水利計(jì)算課程設(shè)計(jì)

1、目 錄1題目02設(shè)計(jì)要求03基本資料：14設(shè)計(jì)內(nèi)容114.1. 興利調(diào)節(jié)：114.2. 調(diào)洪計(jì)算15附表1：未考慮蒸發(fā)的興利庫(kù)容計(jì)算表18附表2：考慮蒸發(fā)損失興利庫(kù)容計(jì)算表44附表3：防洪高水位計(jì)算表(P=10%)69附表4：設(shè)計(jì)洪水位計(jì)算表（P=2%）72附表5：校核洪水位計(jì)算表（P=0.2%）75781題目XX水利樞紐工程工程規(guī)模設(shè)計(jì)2設(shè)計(jì)要求2.1方案：2.1.1興利調(diào)節(jié) 方案序號(hào)灌溉面積渠系水量利用系數(shù)工業(yè)供水量生態(tài)流應(yīng)用庫(kù)容曲線（萬畝）(萬m3）(萬m3）125.37 0.65 660.00 700.00 淤積10年后的庫(kù)容2.1.2 調(diào)洪計(jì)算方案序號(hào)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 校核標(biāo)準(zhǔn)泄洪設(shè)備庫(kù)容曲

2、線12.00 0.02 0.002 洞2+ 溢洪道淤積50年后的庫(kù)容2.2 . 目標(biāo)：2.2.1分析確定本水庫(kù)的興利庫(kù)容和正常蓄水位，酌情確定防洪限制水位。2.2.2調(diào)節(jié)洪水，確定本水庫(kù)的和洪水有關(guān)的特征水位。2.2.3完成設(shè)計(jì)報(bào)告。2.2.4通過答辯。3基本資料：  3.1. 入庫(kù)徑流資料：本水庫(kù)長(zhǎng)系列入庫(kù)徑流資料見表13.2. 蒸發(fā)、滲漏和結(jié)冰損失：XX水庫(kù)的年蒸發(fā)增損為641.8mm、分配到各月蒸發(fā)增損值見下表2。表2 前夭子水庫(kù)蒸發(fā)增損表 單位：mm項(xiàng)目各月蒸發(fā)增損量 年增損量月份一月二月三月四月五月六月641.8分配1.442.426.0312.5217.3616.46蒸發(fā)

3、增損量9.215.538.780.4111.4105.6月份七月八月九月十月十一月十二月分配13.6410.738.56.323.111.47蒸發(fā)增損量87.568.954.640.620.09.43.3 .水庫(kù)庫(kù)容關(guān)系曲線：根據(jù)水庫(kù)實(shí)測(cè)的的庫(kù)區(qū)地形圖量測(cè)本水庫(kù)的庫(kù)容關(guān)系曲線，再根據(jù)水庫(kù)泥沙淤積規(guī)律推求水庫(kù)淤沙后的特性曲線，詳見表3和附圖1確定水庫(kù)的興利特征水位和庫(kù)容 計(jì)算相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的洪水位3.4 灌溉需水量： 本水庫(kù)灌溉面積5.37萬畝。其作物構(gòu)成和灌溉面積以及灌溉水量見表4。灌溉水量利用系數(shù)為0.6。灌溉保證率50%。表4XX水庫(kù)灌區(qū)農(nóng)作物灌溉制度表作物名稱種植比例（%）灌水次數(shù)灌水定額（m

4、3/畝）作物生長(zhǎng)期灌水時(shí)間灌溉定額（m3/畝）小麥40170拔節(jié)期5.276.5210270孕穗期6.96.17370灌漿期6.247.3玉米30160拔節(jié)期6.96.17180260圓錐花絮7.47.12360灌漿期8.28.10土豆10160現(xiàn)蕾期6.186.23120260開花期8.28.7油料8160莖部分枝5.316.5120260花絮形成6.186.23雜糧10160拔節(jié)期6.186.23120260抽穗期7.47.9蔬菜21605.275.303002606.186.213606.307.034607.117.125608.088.10春匯501803.53.20803.5 工業(yè)

5、供水需求：工業(yè)供水需求為每年500×104m3,逐時(shí)段均勻供水，供水保證率97%。3.6 水庫(kù)生態(tài)流量要求：本水庫(kù)每年為下游放生態(tài)流700×104m3，按水庫(kù)入流逐月分配比例下放。3.7 水庫(kù)入庫(kù)洪水過程線：XX水庫(kù)各頻率洪水入庫(kù)洪水過程線見附表5。3.8 泄洪設(shè)備及其泄流能力：3.8.1泄洪洞2：其功能包括工業(yè)供水和泄洪，本泄洪設(shè)備正在建設(shè)中。最大泄流能力為390m3/s。其泄流公式為3.8.2溢洪道“新建開敞式自由溢流溢洪道，可以滿足前夭子水庫(kù)大壩的自身安全。其相應(yīng)的泄流公式為：3.9 防洪要求本水庫(kù)下游有農(nóng)田等防護(hù)對(duì)象，防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)為十年一遇洪水，安全泄量為289 m3/

6、s表1XX水庫(kù)壩址歷年各月平均流量成果表 單位：m3/s 年份各月平均流量 年平均一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月19590.210.172002.53.0512.4 16.17.944.962.371.524.3119600.7040.8318.245.6530.6443.853.64.373.922.510.4123.1619610004.581.472.3412.4 20.8 9.218.995.462.245.6719621.1611.2819.369.513.32.1114.6 3.451.421.892.350.9444.3119630.4130.2627.36

7、3.92.971.579.363.645.372.292.140.5623.3519640.2820.2845.286.642.543.435.7216.0 6.975.182.811.154.7119650.4450.5546.073.711.270.4591.760.6580.1181.11.080.1321.4519660.0920.2265.562.450.9141.744.579.512.11.750.7940.1422.5119670.0620.0584.022.673.450.4645.8927.6 7.862.962.080.34.8419680.1270.0977.483.5

8、11.250.6744.6112.2 2.162.941.660.8313.1619690.0750.0686.794.082.090.9295.9811.3 2.954.381.650.213.4119700.1050.151.987.21.392.395.2413.4 2.062.681.730.2923.2419710.090.0675.436.812.221.6111.9 5.452.421.851.830.2553.3619720.1420.2025.862.340.9661.424.957.122.831.861.150.3492.4619730.1460.1395.111.810

9、.3555.137.8618.9 9.324.312.450.4454.719740.1530.095.635.9510.04913.4 8.422.241.591.680.2573.419750.090.0455.172.541.140.4731.344.732.971.311.290.1811.79表1 XX水庫(kù)壩址歷年各月平均流量成果表 單位：m3/s 年份各月平均流量 年平均一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月19760.0570.072.913.921.512.1016.3422.0 4.732.430.6190.2163.9519770.0770.1257.032.

10、80.4380.8634.562.241.220.9811.170.2711.8319780.0640.093.381.340.9180.4735.6111.3 12.0 2.911.560.1463.3319790.1690.1863.112.841.251.4210.6 15.4 4.554.221.840.8763.9119800.4940.4124.375.712.583.561.792.061.592.281.230.2552.1919810.1720.1874.92.470.3671.6814.5 15.0 1.412.251.030.4123.7519820.180.2255.4

11、83.631.812.654.658.611.91.461.10.2922.6919830.150.184.283.951.351.181.425.962.011.81.420.3372.0219840.1870.1052.113.830.8912.84.383.661.41.130.7710.3451.8119850.150.2322.752.850.8690.4342.674.661.890.6820.6590.1421.5119860.090.0751.423.780.3220.6520.5620.1720.0740.1270.1950.1650.63519870.1050.241.49

12、1.050.0670.5690.2771.970.7790.5840.35200.6261988000.8311.540.3976.32910.9 8.461.810.8010.4490.272.6719890.1870.211.110.7270.121.171.531.513.491.860.6440.3891.0819900.180.1051.341.380.5990.2253.86.244.231.781.160.3671.819910.2020.2021.724.44.5393.343.670.5620.5920.6520.3070.2171.7119920.090.1051.691.

13、950.9660.4125.6210.6 1.731.481.480.2622.2219930.120.121.721.540.6371.481.692.220.6520.5390.4870.1120.951表1XX水庫(kù)壩址歷年各月平均流量成果表 單位：m3/s 年份各月平均流量 年平均一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月19940.0970.1350.9061.780.3520.5542.154.381.480.9810.5920.2621.1519950.090.120.7120.9810.150.0026.1610.2 13.2 1.750.5770.2622.86199

14、60.180.2250.9513.480.9290.9065.7110.5 1.981.461.150.122.3119970.150.1951.492.371.511.984.073.460.7940.5920.30.181.4419980.1870.332.892.674.210.8764.821.490.7340.7410.6820.241.6719990.2320.151.331.090.8090.152.190.5320.6970.8460.7040.180.74920000.1420.1420.5320.8090.4570.4190.6891.60.3970.4490.330.24

15、70.51720010.1570.1720.8091.060.0820.2320.2851.531.11.680.4040.2320.65220020.1350.1420.4190.7940.6074.352.544.660.7490.4190.3150.1571.2820030.0970.2321.761.860.3370.3376.81.860.4120.6520.3670.1421.25200400.0461.260.4330.3850.120.4575.090.4210.5420.2650.0390.7662005000.770.8070.3970.0610.1812.240.8550

16、.4940.2050.0770.5122006000.3250.3850.8070.1131.572.760.1570.1110.0960.020.5362007000.9990.7340.265+0.0790.0020.0190.0480.4940.13200.2332008000.0710.2080.0761.160.14710.710.2010.1280.0130.309平均0.169 0.186 3.124 2.850 1.257 1.423 4.962 7.136 2.841 1.867 1.155 0.349 2.295 年平均 2.296 m3/s7241× 104m3

17、表3： XX水庫(kù)水位庫(kù)容關(guān)系表 單位：108m3水位初始庫(kù)容10年后庫(kù)容20年后庫(kù)容30年后庫(kù)容40年后庫(kù)容50年后庫(kù)容12000.0270.001000012010.0350.001000012020.0420.002000012030.0510.003000012040.060.004000012050.070.008000012060.080.014000012070.0920.0190.00100012080.1060.0260.00100012090.1220.0330.00200012100.140.0410.00200012110.1610.050.00400012120.182

18、0.0590.0050.0010012130.2050.0690.0080.0010012140.2290.0820.0140.0020012150.2540.0960.020.0030.001012160.2810.1110.0270.0050.0010.00112170.310.1290.0340.0070.0020.00112180.3390.1490.0430.010.0040.00212190.370.1730.0540.0170.0060.00412200.4030.2010.0710.0270.0140.01112210.440.2310.0940.0460.0270.02212

19、220.4780.2660.1210.070.0480.04212230.5180.3010.150.0970.0730.06612240.5610.3390.1830.1280.1020.09612250.6060.3780.2190.1630.1350.1312260.6530.4220.2590.2020.1740.16912270.7010.4690.3040.2450.2170.21212280.7510.5180.3510.2910.2620.25712290.8030.5680.4010.3410.3120.30612300.8560.6210.4530.3930.3630.35

20、812310.910.6750.5070.4460.4160.41112320.9650.730.5610.50.4710.465表5 XX設(shè)計(jì)洪水過程線 單位：m3/s時(shí)間p0.05%p0.1%p0.2%p1%p2%p5%p10%8.5.4113 102 88.2 58.4 46.1 30.7 20.5 5175 158 137 90.4 71.4 47.5 31.8 6523 470 408 270 213 142 94.9 71210 1070 930 611 482 323 213 81110 980 850 561 443 297 196 9940 832 723 477 376 2

21、52 167 10861 762 661 436 344 231 152 11861 762 661 436 344 231 152 12861 762 661 436 344 231 152 13861 762 661 436 344 231 152 14861 762 661 436 344 231 152 151870 1650 1440 947 747 501 331 161720 1520 1320 869 686 460 304 171410 1250 1080 714 563 377 249 181410 1250 1080 714 563 377 249 191070 947

22、822 542 428 287 189 201020 903 784 517 408 274 181 211080 952 827 545 430 288 191 221130 996 865 570 450 302 199 231200 1060 921 608 479 321 212 241880 1660 1450 954 752 504 333 8.6.152104610400026402080140092423520 3110 2700 1780 1410 942 623 32120 1870 1630 1070 846 567 375 41850 1630 1420 935 738

23、 494 327 51510 1330 1160 763 602 404 267 61130 1000 870 573 452 303 200 7609 548 475 314 248 165 110 8475 427 370 245 193 129 86.1 9343 308 267 177 140 92.9 62.2 10337 303 263 174 137 91.4 61.2 11329 296 256 170 134 89.0 59.7 12312 280 243 161 127 84.4 56.5 13292 262 227 150 119 79.0 52.9 14275 247

24、214 142 112 74.3 49.8 15257 231 201 133 105 69.7 46.7 16237 213 185 122 96.7 64.3 43.1 時(shí)間p0.05%p0.1%p0.2%p1%p2%p5%p10%17243 219 189 125 99.0 65.8 44.1 18260 234 203 134 106 70.5 47.2 19277 249 216 143 113 75.1 50.3 20295 265 230 152 120 79.8 53.4 21303 273 236 156 124 82.1 55.0 22312 280 243 161 127

25、 84.4 56.5 23320 288 250 165 131 86.7 58.1 24329 296 256 170 134 89.0 59.7 8.7.1329 296 256 170 134 89.0 59.7 2332 298 259 171 135 89.8 60.2 3332 298 259 171 135 89.8 60.2 4332 298 259 171 135 89.8 60.2 5335 301 261 172 136 90.6 60.7 6335 301 261 172 136 90.6 60.7 7337 303 263 174 137 91.4 61.2 8337

26、 303 263 174 137 91.4 61.2 9312 280 243 161 127 84.4 56.5 10286 257 223 147 117 77.4 51.9 11257 231 201 133 105 69.7 46.7 12232 208 181 119 94.4 62.7 42.0 13224 202 175 116 91.5 60.8 40.7 14217 195 169 112 88.6 58.8 39.4 15210 189 164 108 85.6 56.9 38.1 16203 183 158 105 82.7 55.0 36.8 17196 176 153

27、 101 79.8 53.0 35.5 18189 170 147 97.3 76.9 51.1 34.2 19182 163 142 93.6 74.0 49.2 32.9 20174 157 136 89.9 71.1 47.2 31.6 21170 152 132 87.4 69.1 45.9 30.8 22165 148 129 85.1 67.2 44.7 29.9 23160 144 125 82.5 65.3 43.4 29.0 24155 139 121 79.9 63.2 42.0 28.1 8.8.1151 135 117 77.7 61.4 40.8 27.3 2146

28、131 114 75.2 59.4 39.5 26.5 3141 127 110 72.7 57.4 38.2 25.6 4設(shè)計(jì)內(nèi)容4.1. 興利調(diào)節(jié)：4.1.1未考慮蒸發(fā)計(jì)算興利庫(kù)容利用五十年的來流量和用水需求和保證率初步估算興利庫(kù)容，計(jì)算見附表1。對(duì)求的的興利庫(kù)容排頻，設(shè)計(jì)保證率為50%。計(jì)算見下頁(yè)表6，結(jié)果如下圖2。初步定興利庫(kù)容為732.39萬m³圖2：表6：興利庫(kù)容排頻與設(shè)計(jì)保證率表序號(hào)年號(hào)V興（萬m³）排頻前V興（萬m³）排頻后保證率（*100%）（*100%）（*100%）備注11959-1960739.65 17.75 0.0221960-1961

29、495.46 38.60 0.0431961-1962371.40 56.44 0.0641962-1963512.07 98.38 0.0851963-196438.60 247.72 0.161964-1965889.20 252.12 0.1271965-1966480.64 258.80 0.1481966-1967780.64 312.43 0.1691967-1968732.39 359.56 0.18101968-1969668.90 371.40 0.2111969-1970312.43 376.37 0.22121970-1971502.20 458.03 0.2413197

30、1-1972557.93 480.64 0.26141972-197398.38 495.46 0.28151973-1974884.83 502.20 0.3161974-1975820.27 512.07 0.32171976-1976376.37 545.27 0.34181976-1977784.18 557.93 0.36191977-1978780.94 578.67 0.38201978-1979545.27 629.68 0.4211979-198056.44 659.60 0.42221980-1981578.67 668.90 0.44231982-1982258.80 6

31、81.87 0.46241982-1983629.68 697.62 0.48251983-1984252.12 732.39 0.5261984-1985799.75 739.65 0.52271985-1986247.72 780.64 0.54281985-19872,851.58 780.94 0.56多年調(diào)節(jié)85.7-87.7291985-19883,007.09 784.18 0.58多年調(diào)節(jié)85.3-88.4301988-1989920.31 799.57 0.6311989-1990894.55 799.75 0.62321990-199117.75 820.27 0.6433

32、1991-1992799.57 884.83 0.66341992-1993659.60 889.20 0.68351972-19941,163.51 894.55 0.7多年調(diào)節(jié)92.7-94.6361994-19951,136.80 920.31 0.72371995-1996681.87 938.76 0.74381996-1997458.03 1044.66 0.76391997-1998697.62 1136.80 0.78401998-19991,044.66 1163.51 0.8411997-20002,337.13 1498.21 0.82多年調(diào)節(jié)97.7-2000.9421

33、996-20013,836.42 2337.13 0.84多年調(diào)節(jié)96.7-2001.8432001-2002359.56 2851.58 0.86442002-2003938.76 3007.09 0.88452003-20041,498.21 3836.42 0.9461996-20054,291.72 4291.72 0.92多年調(diào)節(jié)96.7-2005.7471996-20065,694.76 5694.76 0.94多年調(diào)節(jié)96.3-2006.8481995-20077,657.86 7657.86 0.96多年調(diào)節(jié)95.7-2007.7491995-200810,444.72 104

34、44.72 0.98多年調(diào)節(jié)95.7-2008.124.1.2試算加蒸發(fā)后的興利庫(kù)容（1）死庫(kù)容的選擇資料要求為泥沙淤積十年后的庫(kù)容，查水位庫(kù)容曲線定死庫(kù)容為270萬m³，略高于所查值。（2）計(jì)算步驟：將初步試算的興利庫(kù)容代入附表1，計(jì)蒸發(fā)損失計(jì)算后得到附表2。對(duì)附表2進(jìn)行興利調(diào)節(jié)，先保證生態(tài)，其次工業(yè)，再次農(nóng)業(yè)。計(jì)算其是否被破壞，工業(yè)保證率為97%，農(nóng)業(yè)保證率為50%。（3）主要方法：根據(jù)庫(kù)容面積關(guān)系（見表7）制作庫(kù)容面積曲線（見圖3），根據(jù)所得的曲線關(guān)系，擬線得到庫(kù)容面積函數(shù)關(guān)系，可根據(jù)庫(kù)容計(jì)算得到水面面積，庫(kù)容面積函數(shù)關(guān)系為：Y=-(6.0377483794083E-17)*X

35、6+(2.35638419095472E-12)*X5-(3.57438186849189E-08)*X4+0.000263919335687014*X3-1.00281720581211*X2+2436.69270037772*X-259323.682323693，其中X為庫(kù)容，Y為面積。（3）計(jì)算結(jié)果：當(dāng)興利庫(kù)容為732.39萬m³時(shí)，不能滿足灌溉保證率。加大至736萬m³，可以滿足生態(tài)流，工業(yè)保證率98%，農(nóng)業(yè)保證率50%。正常蓄水位為死庫(kù)容加興利庫(kù)容對(duì)應(yīng)的水位為1218.38m。死水位為1200m。表7：庫(kù)容面積關(guān)系水位m庫(kù)容(萬m³)庫(kù)容差(萬m

36、9;)水面面積（）水位m庫(kù)容(萬m³)庫(kù)容差(萬m³)水面面積（）12002700121731002902900000120134070700000.00 121833902902900000120242080800000.00 121937003103100000120351090900000.00 122040303303300000120460090900000.00 12214400370370000012057001001000000.00 12224780380380000012068001001000000.00 12235180400400000012079

37、201201200000.00 122456104304300000120810601401400000.00 122560604504500000120912201601600000.00 122665304704700000121014001801800000.00 122770104804800000121116102102100000.00 122875105005000000121218202102100000.00 122980305205200000121320502302300000.00 123085605305300000121422902402400000.00 1231

38、91005405400000121525402502500000.00 123296505505500000121628102702700000.00 圖3：庫(kù)容面積曲線4.2調(diào)洪計(jì)算4.2.1防洪限制水位和制作水位庫(kù)容曲線：防洪限制水位定為正常蓄水位1218.38m，對(duì)應(yīng)庫(kù)容為27.6萬m³。根據(jù)50年后泥沙淤積水位庫(kù)容關(guān)系（表8）制作水位庫(kù)容曲線（見圖4）4.2.2計(jì)算泄洪能力4.2.2.1泄洪洞2：其功能包括工業(yè)供水和泄洪，本泄洪設(shè)備正在建設(shè)中。最大泄流能力為390m3/s。其泄流公式為4.2.2.2溢洪道“新建開敞式自由溢流溢洪道，可以滿足前夭子水庫(kù)大壩的自身安全。其相應(yīng)的泄

39、流公式為：4.2.2.3根據(jù)水位庫(kù)容關(guān)系擬線，通過實(shí)時(shí)庫(kù)容計(jì)算其所對(duì)應(yīng)的水位，計(jì)算公式如下：Y=-0.000000000000000000044847973009*X6+0.000000000000000680006832400539*X5-0.00000000000399566077652058*X4+0.0000000114866730031674*X3-0.0000169517821312628*X2+0.0147299492033*X+1218.23203478715，其中X為庫(kù)容，Y為水位。4.2.2.4將上一步求出的水位帶入和求出每個(gè)泄洪設(shè)備的泄洪能力。4.2.3計(jì)算防洪高水位：防

40、洪要求為本水庫(kù)下游有農(nóng)田等防護(hù)對(duì)象，防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)為十年一遇洪水，安全泄量為289 m3/s，利用十年一遇洪水資料調(diào)洪，水庫(kù)達(dá)到最高水位即為防洪高水位。防洪高水位與防洪限制水位之間的庫(kù)容為防洪庫(kù)容。計(jì)算結(jié)果為1222.0m，對(duì)應(yīng)的庫(kù)容為438.2萬m³。防洪庫(kù)容為438.2-27.6=410.6萬m³。計(jì)算過程見附表3。4.2.4計(jì)算設(shè)計(jì)洪水位：設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇洪水，根據(jù)洪水資料進(jìn)行調(diào)洪，水庫(kù)達(dá)到的最高水位為設(shè)計(jì)洪水位。計(jì)算結(jié)果為，設(shè)計(jì)洪水位為1226.7m，對(duì)應(yīng)的庫(kù)容為2062.8萬m³。計(jì)算過程見附表4。4.2.5計(jì)算校核洪水位：校核標(biāo)準(zhǔn)為500年一遇洪水，根據(jù)

41、洪水資料進(jìn)行調(diào)洪，水庫(kù)達(dá)到的最高水位為校核洪水位。校核洪水位與防洪限制水位之間的庫(kù)容為調(diào)洪庫(kù)容。計(jì)算結(jié)果為，校核洪水位為1230.6m，對(duì)應(yīng)的庫(kù)容為4001.8萬m³。調(diào)洪庫(kù)容為4001.8-27.6=3974.2萬m³。計(jì)算過程見附表5。表8 ：50年泥沙淤積水位庫(kù)容關(guān)系圖4：水位庫(kù)容關(guān)系曲線水位(m)庫(kù)容(萬m³)12150121610121710121820121940122011012212201222420122366012249601225130012261690122721201228257012293060123035801231411012324

42、650附表1：未考慮蒸發(fā)的興利庫(kù)容計(jì)算表年份月份來水Q來水比例來水W灌溉用水工業(yè)用水生態(tài)流總用水余水/虧水興利庫(kù)容去生態(tài)后來水去工業(yè)和生態(tài)流后的來水W（m³/s）*100%(萬m³)(萬m³)(萬m³)(萬m³)(萬m³)(萬m³)(萬m³)(萬m³)(萬m³)195910.210.00410 55.16 552.87 57.87 -2.71 52.29 -2.71 20.1720.00336 45.18 552.35 57.35 -12.17 42.83 -12.17 300.00000 0.00 330.46 550.00 385.46 -385.46 0.00 -55.00 400.00000 0.00 550.00 55.00 -55.00 0.00 -55.00 52.50.04881 656.64 132.18 5534.17 221.35 435.29 622.47 567.47 63.050.05954 801.10 8