《水文及水利计算》课程设计指导书

某水库水利水电规划

陈燕飞，潘红忠编

一、设计任务

在太湖流域的西苕溪支流西溪上，拟修建一水库，因而要进行水库规划的水文水利计算，其具体任务是：

1.设计年径流及其年内分配 2.选择水库死水位。 3.选择正常蓄水位。

4.推求设计标准和校核标准的设计洪水过程线。 5.推求各种洪水特征水位

二、设计提纲

（一）水文气象资料的搜集和审查

熟悉流域的自然地理情况，广泛搜集有关水文气象资料（见基本资料）。 经初步审查，降雨和径流等实测资料可用于本次设计。 （二）设计年径流量及其年内分配 1.设计年径流量的计算

先进行年径流量频率计算，求出频率为P、50％、1-P的年径流量。 2.设计年内分配

根据年、月径流资料和代表年的选择原则，确定丰、中、枯三个代表年。并按设计年径流量为控制用同倍比方法缩放各代表年的逐月年内分配。

（三）选择水库死水位

1.绘制水库水位容积曲线和水电站下游水位流量关系曲线。 2.根据泥沙资料计算水库的淤积体积和水库相应的淤积高程。 3.综合各方面情况确定水库死水位。 （四）选择正常蓄水位

根据本地区的兴利要求，要求调节流量不低于Q，保证率为P，通过兴利调节计算后能满足要求就作为确定的正常蓄水位。

（五）推求各种设计标准的设计洪水过程线

本水库为大（2）型水库，工程等别为Ⅱ等，永久性水工建筑级别为2级。

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下游防洪标准为P1，设计标准为P2，校核标准为P3，需要推求P1、P2、P3设计洪水过程线。

1.按年最大值选样方法在实测资料中选取最大洪峰流量及各历时洪量，根据洪水特性和防洪计算的要求，可得洪峰和各历时的洪量系列。

2. 7天洪量只有1957~1972年，用相关分析方法延长插补（编制程序，用计算机完成）。

3.对洪峰和各时段洪量系列进行频率计算，（洪峰频率计算要加特大值处理），从而可得各设计频率的洪峰和洪量值。

4.洪峰和洪量成果的合理性分析。

5.选择典型洪水过程线（要按照选择原则进行），并算出典型洪水过程线的洪峰和各时段洪量值。

6.用分段同频率放大法推求设计洪水过程线（包括P1、P2、P3）。 （六）推求水库防洪特征水位 1. 起调水位及泄洪规则

1）起调水位（防洪限制水位）为=正常高水位－1 m。

2）对不超过下游设计标准的洪水，从防洪限制水位开始，根据水库下游防洪要求，来多少泄多少，但不超过下游安全流量；通过调洪演算，得防洪高水位、防洪库容和相应最大下泄流量。

3）对不超过水库设计标准的洪水，从防洪限制水位开始，先参考第二条。待蓄至防洪高水位后，即打开溢洪道闸门和泄洪洞闸门，自由泄流，通过调洪演算，得设计洪水位、拦洪库容和相应最大下泄流量。

4）对不超过水库效核标准的洪水，从防洪限制水位开始，先参考第三条。待蓄至设计洪水位后，再加开非常泄洪道200 m3/s。

2.防洪高水位的计算

用P1过程线，除下泄安全流量外，其余蓄在水库，则总蓄水量加在防洪限制水位上，则可得防洪高水位。

3.设计洪水位的计算（在计算机上完成）。

用P2洪水过程线，从防洪限制水位开始，先按安全流量下泄，其余蓄在水库里，待蓄至防洪高水位后，即打开溢洪道闸门和泄洪洞闸门，自由泄流，通过调洪演算，得设计洪水位、拦洪库容和相应最大下泄流量。

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4.校核洪水位的计算（在计算机上完成）

方法与设计洪水计算相同，只是用P3设计洪水过程线来进行计算。

三、设计说明书

设计说明书，主要应包括以下内容(相当说明书的一级标题) 1.设计任务； 2.流域与资料概况；

3.设计年径流量及其年内分配的推求； 4.水库死水位的选择； 5.水库正常蓄水位的确定； 6.设计洪水的推求；

7.水库洪水特征水位的计算和坝顶高程的确定； 附表、附图、最后装订成册。

说明书的重点是对计算成果的说明和合理性分析以及其它有关问题讨论。说明书要力求文字通顺、简明扼要，图表要清楚整齐，每个图、表都要有名称和编号，并与说明书中内容一致，最后成果图要字体工整，合订时，说明书在前，附表和附图分别集中，依次放在后面。

四、基本资料

1.流域和水库情况简介

西苕溪为太湖流域一大水系，流域面积为2260km2，发源于浙江省安吉县天目山，干流全长150km，上游坡陡流急，安城以下堰塘遍布，河道曲折，排泄不畅，易遭洪涝灾害，又因流域拦蓄工程较少，灌溉水源不足，易受旱灾。根据解放后二十多年的统计，仅安吉县因洪涝旱灾每年平均损失稻谷1500万斤，严重的1961~63年，连续三年洪水损失稻谷9300万斤，冲毁耕地万余亩。

该水库为根治西苕溪流域水旱灾害骨干工程之一，控制西苕溪主要支流西溪，坝址以上流域面积328km2。流域内气候温和、湿润、多年平均雨量孝丰站为1450mm，国民经济以农、林业为主，流域内大部为山区，小部为丘陵，平地较少。流域水系及测站分布见图1。

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水库以防洪为主，结合发电、灌溉、航运及水产，是一座综合利用水库。 2.水文气象资料情况

流域内有三个雨量站，分别从1956年、1961年和1962年开始观测到今。 在坝址下游1公里处设有水文站，自1954年开始有观测的流量资料，见表3.通过频率计算，得各设计频率的设计年径流量，选择典型年，计算缩放倍比。

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表3 年径流过程 年份 1月 1979 3.161 1980 3.255 1981 3.649 1982 2.146 1983 8.611 1984 3.084 1985 4.816 1986 5.761 1987 4.442 1988 4.517 1989 2.784 1990 5.903 1991 7.016 1992 2.281 1993 6.628 1994 4.362 1995 11.016 1996 4.256 1997 4.864 1998 8.280 1999 3.238 2000 5.308

2月 3月 3.058 2.693 3.271 6.561 4.412 6.983 5.844 11.800 7.378 7.554 2.197 2.859 5.868 16.010 6.088 7.784 2.864 3.331 3.153 6.291 6.483 17.864 11.001 21.348 10.223 15.313 4.113 16.073 9.841 13.108 3.591 5.011 12.596 7.929 3.301 6.634 10.555 13.352 7.139 18.456 2.332 2.081 6.808 10.789 4月 4.155 19.173 32.237 20.584 27.135 11.302 23.515 22.720 16.390 4.056 46.993 22.825 15.969 15.974 16.996 19.703 19.355 10.191 29.268 29.304 23.192 9.879 5月 20.501 32.910 27.732 31.259 37.841 25.285 28.975 21.320 32.048 24.143 22.041 33.835 40.662 35.310 26.622 14.674 35.838 23.110 20.711 48.319 27.200 10.670 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 52.131 29.015 8.918 33.462 4.316 2.226 2.148 66.589 77.026 101.313 11.302 30.839 7.174 6.213 31.082 8.117 10.633 4.550 5.214 9.483 3.493 56.152 23.085 45.181 41.248 16.310 25.843 10.531 45.727 93.346 21.804 27.685 22.662 11.957 4.447 44.051 39.008 26.112 13.422 28.077 6.839 11.643 30.283 30.537 9.671 7.511 6.473 10.940 6.786 46.368 62.882 11.176 10.222 5.755 6.064 4.715 44.418 57.874 42.860 16.003 25.863 9.911 5.013 23.690 11.712 19.595 45.566 7.260 3.660 2.787 36.722 15.901 8.686 28.489 23.577 26.261 7.412 38.491 26.942 5.932 3.565 7.271 15.110 5.159 31.634 86.052 22.954 17.746 5.781 3.236 3.147 38.006 20.979 7.544 5.949 4.527 2.744 2.739 26.083 65.527 65.171 20.314 11.544 19.385 7.960 33.676 12.359 5.646 8.238 18.362 10.120 14.535 74.012 43.274 30.182 7.188 21.091 7.023 4.094 62.849 92.909 22.791 22.324 18.579 28.359 5.810 19.376 32.870 12.689 7.285 8.235 6.278 8.356 34.195 81.691 70.529 12.943 11.825 4.981 3.389 86.893 71.701 17.050 15.615 8.613 18.679 5.651 45.421 23.980 25.289 13.724 32.885 10.740 10.856 根据调查1922年9月1日在坝址附近发生一场大洪水，推算得水文站洪峰流量为1350m3/s。这场洪水是发生后至今最大的一次洪水。缺测年份内，没有大于1160m3/s的洪水发生。

4.水库水位容积曲线如表4

表4 水位容积曲线 水位（m） 容积（106 m3） 水位（m） 容积（106 m3） 水位（m） 容积（106 m3） 水位（m） 容积（106 m3） 48 0 70 35.7 84 129.0 90 194.5 50 0.1 75 60.3 85 138.6 91 207.0 52 0.6 80 94.4 86 148.3 55 2.3 81 102.8 87 158.8 60 8.0 82 111.3 88 170.0 65 18.0 83 120.0 89 181.5 5.水电站下游水位流量关系曲线如表5

表5 水位流量关系曲线 水位（m） 流量（m3/s） 46.0 0 46.2 1.0 46.4 3.6 46.6 7.3 46.8 11.9 47.0 16.2 47.2 20.5

6.根据实测泥沙资料得多年平均含沙量?0?0.237kg/m3，泥沙干容重

??1650kg/m3，泥沙沉积率m＝90％，孔隙率p＝0.3，推移质与悬移质淤积量

之比值?＝15％，加安全值2米。 计算公式:

v=

上式中W为多年平均径流量.

7.本省生产的机型有HL263－LJ－100（即混流式263型，主轴金属锅壳，转轮直径1米），单机容量为1250千瓦，适应最小水头为16m。

8.某水库原设计采用雨量资料推求设计洪水，现采用流量资料来推求设计洪水，以作比较。

ρ*W*m*(1+α)

(1-p)*γ

历年洪峰、一天洪量、三天洪量、七天洪量如表6所示。

表6 潜渔站洪峰及定时段洪量统计表 年 1954 1955 1956 1957 1958 1959 1960 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 洪峰Qm （m3/s） 702 284 748 402 200 237 478 659 585 1160 409 510 232 244 167 387 305 500 108 484 287 166 119 238 24小时洪量W（106m3） 27.94 8.17 29.80 22.80 8.72 11.13 15.70 52.50 43.70 55.60 14.32 15.62 9.50 11.82 9.90 20.90 17.20 23.40 5.34 19.87 16.16 11.58 8.29 7.61 三天洪量W （106m3） 58.40 13.30 36.00 37.19 15.85 19.80 20.80 79.10 49.20 86.60 31.70 24.40 14.00 19.00 18.40 32.80 31.90 31.80 10.20 42.85 39.05 22.05 19.95 20.45 七开洪量 W（106m3） 52.46 22.15 32.90 33.20 88.20 53.10 95.90 40.70 27.00 25.40 28.00 35.50 48.40 35.60 35.30 12.23 9.典型洪水过程线如表7所示。

表7 典型洪水过程线（1963年） 时段 （Δt＝1h） 0 流量 （m3/s） 6 时段 （Δt＝1h） 34 —1—

流量 （m3/s） 1060 时段 （Δt＝1h） 67 流量 （m3/s） 130 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 7 7 8 15 23 34 43 57 73 100 130 171 230 260 317 335 362 373 350 330 315 305 293 293 445 575 675 805 915 1000 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 —2—

950 864 760 660 617 470 370 306 260 235 227 240 253 269 277 286 295 290 263 277 265 252 245 235 224 212 205 192 180 161 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 118 118 103 97 92 85 82 79 65 55 43 41 33 36 43 49 53 50 48 47 46 44 43 41 39 37 35 34 33 32 31 32 33 1060 1130 1160 65 66 155 145 98 99 31 30 水位（m） 流量（m3/s） 水位（m） 流量（m3/s） 表8 泄洪建筑物泄流曲线 80 81 82 83 84 332 86 358 336 87 362 341 88 370 347 89 481 351 90 874 85 354 91 1460 五、设计方案 1、设计径流资料方案

方案A：调节流量不低于9m3/s，保证率为85％

2、设计洪水资料方案

方案a：频率（5%，1%，0.05%），下游安全流量20 m3/s

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