工程水文学课程设计.docx
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工程水文学课程设计
天津农学院
工程水文学课程设计任务书
设计题目:
工程水文学课程设计
系别:
水利工程系
专业:
水文与水资源
学生姓名:
王泽学号:
*********
起迄日期:
12年05月28日~12年06月03日
指导教师:
教研室主任:
目录
一、原始数据
1、流域概况
2、气象
3、测站及主要资料
二、设计过程
(一)设计年径流量及年内分配分析计算
1、数据资料
2、设计任务
3、设计年径流量分析计算
(二)推求设计洪水
1、原始数据
2、设计任务
3、设计计算分析
4、同频率放大法推求设计洪水过程线
三、主要参考文献
工程水文学课程设计
一.原始数据
1.流域概况
A河属于长江流域汉江水系,发源于河南省全长373.1公里。
根据2002年6月某县水利电力局编制的《
县水电资源规划》,该县境内水能资源可开发量4775千瓦,年发电1881千瓦时,已开发量325千瓦。
拟计划在A河干流建B水电站,为径流引水式。
渠首坝位于上级电站下游60米处,此处为深山区,河道较窄,布置建筑物可节省工程量。
电站枢纽位于渠首坝下游9公里处。
交通条件较好。
2.气象
工程所在区域属暖温带山地季风气候区,一年四季分明,光照充足。
由于山高谷深,地形复杂,气温垂直变化较大。
据气象站资料统计:
该地区年最高气温38℃,最低气温-12℃,多年平均气温14.5℃,无霜期165天,平均日照2960小时。
根据该地雨量站C统计资料,该区降雨量年内分配不均,6~9月份降雨量占全年的70%左右,暴雨多出现在7~9月份,冬季降雨量偏少,仅占8~10%。
年径流变化规律与降水量一致。
区内夏季盛行偏东风,冬季则多西北风,年平均风速1.5米/秒,最大风速12米/秒。
3.测站及主要资料
工程所在区域附近只有C雨量站,没有水文测站,但在下游境内有D水文站,该站位于设计电站B下游87公里的A河干流上,控制流域面积300平方公里。
测站资料情况见表1。
表1测站资料情况表
资料年限项目
测站站名
流域面积、位置
(平方公里)
年限
备注
D水文站
300
1961~1999
资料系列连续,现搜集到1961~1999年实测径流系列和1961~1999年实测洪水资料
B电站渠首坝控制流域面积为250平方公里,其上游有C雨量站,根据所搜集到的资料进行整理得出,6~9月份占全年降雨量的67%。
由于只有一个雨量站,利用降雨推求径流误差较大;D水文站位于B电站下游,具有长系列实测径流资料,采用此系列进行径流推算比较合适。
二.设计过程
(一)设计年径流量及年内分配分析计
1、数据资料
表2D水文站年径流资料表
年序
1
2
3
4
5
6
7
8
9
年径流量(m3/s)
46.1
25.6
21.5
20.8
19.7
18.6
17.8
17.7
17.2
年序
10
11
12
13
14
15
16
17
18
年径流量(m3/s)
17.0
14.9
14.7
14.3
14.3
14.2
13.9
13.8
13.8
年序
19
20
21
22
23
24
25
26
27
年径流量(m3/s)
13.6
13.2
13.1
12.8
12.6
12.2
12.1
11.9
11.3
年序
28
29
30
31
32
33
34
35
36
年径流量(m3/s)
9.6
9.5
9.48
9.11
8.02
7.81
6.48
5.92
5.41
年序
37
年径流量(m3/s)
5.22
表3不同代表年月分配百分比
月份
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
全年
丰水代表年月分配百分比%(25%)
11.5
19
17.9
14.5
9.1
8.5
4.3
2.6
2.7
2.5
4
3.4
100
平水代表年月分配百分比%(50%)
10.2
19.8
16.8
13.1
8.7
8.6
5.9
4.5
3.2
1.2
2.5
5.5
100
枯水代表年月分配百分比%(75%)
10.9
18.8
14.3
13.3
11.5
9.8
5.1
4
2.7
2.4
3.8
3.4
100
2、设计任务
B水电站附近无实测洪水资料,但其下游D水文站具有39年实测洪水资料,且有一场特大洪水,另外通过查阅调查历史洪水资料,得知D站150年间有2次特大洪水,为5100m3/s,4800m3/s经分析考证,可以断定150年来没有遗漏比3410m3/s更大的洪水,洪水资料见表4。
另外,B水电站和D水文站自然气象条件接近,同属一个降雨区,因此B水电站站址处设计洪峰可由D水文站参证站间接计算。
3、设计年径流量分析计算
表2D水文站实测洪水资料表
单位:
m3
年份
年径流量x
序号
按大小排列xi(m3)
模比系数ki
Ki-1
(ki-1)2
P=m/(n+1)(%)
(m3)
1
46.1
1
46.1
3.25
2.25
5.05
2.63
2
25.6
2
25.6
1.80
0.80
0.64
5.26
3
21.5
3
21.5
1.51
0.51
0.26
7.89
4
20.8
4
20.8
1.46
0.46
0.22
10.53
5
19.7
5
19.7
1.39
0.39
0.15
13.16
6
18.6
6
18.6
1.31
0.31
0.10
15.79
7
17.8
7
17.8
1.25
0.25
0.06
18.42
8
17.7
8
17.7
1.25
0.25
0.06
21.05
9
17.2
9
17.2
1.21
0.21
0.04
23.68
10
17
10
17
1.20
0.20
0.04
26.32
11
14.9
11
14.9
1.05
0.05
0.00
28.95
12
14.7
12
14.7
1.04
0.04
0.00
31.58
13
14.3
13
14.3
1.01
0.01
0.00
34.21
14
14.3
14
14.3
1.01
0.01
0.00
36.84
15
14.2
15
14.2
1.00
0.00
0.00
39.47
16
13.9
16
13.9
0.98
-0.02
0.00
42.11
17
13.8
17
13.8
0.97
-0.03
0.00
44.74
18
13.8
18
13.8
0.97
-0.03
0.00
47.37
19
13.6
19
13.6
0.96
-0.04
0.00
50.00
20
13.2
20
13.2
0.93
-0.07
0.00
52.63
21
13.1
21
13.1
0.92
-0.08
0.01
55.26
22
12.8
22
12.8
0.90
-0.10
0.01
57.89
23
12.6
23
12.6
0.89
-0.11
0.01
60.53
24
12.2
24
12.2
0.86
-0.14
0.02
63.16
25
12.1
25
12.1
0.85
-0.15
0.02
65.79
26
11.9
26
11.9
0.84
-0.16
0.03
68.42
27
11.3
27
11.3
0.80
-0.20
0.04
71.56
28
9.6
28
9.6
0.68
-0.32
0.10
73.62
29
9.5
29
9.5
0.67
-0.33
0.11
76.32
30
9.48
30
9.48
0.67
-0.33
0.11
78.95
31
9.11
31
9.11
0.64
-0.36
0.13
81.58
32
8.02
32
8.02
0.57
-0.43
0.18
84.21
33
7.81
33
7.81
0.55
-0.45
0.20
86.84
34
6.48
34
6.48
0.46
-0.54
0.30
89.47
35
5.92
35
5.92
0.42
-0.58
0.34
92.11
36
5.41
36
5.41
0.38
-0.62
0.38
94.77
37
5.22
37
5.22
0.37
-0.63
0.40
97.37
合计
525.25
525.25
37.00
0.00
9.04
1)计算系列的多年平均径流量
=(
)/n=525.25/37=14.20m3
利用公式求
=
=0.25
2)通过应用水文频率计算适线软件,获取数据。
如下表:
序号
年径流量
频率
序号
年径流量
频率
序号
年径流量
频率
1
46.1
2.63
14
14.3
36.84
27
11.3
71.56
2
25.6
5.26
15
14.2
39.47
28
9.6
73.62
3
21.5
7.89
16
13.9
42.11
29
9.5
76.32
4
20.8
10.53
17
13.8
44.74
30
9.48
78.95
5
19.7
13.16
18
13.8
47.37
31
9.11
81.58
6
18.6
15.79
19
13.6
50.00
32
8.02
84.21
7
17.8
18.42
20
13.2
52.63
33
7.81
86.84
8
17.7
21.05
21
13.1
55.26
34
6.48
89.47
9
17.2
23.68
22
12.8
57.89
35
5.92
92.11
10
17
26.32
23
12.6
60.53
36
5.41
94.77
11
14.9
28.95
24
12.2
63.16
37
5.22
97.37
12
14.7
31.58
25
12.1
65.79
13
14.3
34.21
26
11.9
68.42
3)输入样本实测年径流,应用参数估计并绘制曲线得下图:
丰水年
得Cv=0.44,Cs=13.87
缩放比K
平水年
得Cv=0.5,Cs=2.32
枯水年
得Cv=0.53,Cs=2.33
计算结果如下表:
月份
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
全年
丰水代表年月分配百分比%(25%)
11.5
19
17.9
14.5
9.1
8.5
4.3
2.6
2.7
2.5
4
3.4
100
缩放比K
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16
丰水设计年月分配百分比%(25%)
1.84
3.04
2.86
2.32
1.46
1.36
0.69
0.42
0.43
0.40
0.64
0.54
15.93
平水代表年月分配百分比%(50%)
10.2
19.8
16.8
13.1
8.7
8.6
5.9
4.5
3.2
1.2
2.5
5.5
100
缩放比K
0.13
0.13
0.13
0.13
0.13
0.13
0.13
0.13
0.13
0.13
0.13
0.13
平水设计年月分配百分比%(50%)
1.33
2.57
2.18
1.70
1.13
1.12
0.77
0.59
0.42
0.16
0.33
0.72
12.76
枯水代表年月分配百分比%(75%)
10.9
18.8
14.3
13.3
11.5
9.8
5.1
4
2.7
2.4
3.8
3.4
100
缩放比K
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
枯水设计年月分配百分比%(75%)
1.09
1.88
1.43
1.33
1.15
0.98
0.51
0.4
0.27
0.24
0.38
0.34
9.51
(二)推求设计洪水
1、原始数据
表4D水文站实测洪水资料表
年份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
洪峰流量(m3/s)
3410
2630
2200
1640
1600
1420
1320
1270
1220
年份
10
11
12
13
14
15
16
17
18
洪峰流量(m3/s)
1190
1160
1070
1020
1000
950
928
916
910
年份
19
20
21
22
23
24
25
26
27
洪峰流量(m3/s)
875
765
759
690
670
653
649
560
535
年份
28
29
30
31
32
33
34
35
36
洪峰流量(m3/s)
530
526
482
475
453
445
420
420
417
年份
37
38
39
洪峰流量(m3/s)
321
117
105
2、设计任务
根据B水电站规划拟定的工程规模及各类建筑物的等级,初定下列洪水标准:
五十年一遇,百年一遇,以满足工程设计要求。
3、设计计算分析
岗南水库洪峰流量经验计算频率表
按数量大小排列
独立样本法
按数量大小排列
独立样本法
年份
Qm(m3/s)
PM=M/(N+1)
Pm=m/(n+1)
年份
Qm(m3/s)
PM=M/(N+1)
Pm=m/(n+1)
1
5100
2.38
22
765
50.00
2
4800
4.76
23
759
52.50
3
3410
2.50
24
690
55.00
4
2630
5.00
25
670
57.50
5
2200
7.50
26
653
60.00
6
1640
10.00
27
649
62.50
7
1600
12.50
28
560
65.00
8
1420
15.00
29
535
67.50
9
1320
17.50
30
530
70.00
10
1270
20.00
31
526
72.50
11
1220
22.50
32
482
75.00
12
1190
25.00
33
475
77.50
13
1160
27.50
34
453
80.00
14
1070
30.00
35
445
82.50
15
1020
32.50
36
420
85.00
16
1000
35.00
37
420
87.50
17
950
37.50
38
417
90.00
18
928
40.00
39
321
92.50
19
916
42.50
40
117
95.00
20
910
45.00
41
105
97.50
21
875
47.50
利用水文频率分布曲线适线软件绘制B水电站洪峰流量频率曲线,如图
五十年一遇
通过图得出CV=1.29,CS=5.01,CV/CS=3.88,EX=708.03。
P=80%时,洪峰流量设计值为301.98m3/s.
百年一遇
通过图得出CV=1.27,CS=5.47,CV/CS=,4.31,EX=715.63。
P=10%时,洪峰流量设计值为2388.35m3/s.
三.主要参考文献
[1].詹道江,叶守泽.工程水文学.北京:
中国水利电力出版社,2000.
[2].王燕生.工程水文学.北京:
中国水利电力出版社,1992.
[3].邱大洪.工程水文学.北京:
人民交通出版社,1999.5.
[4].雒文生.河流水文学.北京:
中国水利电力出版社,1992.
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