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1、工程水文及水利计算 课程设计书 课设名称:天福庙水库防洪复核计算 姓名: 安小虎 学号：2015095081 班级：15农业水利工程1班 2017年6月22日 天福庙水库防洪复核设计 一、设计任务 天福庙水库位于湖北省远安县黄柏河东支的天福庙村，大坝以上流域面积553。6km2,河长58。2km，河道比降10。6％，总库容6367万m3，是一座以灌溉为主，结合防洪、发电、拦沙、养殖等综合利用的水利工程。天福庙水库于1974年冬开工建设,1978年建设成,已运行近30年。1975年技术设计时,水文系列年限仅20年，系列太短，也缺乏大洪水的资料。本次课程设计的任务，是在延长基
2、本资料的基础上，按现行规范要求对水库的防洪标准进行复核，其具体任务是: 1． 选择水库防洪标准。 2． 历史洪水调查分析及洪量插补。 3． 设计洪水和校核洪水的计算。 二、流域自然地理概况，流域水文气象特性 （一） 流域及工程概况 天福庙水库位于湖北省远安县黄柏河东支的天赋庙村，大坝以上流域面积553。6km2，河长58。2km，河道比降10.6‰,总库容6367万m2，是一座以灌溉为主,结合防洪、发电、拦沙、养殖等综合利用的水利工程. 天福庙水库于1974年冬开工建设，1978年建设成,大坝为浆砌石双曲拱坝，坝前河底高程348m,坝高63.3m，电站总装机6040kw。水库死水
3、位378m，死库容714万m3，正常蓄水位409m，相应库容6032万m3.设计洪水位(P=2％）409。28m,校核（P=0。2％）洪水位409。28m，坝顶高程410.3m,防浪墙顶高程411.3m。库区吹程1000m。 (二）水文气象资料 1。气象特征。天福庙流域地处亚热带季风区，四季分明,夏季炎热多雨,冬季低温少雨，秋温高于春温，春雨多于秋雨，气温年内变化较大，无霜期长。多年平均气温16。8℃,历年最高气温达40℃，最低气温—12℃，平均风速1.2m/s,多年平均最大风速15.5m/s，风向多为NE。流域多年平均降水量1036。3mm，流域暴雨频繁，洪水多发,4-10月为汛期，汛期
4、降雨量占全年降雨量的86。7％左右，尤其以7月最大，占全年的19。5％。月降雨量最少是12月，仅占全年的1。3％。 2。水文测站。黄柏河干流上1958年设立池湾河水文站,1971年设立小溪塔水文站，1961年在东支设立分乡水文站.天福庙水库建成后,先后开展了降雨、水位、泄流观测,有比较完整的运行资料。分乡水文站是重要的参证站，控制流域面积1083。0km2。 3。分乡站历史洪水。根据1982年省雨洪办对宜昌市历史洪水调查成果的审定结果,分乡站洪水的排位为1935年、1984年、1826年、1930年、1958年，资料可靠，可直接采用.经审定认为，分乡站1935年洪水1826年以来的第1位，
5、重现期为176年，1984年洪水于1826年、1930年洪水相当，分别确定为1826年以来的地2-4位，1958年洪水为1826年以来的地5位.分乡站历史洪水成果见表KS1—1. 表KS1—1 分乡站历史洪水成果 序号 年份 洪峰流量 （m3/s） 1d洪量 （×108m3） 3d洪量 （×108m3） 重现期 备注 1 1935 4680 176 2 1984 3739 1.0738 1。6664 3 1826 不能定量 4 1930 不能定量 5 1958 2820 1。220
6、1 1。9500 三、防洪标准选择 水利水电枢纽工程的等级 工程等级 水库 防洪 治涝 灌溉 供水 水电站 工程规模 总库容 （×108m3） 城镇及工矿企业的重要性 保护农田 (万亩） 治涝面积 (万亩） 灌溉面积 （万亩） 城镇及工矿企业的重要性 装机容量 （×104kw） 一 大(1）型 〉10 特别重要 〉500 〉200 〉150 特别重要 〉120 二 大（2）型 10~1。0 重要 500~100 200～60 150～50 重要 120～30 三 中型 1.0～0。10 中等 1
7、00~30 60~15 50～5 中等 30～5 四 小（1）型 0。10～0。01 一般 30～5 15～3 5～0.5 一般 5～1 五 小（2）型 0。01～0。001 〈5 〈3 <0。5 <1 水库工程建筑物防洪标准 水工建筑物的类别 防洪标准［重现期(年）］ 山区、丘陵区 平原区、滨海区 设计 校核 设计 校核 混凝土坝、浆砌石坝及其他水工建筑 土坝、堆石坝 一 1000～500 5000~2000 可能最大洪水(PFM）或 10000~5000 300～100 2000~1000 二 500～
8、100 2000~1000 5000～2000 100～50 1000~300 三 100～50 1000～500 2000~1000 50~20 300~100 四 50~30 500～200 1000～300 20～10 100~50 五 30～20 200~100 3000～200 10 50～20 依据天福庙库容量，根据《水库工程建筑物防洪标准》查得天福庙水库工程等级为三级，其防洪标准为：设计T=50年，校核T=500年. （四)、峰、量选样及历史洪水调查 1、天福庙水库坝址1959—1977年峰、量系列根据分乡站资料换算得到，洪峰按面
9、积比指数的2/3次方换算，洪量按面积的一次方换算。 2、天福庙坝址1978-2001峰、量系列直接采用天福庙入库洪水计算. 3、分乡站历史洪水换算天福庙水库峰量根据1978-2001年峰量关系得1d,3d洪量（见表格)。 天福庙水库洪峰、洪量系列 年份 洪峰Qm(m3/s） 1d洪量W1（108m3） 3d洪量W3(108m3) xy1 xy3 x^2 1958 1803 0.6237 0。9968 1124.53 1797.2304 3250809 1959 131 0.0434 0.0664 5.6854 8。6984 17161 1960
10、 266 0。0921 0.138 24。4986 36.708 70756 1961 200 0。0664 0。1023 13。28 20.46 40000 1962 640 0.1999 0。2924 127.936 187.136 409600 1963 1036 0。3727 0。5725 386.117 593.11 1073296 1964 452 0.1314 0。1314 59.3928 59。3928 204304 1965 519 0.1452 0.23 75。3588 119.37 2693
11、61 1966 189 0。0817 0。1253 15.4413 23.6817 35721 1967 774 0.1876 0。2852 145.202 220。7448 599076 1968 838 0。2832 0.6594 237.322 552.5772 702244 1969 428 0。1514 0.2213 64.7992 94.7164 183184 1970 598 0.2233 0。3103 133.533 185.5594 357604 1971 389 0。1681 0。2877 65
12、3909 111。9153 151321 1972 64 0.0363 0。0797 2。3232 5。1008 4096 1973 445 0.1457 0.2233 64。8365 99.3685 198025 1974 240 0.0813 0。1589 19。512 38。136 57600 1975 848 0。1483 0。248 125。758 210.304 719104 1976 272 0.0931 0。138 25。3232 37。536 73984 1977 162 0.0915 0。1
13、795 14。823 29.079 26244 1978 299 0.1525 0。2812 45。5975 84.0788 89401 1979 634 0。288 0。5393 182。592 341。9162 401956 1980 571 0.1725 0。2092 98。4975 119。4532 326041 1981 126 0。0841 0。1241 10。5966 15.6366 15876 1982 582 0。2127 0。3172 123.791 184。6104 338724 1983 4
14、37 0。2124 0。3223 92.8188 140.8451 190969 1984 2389 0.5489 0.8518 1311.32 2034。9502 5707321 1985 121 0.0613 0。1307 7。4173 15.8147 14641 1986 218 0.0979 0。1924 21.3422 41。9432 47524 1987 438 0。1677 0。2864 73。4526 125.4432 191844 1988 222 0.1154 0.179 25.6188 39。7
15、38 49284 1989 592 0.2229 0。3189 131。957 188。7888 350464 1990 634 0.1209 0.179 76.6506 113。486 401956 1991 804 0。2334 0.3158 187。654 253.9032 646416 1992 851 0.2635 0。3288 224。239 279.8088 724201 1993 425 0.1195 0。1824 50.7875 77。52 180625 1994 167 0。1177 0.213
16、1 19.6559 35.5877 27889 1995 261 0。0985 0.186 25。7085 48。546 68121 1996 487 0。2341 0.4334 114。007 211。0658 237169 1997 544 0。1383 0。3186 75。2352 173.3184 295936 1998 974 0。2262 0。4135 220.319 402.749 948676 1999 170 0。0734 0。1686 12。478 28。662 28900 2000 613
17、0。2113 0.3157 129。527 193。5241 375769 2001 471 0。1913 0.2986 90。1023 140.6406 221841 求和 23324 7。7307 12。5524 6082.43 9722.8547 20325034 平均 530.09091 0.1757 0。28528 n`x`y 4097.97 6653。91 nx^2 12363840 b1 b2 a1 a2 0。00024927 0.00039 0.04356 0.
18、08094 W1=0.000249266Q1+0。043564 W2=0。000385Q2+0.080938 1958—2001年峰、量相关关系（图表见附录1） 五、设计洪水和校核洪水计算 典型洪水过程线 时段 △t=1h 流量 m3/s 时段 △t=1h 流量 m3/s 时段 △t=1h 流量 m3/s 时段 △t=1h 流量 m3/s 0 96。6 19 216。3 36 45。2 55 24。8 1 572 20 183。5 37 44.2 56 24.2 2 1085 21 156 38 43.5
19、57 23.5 3 1345 22 138 39 41。7 58 22。8 4 1568 23 121 40 40 59 22.1 5 1791 24 103.9 41 38。3 60 21.5 6 2090 25 108。4 42 36。6 61 20。6 7 2389 26 91。5 43 34。8 62 19.3 8 2138。7 27 83。5 44 33。1 63 18。2 9 1465。5 28 68。6 45 32.2 64 17。3 10 1005。1 29
20、 53。3 46 31。3 65 16。1 11 768.8 30 40。9 47 30。4 66 15。3 12 494.3 31 51 48 29.5 67 14。4 13 584。9 32 61 49 28.7 68 13.5 14 421。2 33 54。8 50 27。8 69 12。6 15 358.7 34 48。5 51 27。2 70 11.8 16 344。8 35 46。3 52 26.6 71 11 17 313.7 36 45.2 53 26 72
21、10。6 18 232。5 37 44.2 54 35。4 根据公式:=，=， =计算天福庙库区1935，1984，的洪峰流量以及一天和三天洪量。 洪峰流量 经验频率计算 按数量大小排序 = = = 年份 Qm m3/s M1 P1 M2 P2 m P3 1935 2987 1 0.57 1984 2386 2 1.136 1826 2 1。705 1930 2 2。273 1958 1803 3 2.841 196
22、3 1036 3 6。70 1998 974 4 8。90 1992 851 5 11.10 1975 848 6 13.30 1968 838 7 15。50 1991 804 8 17。70 1967 774 9 19.90 1962 640 10 22.10 1979 634 11 24。30 1990 634 12 26。50 2000 613
23、 13 28.70 1970 598 14 30。90 1999 592 15 33。10 1982 582 16 35。30 1980 571 17 37。50 1997 544 18 39.70 1965 519 19 41。90 1996 487 20 44.10 2001 471 21 46。30 1964 452 22 48。50 1973 445
24、 23 50。70 1987 438 24 52.90 1983 437 25 55。10 1969 428 26 57.30 1993 425 27 59.50 1971 389 28 61.70 1978 299 29 63.90 1976 272 30 66。10 1960 266 31 68.30 1995 261 32 70。50 1974 240
25、 33 72。70 1988 222 34 74。90 1986 218 35 77.10 1961 200 36 79.30 1966 189 37 81.50 1999 170 38 83。70 1994 167 39 85.90 1977 162 40 88.10 1959 131 41 90。30 1981 126 42 92。50 1985 121
26、 43 94.70 1972 64 44 96.90 频率曲线见附录2 由公式计算理论频率曲线的统计参数 Q平均=∑Qi=548。80m3/s Cv=0。91 Cs=2。67Cv=2。43 由查频率曲线方法得1826年，1930年的洪峰流量分别为2296 m3/s和2059 m3/s。P=0。2%时的校核洪峰Q0。2%=Q平均（φ0。2％Cv+1）=3360。41 m3/s，P=0。2％时的洪峰流量3360。41m3/s。P=2％的设计洪峰Q2％=Q平均(φ2%Cv+1)=2060 m3/s 1d洪量的相关数据 序号 系列值 频率
27、 序号 系列值 频率 1 0。6785 0。0057 24 0。1483 0。507 2 0.6237 0.011 25 0。1457 0.529 3 0。5489 0.017 26 0.1452 0.551 4 0.3727 0。067 27 0。1383 0。573 5 0。288 0。089 28 0.1314 0.595 6 0.2832 0。111 29 0。1209 0。617 7 0。2635 0。133 30 0.1195 0。639 8 0.2341 0。155 31 0。117
28、7 0。661 9 0。2334 0。177 32 0。1154 0.683 10 0。2262 0.199 33 0.0985 0.705 11 0。2233 0。221 34 0.0979 0。727 12 0.2229 0。243 35 0.0931 0。749 13 0。2127 0.265 36 0.0921 0。771 14 0.2124 0。287 37 0.0915 0.793 15 0。2113 0。309 38 0.0841 0。815 16 0.1999 0。331 39 0。
29、0817 0。837 17 0.1913 0。353 40 0.0813 0。859 18 0.1876 0。375 41 0。0734 0。881 19 0。1725 0.397 42 0.0664 0。903 20 0。1681 0。419 43 0.0613 0。925 21 0.1677 0。441 44 0。0434 0.947 22 0。1525 0。463 45 0。0363 0.969 23 0。1514 0.485 频率曲线见附录3 W平均=Wi=0。19×108m3 Cv=0。72 Cs
30、2。96Cv=2。13 由曲线图可知，p=0。2％时的校核洪量Wp=W平均×(φ0。2％Cv+1)=9。6×107m3 p=0.2%时所对应的1d的洪量为0。96×108m3. P=2％的设计洪量Wp=W平均×（φ2％Cv+1）=0。75×108m3 p=2％对应的1d洪量为0。75×108m3 3d洪量的相关数据 序号 峰量 频率 序号 峰量 频率 1 1.0457 0。0057 24 0。23 0.51 2 0。9668 0。011 25 0。2233 0。53 3 0.8518 0。017 26 0。2223 0.55 4
31、 0。6594 0.07 27 0。2213 0。57 5 0。5725 0。09 28 0。2131 0.6 6 0.5393 0。11 29 0.2092 0.62 7 0。4334 0.13 30 0。1924 0。64 8 0。4135 0.16 31 0。186 0.66 9 0.3288 0。18 32 0。1824 0。68 10 0。3223 0.2 33 0。1795 0。71 11 0。3189 0。22 34 0.179 0。73 12 0。3186 0。24 35 0
32、179 0。75 13 0.3172 0.27 36 0.1686 0。77 14 0。3158 0。29 37 0.1589 0.79 15 0.3157 0。31 38 0.138 0。82 16 0。3103 0.33 39 0。138 0。84 17 0.2986 0。35 40 0.1307 0.86 18 0。2924 0。38 41 0。1253 0。88 19 0。2877 0。4 42 0.1241 0。9 20 0。2864 0。42 43 0。1023 0。925 21
33、 0.2852 0.44 44 0。0797 0。947 22 0。2812 0.46 45 0。0664 0。969 23 0。248 0.49 W平均=Wi=0。3×108m3 Cv=0.71 Cs=3.18Cv=2.26 由曲线图可知，p=0.2%时的校核洪量Wp=W平均×（φ0。2％Cv+1）=1。499×108m3 p=0。2％时所对应的3d的洪量为1.499×108 m3 。Wp=W平均×（φ2%Cv+1）=1。193×108m3 p=2%对应的3d洪量为1。193×108m3 频率曲线见附录4 合理性分析 (1)通过对本
34、站洪峰、洪量及其统计参数随时间变化的分析和从洪峰、洪量及其统计参数随地区的变化规律的分析，以及从形成洪水的暴雨方面分析，都得出了相应的合理结论。 （2）将各种统计时段洪量的频率曲线点绘制在一张图上，在适用范围内不能相交。因为如果相交，就不能保证同一频率下长时段的洪量大于短时段的洪量. 选择典型洪水过程线 洪峰(m3/s） 洪量［（m3/s）h］ 1d 3d P=0.2％的校核洪水 3200 26667 41638 典型洪水 2389。0 19879 21663 起止时间 1984。7.26.00 1984.7。26。0~24 1984。7。26.0～7。
35、28.24 计算放大比 KQ=Qmp/Qm典=1.3 Kw1=Wtp/Qt典=1。3Kw3—1=（41638—26667)/（21663—19879)=8。38 校核洪水过程线计算表 时间(△t=1h） 流量 放大倍比 放大流量 时间(△t=1h） 流量 放大倍比 放大流量 0 96.6 1.3 125。58 37 44。2 8。38 370.396 1 572 1。3 743.6 38 43.5 8.38 364.53 2 1085 1。3 1410.5 39 41。7 8。38 349。446 3 1345
36、 1。3 1748。5 40 40 8。38 335.2 4 1568 1.3 2038.4 41 38。3 8.38 320.954 5 1791 1。3 2328.3 42 36.6 8。38 306。708 6 2090 1。3 2717 43 34.8 8。38 291。624 7 2389 1.3 3105。7 44 33。1 8.38 277.378 洪峰,1d交界 2389 1。3 3105。7 45 32。2 8.38 269.836 8 2138。7 1。3 2780。31
37、46 31。3 8.38 262。294 9 1465。5 1。3 1905。15 47 30.4 8。38 254。752 10 1005。1 1。3 1306。63 48 29.5 8.38 247.21 11 768。8 1.3 999。44 49 28。7 8。38 240.506 12 494。3 1。3 642.59 50 27。8 8.38 232.964 13 584。9 1.3 760。37 51 27。2 8。38 227.936 14 421。2 1.3 547。56 52
38、26。6 8.38 222.908 15 358。7 1。3 466。31 53 26 8。38 217.88 16 344.8 1。3 448。24 54 35。4 8。38 296。652 17 313.7 1.3 407。81 55 24。8 8。38 207.824 18 232.5 1.3 302.25 56 24.2 8。38 202。796 19 216。3 1.3 281.19 57 23。5 8.38 196。93 20 183.5 1.3 238。55 58 22.8 8。38
39、 191。064 21 156 1。3 202。8 59 22.1 8。38 185。198 22 138 1。3 179。4 60 21。5 8.38 180。17 23 121 1。3 157。3 61 20.6 8。38 172。628 24 103。9 1。3 135。07 62 19。3 8。38 161。734 25 108.4 1.3 140。92 63 18.2 8。38 152.516 1d，3d交界处 108.4 8。38 908.392 64 17.3 8。38 144。97
40、4 26 91.5 8.38 766。77 65 16.1 8.38 134.918 27 83.5 8。38 699。73 66 15。3 8。38 128。214 28 68。6 8。38 574.868 67 14。4 8.38 120。672 29 53。3 8.38 446.654 68 13。5 8。38 113.13 30 40.9 8.38 342。742 69 12.6 8.38 105.588 31 51 8。38 427。38 70 11。8 8.38 98。884 32 61 8.38 511。18 71 11 8。38 92。18 33 54。8 8.38 459.224 72 10。6 8。38 88.828 34 48.5 8.38 406。43 35 46.3 8。38 387.994 36 45.2 8。38 378.776 典型洪水线及放大线(附录5）
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