陂下水库设计洪水工程水文学课程设计
目录
第1章 基本资料………………………………………………………………1
1.1 工程概况…………………………………………………………………1 1.2 设计资料………………………………………………………………1
第2章 设计要点……………………………………………………………3
2.1 设计标准…………………………………………………………………3 2.2 确定流域参数……………………………………………………………3 2.3 设计暴雨…………………………………………………………………3 2.4 损失参数…………………………………………………………………11 2.5 汇流参数…………………………………………………………………11 2.6 设计洪峰流量推求………………………………………………………11 2.7 设计洪水过程线…………………………………………………………13
第3章 设计成果……………………………………………………………18 第4章 成果合理性分析……………………………………………………19 附录………………………………………………………………………………20
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5000~6000万m 3，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，七~九月份以台风雨为主。流域内多年平均径流深981 mm ，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1 km 处有四都雨量站，具有1956~1975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80~100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。
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。
2. 暴雨资料 长汀、四都、濯田站实测短历时暴雨资料，见表2。 3. 福建省暴雨点~面折算关系，见表3。 4. 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μ关系，见表5。 6. 降雨历时等于24小时的径流系数α值表，见表6。 7. 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。
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10。
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 km 2，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n 2
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%设计雨量H T , P ，并化为降雨强度i T , P ，在双对数纸上点绘T 和i T , P 关系，并图解出暴雨递减指数n 2。
x 调整后得：
图2-1
x 调整后得：
图2-2
经计算，E x =83.4mm Cv=0.33 调整后得：
图2-3
x 调整后得：
图2-4
表2-5 长汀设计雨量成果表
（mm ）
表2-7 P=1%长汀降雨强度表
表2-10 P=20%长汀降雨强度表
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n 2并求其平均值，n 2=∑n 2/5=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：H 24, 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
经计算，,E x =97.4mm Cv=0.37 调整后得：
图2-6
当P=2%时，根据公式求出设计雨力S P =H 24, P ⨯24n 2-1=175.68mm。当P=0.2%
2.3.3 设计雨力SP
时，S P =H 24, P ⨯24n 2-1为278.46mm 。
2.3.4 求各种历时设计雨量
利用暴雨公式：H t , P =H 24, P ⨯24n 2-1⨯t 1-n 2 （1h ≤t ≤24h ）推求1h 、3h 、6h 、24h 设计雨量。
表2-14 P=0.2%时各种历时设计雨量表
2.3.5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
表2-16 P=2%时设计面平均雨量表 表2-17 设计暴雨时程分配表（p=2%) （mm ）
10
表2-18 P=0.2%时设计面平均雨量表
2.3.6 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μ
P=2%时 ，i 次=H 24,p /24=11.98mm/h ，查表并由内插法算得，μ=4.29mm/h P=0.2时，i 次= H 24,p /24=18.99mm/h，查表并由内插法算得，μ=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 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=1.29
2.6 设计洪峰流量推求
用推理公式计算： 当t C ≥τ时：
S P ⎧
Q =0. 278(-μ)F mP ⎪τn ⎪
⎨L
τ=0. 278⎪⎪mJ Q mP ⎩当t C
1-n
⎧nS P t C
)F ⎪Q mP =0. 278(
⎪τ
⎨L
⎪τ=0. 278⎪mJ Q mP ⎩
(A1)
(B )
(A2)(B )
S ⎤⎡
t C =⎢(1-n ) P ⎥
μ⎦⎣
1
n
(D )
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采用试算法，试算法步骤如下： ① 由（D ）式计算t C 。
② 假定一个Q mP ，代入（B ）式计算出τ。
'
③ 计算Q mP
（1）当t C ≥τ时：
' 由（A1）式计算Q mP 。
（2）当t C
' 由（A2）式计算Q mP 。 ' ④ 比较Q mP 和Q mP ，
' '
-Q mP
' ' -Q mP ≥ε，将Q mP （2）当Q mP ⇒Q mP ，返回 ②。
式中ε为误差标准。 试算法： P=0.2%时
t c =[(1-n 2)
S P
μ
]
1
n 2
=10.22h
取校核洪峰流量Q mp =2730m3/s τ=4.58 P=2%时
t c =[(1-n 2)
S P
12
μ
]
1
n 2
=9.05h
取设计洪峰流量Q mp =1480m3/s τ=5.34
2.7 设计洪水过程线
2.7.1 分割时段地表径流和地下径流
记时段净雨为R i ，时段地表净雨为R Si ，时段地下净雨为R gi 。 当R i >μ：R gi =μ 当R i ≤μ：R gi =R i
, R Si =R i -R gi , R Si =0
地表净雨 R S =∑R Si （mm ） 地下净雨 R g =∑R gi （mm ）
表2-22 P=2%时时段地表和地下净雨量表
地表净雨 R S =∑R Si =195.38mm 地下净雨 R g =∑R gi =93.19mm
表2-23 P=0.2%时时段地表和地下净雨量表
地表净雨 R S =∑R Si =321.25mm 地下净雨 R g =∑R gi =134.61mm
2.7.2计算设计洪量
当 P=2%时，根据公式算得
地表洪量 W S =1000R S F =32433080m3 地下洪量 W g =1000R g F =15469540m3 P=0.2%时，根据公式算得
地表洪量 W S =1000R S F =53327002m3 地下洪量 W g =1000R g F =22344762m3
2.7.3 地表洪水过程线
采用福建省概化洪水过程线推求。先计算洪水形状系数γ=
Q mS
W S
，
⨯T ⨯3600
式中，Q mS =Q mP ，T 为地表洪水过程线的底宽，24h 设计雨量固定为50h ，然后
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根据γ值查γ~t ~过程线（表9）。 P=2%时，γ=
Q t
，乘以地表洪峰流量即得设计地表洪水%关系表（见表9）
Q m
Q mS
W S W S
=0.12 P=0.2%时，γ== 0.11
⨯T ⨯3600Q mS ⨯T ⨯3600
表2-24 设计/校核洪水过程线表
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