陂下水库设计洪水工程水文学课程设计

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1、水文学课程设计课程名称：工程水文学题 目：陂下水库设计洪水学 院： 土木工程系： 水利水电与港口工程专业：水利水电工程班级：2012级学 号：学生姓名：起讫日期： 2014.06.23 2014.06.27指导教师： 职称： 高工二O 一四年六月目录第1章基本资料11.1 工程概况 11.2 设计资料 1第2章设计要点 32.1 设计标准 32.2 确定流域参数 32.3 设计暴雨 32.4 损失参数 112.5 汇流参数 112.6 设计洪峰流量推求 112.7 设计洪水过程线 13第3章设计成果1820第4章成果合理性分析19附录第1章基本资料1.1工程概况1.1.1 水库概况陂下水库位于

2、福建省长汀县四都乡，与江西省毗邻。坝址位于汀江支流濯田河的小支流陂下河上。濯田河水力资源丰富，经流域规划，提出水力发电四级 开发方案，陂下水库为一级龙头水库。根据地形、地质条件，总库容初估约为 50006000万m3，属中型水库，装机容量5000kW左右，属小型电站。水工建筑 物为三级建筑物，大坝为砌石坝。1.1.2 流域概况陂下水库坝址以上流域面积166 km2，流域为山丘区，平均高度 500 m，主 河长30. 4 km,主河道平均比降7. 82 %。流域内植被良好，土壤以红壤土为 主。流域内雨量丰沛，多年平均降雨量 1617. 5 mm，主要集中在四九月，其中 四六月份以锋面雨为主，七九

3、月份以台风雨为主。流域内多年平均径流深981mm,多年平均陆面蒸发量636. 5 mm,多年平均水面蒸发量990 mm。1.2设计资料1.2.1资料概况陂下水库坝址处无实测流量资料，流域内也无实测雨量资料。坝址下游约1km处有四都雨量站，具有19561975年实测降雨系列。陂下河1973年5月31 日发生过一场特大暴雨，四都站实测最大一日雨量332. 5 mm，经调查，重现期约为80100年。流域附近有观音桥、官庄、上杭、桃溪、杨家坊水文站及长 汀、新桥、铁长、庵杰、四都、濯田等雨量站。资料情况见表1 O其它资料：水利水电工程设计洪水计算手册， 福建省水文手册、龙岩地区简 易水文手册、龙岩地区

4、水文图集。1.2.2设计资料1 .各水文站站有关资料年限统计表，见表1 O2. 暴雨资料长汀、四都、濯田站实测短历时暴雨资料，见表2o3. 福建省暴雨点面折算关系，见表 3o4. 福建省设计暴雨时程分配，见表4。5. 福建省次暴雨强度i次和损失参数卩关系，见表5。6. 降雨历时等于24小时的径流系数a值表，见表6o7. 福建省汇流参数 m经验公式，见表7。8. 汇流参数 m 值查用表，见表 8。10。9. 福建省 24h 暴雨洪水概化过程线系数表，见表9。10. 福建省龙岩市和江西省赣州市部分水文站洪峰流量分析成果表，见表第2章设计要点2.1设计标准根据工程规模确定设计洪水标准，包括设计洪水标

5、准和校核洪水标准。该水库为三级建筑物，大坝为砌石坝，设计标准为50年一遇，校核标准为500年一遇。2.2确定流域参数根据万分之一地形图，坝址以上集水面积F为166 km2，主河道长度L为30.4km，主河道河底比降为7.83%。2.3设计暴雨2.3.1暴雨递减指数n2根据长汀雨量站各种历时T=3h 6h、12h、24h实测最大雨量系列进行频率 分析，其中1966年暴雨可以认为是1936年以来最大。求出P=0.2% 1% 2% 10% 20%S计雨量Hp，并化为降雨强度iTP，在双对数纸上点绘T和iP关系， 并图解出暴雨递减指数n2。表2-1长汀3h降雨量经验频率成果表序号降水量（mm）经验频率

6、（%）序号降水量（mm）经验频率（%）1154.42.41150.152.4295.59.51250.157.1364.114.31347.961.9463.419.01446.566.755723.81545.471.4656.528.61643.376.2755.933.31741.881.0853.738.11841.185.7952.242.91939.690.51051.347.62024.995.2经计算，Ex=54.2mmCv=0.39调整后得：图2-1表2-2长汀6h降雨量经验频率成果表序号降水量（mm）经验频率（%）序号降水量（mm）经验频率（）1174.72.4116052

7、.421309.51259.557.1396.914.31358.561.9496.619.01456.266.7579.223.81552.971.4678.128.61652.576.2764.233.31751.281.0864.138.11849.385.7962.242.91946.490.51060.647.62037.595.2长汀3h流量频率曲线3002802602JD22020018016014Q12010080604Q2004fELEEEit t 5i|：i0.01 0 05 O S 12 S 1020 30 40 50 60 70 3D 90 9S 90 9999.5 S

8、& 999 鱒频率MEUljUEUEM._._.厂._.何旷经验频.率.i. iin .Xi.aie .u I.”经计算，Ex=68.8mmCv=0.4调整后得：长汀6h流量频率曲线320300缈280240q *经验頻率）i 巳一理W频奉il：.SISJilis-jsi：2202C0! tt T9 tt ft !S ft r-tt I， tt r9 ttrtuo160IIUJIlllllkMIl 1201QQ80602000 01 0 050 5 1251020 30 40 SO 60 70 3D 9095 &S 99 M.S 99 999 M图2-2表2-3长汀12h降雨量经验频率成果表序

9、号降水量（mm）经验频率（%）序号降水量（mm）经验频率（%）1178.82.41975.552.82141.75.62074.655.63129.88.32174.158.34113.711.12273.261.15111.113.92369.163.96106.616.72467.566.77106.419.42565.569.4810022.22662.672.2998.525.02759.375.01097.227.82858.777.81195.630.62957.780.61292.533.33057.483.31389.836.13153.386.11489.438.93253.

10、288.91585.841.73352.791.71683.544.43451.794.41777.447.23551.597.21877.150.0经计算，Ex=83.4mm调整后得：Cv=0.33长汀12h流量频率曲线3203C02802602202QD180160140120100eo60翻20经验坞率）00.01 0 05 O S 1 251020 30 40 50 60 70 &090 95&8 99 99一5999 M图2-3表2-4长汀24h降雨量经验频率成果表序号降水量（mm）经验频率（%）序号降水量（mm）经验频率（%）1219.62.420102.451.32167.75.

11、121101.853.83148.27.722100.756.4414410.32395.459.0513912.82495.161.56138.915.42593.664.17137.317.92690.466.78133.620.5278969.2912223.12886.671.810116.825.62984.974.411115.828.23079.576.912113.730.83176.779.513112.833.33270.382.114112.535.93369.984.615112.338.53466.287.216108.541.03561.189.717104.343

12、.63659.592.318103.446.23758.394.919102.748.73856.997.4经计算，Ex=104.9mmCv=0.31调整后得：长汀24h流量频率曲线34032Q3002S02024D220200180160140120100806040200S0 010.050 5 1251020 30 4Q 5Q 60 70 80909590 99 &9.599.999 99图2-4表2-5长汀设计雨量成果表（mm7(%)T(h0.2121020CvCs/Cv3214.66164.7142.4192.671.520.513.56229.92180.26158.86109.1

13、587.720.503.512240.2195.08175.28127.84106.290.383.524264.67221.1201.7154.11131.680.344.0表2-6P=0.2%长汀降雨强度表T（ h）设计雨量（mm）降雨强度（mm/h）3214.6671.566229.9238.3212240.220.0124264.6711.03表2-7P=1%长汀降雨强度表T(h)设计雨量（mm）降雨强度（mm/h）3164.754.96180.2630.0412195.0816.2624221.19.21表2-8P=2%长汀降雨强度表T(h)设计雨量（mm）降雨强度（mm/h）314

14、2.4147.476158.8626.4812175.2814.6124201.78.40表2-9P=10%长汀降雨强度表T(h)设计雨量（mm）降雨强度（mm/h）396.630.876109.1518.1912127.8410.6524154.116.42表2-10P=20%长汀降雨强度表T(h)设计雨量（mm）降雨强度（mm/h）371.5223.84687.7214.6212106.298.8624131.685.49时间和降雨强度的关系y = -0. 8352x+2. 0727y 二-0. 7567x+l.8489 y = -0. 7081x+l. 71480.2 Qiiiiiiii

15、00.20.40.60. B 11.21.4 L. 6历时/1雄(T)吗10%谀li (0. 2艸一第性（1W性-tttt (1W)兢悄图2-5根据长汀站降雨强度与时间对数关系曲线，见图2-5，解出暴雨递减指数n2并求其平均值，压压/5=0.82为最终的暴雨递减指数。2.3.2四都站24h设计暴雨计算根据四都站实测日最大雨量进行频率分析，其中 1973年暴雨须作特大值处 理，求出设计日雨量，再按经验关系： H24,p =1.14H日,p，换算为24h设计雨量。 表2-11四都最大一日降水量经验频率成果表序号降水量（mm）经验频率（%）序号降水量（mm）经验频率（%）1332.51.011895

16、2.42171.89.5128657.13130.114.31384.261.94121.219.01483.866.75118.923.81583.471.46110.428.61677.376.27108.233.31774.681.08108.238.11865.185.7993.442.91955.290.5109047.62054.395.2经计算，Ex=97.4mmCv=0.37调整后得：四都流量频率曲线600S50500SOW-塢30 I20 I O1 I 5I 2I 5心QCCO9表 2-12图2-6四都24h设计暴雨单位：mm2.3.3设计雨力SP当P=2谢，根据公式求出设计

17、雨力 SP = H24,p父24n2=175.68mm当P=0.2% 时，sP =H24,P x24n2jL为 278.46mm2.3.4求各种历时设计雨量利用暴雨公式：Ht,p = H24F 汽24“214 （ 1h 兰t 兰 24h）推求 1h、3h、6h、24h设计雨量。表2-13P=2%时各种历时设计雨量表T（ h）13624H,p (mm)175.67214.49239.02303.34表2-14P=0.2%时各种历时设计雨量表T（ h）13624H,p (mm)278.41340.02378.90480.862.3.5陂下水库坝址以上流域面平均设计雨量及时程分配直接移用四都站设计雨

18、量，按福建省暴雨点面折算关系求陂下水库各种历时流域设计面平均雨量按福建省水文手册中24h设计暴雨典型分配推求设计暴雨时程分配（表3）查表并由内插法算得：表2-15陂下水库坝址以上流域点 面折算系数成果表T（ h）13624折算系数0.8130.8490.8900.948表2-16P=2%时设计面平均雨量表T（ h）13624设计面平均雨量 （mm）142.81182.10212.73287.56表2-17设计暴雨时程分配表（p=2%）（ mm）日程最大24小时时段历时662136占H1 %100占(H3-H1) %100占（H6-H3）%100占（H24-H6）%204238设计暴雨过程15.

19、9731.4339.292142.8130.62828.44表2-18P=0.2%时设计面平均雨量表T (h)13624设计面平均雨量 （mm）226.39288.68337.22455.86表2-19P=0.2%时暴雨时程分配表（mm）日程最大24小时时段历时662136占H1 %100占(H3-HJ %100占（H6-H3）%100占(H24-H6) %204238设计暴雨过程23.72749.82662.288226.38748.54645.08236 求设计净雨过程按福建省水文手册规定，24h设计暴雨不扣损，直接将设计暴雨过程作为设 计净雨过程2.4损失参数卩P=2%寸,i次=HUp/

20、24=11.98mm/h，查表并由内插法算得， 卩=4.29mm/h P=0.2时，i次=HM,p/24=18.99mm/h，查表并由内插法算得， 卩=6.16mm/h 2.5汇流参数m按福建省水文手册经验关系：m L/J 3推求。主河道长度L=30.4km，主河道河底比降J=7.83%。L/J1/3=153.16,查表并由内插法算得，m=1.292.6设计洪峰流量推求用推理公式计算：当tc - 时:m0.278(SP-)Fv-0.278LmJQlP(A1)(B)(A2)(B)(D )1Sp当tc 一时:n SPtcQmP =0.278(-)F 卩：Rgi = ,RSi = Ri - Rgi当

21、 Ri 乞 I : Rgi = Ri , Rsi = 0 地表净雨Rs八RSi(mm)地下净雨(mm)时段历时（h）662136Rgi(mm)15.9725.748.584.2912.8725.74Rsi (mm)05.6930.71138.5217.762.70Rg f &i表 2-22P=2%时时段地表和地下净雨量表地表净雨Rs 二 RSi =195.38mm时段历时（h）662136Rgi(mm)23.7336.9612.326.1618.4836.96Rsi (mm)012.8749.97220.2330.078.12地下净雨RgRgi =93.19mm表2-23P=0.2%时时段地表

22、和地下净雨量表地表净雨RsRsi =321.25mm地下净雨RgRgi =134.61mm2.7.2计算设计洪量当P=2%寸，根据公式算得地表洪量Ws = 1000 Rs F =32433080地下洪量Wg =1000RgF =15469540mP=0.2%时，根据公式算得地表洪量Ws = 1000 Rs F =53327002帛地下洪量Wg 二 1000 Rg F =22344762m2.7.3地表洪水过程线米用福建省概化洪水过程线推求。先计算洪水形状系数丫Ws一 Qms T 3600，式中，Qms =QmP，T为地表洪水过程线的底宽，24h设计雨量固定为50h，然后根据丫值查 t Q %关

23、系表（见表9）,乘以地表洪峰流量即得设计地表洪水Qm过程线（表9）。P=2%寸，S =0.12 P=0.2% 时，S = 0.11Qms 汉 T X 3600Qms 汉 T X 3600表2-24设计/校核洪水过程线表t(h)p=2%Qt(m/s)Qm(nr/s)Qt+QmP=0.2%Qt(m3/s)Qm(rr/s)Qt+QmQt/Qm(%)(m3/s)Qt/Qm(%)(m3/s)00000000032.33453926377065.88610P 965.2158P 1517377.2107121196.41971721488.6127141417.723520255910.114915P 1

24、65 :9276P 222981011.81751719210.5322253471113.72031922212.4374274011216.324121:262 :14.7445:304751319.62902231217.8535325671428.24172444125.8770358051546.468726P 713 :43.11267r 37130415.572.8107727110469.31987382026161001480281508100273040277016.581.8121128123979.822334122741767.299529102464.3183542

25、18771844.66603169141.112184512621934.15053353731931479782027.440634P 44024.7748507982122.83373637420.5622526752219.62903832817.5535555902317.125340P 29315.1467575242414.72184125912.9401604612512.81894323211.134962412261116345r 207 :9.630065365304.262521143.411574189351.62460841.24487131400.91369r 82

26、 :0.82599124450.3477820.281121205000868600124124518484P 1221225283831191195381811171175479791141145577771121125676761091095774:74 :107107587272104104597070102102606969 :9999616767979762656594946364:64：92926462P 62P 898965606087876658P 58 :84846757578282685555797969535377777052P 52 :P 747471505072727

27、248:48r 70707346P 46676774454565657543436262764141606077404057577838:3855557936P 36厂525280343450508133:33r 47478231P 31 4545832929424284282840408526P 26373786242435358722r 2232328821213030891919272790171725259115P 15 :22229214142020931212171794101015159599121296771010975P 5 :77983355992:2 :221000000

28、图2-7设计洪水地表过程线图2-8校核洪水地表过程线2.7.4地下洪水过程线峰流量Qmg盘，T为地表洪水过程线的底宽P=2%寸，QmgWg=86nn/s P=0.2% 时，QmgWg=124nn/sT 3600T 3600地下洪水过程线概化为等腰三角形， 底宽是地表洪水过程线底宽的两倍，洪2 0-8 6 4 21 11图2-9地下洪水过程线2.7.5设计洪水过程线将地下洪水过程线的洪峰流量置于地表洪水过程线的终止点，起涨点和地表洪水过程线的起涨点重合，中间过程按直线内插，然后同时刻地表流量和地下流 量叠加即得设计洪水过程线。o o o o o o 0 5 0 OJ 1 _To o5-u6 Q

29、(m)Qt+Qm100 120O003o O o O5 O2 2o o o O o o O5 0 51if4000120图2-10设计洪水过程线图2-11校核洪水过程线第3章设计成果表3-1设计成果表暴雨递减指数n2四都站24h设计雨量Hkp ( mr)设计雨力Sp(mm)损失参数(mm/h)汇流参数m设计洪峰流量3Qmp(mfs)设计0.82313.03274.594.291.291480校核0.82496.23435.296.161.292730地表净雨Rs(mm)地下净雨Rg(mm)地表洪量ws(m)地下洪量wg(m)洪水形状 系数丫地下洪峰流量3Qmg(mfs)设计195.3893.1

30、932433080154695400.1286校核321.25134.6153327002223447620.11124第4章成果合理性分析根据福建省及江西省赣州市部分小流域实测洪水频率计算成果分析论证陂 下水库设计洪水的合理性和可靠性。设面积为取对数为x，洪峰流量取对数为y表4-1成果合理性分析成果表F(km2)Qm(m /s)log Flog Qm37713302.583.1252716202.723.2174127202.873.43588865003.773.8179226202.903.422809802.452.9931.52571.502.4119210602.283.03654

31、29402.823.4764222202.813.3591117602.963.2534812302.543.0956926002.763.4146711502.673.0651.54001.712.60经计算，回归线性方程为：y=0.63x+1.52。以95%为置信区间做该直线的两 条平行线作为所有点的包线,经计算，两条平行线的方程分别为丫=0.63x+1.85y=0.63x+1.18做成果分析，把F=166, Qm=14803rts点在图中，该点刚好落在包线的区域内部，所以坡下水库设计洪水合理。成果合理性分析小流域实测洪水点 坡下水库设计洪水点 小流域实测洪水图4-1附录附表1各水文站站有

32、关资料年限统计表站 名观音桥官 庄上 杭桃溪杨家坊长汀新桥铁长庵 杰四都濯田流 域 面 积（km2）37734685888527741观 测 项 目流量流量流量流量流量雨量雨量雨量雨量雨量雨量资19581951194119581958194119561963196519561956料197197197197197197197197197197197年 限55555555555附表2.各雨量站逐年各时段最大降水量统计表站名长汀四都濯田年份3 h6 h12 h24 h最大一日最大一日193695. 11937116. 81938103. 4193995. 6113. 7194077. 1100.

33、7194167. 584. 9194298. 5139. 0194351 . 559. 5194459. 389. 0194569. 176. 7194689. 8108. 5194765. 593. 61948106. 6112. 519491950195162. 6137. 3195257. 769. 9195397. 2104. 3195451 . 756. 9195574. 686. 6195624. 937. 553. 279. 584. 284. 3195750. 151 . 277. 4102. 483. 4123. 7195839. 649. 353. 361 . 174. 6

34、70. 1195995. 5130. 0141. 7144. 086. 0137. 6196045. 452. 552. 766. 277. 391 . 0196152. 260. 085. 8101. 890. 0165 . 8196243. 378. 192. 5102. 7118. 995 . 0196341. 858. 575. 5112. 383. 896 . 8196464. 196. 9129. 8167. 7108. 2159 . 9196546. 552. 9100. 0148. 2121 . 280 . 01966154. 4174. 7178. 8219. 6171 .

35、8196 . 1196741. 146. 458. 770. 365. 184 . 1196857. 059. 574. 1112. 855. 278 . 6196963. 464. 183. 595. 493. 4113 . 2197050. 160. 673. 2115. 889. 0110 . 5197155. 956. 257. 458. 354. 366 . 8197247. 962. 289. 490. 4110. 4141 . 1197351. 364. 2111. 1133. 6332. 5161 . 4197453. 779. 2113. 7138. 9130. 1110 .

36、 1197556. 596. 6106. 4122. 0108. 2138 . 4附表3.福建省暴雨点面折算关系表km2)t (h)02040608010012014016018011.0000.9450.9110.8840.8640.8470.8340.8230.8150.80731.0000.9600.9310.9100.8930.8790.8670.8580.8510.84561.0000.9770.9570.9420.9280.9170.9070.8990.8920.886121.0000.9860.9720.9610.9510.9430.9350.9280.9210.915241.0

37、000.9910.9830.9750.9690.9640.9590.9530.9490.944附表4.福建省设计暴雨时程分配表日程最大 24 小时时段历时（h）662136占H1 %100占(H3-H1) %100占（H6-H3）%100占（H24-H6）%204238附表5.福建省次暴雨强度i次和损失参数关系表（单位：mm/h）i次05101520253002. 03. 75. 26. 47. 38. 1附表6.降雨历时等于24小时的径流系数a值表（设计手册）地区H24(mm)土壤粘土类壤土类沙壤土类山 区1002000. 650. 800. 550. 700.400.602003000.

38、800. 850. 700. 750. 600.703004000. 850. 900. 750. 800.700.754005000. 900. 950. 800. 850.750.80500以上0.95以上0. 85以上0. 80以上丘 陵 区1002000. 600. 750. 300. 550.150.352003000. 750. 800. 550. 650.350.503004000. 800. 850. 650. 700.500.604005000. 850. 900. 700.7 50. 600.70500以上0. 90以上0. 75以上0. 70以上附表7福建省汇流参数 m经

39、验关系表L/J1/320406080100120140160m0.500.740.911.041.131.211.261.301/3L/J180200220240260280300m1.341.381.411.431.451.481.51附表8.汇流参数 m值查用表（设计手册）类别雨洪特征、河道特征、土壤植被流域特征因素011010303090I雨量丰沛的湿润山区，植被条件优良，森林 覆盖率达70%以上，多为深山原始森林区， 枯枝落叶层厚，壤中流较丰富，河床呈山区 形大卵石、大砾石河槽，有跌水，洪水多呈 缓落型。0.200.300.200.350.350.40n南方、东北湿润山丘，植被条件良好

40、，以灌 木林、竹林为主的石山区，或森林覆盖率达 4050% ,或流域内以水稻田或优良的早皮 为主，河床多砾石、卵石，两岸滩地杂草丛 生，大洪水多为尖瘦型，中小洪水多为矮胖 型。0.300.400.400.500.500.60出南、北方地理景观过渡区，植被条件一般， 以稀疏林、针叶林、幼林为主的土石山区或 流域内耕地较多。0.600.700.700.800.800.95IV北方半干旱地区，植被条件差，以荒草坡、 梯田或少量的稀疏林为主的土石山区，瀚作 物较多，河道呈宽浅型，间歇型水流，洪水 陡涨陡落。1.001.301.301.601.601.80备注：日=L/J13附表9. 福建省24h暴雨洪

41、水概化过程线系数表(Qt/Qm % )Yt(h)、0.100.110.120.130.140.150.160.170.180.190.2000000000000031.72.02.32.73.03.33.64.04.44.85.164.55.25.86.57.38.18.89.410.110.711.475.66.47.28.08.99.710.511.312.112.913.786.87.78.69.510.511.412.413.314.215.116.098.09.010.111.112.213.314.415.416.517.518.6109.410.511.813.014.215.4

42、16.717.919.220.421.61111.012.413.715.116.618.019.520.922.323.625.01213.114.716.317.919.621.222.924.526.127.629.11316.017.819.621.423.225.026.928.630.332.033.81423.425.828.230.432.534.536.438.139.941.643.31539.543.146.449.752.855.959.062.165.168.070.815.565.269.372.875.577.980.382.584.586.488.189.71610010010010010010010010010010010016.577.279.881.883.584.8