析计算，确定设计洪水，进而进行水利工程的初步设计，包括水库库容计算、溢洪道尺寸确定等，使学生熟悉工程水文及水利计算的基本方法和步骤，提高学生的实践动手能力和工程设计素养。

二、设计资料1.流域概况：某流域面积为[X]平方公里，流域形状近似扇形，地势西北高东南低。流域内植被覆盖较好，主要土壤类型为壤土。2.气象资料：该流域多年平均降水量为[X]毫米，降水年内分配不均匀，汛期（69月）降水量占全年降水量的[X]%。多年平均蒸发量为[X]毫米。3.水文资料：该流域有[X]年实测径流资料，资料系列较完整。同时，有[X]年历史洪水调查资料。

三、设计内容及步骤

（一）流域产汇流计算1.降雨资料审查与分析对历年实测降雨资料进行审查，主要审查资料的可靠性、一致性和代表性。采用频率分析方法，计算不同频率的年降水量，绘制年降水量频率曲线。2.设计暴雨计算选用合适的暴雨公式，根据设计流域的特点确定公式参数。计算不同历时的设计暴雨量，采用同频率放大法对暴雨过程进行放大，得到设计暴雨过程线。3.产流计算采用初损后损法进行产流计算。根据流域土壤含水量、前期影响雨量等因素确定初损量和后损率。计算不同场次暴雨的产流量，分析产流量与降雨特征之间的关系。4.汇流计算选用推理公式法进行汇流计算。根据流域的地形、地貌等特征确定汇流参数。计算不同频率设计暴雨对应的洪峰流量，绘制洪峰流量频率曲线。

（二）设计洪水计算1.资料审查与分析对实测径流资料和历史洪水调查资料进行审查，确保资料的可靠性、一致性和代表性。对历史洪水资料进行插补延长，使其与实测径流资料系列统一。2.设计洪水过程线推求采用同频率放大法推求设计洪水过程线。以洪峰流量和某一控制时段的洪量同时满足设计频率为控制条件，对典型洪水过程线进行放大。对推求的设计洪水过程线进行合理性检查，与地区综合规律等进行比较分析。

（三）水利工程设计1.水库库容计算根据设计洪水过程线和下游防洪要求，确定水库的防洪库容。采用水量平衡原理计算兴利库容，考虑水库的调节性能（如年调节、多年调节等）。计算总库容，总库容等于防洪库容与兴利库容之和。2.溢洪道设计根据水库的防洪要求和设计洪水，确定溢洪道的设计洪水标准。计算溢洪道的泄洪能力，确定溢洪道的尺寸（如堰顶高程、堰宽等）。进行溢洪道的水力计算，包括水流形态分析、流速计算等，确保溢洪道的安全泄洪。

四、计算成果及分析

（一）流域产汇流计算成果1.年降水量频率曲线：绘制出的年降水量频率曲线显示，随着频率的减小，年降水量逐渐增大。例如，50年一遇的年降水量较多年平均降水量增加了[X]%。2.设计暴雨过程线：不同历时的设计暴雨过程线反映了设计暴雨的时间分布特征。如24小时设计暴雨过程中，前期降水量较小，后期出现明显的降水集中时段。3.产流计算结果：通过初损后损法计算得到不同场次暴雨的产流量。分析发现，产流量与前期影响雨量和降雨强度密切相关。前期影响雨量较大时，产流量相对较小；降雨强度越大，产流量越大。4.汇流计算结果：采用推理公式法计算的洪峰流量频率曲线表明，随着频率的降低，洪峰流量迅速增大。例如，100年一遇的洪峰流量比20年一遇的洪峰流量增大了[X]%。

（二）设计洪水计算成果1.设计洪水过程线：推求的设计洪水过程线反映了设计洪水的洪峰流量、洪水总量和洪水历时等特征。不同频率的设计洪水过程线形状相似，但洪峰流量和洪水总量随频率变化明显。2.合理性检查：将设计洪水计算成果与地区综合规律进行比较，发现计算结果在合理范围内。例如，与相邻流域同类型水库的设计洪水成果相比，洪峰流量和洪水总量的量级相符。

（三）水利工程设计成果1.水库库容：计算得到的防洪库容为[X]立方米，兴利库容为[X]立方米，总库容为[X]立方米。水库库容的确定能够满足流域的防洪和兴利要求。2.溢洪道设计：溢洪道的堰顶高程为[X]米，堰宽为[X]米。通过水力计算，溢洪道在设计洪水条件下能够安全泄洪，泄洪能力满足要求。

五、结论本次工程水文及水利计算课程设计通过对给定流域的水文资料进行分析计算，完成了流域产汇流计算、设计洪水计算以及水利工程设计等任务。计算成果表明，所采用的方法合理可行，能够满足工程实际需求。通过本次课程设计，学生对工程水文及水利计算的基本原理和方法有了更深入的理解和掌握，提高了学生解决实际工程问题的能力，为今后从事水利工程相关工作打