水利水電工程專業(yè)工程水文課程設計

2009——2010學年水利水電工程專業(yè)工程水文學課程設計學 院：工學指導教師：張彥專 業(yè)：08水利水電工學 號：2008096065姓 名：王曉鵬一 基本資料擬在黃河上修建蓄水工程。壩址斷面水文站內有1960—2006年的洪水流量觀測資料，如表1年為Qm=22100m3/s,為1901年為8400m3/s年間其他未能查清。分析選定的典型洪水過程如表2所示表1實測歷年洪水資料統(tǒng)計表年份洪峰流量最大1d洪量最大3d洪量年份洪峰流量最大1d洪量最大3d洪量m3/s(m3/s)（m3/s）m3/s（m3/s）（m3/s）19609200110300187230198498121158402115701961850010002018360019853248388307014819627512901101529901986842197810178650196365241304813982019873264386507002419642100252004536019885671685004032619656325762161386201989542165420115980196654125834011680019906487768401400201967548665600118490199191201054201896831968240028560518401992884510311019102019693241390006895019936124734501321801970624574230135620199424562940052850197198010264211521995321037920689361972160018250353101996845110122018254019733245379327000519976243741021339801974632812350136420199885151021501836821975326139950704201999627875300135800197623692745051124200031643689067842197716201843034820200124892896054160197824582785652852200211891426025640197915401758033240200361207234012980619801200134202586020044832580101037401981541264520116583200510061204221560198232143850068490200632163948068654表2典型洪水過程日時流量日時流量日時流量日時流量m3/sm3/sm3/sm3/s70124018398014489094489041652203420155634845608243024314616657210423512288084265317631012398013383283130186150143647144430103582205648183325164100124200245260243000二設計任務根據以上資料推求百年一遇設計洪水的洪峰流量和洪水過程線。三設計思路及分析過程的方法直接從洪水過程線的統(tǒng)計規(guī)律求出一定的頻率的過程線。(1)典型洪水過程線的選擇，(2)典型洪水過程線的放大及求出設計洪水過程線等過程。其中基本資料已經給出，關于步驟(2)有兩種方法：同頻率放大法和同倍比放大法。我采用同頻率放大法進行放大。為完成以上步驟，我對基本資料中的數據進行以下計算和做圖工作1、推求設計洪峰、洪量1d3d洪量的數據從小到大進Xi~Pi徒手目估通過點群中心連成一條光滑曲線即經驗頻率曲線。Q5%Q50%Q95%按適線法作出理論頻率曲線(P—Ⅲ曲線)。P=1%對應的設計洪量，Qmp、W1p、W3p2、計算放大倍比1d3d洪量：Qm、W1d、W3d、KQm=Qmp/Qm、K1=W1p/W1d、K3-1=W3p-W1p/W3d-W1d。線。四設計過程和步驟分別選取洪峰流量和時段洪量組成計算樣本，計算相應頻率，繪制頻率曲線(m3/s)(m3/s)P(m3/s)(m3/s)年份表3流量壩址斷面年最大洪峰流量經驗頻率計算經驗頻率 年份 流量經驗頻率M(N=129m(n=46PMPmM(N=129m(n=46PMPm年)年)年)年)19012210010.77200448322451.0618781472021.54198732642553.191984981232.31197532612655.321960920012.13198532482757.451991912024.26197332452859.571992884536.38196932412961.701998851548.51200632163063.8319618500510.64198232143165.9619968451612.77199532103268.0619868421714.89200031643370.2119428400817.02200124893472.3419627512919.15197824583574.47196365241021.28199424563676.60199064871123.40196824003778.72197463281225.53197623693880.85196563251327.66196421003981.528199962781429.79197716204085.11197062451531.91197216004187.23199762431634.04197915404289.36199361241736.17198012004391.49200361201838.30200211894493.62198856711940.43200510064595.74196754862042.5519719804697.87198954212144.68198154122246.81196654122348.94點繪洪峰流量經驗頻率曲線，如圖1-1。從經驗頻率曲線上讀取3點Q5%=10350m3/s、Q50%=4500m3/s、Q95%=1100m3/s,按三點法公式計算洪峰系列的參數。求得S=0.75/。由附表3S=f（Cs）關系得Cs=2.76，由附表4Cs=f(Ф)關系得Ф50%=-0.380，(Ф5%-Ф95%)=1.525σ=(Q5%—Q95%)/(Ф5%-Ф95%)=(10350-1100)/1.525=3382m3/sQ=Q50%-σФ50%=4500-(-0.380)×3382=5785m3/sCv=σ/Q=3382/5785=0.58表4頻率第一次試線第二次試線Q=5785，Cv=0.58,Cs=2Cv=1.16Q=5785，Cv=0.58,Cs=3Cv=1.74KpQpKpQp(1)(2)(3)(4)(5)12.81162563.011741352.11122062.1412380101.78102971.7710239201.4382731.387983500.8951490.844859750.5833550.583355900.3821980.452603950.2816200.402314990.158680.352025經過多次配線，最后取Q=5785,Cv=0.58,Cs=3Cv,因該線于經驗點據的配合最好，故采用之，如圖1-1所示。由此求得P=1%的設計洪峰流量Q1%=16500m3/s;選取最大1d洪峰流量組成計算樣本，計算相應頻率，繪制P—Ⅲ頻率曲表5 壩址斷面最大1d洪峰流量經驗頻率計算年份流量序號經驗頻率年份流量序號經驗頻率(m3/s)m(n=46Pm(m3/s)m(n=46Pm1984115840年)12)2451.06196011030024.2619969390002553.19199110542036.381985388302655.32199210311048.511987386502757.451998102150510.641982385002859.571996101220612.771973379322961.701961100020714.891995379203063.83198697810817.022000368903165.96196290110919.151994294003268.061990768401021.282001289603370.211965762161123.401968285603472.341999753001225.331978278563574.471970742301327.661976274503676.601997741021429.791964252003778.721993734501531.911977184303880.852003723401634.041972182503981.5281988685001736.171979175804085.111967656001838.302002142604187.231989654201940.431980134204289.361981654202042.551963130484391.491966583402144.681974123504493.622004580102246.812005120424595.741975399502348.941971102644697.87點繪最大1d洪峰流量經驗頻率曲線，如圖1-2從經驗頻率曲線上讀取3點Q5%=104000m3/s、Q50%=44000m3/s、Q95%=8000m3/sS=0.714Cs=f(Ф)關系得Ф50%=-0.377，(Ф5%-Ф95%)=2.723σ=(Q5%—Q95%)/(Ф5%-Ф95%)=(104000-8000)/2.723=35255m3/sQ=Q50%-σФ50%=44000-(-0.377)×35255=57291m3/sCv=σ/Q=38923/62635=0.62表6頻率第一次試線第二次試線Q=57291,Cv=0.62,Cs=3Cv=1.24Q=57291,Cv=0.62,Cs=2Cv=1.86KpQpKpQp(1)(2)(3)(4)(5)13.21833313.1017015452.231275592.19124321101.811036971.79104843201.39796351.3883072500.81464060.8350416750.55315100.5730937900.42240620.4418906950.38217710.3913750990.35200520.356302經過多次配線最后取Q=57921,Cv=0.62,Cs=2Cv,因該線于經驗點據的配合最好故采用之，如圖 1-2 所示。由此求得 P=1%的最大 1d 設計洪峰流量Q1%=170154m3/s。選取最大3d洪峰流量組成計算樣本，計算相應頻率，繪制P7年份流量序號經驗頻率年份流量序號經驗頻率(m3/s) m(n=46 Pm (m3/s) m(n=46Pm1984211570年)12)2451.06199219102024.261985701482553.19199118968336.381987700242655.32196018723048.511973700052757.451998183682510.641969689502859.571961183600612.771995689362961.701996182540714.892006686543063.831986178650817.021982684903165.961962152990919.152000678423268.0619901400201021.282001541603370.2119631398201123.401978528523472.3419651386201225.531994528503574.4719741364201327.661968518403676.6019991358001429.791976511243778.7219701356201531.911964453603880.8519971339801634.041988403263981.52819931321801736.171972353104085.1120031298061838.301977348204187.2319671184901940.431979332404289.3619661168002042.551980258604391.4919811165832144.682002256404493.6219891159802246.812005215604595.7420041037402348.941971211524697.87點繪最大3d洪峰流量經驗頻率曲線，如圖1-3從經驗頻率曲線上讀取3點Q5%=172000m3/sQ50%=82000m3/sQ95%=24000m3/sS=0.77關系得4Cs=f(Ф)關系得Ф50%=-0.387，(Ф5%-Ф95%)=2.71σ=(Q5%—Q95%)/(Ф5%-Ф95%)=(172000-24000)/2.71=54613m3/sQ=Q50%-σФ50%=82000-(-0.387)×54613=103135m3/sCv=σ/Q=54613/103135=0.55表8頻率頻率第一次試線Q=103135,Cv=0.60,Cs=2Cv=1.20第二次試線Q=103135,Cv=0.60,Cs=3Cv=1.80(1)Kp(2)Qp(3)Kp(4)Qp(5)12.892980603.1031971852.152217402.19225865101.801856431.85190800201.441485141.401444389500.89917900.8082508750.56577560.5354661900.35360970.4142285950.26268150.3738160990.13134080.3435066經過多次配線，最后取Q=103135,Cv=0.60,Cs=3Cv,因該線于經驗點據的配合最好，故采用之，如圖1-3所示。由此求得P=1%的最大1d設計洪峰流量Q1%=319718m3/s;根據P—Ⅲ頻率曲線推求設計洪峰流量和時段洪量如下表表9 蓄水工程典型及設計洪峰、流量統(tǒng)計表項目項目P=1%的設計值典型洪水洪峰Qm(m3/s)165006572洪量W（10/m3）1d612.6403.373d1151907頻率計算成果合理性檢查求。計算放大倍比洪峰和各時段洪量的放大倍比：KQm=16500/6572=2.5K1=612.6/403.37=1.52K3-1=(1151-907)/(612.6-403.37)=1.17推求設計洪水過程線按各時段的放大倍比將不同時段的洪峰流量進行放大，其中最大1d為8日12時至9日12時。表10 設計洪水過程線計算表典型洪水過程線時間 流量