工程水文课程设计1.doc

目录
1 工程概况与设计任务2
1。1工程概况及原始资料2
1。2设计任务5
2 干流设计洪水推求6
2。1 特大洪水重现期与实测系列长度的确定6
2.2 洪水经验频率的计算6
2.3 洪水频率曲线统计参数估计和确定9
2。4 干流设计洪峰流量推求11
3 支流小流域设计洪水计算12
3.1 最大24小时设计暴雨过程推求12
3。2 产流计算13
3.3 汇流计算15
3。4 支流设计洪峰流量的确定17
4 桥址设计洪水流量17
5 桥址设计断面平均流速和设计水深17
6 设计感悟18
1 工程概况与设计任务
1.1工程概况及原始资料
某高速公路大桥跨越的河流断面来水由干流和支流洪水组成,干流水文站位于桥址上游1km处，资料可用来推求坝址处洪水，支流洪水由地区降雨资料推求。干,支流与桥址位置示意图如图1所示。
图1—1干支流与桥址位置示意图
干流洪水资料有年洪峰最大流量,包括调查和实测资料,见表1。另外，还调查到桥址附近干流1900年岸坡上洪痕点2个，分别位于水文站和桥轴线上，洪痕点高程分别为121.3m和120.8m，桥址断面河床高程为115.03m，河床比降为0。5%0，床面与边坡曼宁粗糙系数n=0。012,河宽500m,据此可得该年洪峰流量，作为一个洪水统计样本点。
图1-2桥址河段年最大洪峰流量
支流洪水为一小流域（流域面积为）汇流而成。
1） 该支流流域无实测洪水流量资料,但流域中心附近有一个雨量站资料，经频率计算获得P=2％，1％所对应的最大1d的设计点雨量分别为202。4mm， 323。8mm。该地区暴雨点～面折算关系见表2，该地区的最大日降雨量与最大24小时降雨量根据经验其关系为，设计暴雨时程分配见表3。
表1-1某地区暴雨点~面折算关系表
F（km2)
t(h)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
1
1。000
0。945
0。911
0。884
0.864
0。847
0.834
0。823
0。815
0。807
3
1。000
0。960
0。931
0.910
0。893
0.879
0。867
0.858
0。851
0。845
6
1。000
0。977
0.957
0。942
0.928
0.917
0.907
0。899
0。892
0.886
12
1。000
0。986
0.972
0.961
0。951
0。943
0。935
0.928
0。921
0。915
24
1。000
0.991
0。983
0.975
0。969
0。964
0.959
0。953
0.949
0。944
表1—2地区最大24小时设计暴雨的时程分配表
日 程
设计暴雨的时段（3h)雨量过程
时段序号（3h）
1
2
3
4
5
6
7
8
典型分配（%）
4。1
8。3
13.8
34。2
20.4
11。5
4.2
3。5
2） 该流域位于湿润地区，。用同频率法求得设计，该流域的稳定下渗率为
流域所在地区的地区综合瞬时单位线参数
1。2设计任务
1）推求桥址设计洪水流量
2)按均匀流假设,推求坝址断面设计流量的平均流速和水深。
设计条件如下表：
3
1）大桥工程设计洪水标准为2％
2），
3）综合单位线参数,支流小流域面积
2 干流设计洪水推求
2。1 特大洪水重现期与实测系列长度的确定
1.干流设计洪水推求
1）洪水资料的总长度N:洪水资料的总长度为实测资料期17年；调查期56年；考证期4年的总和，即:
2)特大洪水流量判定：，若，可判定为特大洪水
，
3)由调查资料推求水文站1900年洪峰流量
,x=0。5m,推求水文站处河床高程为115.03+0.5=115.53m
水文站水深,桥址水深
推求水文站处水流断面面积
根据曼宁公式
水文站处断面平均流速
根据推求水文站处洪峰流量
判定1900年,1904年，1927年为特大洪水。
2.2 洪水经验频率的计算
其中有3项特大洪水，即a=3。其经验频率按以下公式计算：
特大洪水系列：
则3次特大洪水经验频率分别为： 
实测洪水:
系列长度为 n=1976－1960＋1=17年
实测期的n项洪水，认为是在N年中任意抽取的部分。如果实测期n项中有l项是特大洪水，是属于a项中的,即已从n项中抽出，还剩有（n－l）项普通洪水都不超过为首的a项特大洪水。由于上一步中3项特大洪水可看做从N年中随意抽取的,故其概率可假定在0～1之间分布。在统一样本法中，认为这(n－l)项洪水的经验频率均匀分布于1－范围内，经验频率计算公式为：
实测洪水系列:
如1960年，，M=2,其经验频率为:
洪峰流量
频率计算
按时间次序排列
流量由大到小排列

年份
流量
年份
流量
PM
Pm（％)
1900
17294。1
1921
20600
0。0128

1904
15100
1900
17294。1
0。0256

1921
20600
1904
15100
0.0385

1960
6120
1964
8670

9。19
1961
5610
1971
7340

14。53
1962
3990
1960
6120

19。88
1963
5300
1973
5920

25.22
1964
8670
1965
5830

30。56
1965
5830
1961
5610

35。9
1966
3690
1963
5300

41。24
1967
4390
1974
5100

46。58
1968
4230
1972
4430

51。93
1969
3930
1967
4390

57.27
1970
3540
1968
4230

62。61
1971
7340
1962
3990

67.95
1972
4430
1969
3930

73。29
1973
5920
1966
3690

78。63
1974
5100
1976
3570

83.98
1975
2720
1970
3540

89。32
1976
3570
1975
2720

94。66
2.3 洪水频率曲线统计参数估计和确定
1） 统计参数初估
对于不连续系列样本,
假定：(n－l）年系列的均值和均方差与除去特大洪水后的（N－a）年系列的均值和均方差相等,可导出如下统计参数矩法初估公式：
，
2） 目估适线法确定统计参数
选频率分布线行为皮尔逊Ⅲ型,并选
进行第一次配线
第二次配线采用Cv=0。71 Cs=2。5 Cs/Cv=3。52
频率P％
第一次配线EX=5453。293m²Cv=0。531 Cs=1.593 Cs/Cv=3
第二次配线（采用）EX=5453.293m²Cv=0。71 Cs=2。5 Cs/Cv=3.52
Kp
Xp
Kp
Xp
（1）
（2）
(3）
（4）
(5）
1
2.793
15229。06
3。753
20466.23
5
2。039
11121。22
2。427
13235。16
10
1。705
9295.79
1.887
10290.38
20
1。359
7409。5
1。3692
7466。66
50
0。866
4722.6
0。852
4647。6
75
0.613
3340。53
0。624
3404.98
90
0。472
2572.88
0.511
2787。83
95
0.419
2282.4
0。474
2582.16
99
0。363
1977。48
0。440
2399.73
2。4 干流设计洪峰流量推求
Cv=0。71
得，
3 支流小流域设计洪水计算
3.1 最大24小时设计暴雨过程推求
该支流流域无实测洪水流量资料，但流域中心附近有一个雨量站资料,经频率计算获得P=2％，1％所对应的最大1d的设计点雨量分别为202.4mm， 323。8mm。该地区暴雨点～面折算关系见表1—1，该地区的最大日降雨量与最大24小时降雨量根据经验其关系为。该流域位于湿润地区，。用同频率法求得设计,该流域的稳定下渗率为.
流域所在地区的地区综合瞬时单位线参数
1） 最大1日面设计暴雨量
利用设计资料中所提供的关系式：
，所以
2） 流域面平均设计雨量及时程分配
根据设计资料所提供的点面折算系数进行流域面平均设计雨量的计算
由设计资料，支流小流域面积
根据表1—1，t=24时，F=20时折算系数为0.991,F=40时折算系数为0.983。
利用内插法，F=30Km² 折算系数=
所以,流域面平均设计雨量为mm
根据设计暴雨时程分配表进行设计暴雨的时程分配
日程
设计暴雨的时段（3h）雨量过程
时段序号(3h）
1
2
3
4
5
6
7
8
典型分配(％)
4。1
8.3
13.8
34.2
20。4
11.5
4。2
3。5
分配量（mm)
9.3
18。9
31。4
77.9
45.6
26.2
9.6
8.0
3。2 产流计算
1） 设计净雨的推求
按照蓄满产流模式（B=0.2)进行设计净雨计算。根据稳定下渗率进行地面净雨和地下净雨的划分。
根据设计资料所提供,mm,B=0。2，
由公式得，
根据设计资料所提供，Wo=Pa=90mm
由公式A=得,已知流域降雨量P和初始土壤含水量=90时，蓄满产流模型的产流计算公式归纳为
当A+P〈时，
当A+P〉时，R=P+
设计净雨计算表
P
Wmm´
A
A+P
R
Wo
Wm
9.3
132
112
121。3
2.5
90
110
18。9
132
118。29
137。19
7。2
102。738
110
31。4
132
132
163.4
29.9
110
110
77.9
132
132
209.9
77.9
110
110
46。5
132
132
178.5
46。5
110
110
26.2
132
132
158。2
26.2
110
110
9。6
132
132
141。6
9.6
110
110
8
132
132
140
8
110
110
2） 地面净雨与地下净雨的推求
根据对设计资料中所提供的数据，本流域的稳定下渗率为1。5mm/h。由设计净雨过程中扣除地下净雨（等于稳定下渗率乘以净雨历时）得地面净雨过程。其中第一时段的净雨历时=（2。202/14。94）x3=0。806（h)
地下净雨=1。5x0.806=01。2（mm）,故第一时段地面净雨为1。2mm,其余类推。
P=2%设计暴雨过程分配
时段数(△t=3h）
1
2
3
4
5
6
7
8
合计
占最大1日的百分数（%）
4.1
8。3
13。8
34。2
20.4
11.5
4。2
3。5
100
设计暴雨（mm)
9。3
18.9
31.4
77。9
45。6
26。2
9.6
8.0
222。7
设计净雨(mm)
2。5
7.2
29。9
77.9
45.6
26。2
9。6
8.05
207.8
地下净雨（mm）
1。2
1.7
4.3
4。5
4.5
4.5
4.5
4。5
29。7
地面净雨(mm)
1。3
5。5
25.6
73。4
42.0
21。7
5。1
3.5
178。8
3。3 汇流计算
1） 无因次单位线与10mm单位线的推求
由设计资料得,综合单位线参数,
t(h)
t/k
S(t）
S（t—∆t）
u（∆t，t）
q（∆t，t）
0
0
0

0
0。000
3
0.528
0。209
0
0。209
5。806
6
1。056
0。45
0。209
0。241
6。694
9
1.585
0.634
0。45
0。184
5。111
12
2。113
0。761
0。634
0。127
3。528
15
2。641
0。847
0。761
0.086
2.389
18
3。169
0.904
0。847
0.057
1。583
21
3.697
0。94
0。904
0.036
1。000
24
4.225
0.963
0.94
0。023
0.639
27
4.754
0。977
0.963
0。014
0。389
30
5。282
0.986
0。977
0。009
0.250
33
5。81
0。991
0。986
0.005
0。139
36
6.338
0。994
0.991
0。003
0。083
39
6。866
0.997
0。994
0.003
0。083
42
7.394
0.998
0。997
0.001
0。028
45
7。923
0。999
0.998
0。001
0.028
48
8。451
1
0。999
0。001
0.028
51
8。979
1
1
0
0.000
2） 设计地面径流过程推求
由上表得出大洪水的单位线。由设计地面净雨过程通过单位线推求，得设计地面径流过程。
3） 设计地下径流过程推求
把地下径流概化为等腰三角形初六，其峰值出现在设计地面径流停止时刻（第24时段)，地下径流过程的底长为设计径流底长的2倍，即
4） 设计洪水过程推求
3。4 支流设计洪峰流量的确定
支流设计洪峰流量即为洪水流量过程线中最大值，为89。68（m^3/s)
4 桥址设计洪水流量
5 桥址设计断面平均流速和设计水深
已知：洪痕点2个分别位于水文站和桥轴线上，洪痕点高程分别为121。3m和120。8m桥址断面河床高程为115。03m河床比降为0。5%0床面与边坡曼宁粗糙系数n=0.012河宽500m。
按均匀流假设，桥址断面设计流量的平均流速v和水深h分别为
V=6.43m/s h=6。44m
6 设计感悟
这一次的课程设计让我感受非常，由于是一个人单独完成，很多知识点很模糊，不知道从何入手进行设计工作。和舍友晚上在寝室也在激烈的讨论,做到很晚.计算量和工作量都很大.对于自己，我也发现有一些问题,就是性子太急，每次发现有一点错误就赶紧全部改正，殊不知，改了一组数据，其他的数据也会跟着改变，从而，每次都是从头到尾改几遍，很浪费时间，这次之后，我一定得遇到错误的时候想一想，而不是急着去改，改正错误以后还必须调试数据以达到规定范围内，否则，你做设将会一直改一直改，何不把他弄清楚再改正。现在我们做的还是小工程,要是以后做真的工程,损失的不仅是时间，将是各种各样的人力物力财力,所以做工程师更需要谨慎。通过这一次的课程设计,我发现了平时学习上的漏洞，对课本上的知识有了更深的了解。
9