工程水文学课程设计.docx

工程水文学课程设计.docx

《工程水文学课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程水文学课程设计.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

工程水文学课程设计

任务书

一、目的

课程设计是培养学生运用所学理论知识解决实际问题的重要环节。

主要目的在于：

通过较系统的复习、巩固所学理论知识，联系实际、解决生产中的现实问题；初步了解和掌握工程水文设计工作的内容、方法和步骤；培养学生分析问题、解决问题的能力。

二、选题

本课程设计为安集海灌区引、蓄水工程规划设计中的水文水利计算。

三、资料

（一）位置

安集海灌区位于新疆维吾尔自治区沙湾县境内的西部，距沙湾县城约20公里。

处于准葛尔盆地南缘，天山北坡的巴音沟河冲积扇和冲积平原上。

（二）水源及水文

1、水源

主要水源是巴音沟河，其次春季有部分融雪水。

2、水文资料

巴音沟发源于天山山系中部的伊乃尔卡山的北坡。

全长约100-120公里，河川径流主要为高山冰雪补给，山区暴雨对洪水的形成起重要作用。

黑山头水文站为基本测站，建于1954年，为准备渠首上移，于1966年在头道沟设专用测站，至1971年撤消，测站位置见巴音沟示意图。

黑山头站集水面积1688km2，河床纵坡比约1/70，河床宽约300m左右。

两岸为40-60m的砂卵石沉积层悬崖，在测站附近建的渠首将报废。

黑山头站至安大桥约15km，河床纵坡比约1/70-1/100，河床宽约1000m，为卵石组成。

河床渗漏严重，据短期测定一般渗漏损失为35-45%，枯水期达70-80%。

安大桥至水库附近河道长约12km，河床纵坡比为1/100-1/200，河床为砂砾石，两岸为砂石和壤土覆盖。

黑山头站历史逐年平均流量如表1；

黑山头站悬移质含沙量如表2；

黑山头站推移质输沙率如表3；

黑山头站最大流量和最小流量如表4。

头道沟水文站在黑山头站上游约15km处，集水面积约为1500km2。

头道沟站历年逐月平均流量如表5；

头道沟站推移质输沙率如表6；

头道沟站悬移质输沙率如表7。

（三）气象

由安集海气象站观测资料获取。

1、历年逐月平均降水量如表8；

2、历年逐月蒸发量如表9。

（四）作物种植比例、灌溉制度及可耕地

1、乡镇、团场种植比例如表10和表11；

2、作物灌溉制度如表12；

3、可耕地：

乡镇拟8万亩，团场45万亩。

（五）安集海水库

水位~面积~库容关系如表13。

（六）其他

1、年径流量统计参数比较如表14；

2、洪峰、洪量频率计算成果统计如表15。

一、任务

（一）为进一步发展农牧业，生产更多的农牧产品，更好地促进乌鲁木齐、石河子、奎屯、克拉玛依等大中城市的工业发展，繁荣城乡经济，需建引、蓄水工程。

由于原黑山头渠首因淤积严重，拟在头道沟建新渠首，下游黑山头渠首作为冲沙水回收渠首。

头道沟至黑山头引水渠线长18km，黑山头至灌区附近的总分水闸，引水渠线长17.4km，设计流量为60m3/s。

总分水闸闸前水位定为614.40m，总分水闸向东分水出冬夏引水渠，设计流量为20m3/s。

水库为贯注式平原水库，设东、西两座泄水闸，西泄水闸考虑水库防洪保坝，设计流量为30m3/s，东泄水闸设计流量为6m3/s。

两泄水闸平均水位均为453.00m。

（二）为确定引、蓄水工程的规模、尺寸，需求出两种灌溉保证率情况下的设计年径流来水过程；确定头道沟渠首的引水流量；计算两种灌溉面积情况下的用水过程；进行水库兴利调节计算，求出所需要的库容。

（三）为保证大坝安全，求出设计标准和校核标准情况的设计洪水过程，进行调洪演算，求出设计调洪库容和下泄流量过程，最高洪水位。

设计来水过程

1、为提高资料的代表性，先利用黑山头站的资料将头到沟站的历年逐月平均流量延展（汛期回归分析，非汛期图形相关）；1982年以后的资料可查水文年鉴获取。

6月的相关方程计算如下：

表1黑山头站与头道沟站6月平均流量计算表

年份

黑山头站

头道沟站

月均流量

月均流量

1966

15.9

17.9

0.8720

0.9817

-0.1280

-0.0183

0.0164

0.0003

0.0000

1967

22.8

23.4

1.2505

1.2834

0.2505

0.2834

0.0627

0.0803

0.0050

1968

17.7

19.2

0.9708

1.0530

-0.0292

0.0530

0.0009

0.0028

0.0000

1969

22.4

25.2

1.2285

1.3821

0.2285

0.3821

0.0522

0.1460

0.0076

1970

11.2

11.3

0.6143

0.6198

-0.3857

-0.3802

0.1488

0.1446

0.0215

1971

9.87

12.4

0.5413

0.6801

-0.4587

-0.3199

0.2104

0.1023

0.0215

总计

99.87

109.4

0.491

0.476

0.056

平均

16.645

18.233

均值：

均方差：

相关系数：

回归系数：

y倚x的线性回归方程

回归直线的均方差

即占

的

%，小于15%。

相关系数的机误

所以

说明两变量之间的相关关系存在。

7、8、9月相关方程计算同6月，得到;

7月的相关方程：

8月的相关方程：

9月的相关方程：

2.根据相关方程，插补出1972---1978年汛期6--9月的平均流量

计算成果为：

表2头道沟6---9月流量资料,单位（

）

6

7

8

9

1

2

1

2

1

2

1

2

1972

22.10

23.82

27.70

30.21

36.70

39.11

10.70

12.27

1973

14.40

15.93

34.10

36.69

25.60

26.90

13.30

15.65

1974

18.60

20.24

44.80

47.52

32.60

34.60

7.96

8.70

1975

12.10

13.57

26.30

28.80

31.10

32.95

9.91

11.24

1976

15.50

17.06

29.60

32.14

22.40

23.38

9.71

10.98

1977

19.60

21.26

24.30

26.77

28.10

29.65

15.40

18.38

备注：

1代表黑山头站，2代表头道沟站。

3、绘制频率曲线

表31972--1977年头道沟站其余月份即非汛期的流量资料。

单位（

）。

年月

1

2

3

4

5

10

11

12

1972

1.94

1.81

2.76

2.81

7.07

6.58

4.62

2.50

1973

2.26

2.57

2.87

2.84

3.86

6.25

4.05

2.82

1974

2.34

2.53

3.15

3.44

9.41

5.83

3.96

1.93

1975

2.30

2.50

2.59

2.30

2.26

5.28

3.61

2.72

1976

2.29

2.61

2.50

2.92

5.99

5.79

3.73

3.24

1977

2.13

2.06

3.76

4.03

2.14

6.80

3.63

2.07

1978

2.12

1.99

2.46

2.07

4.68

把以上资料和插补资料以及1966---1971年度逐月平均流量按照水利年度排列求平均流量，见下表，水利年度划分为上7---下6.

表41966---1978年水利年度平均流量计算

7

8

9

10

11

12

1

2

3

4

5

6

平均

1966-67

33

45.2

22.2

8.01

4.62

4.18

3.38

3.36

2.95

2.8

7.27

23.4

13.36

1967-68

33

29

7.35

4.82

3.02

2.67

2.03

2.23

2.13

2.02

4.15

19.2

9.30

1968-69

36.6

28.6

8.96

5.06

3.4

2.36

1.21

1.68

2.41

2.98

6.08

25.2

10.38

1969-70

42.6

40.1

12.5

5.93

3.43

3.33

2.8

2.56

2.54

3.17

5.21

11.3

11.29

1970-71

41.8

28.9

18.9

6.98

3.85

2.39

2

2.42

2.69

3.27

3.93

12.4

10.79

1971-72

38.8

33.6

15.3

6.97

4.47

2.89

1.94

1.81

2.76

2.81

7.07

23.8

11.85

1972-73

30.2

39.1

12.3

6.58

4.62

2.5

2.26

2.57

2.87

2.84

3.86

15.9

10.47

1973-74

36.7

26.9

15.7

6.25

4.05

2.82

2.34

2.53

3.15

3.44

9.41

20.2

11.12

1974-75

47.5

34.6

8.7

5.83

3.96

1.93

2.3

2.5

2.59

2.3

2.26

13.6

10.67

1975-76

28.8

33

11.2

5.28

3.61

2.72

2.29

2.61

2.5

2.92

5.99

17.1

9.83

1976-77

32.1

23.4

11

5.79

3.73

3.24

2.13

2.06

3.76

4.03

2.14

21.3

9.55

1977-78

26.8

29.7

18.4

6.8

3.63

2.07

2.12

1.99

2.46

2.07

4.68

27.2

10.65

已知头道沟站1954~1964水利年度平均流量资料如下表示

表5头道沟站1954~1964水利年度平均流量资料（单位：

m3/s）

区间

区间

区间

1954~1955

9.04

1955~1956

10.15

1956~1957

10.52

1957~1958

9.03

1958~1959

12.57

1959~1960

13.33

1960~1961

10.39

1961~1962

10.28

1962~1963

13.60

1963~1964

10.64

1964~1965

11.85

根据表4、5平均流量资料，对1954---1978年的平均流量进行频率计算

表6头道沟站平均流量频率计算

资料

经验频率及统计参数的计算

年份

平均流量

序号

排序

模比系数

1954-55

9.04

1

13.6

1.25

0.25

0.0614

4

1955-56

10.15

2

13.36

1.23

0.23

0.0509

8

1956-57

10.52

3

13.33

1.22

0.22

0.0497

13

1957-58

9.03

4

12.57

1.15

0.15

0.0235

17

1958-59

12.57

5

11.85

1.09

0.09

0.0076

21

1959-60

13.33

6

11.85

1.09

0.09

0.0076

25

1960-61

10.39

7

11.29

1.04

0.04

0.0013

29

1961-62

10.28

8

11.12

1.02

0.02

0.0004

33

1962-63

13.6

9

10.79

0.99

-0.01

0.0001

38

1963-64

10.64

10

10.67

0.98

-0.02

0.0004

42

1964-65

11.85

11

10.65

0.98

-0.02

0.0005

46

1966-67

13.36

12

10.64

0.98

-0.02

0.0006

50

1967-68

9.30

13

10.52

0.97

-0.03

0.0012

54

1968-69

10.38

14

10.47

0.96

-0.04

0.0016

58

1969-70

11.29

15

10.39

0.95

-0.05

0.0022

63

1970-71

10.79

16

10.38

0.95

-0.05

0.0023

67

1971-72

11.85

17

10.28

0.94

-0.06

0.0032

71

1972-73

10.47

18

10.15

0.93

-0.07

0.0047

75

1973-74

11.12

19

9.83

0.90

-0.10

0.0096

79

1974-75

10.67

20

9.55

0.88

-0.12

0.0153

83

1975-76

9.83

21

9.30

0.85

-0.15

0.0215

88

1976-77

9.55

22

9.04

0.83

-0.17

0.0291

92

1977-78

10.65

23

9.03

0.83

-0.17

0.0294

96

总计

250.66

250.66

23.00

0.00

0.3243

将数据整理后，打开水文频率分布曲线适线软件，进行配线，

1、软件默认最优拟合Cs/Cv=8.23进行配线，频率曲线与经验点据配合较好

2、目估适线，采用Cs/Cv=4进行配线，头部和尾部较高

3、依然目估适线，采用Cs/Cv=3.5，头部和尾部依然稍高。

将以上三种配线对比，最终采用第一种软件配线，该配线的经验点据和频率曲线拟合率达到98%，配线选配表如表7示

表7频率曲线选配计算表

频率

第一次配线（采用）

第二次配线

第三次配线

P（%）

Ex=10.90

Ex=10.90

Ex=10.90

Cv=0.13

Cv=0.13

Cv=0.13

Cs/Cv=8.23

Cs/Cv=4

Cs/Cv=3.5

1

15.25

166.23

14.73

160.56

14.66

159.79

5

13.58

148.02

13.42

146.28

13.4

146.06

10

12.8

139.52

12.78

139.30

12.77

139.19

20

11.96

130.36

12.04

131.24

12.05

131.35

50

10.65

116.09

10.78

117.50

10.79

117.61

75

9.86

107.47

9.89

107.80

9.89

107.80

90

9.32

101.59

9.18

100.06

9.17

99.95

95

9.07

98.86

8.8

95.92

8.77

95.59

99

8.72

95.05

8.15

88.84

8.08

88.07