工程水文与水利计算课程设计.docx

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工程水文与水利计算课程设计

摘要

本次课程设计主要是兴利、调洪计算，并且推求出不同频率的丰水年保证的灌溉面积。

同时，对《工程水文与水利计算》这门学科知识的复习和巩固，使我们更好的运用其理论知识和基本方法，提高我们综合分析和解决问题的能力，为其他有关课程的学习和将来工作打下良好的基础。

提高对Excel的应用。

这次课程设计是对M河进行水文水利计算，针对防洪计算，求出P=25%和P=50%的设计年径流、设计面暴雨、设计洪水过程线，然后进行洪水调节并且推求不同频率的最大下泄流量、最高洪水位,并且分析提高汛期水位是否可行。

最后，进行兴利调节计算，求出频率为25%求其保证的灌溉面积，即点绘弃水量和灌溉面积的关系曲线，并利用该曲线查出弃水量为零对应的灌溉面积即为保证的灌溉面积。

目录

设计资料·················································5

设计过程·················································8

一、设计年径流分析计算···································8

二、30年一遇的设计面暴雨过程计算························8

三、设计净雨与设计洪水过程线计算·························9

（一）由产汇流方案推求30年一遇设计洪水过程线······9

（二）设计净雨计算·································10

（三）设计洪水过程线计算···························10

四、洪水调节及保坝标准复核·······························12

（一）调洪计算·····································12

（二）推求最大下泄量、最高洪水位···················14

（三）分析提高汛限水位是否可行·····················17

五、兴利调节计算·········································17

（一）2015年每月入库径流量计算····················17

（二）逐月蒸发损失深度计算·························17

（三）2015年水平年灌区总和毛灌溉量计算············17

（四）对于频率P=25%的代表年，保证其灌溉面积的计算·18

（五）将P=25%、P=50%各个不同面积所对应的弃水量和兴利库容进行汇总··································20

总结·····················································21

设计资料

一、工程概况

M河水库以上流域面积94km2,总库容2322万m3,。

防洪为主，结合蓄水灌溉。

水库主要建筑物：

大坝、溢洪道（无闸门）、放水洞。

现状工程数据见表1。

工程运行中存在问题（与水文水利计算有关的问题）：

（1）现状溢洪道堰面为浆砌石衬砌，已被破坏，不满足设计洪水防冲要求，需新衬砌0.3m厚的混凝土。

（2）V死基本淤平，影响V兴。

结合该水库除险加固，拟调整有关的特征水位。

除险加固拟调整水位

特征水位或高程

现状/m

除险加固后拟调整水位/m

堰顶高程

130.352

130.652

死水位

122.652

124.652

正常蓄水位

130.352

130.652

汛限水位

127.652

130.652

原设计，放水洞参加泄洪，其泄流能力小，存在安全隐患。

本次规划，放水洞不参加泄洪，拟提高Z限，使Z限=Z正。

防洪与兴利不结合。

二、防洪标准

M河水库属于中型规模，Ⅲ等工程，主要建筑物级别为3级.防洪标准仍按现状标准，即水库主要建筑物设计防洪标准为100年一遇，校核洪水标准为1000年一遇。

水库下游防洪任务为：

30年一遇洪水保下游河道及农田，安全泄量为760m3/s,100年一遇保下游铁路，安全泄量为1100m3/s.

三、除险加固后水库允许最高水位

除险加固后，水库仍按现状坝顶高程，核定水库遇100年一遇洪水允许最高洪水位为136.622m,1000年一遇洪水允许最高水位为137.582m。

四、兴利标准与水库调节性能

水库下游为井灌结合灌区，地面水灌溉保证率按50%考虑。

设计基准年为2005年，设计水平年采用2015年。

兴利调节采用年调节运用方式。

五、其他资料

包括：

水库坝址断面处年径流量的统计参数；M河水库不同频率代表年径流量年内分配；M河水库流域特征参数；马河水库30年一遇不同频率设计面雨量成果；水库所在地区3d暴雨时程分配；设计洪水；2015年水平年上游耗水量；灌区2015水平年频率50%的综合毛灌溉定额；水位-面积、水位-容积关系；蒸发、渗漏损失计算有关资料、

多年平均器测水面蒸发量月分配比；泄流设施相关资料等。

设计过程

一、设计年径流分析计算

根据所给资料，推求设计频率P=25%、P=50%的设计年径流及其年内分配

表1.设计（P=25%，P=50%）年径流及年内分配

频率

R（mm）

W（万m³）

P=25%

124.76

1172.744

P=50%

53.01

498.294

根据各月径流占年径流百分比可求出各月径流深及径流量R-t、W-t，见表2

R25%=（ΦCv+1）

=（0.916

mm

万

同理得：

m

万

表2M河水库不同频率代表年径流总量

　频率

P=25%

R-t（mm）

W-t（m3）

P=50%

R-t（mm）

W-t（m3）

1

0.90

1.12

10.554

0.00

0.00

0.000

2

0.00

0.00

0.000

0.10

0.05

0.498

3

1.10

1.37

12.900

0.70

0.37

3.488

4

0.60

0.75

7.036

2.20

1.17

10.961

5

3.60

4.49

42.217

0.90

0.48

4.484

6

15.10

18.84

177.077

18.30

9.70

91.179

7

29.20

36.43

342.428

22.90

12.14

114.098

8

42.10

52.52

493.705

41.70

22.10

207.768

9

3.40

4.24

39.872

10.20

5.41

50.821

10

2.50

3.12

29.317

2.10

1.11

10.463

11

1.50

1.87

17.590

0.90

0.48

4.484

12

0.00

0.00

0.000

0.00

0.00

0.000

二、30年一遇的设计面暴雨过程计算

暴雨计算时段取1h、6h、24h、3d，其中长历时24h、3d设计点雨量根据雨量站资料，频率计算求得；1h、6h设计点雨量采用等值线图法求得。

各时段雨量乘以相应时段点面折算系数即的设计面雨量。

30年一遇不同频率设计面雨量成果见表3

表3马河水库30年一遇设计暴雨成果单位：

mm

计算时段

1h

6h

24h

3d

雨量

77

187

266

396

根据1h、6h、12h、24h、3d暴雨量资料推求3h、9h、12h、15h、18h、21h时程分配，见表4

Hi=Ha（ti/ta）1-nab①，Hi=Hb（ti/tb）1-nab②，nab=1-lg（Ha/Hb）/lg（ta/tb），

n16=0.50479，n624=0.74581.

根据公式①可有1h、6h、12h、24h、3d暴雨量资料推求出3h、9h、12h、15h、18h、21h暴雨量，H9=207.3mm，H12=223.0mm，H15=236.0mm，H18=247.2mm，H21=257.1mm

表430年一遇暴雨量

时段

3h

9h

12h

15h

18h

21h

暴雨量（mm）

132.7

207.3

223.0

236.0

247.2

257.1

三、设计净雨与设计洪水过程线计算

（一）利用M河水库采用的产、汇流方案，推求30年一遇的设计洪水过程线

1.产流方案：

M河水库位于半湿润半干旱地区，用初损后损法产流计算。

该流域有设计的前期影响雨量确定设计条件下初损

为85mm，后期平均损失强度

=2.5mm/h。

汇流方案：

采用瞬时单位线法。

参数n=1.0,参数

经验公式如下：

，

其中

（二）M河流域设计净雨计算（表5）

表5水库所在地区3d暴雨时程分配及设计净雨计算

时段（Δ=3h）

24h面雨量分配

（3日-24小时）面雨量分配率

R（mm）

初损（mm）

后损（mm）

设计净雨量

设计净雨历时

平均雨强（mm/h）

1

0.040

5.2

5.2

2

0.060

7.8

7.8

3

0.010

1.3

1.3

4

0.000

0.0

0.0

5

0.120

15.6

15.6

6

0.078

10.1

10.1

7

0.078

10.1

10.1

8

0.081

10.5

10.5

9

0.081

10.5

10.5

10

8.9

8.9

8.9

11

9.9

9.9

4.9

3.8

1.2

1.52

12

11.2

11.2

7.5

3.7

3

13

13.0

13.0

7.5

5.5

3

14

20.3

20.3

7.5

12.8

3

15

54.3

54.3

7.5

46.8

3

16

132.7

132.7

7.5

125.2

3

17

15.7

15.7

7.5

8.2

3

18

0.090

11.7

7.5

4.2

3

19

0.090

11.7

7.5

4.2

3

20

0.260

33.8

7.5

26.3

3

21

0.009

1.2

1.2

0.0

0

22

0.003

0.4

0.4

0.0

0

23

0.0

0.0

0.0

0

24

0.0

0.0