天福庙水库防洪复核计算课程设计

工程水文及水利计算课程设计天福庙水库防洪复核计算学校：云南农业大学学院：水利学院专业：水利水电工程学号：2014313174天福庙水库防洪复核计算一、设计任务天福庙水库位于湖北省远安县黄柏河东支的天福庙村，大坝以上流域面积553.6km2，河长58.2km，河道比降1.06%，总库容6367万m3，是一座以灌溉为主，结合防洪、发电、拦沙、养殖等综合利用的水利工程。天福庙水库于1974年冬开工建设，1978年建设成，已运行近30年。1975年技术设计时，水文系列年限仅20年，系列太短，也缺乏大洪水的资料。本次课程设计的任务，是在延长基本资料的基础上，按现行规范要求对水库的防洪标准进行复核，其具体任务是：1.选择水库防洪标准。2.历史洪水调查分析及洪量插补。3.设计洪水和校核洪水的计算。4.调洪计算。5.坝顶高程复核。二、流域自然地理概况，流域水文气象特性流域及工程概况天福庙水库位于湖北省远安县黄柏河东支的天赋庙村，大坝以上流域面积553.6km2，河长58.2km，河道比降10.6‰，总库容6367万m2，是一座以灌溉为主，结合防洪、发电、拦沙、养殖等综合利用的水利工程。天福庙水库位置及水系见图：黄柏河流域及天福庙水库位置图天福庙水库于1974年冬开工建设，1978年建设成，大坝为浆砌石双曲拱坝，坝前河底高程348m，坝高63.3m，电站总装机6040kw。水库死水位378m，死库容714万m3，正常蓄水位409m，相应库容6032万m3。设计洪水位（P=2%）409.28m,校核（P=0.2%）洪水位409.28m,坝顶高程410.3m，防浪墙顶高程411.3m。库区吹程1000m。水文气象资料1.气象特征。天福庙流域地处亚热带季风区，四季分明，夏季炎热多雨，冬季低温少雨，秋温高于春温，春雨多于秋雨，气温年内变化较大，无霜期长。多年平均气温16.8℃，历年最高气温达40℃，最低气温-12℃，平均风速1.2m/s,多年平均最大风速15.5m/s，向多为NE。流域多年平均降水量1036.3mm，流域暴雨频繁，洪水多发，4-10月为汛期，汛期降雨量占全年降雨量的86.7%左右，尤其以7月最大，占全年的19.5%。月降雨量最少是12月，仅占全年的1.3%。2.水文测站。黄柏河干流上1958年设立池湾河水文站，1971年设立小溪塔水文站，1961年在东支设立分乡水文站。天福庙水库建成后，先后开展了降雨、水位、泄流观测，有比较完整的运行资料。分乡水文站是重要的参证站，控制流域面积1083.0km2。3.分乡站历史洪水。根据1982年省雨洪办对宜昌市历史洪水调查成果的审定结果，分乡站洪水的排位为1935年、1984年、1826年、1930年、1958年，资料可靠，可直接采用。经审定认为，分乡站1935年洪水1826年以来的第1位，重现期为176年，1984年洪水于1826年、1930年洪水相当，分别确定为1826年以来的地2-4位，1958年洪水为1826年以来的地5位。分乡站历史洪水成果见表KS1—1。表KS1-1分乡站历史洪水成果表序号年份洪峰流量(m3/s)1d洪量(*108m3)3d洪量(*108m3)重现期备注1193546801762198437391.07381.666431826不能定量41930不能定量5195828201.22011.9500三、防洪标准选择根据国家《防洪标准》（GB50201-49）和部颁《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）等有关规定，选择水库防洪复核的防洪标准。如下：水利水电枢纽工程等级工程等级水库防洪治涝灌溉供水水电站工程规模总库容*108m3重要性保护农田（万亩）治涝面积（万亩）灌溉面积（万亩）重要性装机容量*104KW一大（1）型10特别重要〉500200150特别重要120二大（2）型10-1.0重要500-100200-60150-50重要120-30三中型1.0-0.10中等100-3060-1550-5中等30-5四小（1）型0.10-0.01一般30-515-35-0.5一般5-1五小（2）型0.01-0.001530.51水库工程水工建筑物的防洪标准水工建筑物级别防洪标准【重现期年】山区、丘陵区平原区、滨海区设计校核设计校核混泥土坝、浆砌石坝、及其它水工建筑物土坝、堆石坝一1000-5005000-2000可能最大洪水（PMF）或10000-5000300-1002000-1000二500-1002000-10005000-2000100-501000-300三100-501000-5002000-100050-20300-100四50-30500-2001000-30020-10100-50五30-20200-100300-2001050-20依据天福庙库容量，根据《水库工程建筑物防洪标准》查的天福庙水库工程等级为三级，其防洪标准为：设计T=50年，校核T=500年。四、峰、量选样及历史洪水调查1、天福庙水库坝址1959-1977年峰、量系列根据分乡站同期资料换算得出，洪峰按面积比指数的2/3次方换算，洪量按面积比的1次方换算。2、天福庙水库坝址1978-2001年峰、量系列直接采用天福庙入库洪水系列计算。3、分析分乡站历史洪水，并换算至天福庙水库坝址。根据天福庙水库坝址1978-2001年峰、量系列建立峰量关系；根据比峰、量关系计算历史洪水的1d、3d洪量。具体如下：表KS1-2天福庙水库洪峰、洪量系列年份洪峰Qm(m3/s)1d洪量W1(*108m3)3d洪量W3(*108m3)年份洪峰Qm(m3/s)1d洪量W1(*108m3)3d洪量W3(*108m3)195818030.62370.996819805710.17250.209219591310.04340.066419811260.08410.124119602660.09210.13819825820.21270.317219612000.06640.102319834370.21240.322319626400.19990.2924198423890.54890.8518196310360.37270.572519851210.06130.130719644520.13140.222319862180.09790.192419655190.14520.2319874380.16770.286419661890.08170.125319882220.11540.17919677740.18760.285219895920.22290.318919688380.28320.659419906340.12090.17919694280.15140.221319918040.23340.315819705980.22330.310319928510.26350.328819713890.16810.287719934250.11950.18241972640.03630.079719941670.11770.213119734450.14570.223319952610.09850.18619742400.08130.158919964870.23410.433419758480.14830.24819975440.13830.318619762720.09310.13819989740.22620.413519771620.09150.179519991700.07340.168619782990.15250.281220006130.21130.315719796340.2880.539320014710.19130.2986由天福庙水库坝址1978-2001年峰、量系列可得1978-2001年峰、量相关关系。根据此峰、量相关关系可计算得出历史洪水的1d、3d洪量W。五、设计洪水计算1、对天福庙水库坝址洪峰及1d、3d洪量系列分别进行频率计算，推求出各设计频率的设计洪峰和1d、3d设计洪量。（在几率格纸上绘制峰、量频率曲线）洪峰按面积比指数的2/3次方换算，洪量按面积比的1次方换算。根据Q天福庙=（F天福庙/F分乡站）2/3Q分乡站，W庙1d=（F天福庙/F分乡站）W乡1d,W庙3d=（F天福庙/F分乡站）W乡3d计算天福庙库区1935,1984年的洪峰流量以及1d和3d洪量。得:y=0.0002x+0.071R²=0.8586y=0.0003x+0.1341R²=0.769700.10.20.30.40.50.60.70.80.9050010001500200025003000洪量W*108m3洪峰Qm3/s1978-2001年峰、量相关关系1d洪量W13d洪量W2线性(1d洪量W1)线性(3d洪量W2)年份洪峰Qm(m3/s)1d洪量W1(*108m3)3d洪量W2(*108m3)19352992198423900.54890.8518（１）推求洪峰流量：将1935-2001年洪峰由大到小顺序排列，由公式ＰＭ＝Ｍ／（Ｎ＋１），Ｐm=m/(n+1)得经验频率。天福庙水库洪峰流量经验频率计算表序号洪峰流量排序（大-小）经验频率Mm年份洪峰Qm(m3/s)ＰＭ(%)Ｐm(%)1193529920.562198423891.13318261.69419302.265195818032.823196310366.67419989748.895199285111.116197584813.337196883815.568199180417.789196777420.0010196264022.2211197963424.4412199063426.6713200061328.8914197059831.1115198959233.3316198258235.5617198057137.7818199754440.0019196551942.2220199648744.4421200147146.6722196445248.8923197344551.1124198743853.3325198343755.5626196942857.7827199342560.0028197138962.2229197829964.4430197627266.6731196026668.8932199526171.1133197424073.3334198822275.5635198621877.7836196120080.0037196618982.2238199917084.4439199416786.6740197716288.8941195913191.1142198112693.3343198512195.564419726497.78天福庙水库洪峰流量经验频率曲线（第一次配线）按无篇估值公式计算统计参数：Ｑ平均＝１／n∑Qi=661.57CV=1CS=2.63CV=2.63选配理论频率曲线，第二次配线，得：天福庙水库洪峰流量经验频率曲线（第二次配线）按无篇估值公式计算统计参数：Ｑ平均＝１／n∑Qi=627.84CV=0.71CS=3.58CV=2.54推求设计洪峰流量：校核P=0.2%时查φp=5.77,得ＫＰ＝（CVφp＋１）＝５．１QP=０．２%=ＫＰQ平均＝３２０１．９８４m3/s设计P=2%时查φp=３．０５，得ＫＰ＝（CVφp＋１）=３．１７QP=２%=ＫＰQ平均＝１９９０．２５m3/s（２）推求１d设计洪量：天福庙水库1d洪量经验频率计算表序号（大-小）序列值1d洪量W1(*108m3)经验频率P（%）序号序列值1d洪量W1(*108m3)经验频率P（%）10.62371.13230.148351.1120.54891.69240.145753.3330.37276.67250.145255.5640.2888.89260.138357.7850.283211.11270.131460.0060.263513.33280.120962.2270.234115.5629