水利計算課程設計

1、目 錄1題目02設計要求03基本資料：14設計內容114.1. 興利調節(jié)：114.2. 調洪計算15附表1：未考慮蒸發(fā)的興利庫容計算表18附表2：考慮蒸發(fā)損失興利庫容計算表44附表3：防洪高水位計算表(P=10%)69附表4：設計洪水位計算表（P=2%）72附表5：校核洪水位計算表（P=0.2%）75781題目XX水利樞紐工程工程規(guī)模設計2設計要求2.1方案：2.1.1興利調節(jié) 方案序號灌溉面積渠系水量利用系數工業(yè)供水量生態(tài)流應用庫容曲線（萬畝）(萬m3）(萬m3）125.37 0.65 660.00 700.00 淤積10年后的庫容2.1.2 調洪計算方案序號設計標準 校核標準泄洪設備庫容曲

2、線12.00 0.02 0.002 洞2+ 溢洪道淤積50年后的庫容2.2 . 目標：2.2.1分析確定本水庫的興利庫容和正常蓄水位，酌情確定防洪限制水位。2.2.2調節(jié)洪水，確定本水庫的和洪水有關的特征水位。2.2.3完成設計報告。2.2.4通過答辯。3基本資料：  3.1. 入庫徑流資料：本水庫長系列入庫徑流資料見表13.2. 蒸發(fā)、滲漏和結冰損失：XX水庫的年蒸發(fā)增損為641.8mm、分配到各月蒸發(fā)增損值見下表2。表2 前夭子水庫蒸發(fā)增損表 單位：mm項目各月蒸發(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 .水庫庫容關系曲線：根據水庫實測的的庫區(qū)地形圖量測本水庫的庫容關系曲線，再根據水庫泥沙淤積規(guī)律推求水庫淤沙后的特性曲線，詳見表3和附圖1確定水庫的興利特征水位和庫容 計算相應標準的洪水位3.4 灌溉需水量： 本水庫灌溉面積5.37萬畝。其作物構成和灌溉面積以及灌溉水量見表4。灌溉水量利用系數為0.6。灌溉保證率50%。表4XX水庫灌區(qū)農作物灌溉制度表作物名稱種植比例（%）灌水次數灌水定額（m

4、3/畝）作物生長期灌水時間灌溉定額（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,逐時段均勻供水，供水保證率97%。3.6 水庫生態(tài)流量要求：本水庫每年為下游放生態(tài)流700×104m3，按水庫入流逐月分配比例下放。3.7 水庫入庫洪水過程線：XX水庫各頻率洪水入庫洪水過程線見附表5。3.8 泄洪設備及其泄流能力：3.8.1泄洪洞2：其功能包括工業(yè)供水和泄洪，本泄洪設備正在建設中。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大壩的自身安全。其相應的泄流公式為：3.9 防洪要求本水庫下游有農田等防護對象，防護標準為十年一遇洪水，安全泄量為289 m3/

6、s表1XX水庫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水庫水位庫容關系表 單位：108m3水位初始庫容10年后庫容20年后庫容30年后庫容40年后庫容50年后庫容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設計洪水過程線 單位：m3/s時間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設計內容4.1. 興利調節(jié)：4.1.1未考慮蒸發(fā)計算興利庫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容，計算見附表1。對求的的興利庫容排頻，設計保證率為50%。計算見下頁表6，結果如下圖2。初步定興利庫容為732.39萬m³圖2：表6：興利庫容排頻與設計保證率表序號年號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多年調節(jié)85.7-87.7291985-19883,007.09 784.18 0.58多年調節(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多年調節(jié)97.7-2000.9421

33、996-20013,836.42 2337.13 0.84多年調節(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多年調節(jié)96.7-2005.7471996-20065,694.76 5694.76 0.94多年調節(jié)96.3-2006.8481995-20077,657.86 7657.86 0.96多年調節(jié)95.7-2007.7491995-200810,444.72 104

34、44.72 0.98多年調節(jié)95.7-2008.124.1.2試算加蒸發(fā)后的興利庫容（1）死庫容的選擇資料要求為泥沙淤積十年后的庫容，查水位庫容曲線定死庫容為270萬m³，略高于所查值。（2）計算步驟：將初步試算的興利庫容代入附表1，計蒸發(fā)損失計算后得到附表2。對附表2進行興利調節(jié)，先保證生態(tài)，其次工業(yè)，再次農業(yè)。計算其是否被破壞，工業(yè)保證率為97%，農業(yè)保證率為50%。（3）主要方法：根據庫容面積關系（見表7）制作庫容面積曲線（見圖3），根據所得的曲線關系，擬線得到庫容面積函數關系，可根據庫容計算得到水面面積，庫容面積函數關系為：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為庫容，Y為面積。（3）計算結果：當興利庫容為732.39萬m³時，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%，農業(yè)保證率50%。正常蓄水位為死庫容加興利庫容對應的水位為1218.38m。死水位為1200m。表7：庫容面積關系水位m庫容(萬m³)庫容差(萬m

36、9;)水面面積（）水位m庫容(萬m³)庫容差(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：庫容面積曲線4.2調洪計算4.2.1防洪限制水位和制作水位庫容曲線：防洪限制水位定為正常蓄水位1218.38m，對應庫容為27.6萬m³。根據50年后泥沙淤積水位庫容關系（表8）制作水位庫容曲線（見圖4）4.2.2計算泄洪能力4.2.2.1泄洪洞2：其功能包括工業(yè)供水和泄洪，本泄洪設備正在建設中。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大壩的自身安全。其相應的泄

39、流公式為：4.2.2.3根據水位庫容關系擬線，通過實時庫容計算其所對應的水位，計算公式如下：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泄洪設備的泄洪能力。4.2.3計算防洪高水位：防

40、洪要求為本水庫下游有農田等防護對象，防護標準為十年一遇洪水，安全泄量為289 m3/s，利用十年一遇洪水資料調洪，水庫達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容為防洪庫容。計算結果為1222.0m，對應的庫容為438.2萬m³。防洪庫容為438.2-27.6=410.6萬m³。計算過程見附表3。4.2.4計算設計洪水位：設計標準為50年一遇洪水，根據洪水資料進行調洪，水庫達到的最高水位為設計洪水位。計算結果為，設計洪水位為1226.7m，對應的庫容為2062.8萬m³。計算過程見附表4。4.2.5計算校核洪水位：校核標準為500年一遇洪水，根據

41、洪水資料進行調洪，水庫達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容為調洪庫容。計算結果為，校核洪水位為1230.6m，對應的庫容為4001.8萬m³。調洪庫容為4001.8-27.6=3974.2萬m³。計算過程見附表5。表8 ：50年泥沙淤積水位庫容關系圖4：水位庫容關系曲線水位(m)庫容(萬m³)12150121610121710121820121940122011012212201222420122366012249601225130012261690122721201228257012293060123035801231411012324

42、650附表1：未考慮蒸發(fā)的興利庫容計算表年份月份來水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