水库水文计算全过程.doc

2水文
2.1流域概况
××水库位于××西南方向，坝址高程1760m，径流面积0.78km2，主河长1.6km，平均坡降为88‰，流域平均高程1880m，径流量条形状。
××水库属珠江水系西洋江流域源头支流，地处珠江流域与红河流域的分水岭上。河流自北向南，在坝址下游500m向西转，进入溶洞，流入其龙得河，又通过地下暗河进入头河，汇入西洋江，流域水系分布详见《××水库水系图》。
××水库流域地处中低山区，森林种类较多，主要分布有灌木、杂草、杉木等植物，目前，森林林植被完好，覆盖率在80%以上，径流内有少量的泉点出露，来水主要靠地表径流。
2.2气象特性
西洋江流域属中亚热带高原季风气候区。夏季受东南太平洋和孟加拉湾暖湿气流影响，5～10间湿热多雨，水量充沛，其降水量占年降水量的85%左右，此期间又多集中在6—8月，占全年降水量的50%左右。冬季，受周围山脉作屏障作用，阻滞北方冷空气的入侵，使本流域干燥，凉爽少雨（11—4月），据××县象站资料统计，多年平均降水量为1046.00mm，蒸发量（d=20m）为1637.6mm，多年平均气温为16.7℃，极高最高气温为36.7℃，最低为-5.5℃。多年无霜期为306天，雨季相对湿率82%，绝对浊率19.9hpa，旱季相对湿度76%，绝对湿度10.8hpa。以上结果表明，流域具有气候温和，降水量年际变化小，年内分配均匀，集中程度高干湿分明的特点。该气候特点决定了径流由降水补给，径流与降水规律一致。
2.3年径流分析
拟建的××水库坝址附近属无测水文气象资料地区，水库设计年径流量根据其地理位置及气候成固相似性的特点，采用查径流深等直线图和移用西洋街（二）站径流模数两种方法分析，再作综合论证后取值。
2.3.1移西洋街（二）站径流模数法
西洋街（二）站属国家基本水文站，观测内客有水位、流量、降水、蒸发，观制面积2473km2。该站有1964—2001年的流量统计系列，且该系列已具有一定的代表性，统计年限满足规范要求，用适线法将该径流系列进行频率计算，矩法初估参数，取倍比系数C5=2.5CV，计算结果如表2-1

由表2-1计算离势系数CV：
CV==0.35
则西洋街（二）站径流量统计参数如表2-2。
表2-2
面积（km2）
均值
（m3/s·月）
均值(mm)
CV
Cs
产水模数
（万m3/km2）
2473
410.43
430.2
0.35
2Cs
43.02
××水库位于西洋街（二） 站的源头支流上，直线距离50km，虽然××水库控制面积远小于西洋街（二）站的控制面积，但彼此间为同一个流域，具有相同的气候条件，帮移用径流模数计算年径流量：
0.78×43.02=33.56万m3
各种频率的年径流量如表2-3。

2.3.2查径流深等直线图
查××水文站1981年9月编制的《××水文图集》得××水库片区年降水量为1030mm，根据1995年编制的《××水资源调查及水利区划（成果报告）》可知，陆面蒸发量为600～770mm之间，××水库海拔较高，陆面蒸发取600mm，则由水量平衡公式得：
径流深：1030-600=430mm
径流模数：430×0.1=43万m3/km2
水库年径流量：43×0.78=33.54万m3
查《××水文图集》得，水库坝址处降水变差系数CV=0.3，偏差系数CS=2CV，则各种频率的年径流量如表2-3。
表2-3
计算方法
均值
（万m3）
CV
设计值（%）
10
50
75
90
95
移用径流模数法
33.56
0.35
49.33
32.22
25.17
19.80
17.12
查径流深等值法
33.54
0.3
46.96
32.53
26.16
21.47
18.78
由表2-3法 可知，两种方法计算的多年平均径流量相近，只出入0.02万m3。变差系数CV的取值也比较相近。为更合理取值，综合各因素，取用两种方法的平均值，则××水库年径流量如表2-4：

表2-4
均值
(万m3)
CV
设计值(%)
10
20
50
75
90
95
33.55
0.33
47.37
42.14
32.4
25.57
20.47
17.78
2.4设计年径流分配
××水库无任何实测的水文资料，设计年径流分配移用西洋街（二）站典型年的分配，近同倍比法进行分配到月。
在西洋街（二）站径流系列中分析选取1970-1971年作丰水年（P=12），1976-1977年为平水年（P=48），1980-1981年为枯水年（P=87），则××水库年径流分配如表2-5：
表2-5

P1%

月 份

均值

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
10%
0.95
1.08
0.77
0.72
2.89
5.98
11.12
10.69
5.53
4.09
2.14
1.41
47.37
20%
0.76
0.6
0.43
1.34
1.93
2.18
11.86
9.02
7.22
3.49
1.58
1.73
42.14
50%
0.92
0.8
0.61
0.59
0.61
0.29
6.92
9.64
4.56
3.62
1.64
1.1
32.4
75%
0.73
0.63
0.48
0.47
0.48
1.02
5.46
7.61
3.67
2.86
1.29
0.87
25.57
90%
0.66
0.58
0.45
0.39
0.78
0.89
2.32
6.99
1.27
1.42
0.83
0.67
20.47
2.5地下水径流量
水库库区内有少量的地下泉点补给常年不断。本年11月8日测得流量为为0.0027m3/s，12月1日测得流量为0.0018 m3/s。通过对碗厂村的几位老人的了解，通过他们对各时段的介绍，折算后得出各月的径流量如表2-6。
表2-6
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
合计
径流量(万m3)
0.4
0.2
0.1
0.1
0.1
0.8
0.8
0.8
0.8
0.65
0.55
0.4
5.7
××水库设计规模为小（2）型蓄水工程，年径流设计保证率取用P=75%，由该水库年径流量总分配如表2-7。
表2-7
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
合计
径流量(万m3)
1.13
0.83
0.58
0.57
0.58
1.82
6.26
8.41
4.47
3.51
1.84
1.27
31.27
2.6水库蒸发
××水库与××气候站同处于西洋江流域，两地均处于西洋江流域的分水岭上，两地相距直线距离34.5km，两地海拔高程虽然出入较大，但属同一个流域，有相同的气候条件，故水面蒸发量移用××气候站实测的蒸发量进行分析。该站有1954年至2002年的水面蒸发统计系列，用适线法将该系列频率计算，矩法估参数，点线配合情况见图。取CS=2CV。得均值为1637.61mm，CV=0.008，各频率蒸发量如表2-8。

表2-8
P%
10
20
50
75
90
均值
蒸发量(mm)
1483.4
1545.4
1618.5
1717.1
1810.7
1637.61
××水库设计规模为小（2）型水库工程，水面蒸发采用与径流量对应的保证率，选用P=75%，水面蒸发分配直接采用对应的年内分配，结果如表2-9。

表2-9
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
合计
蒸发量(mm)
111.8
106.5
206.7
217.2
235.8
174.7
135.9
145.8
140.7
86.0
98.0
58.0
1717.1
2.7水库泥沙计算
××水库及下游的西洋街（二）站均未进行悬段质泥沙观测，水库泥沙计算按正常运行年限的沉积泥沙估算：
Vd=N·=1.245万m3 取1.2万m3
N—水库正常运行年限，取30年；
r—平均侵蚀模数。库区土壤侵蚀主要以水力侵蚀为主，但库区植被好，植被率在80%左右，查土壤侵蚀强度分级标准得，轻度侵蚀的侵蚀模数为800T/km2；
F—水库径流面积；
r0—沉积物的容重，取1.5T/m3。
2.8渗漏损失
坝轴区基底基岩均为灰白色厚层石英砂岩泥质粉矿岩、微弱含水层，岩层产状倾向上游，地层防渗性能好，无构造影响和不利组成。
故库盆内不会有漏水现象有在，渗漏损失按中等地质条件，采用时段平均库容的1%计算。
2.9 洪水计算
××水库无实测的洪水资料，洪水计算根据××1994编制的《××省暴雨洪水查算实用手册》进行计算。
2.9.1、基本情况
××水库径流面积F=0.78km2，主河长L=1.6km，河床平均坡降i=0.088。水库洪水由库区径流的暴雨所形成，洪水与暴雨同频率。
2.9.2、洪水标准
××水库主体工程为浆砌石坝，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL－2000规定，工程等级为五等，设计洪水标准为20年一遇(p=5%)，校核洪水标准为200年一遇(p=0.5%)。
2.9.3、设计暴雨计算
（1）、设计暴雨历时、时段
根据××省暴雨特点，设计暴雨历时取24h，时段△t取1h。
查图暴雨等值图将径流集雨中心各种历时的统计参数值列于表2-9-1，并列出各种频率的设计点暴雨量。

2、计算点设计暴雨量的递增指数值，列于表2-9-2。
H6p H24p
N2p=1.285Lg—— N2p=1.285Lg——
H1p H6p

其它历时点暴雨计算如下：
H(2－5)=5%=H24p×4－N3p×6－N2p×tN2p
H(2－5)=0.5%=H24p×4－N3p×6－N2p×tN2p
H(7－23)=5%=H24p×24－N3p×tN2p
H(7－23)=0.5%=H24p×24－N3p×tN2p
3、进行0.78km2的暴雨历时的aF1t值计算
查××省《暴雨区划图》得，水库位于暴雨第十区，由《××省分区综合时～面～a.p关系表》进行径流面积为0.78km2的各时段的aFt值，见表2-9-3。
4、按《××省一日暴雨分区雨型表》的十区排列次序，将H面t值排列下表2-9-4——2-9-5。

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二十年一遇暴雨净雨过程计算

二百年一遇暴雨净雨过程计算

2.9.4产流计算
1、确定产流渗数值
查××省暴雨洪水查算手册的附图《产流参数分区图》可知，该工程的综合产流参数分别为：Wm=100mm，WT=82mm,Fc=2.2mm/h，E=3mm，△R=10mm。
2、1h逐时段雨量计算，计算过程如表。
2.9.5汇流计算
1、汇流系数与雨强的计算及取值。
查《汇流系数数分区图》得：Cm=0.4、Cn=0.65。
由表可算出，P=5%的最大3h净雨强度为60mm，P=0.5%的最大3h净雨强度为78.6mm，均超过非线性，经全省分析、设计、校核标准主净雨强度取值的规定：3h净雨强度取10mm。
2、纳希瞬时单位线参数n、k值计算
B=F/L2=0.78/1.62=0.305
M1=CmF0.262·J－0.171·B－0.476·(i/10)0.84F－0.109
=0.4×0.780.262×0.088－0.171×0.305－0.476×1
=0.999
n=CnF0.161=0.65×1.060.161=0.625
k=M/n=0.83/0.65=1. 601
3、时段单位线计算
(1)由n、k值查《S(t)曲线查用表》，将t/k、S(t)分别列于表，并计算t(h)值。

(2)由表2-9-6的计算结果绘制S(t)曲线图。

(3)由S(t)曲线图从t=0起，每隔1h读取S(t)值，填入表2～9～10，按公式q(1.t)=10F/3.6V(1.t)计算出水库河流1h10(mm)时段单位线q(1.t)列于表2-9-7。

4、推求洪水过程
(1)采用以下公式，由设计净雨和时段单位线推求设计洪水地表流量过程线。
Q11－i=qiR1/10
Q12－i=qiR2/10
· ·
· ·
· ·
· ·
· ·
· ·
Q1m－i=qiRm/10
(2)基流流量计算
根据水库径流区的地理位置，查《最大基流量分布图》，计算水库坝址断面的基流量。
Q基=1.0m3÷100×F=0.009m3/s
(3)潜流流量计算
潜流流量采用等腰三角形回加法，地表洪水起涨点潜流流量为零，第一时段为△Q潜，到地表径流终止点为三角形顶点，出现潜流洪峰流量Q潜m，此后递减。具体按以下公式进行计算：
Q潜m=Σfc·F/3.6t(t为地表洪水过程历时)
P=5Q潜m=24.4×0.78/3.6×9=0.66
Q潜=Q潜m/(t－1)=0.073
P=0.5%，Q潜m=44.66×0.78/3.6×13=0.74
Q潜=Q潜m/(t－1)=0.061
××水库P=5%与P=0.5%设计洪水计算成果列于表2-9-8——2-9-9，峰量值列于表2-9-10

P=5%洪水过程计算表

P=0.5%洪水过程计算表

表2-9-10
P=5%
P=0.5%
最大洪峰流量
21小时洪量
最大洪峰流量
21小时洪量
5.49m3/s
7.69万m3
7.91m3/s
10.73万m3

(4)绘制设计洪水过程线图