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1、题 目 水库水文课程设计 学 院 水利与土木工程学院 专 业 水利水电专业 年 级 2009级 姓 名 指导教师 二一一年十二月目录一、 综合概况1地理位置2. 灌区自然特点3水库坝址以上自然特点及坝址工程地质情况二、 水库的死水位三、 水量平衡分析1灌溉设计保证率2. 径流分析3来水量分析4用水量分析四、水库的水库兴利调节计算五、防洪设计1设计洪水2设计净雨量3设计净雨分配4设计洪水过程线六、调洪演算七、 水库各水位示意图一、 综合概况1.1地理位置太和水库集流区位于江苏省盱眙县的南部，北抵该市城区，西部以石门山、长山、桂林山与彩旗水库分界，东临N县，南部嵌入浙江省，总汇流面积约306.5平
2、方千米，其中坝址以上的汇流面积约为148.5平方千米，坝址以下的汇流面积158平方千米。太和水库坝址处有盱眙水文站。与水库30公里有洪泽湖站。洪泽湖站的气候、自然环境等于盱眙水文站相似。1.2灌区自然特点1.2.1气候特点1、气温根据洪泽湖站观测资料，年平均气温15.5，一月均温2.3，四月均温14.5，七月均温28.6，十月均温 17.2，最高气温39.2（1973.8.26），最低气温-17.0（1975.1.17），无霜期226天，年积温5271，年日照时数2117小时。夏季高温炎热，盛夏常有热害。据19912006年16年统计，6月下旬至7月下旬仅1998年一年最高气温未超过35，连续
3、三天最高气温大于35出现的年份7年，占统计年份的44%。2、蒸发盱眙站实测19702006年多年平均蒸发量为1130毫米，小于多年平均降水量，七月最大为167.1毫米，一月最小为39.2毫米，一、二、三、四、五、六、九月月平均蒸发量小于月平均降水量，七、八、十、十一、十二月月平均蒸发量大于月平均降水量。3、雨量本区经常春雨连绵，雨日多，雨量大，平均季雨量达300毫米，占全年27%，雨日34天，最多年份（1994，1997）达46天，平均两天一个雨日，1997年四月份三天两个雨日。 由于春雨多，地下水位高，加上土壤粘重，造成三麦渍害，按气象部门标准：一次连续降水大于15毫米之日算起。连阴59天为
4、轻度渍害，阴雨日大于10天为重度渍害。雨水多少与三麦产量有极明显的负相关，据统计相关系数为-0.85。本区每年都发生三麦渍害，暴雨大都发生在69月。1.2.2、地形地貌地形复杂，有山丘、平原和局部起伏山包、洼地。山丘区地面高程在18米以上，平原区地面高程在18米以下，库下158平方公里面积中，平原区约占60%左右，平原区均可耕作开发耕植、山丘区可利用塘坝水源种植部分水旱作物或规划种植蚕桑、板栗、毛竹等经济林地。山丘区岗冲相间，沟塘零乱。易洪易旱；平原区地势较平坦，河沟稀少，弯曲窄小，排水不畅，沟渠不配套，地下水位高，以致易旱、易涝、易渍，农业产量低下。区域内现有零散孤立塘坝1460个，蓄水量约
5、1300万立方米，水面积为3500亩，其中平原区塘坝蓄水量约600万立方米。1.2.3土壤植被本区域土壤为中粘壤土。原由农田大部分为水稻土，土层深厚，耕作层约1520厘米。丘陵区较浅，地面以下约4米处有沙层或夹沙层。水库下游山丘区大部分为次生马尾松林，茶树间有桑树，低山丘区则多为人工栽培的茶园桑树茶树。1.2.4、水文水资源状况地下水流向西南向东北，地下水埋深视地形而异，因不同的地形和地面高程，以及排水条件的差异而别。一般山地岗地地下水埋深较浅，并由于灌溉，常使潜水位升至地面。地下不透水层埋深为14米，实测潜水含水层渗透系数K=1.1m/天，给水度为0.08,地下水水质良好，含盐量小。灌区内有
6、长虹河蜂乳河波涛河界河等河均是甘泉河的支流，流向皆由南向北。这些河流都是本灌区主要排洪排涝的河流。其中长虹河蜂乳河波涛河的河底宽度均在1520米左右。边坡均在1：2.5左右，底坡约1/10000。甘泉河作为容泄区，已知该河道的底坡为1/20000。多年平均最高水位7.0米，多年平均枯水位5.0米（该水位以甘泉河与波涛河交界处为准）。1.2.5、作物种植情况 本区域开发前种植水稻三麦棉花绿肥薯类等农作物以及茶叶蚕桑板栗等经济林。因无灌溉排水工程设施，群众靠天种田，一般年份旱作物亩产仅100公斤，水稻亩产亦仅100200公斤。灌区开发后，由于兴建水库，蓄水兴利防洪，兴修完整的灌溉排水系统，并结合其
7、他农业技术措施，规划产量，全灌区果（桑）树1万亩，水稻500600公斤/亩；三麦300400公斤/亩；皮棉100200公斤/亩。另外，L县城郊规划蔬菜地2000亩。B镇规划蔬菜地1000亩，以保证蔬菜供应。规划后满足农田自流灌溉要求，渠首水位为19米。通过涵管向水库中取水。水库规则中有养殖的要求，要求养殖的水域面积不少于1.9平方公里。1.3水库坝址以上自然特点及坝址工程地质情况水库东南西三面环山，东面有长山、太平山，南面有关山、青龙山，西面有桂林山、五牙山等形成一条长形山谷，地形由南向北倾斜，东西山脉向北至钓鱼台形成峡谷，地貌属山丘区类型。流域最高高程为555米，一般在200米以下，山坡坡度
8、在2040度之间，地表大部分为火成岩、石灰岩等岩石风化物，为砂土、砂壤土所覆盖，厚50厘米左右。溧阳河两岸为一级堆积阶地，台阶平坦广阔，上部由壤土及细砂组成，土层厚46米。植被：坝址以上流域内植被良好，植被度约在75%左右，以落叶类树、花香类树为主的落叶阔叶和常绿阔叶林混交林，其余为次生的竹马尾松及水杉林，库上山区为L县主要的经济林基地，出产毛竹、板栗、茶叶等。水系及河道：溧阳河为流域内干流，坝址以上主河长22.9千米，河床平均坡降37.3%，支流有西塘界、中田舍、儿园平乔等河，分别汇人溧阳河。流域分水线清楚，河道弯曲度大，河床不整齐，大部分为岩石河床，少数为淤泥及大小不等的砂粒组成，河床内丛
9、生灌木、杂草，河道糙率为0.05左右。坝址上游河道泥砂，估计年淤积量为2900立方米（仅指悬移质，推移质未测定）。坝址以上无污染源，河道水质良好，符合国家规定的灌溉水质标准。坝址工程地质情况：主坝坝址：高程9.91米以上为黄色细砂，略具粘性；高程8.819.91米为灰色壤土，质地松软；高程2.258.81米为灰色安山岩，风化严重，节理发育；高程10.892.59米为灰色安山岩，风化不甚严重，节理发育。西副坝坝址：高程7.76米以上为黄色壤土，较软，很湿；高程6.427.76米为黄色粗砂夹砾砂；高程1.816.42米为黄色粗砂砾及1020%的小卵石或砾石；高程0.491.82米为灰色安山岩，风化
10、较弱，节理发育。东副坝坝址：高程10.85米以上为黄色砂壤土，较软，很湿；高程9.6510.85米为黄色中砂；高程-1.359.65米为黄灰色壤土，较湿，砂性大；高程-4.3-1.35米为粘土质砂夹粗砂砾及2070%砾石、卵石；高程-11.06-4.3米为黄紫色安山岩，风化严重，节理不甚发育。副坝及乔山下副坝坝址工程地质情况同西副坝。坝轴线平均长度及库面面积、水位、库容关系如下：坝轴线:长主坝190米，东副坝425米，西副坝415米，吴岭副坝370米，乔山下副坝45米，取用当地土料建筑土坝。太和水库为兴利、防洪相结合的年调节水库。讯前限制水位应低于正常蓄水位，正常溢洪道设在主坝上，泻入溢洪河，
11、坝下溢洪河河底高程5.5米，出口处为新桥与蜂乳河接通，全长7公里，正常溢洪道坝顶高程略低于汛前限制水位（亦即起调水位），为确保大坝安全，可考虑在副坝设坑式爆炸非常溢洪道，当水库水位超过校核水位时，根据气象预报和水情分析仍有继续上涨以致漫溢坝顶可能时，报请上级批准，分段启用非常溢洪道。二、水库的死水位经分析可得，确定死水位所要考虑的主要因素有灌溉要求、养殖要求和泥沙淤积。而查得资料可得规划后满足农田自流灌溉要求，渠首水位为19米。水库规则中有养殖的要求，要求养殖的水域面积不少于1.9平方公里。坝址上游河道泥砂，估计年淤积量为2900立方米（仅指悬移质，推移质未测定）。又已知库面面积与水位、库容关
12、系如表2-1所示。表2-1库面面积与水位、库容关系库面面积00.91.752.653.664.555.556.657.85水位151617181920212223库容01202904907501100157021802950库面面积910.311.61314.315.616.317水位24252627282929.530库 容38304860597072508750101501100011900 则可得出库面面积与水位、库容关系图2-1与图2-2及关系式（为所配曲线的方差，反映所配关系式的相关程度）。将养殖水域面积代入公式可得水位，而19米对应的库容完全足够供泥沙淤积，故取死水位为19米。图2
13、-1图2-2三、 水量平衡分析3.1、灌溉设计保证率根据要求，结合灌区所在地理位置水资源状况、作物种植类型以及当地社会经济情况，选取灌溉设计保证率为90%。3.2、径流分析3.2.1 对水文资料审查 年径流的分析：一般情况下当实测径流资料超过20年才认为是具有长期实测径流资料。实测资料系列达到30年以上，离势系数和偏态系数才会趋于稳定。根据材料给定的材料，由于盱眙站的实测径流资料不够，需要利用洪泽湖站对资料进行插补延长。具体的方法是： 先点会洪泽湖站和盱眙站的降雨资料，论证其相关性，确定洪泽湖站可以作为盱眙站的参证站。以洪泽湖站年径流作为x轴，盱眙站年径流为y轴绘制出XY散点图 （见图3-1）
14、假设相关性直线方程的形式为，则有，那么就可以求出图3-1待定系数，相关系数为，图线如3-1示。通过相关系数的机误与相关系数的比较来判断相关系数的存在。按统计原理，相关系数的机误为：因为且数据样本容量,所以相关性存在 进行代表性的分析，排频分析洪泽湖站1990年-2005年的资料、1952年-2005年的资料，论证长系列和短系列的关系，论证短系列具有代表性。由于上述材料的年径流序列都是连续序列，所以以下频率的计算可采用积分双权函数法。（一）洪泽湖站年径流短系列的降雨频率曲线绘制（表格计算见表3-1，频率散点图及频率曲线图见图3-2） （1）将1990年-2005年洪泽湖站原始资料按从大到小次序排
15、列。根据样本容量为偶数，因此可确定求积公式的权系数组合为；总权数。 （2）用公式计算经验频率，并将x和P对应点绘于概率纸上 （3） 计算序列多年平均径流 ；标准差； 变差系数的初值为，并由此确定。 (4)计算第一权函数；第二权函数 (5)计算积分式， (6)最后计算和，(7)频率曲线的线型采用皮尔逊型，根据统计参数绘制曲线。（二）设计站年径流长系列的降雨频率曲线绘制（表格计算见表3-2，频率散点图及频率曲线图见图3-2） （1）将1952-2005年设计站资料按大小次序排列。根据样本容量（扣除严重偏离皮尔逊型曲线的数据点后）为偶数，因此可确定求积公式的权系数组合为；总权数。 （2）长序列的经验
16、频率P、初始统计参数、标准差、变差系数的初值为、计算方法皆如短系列般。 （3）按上述提出的方法计算出第一权函数，第二权函数以及积分式，。 （4）最后计算和，表3-1 1990年-2005年洪泽湖站降雨频率及双权函数配线计算 (短系列) 序号按大小排列积分权系数11418.9645.262865.810.9610.63303561.611759321373.2-3210.532408.750.97-6.71-1610-30.99-7434313686415.792359.120.9713.70321562.031455641235.5821.051021.950.991.591637.89806
17、51217.93226.32852.060.995.5747131.64267661187.71631.58542.210.991.9210515.8886471178.73236.84452.200.993.2614831.81144381143.31742.11102.321.000.39416.9816991130.22747.37-32.331.00-0.20127.01-851010982752.63-352.281.00-2.177727.13-958111092.61757.89-412.261.01-1.576417.09-696121068.53263.16-652.171.
18、01-4.4929132.28-2093131056.71668.42-772.111.01-2.5819816.16-1239141031.13273.68-1021.951.01-6.3765132.44-331615954878.95-1791.351.02-1.933468.19-1469169406484.21-1931.231.03-15.25294865.67-1269717877.1-3289.47-2567.621.036.25-1601-33.11848518856.46494.74-2776.321.04-11.19310066.41-1839120227.8456-9.
19、1511605456.12-1786图3-2表3-2 1952年-2005年洪泽湖站降雨频率及双权函数配线计算 （长系列）序号按大小排列积分权系数11708.7641.89 5634.640.921.6794358.573300321534.5-323.77 3893.260.94-4.06-1581-30.10-1171731449645.66 3046.540.9512.72386361.011853441418.987.55 2748.020.961.764817.66209751399.4329.43 2549.050.967.36187230.75781461373.21611.32
20、 2281.050.963.8387315.44351971368.43213.21 2231.080.977.69171730.906895813681615.09 2231.080.973.8585715.453441913203216.98 1751.350.977.55132031.1354411012961618.87 1511.480.983.5753815.6323561112863220.75 1411.530.986.9097131.3044061212621622.64 1171.650.983.0835915.711834131260.13224.53 1151.660.
21、986.0969931.433610141257.21626.42 1121.670.982.9933515.721760151235.53228.30 901.760.995.0845831.5528481612351630.19 901.760.992.5322715.7814161712313232.08 861.770.994.8741731.572708181217.91633.96 731.820.992.1115415.8211491912153235.85 701.830.994.0828431.652208201195.11637.74 501.880.991.507515.
22、88792211187.73239.62 421.890.992.5710931.791350221178.71641.51 331.910.991.023415.925332311613243.40 161.931.000.971531.92503241151.81645.28 71.931.000.20115.98105251143.33247.17 -21.931.00-0.12032.01-62261130.21749.06 -151.931.00-0.49717.04-256271129.62750.94 -161.931.00-0.811327.07-423281105.52752
23、.83 -401.901.01-2.048127.17-10802911001754.72 -451.891.01-1.456617.12-7753010983256.60 -471.881.01-2.8513532.24-1523311092.61658.49 -531.871.01-1.588316.13-8493210873260.38 -581.861.01-3.4620232.29-1881331068.61662.26 -771.801.01-2.2117016.19-1241341068.53264.15 -771.801.01-4.4334032.39-2485351056.7
24、1666.04 -891.761.01-2.5022116.22-1436续表3-2序号按大小排列积分权系数361031.13267.92 -1141.661.02 -6.06 69232.58 -3719371024.51669.81 -1211.631.02 -3.15 38016.31 -1969381021.23271.70 -1241.611.02 -6.41 79532.63 -40473910151673.58 -1301.581.02 -3.30 43016.33 -2127401000.63275.47 -1451.511.02 -7.00 101232.74 -473541
25、9821677.36 -1631.411.03 -3.69 60316.42 -268042966.53279.25 -1791.331.03 -7.60 135832.91 -588343965.51681.13 -1801.321.03 -3.80 68416.46 -2958449633283.02 -1821.311.03 -7.63 139132.93 -6001459541684.91 -1911.261.03 -3.85 73616.49 -315346945.63286.79 -2001.211.03 -7.73 154433.02 -6592479401688.68 -205
26、1.181.03 -3.87 79516.52 -339248922.93290.57 -2221.081.04 -7.70 171133.14 -736849877.1892.45 -2688.311.04 -1.78 4788.34 -223850856.46494.34 -2897.261.05 -13.42 387566.97 -1934551822.6-3296.23 -3235.691.05 5.88 -1896-33.67 1086252739.46498.11 -4062.791.07 -7.25 294468.22 -2768659417.51272-135 -20.39 3
27、3872 1272.67 -8439 （三）综合分析可得洪泽湖站降雨量短系列的统计参数为，而长系列的统计参数为。由此可见短系列与长系列的统计参数相差不大，况且短系列的配线图基本与长系列的配线图吻合，即短系列的统计特性能代表长系列的统计特性。 又因为洪泽湖站降雨量资料与盱眙站降雨量资料存在相关性，说明盱眙站1989-2007年资料也具有代表性，能反映整体情况，故可通过盱眙站1989-2007年资料径流分析就能大概了解到总体径流情况。3.3 设计径流及来水量分析 （一）对盱眙站径流统计资料（表3-3），按水利年（从灌溉末期作为调节年度的开始，即十月份至下年九月份为一个水利年）从新计算，处理径流资料
28、后进行排频计算。然后，采用积分双权函数法（跟上述径流分析数据处理方法一样，以下不累述）求出相关统计参数及配线图，根据配线图读出相应设计保证率的设计年径流量，计算过程见表3-4，成果图见图3-3。 表3-3盱眙站逐年各月降水量统计表年份十月十一月十二月一月二月三月四月五月六月七月八月九月合计1989-199032.32314.529.111.38.638.539.458.161.733.1146.6496.21990-199120.523.623.900.29.131.6167.8597.625.821.93911991-19924.210.23.523.454.536.294.7100.611
29、7.7013.87.8466.61992-19938.410.7023.716.9428.51053.9205.903711993-199422.912.92.114.913.573.86515603236.644.2392.91994-19953.5010.53.47.370.26541.73843.429.94.2317.11995-19961.321.83.23.35.55.24.536.2402530.730.5207.21996-19977.60.714.249.9110.8101.932.429.10180.133.232.3592.21997-19984.500021.374.4
30、39.924.363.22173333.45111998-1999001.809.511.618.333.169.235.134.332.4245.31999-200046.905.35.232.733.312.116.537.116.418.510.7234.72000-2001026.35.810.584.762.977.662.3121.315.7083.95512001-200217.40013.439.326.524.79.411.8120.830.46.1299.82002-200316.18.832.536.360.323.1107.344.7130.593.65.44.6563
31、.22003-200463.93850.65.225.651.5119.248.796.670.212.120.7602.32004-200515.172.335.331.357.869.3217.232.6012.1246.5726.52005-200627.525.615.337.14.317.69.422.33.1000.5162.72006-20070.32.72.10321.867.573.813.613108.5324.3表3-4 1989年-2006年盱眙站径流频率及双权函数配线计算序号按大小排列Xi(mm)积分权系数1726.5645.26 3045.090.749.92301
32、947.38144172602.3-3210.53 1801.340.84-7.74-1394-26.78-48233592.26415.79 1701.420.8515.47262954.1091974563.2821.05 1411.640.871.852616.9698155513226.32 1291.730.887.1492028.18362965111631.58 891.990.922.8325214.6613017496.23236.84 742.070.934.9136329.7422018466.61742.11 442.190.961.667316.277229392.9
33、2747.37 -292.231.03-1.775227.79-815103912752.63 -312.231.03-1.885927.85-869113711757.89 -512.171.05-1.899717.88-91612324.33263.16 -981.941.10-6.0859535.25-345213317.11668.42 -1051.901.11-3.1933517.75-186614299.83273.68 -1221.781.13-6.9785336.11-442115245.3878.95 -1771.371.19-1.943429.53-168616234.76
34、484.21 -1881.291.20-15.42289277.03-1444417207.2-3289.47 -2151.081.247.40-1591-39.58850918162.76494.74 -2607.651.29-12.71329882.71-214647455456-8.4013057462.84-13799 图3-3解得:平均值为，变差系数为，偏态系数为（二）读上图可得当要求设计保证率为90%时，设计径流深为207.2mm。然后按总量接近，分配不利的原则进行选择典型年，为1995-1996年，年径流深为205.5mm。接着以2003-2004年时段径流量为标准，按同倍比法进
35、行年内径流量分配计算。而各时段的缩放倍比为。最后，由设计径流深得到各月的来水量，计算方法为：（成果见表3-5）水库来水量=径流量水库汇流面积（水库总汇流面积约148.5平方千米）。表3-5设计代表年逐月分配及来水量计算月份十十一十二一二三四五六七八九全年总量代表年（1995-1996）1.321.83.23.35.55.24.536.2402530.730.5207.2设计枯水年1.321.63.23.35.55.24.535.939.724.830.430.2205.5来水量0.073 1.222 0.179 0.185 0.308 0.292 0.252 2.030 2.243 1.402
36、 1.721 1.710 11.619 3.4 用水量分析由设计要求得本灌区用水量主要考虑灌溉用水量，灌溉统计资料如下表3-5示。月旬水稻净用水量棉花净用水量毛用水量用水量6中8008009.267下4004004.218上4060657.17.61中2002002.31下26.602662.809上46.6707668.87中2002002.31273.21303289.137.37由表格核算得，水稻灌溉面积为10万亩，棉花灌溉面积约为4.3万亩，总共14.3万亩。得到毛灌溉定额。从来水量分析，取保证率P=90%，得该频率下的全年来水量（径流深）为205.5mm，即得到从坝上汇水面积（148
37、.5k）的年来水量3051670m；故考虑灌溉水源（水库）来水量，得出的水源能满足的灌溉面积14.3万亩；因此，保证率P=90%时，灌溉水源的来水量不能满足原设定灌溉面积（14.3万亩）。此情况下，应该缩减原定灌溉面积（尽量保持作物种植面积比例不变）。月旬水稻净用水量(m/亩)棉花净用水量(m/亩)毛用水量(万m)6中8007047下4003528上4060580中200176下26.60234.089上46.670676.08中200176273.21302898.16经计算，缩减后的灌溉面积A2 =12.6万亩，其中水稻种植面积为8.8万亩，棉花种植面积为3.8万亩。毛用水量如下：四、水库的水库兴利调节计算4.1 不计蒸发及渗漏损失计算过程及处理方法的相关说明（计算过程见表4-1）1、根据设计说明要求，兴利库容采用列表法年调节计算（多回运用）；2、来水量水利年的年内径流分配为基准，列于计算表格第三栏，针对灌溉期按旬为计算时段的设计要求，决定灌溉期计算时段（旬）来水量以取平均处理，即6月上旬来水量=6月来水量/3，其它灌溉月份以相同方法处理。（灌溉期为6月份至9月份）；3、兴利库容的确定： 由于6月下旬至7月中旬的余水量（
