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1、设计说明书一 设计任务在太湖流域的西溪支流西溪上，拟修建赋石水库，因而要进行水库规划的工程水文及水利计算，其具体任务是：1. 设计年径流分析计算；2. 选择水库死水位和确定兴利库容；3. 选择正常蓄水位；4. 推求防洪标准，设计标准和校核标准的设计洪水过程线；5. 推求各种洪水特征水位。二流域与资料概况2.1 关于流域 西苕溪为太阳流域一大水系，流域面积为2260km，发源于浙江省安吉县天目山，干流全长150km，易遭洪涝灾害，又因流域拦蓄工程较少，易受旱灾。根据解放后二十多年的资料统计，仅安吉县因洪涝旱灾每年平均损失稻谷1500万斤，严重的1961-1963年，连续三年洪水损失稻谷9300万
2、斤，冲毁耕地万余亩。该水库为根治西苕溪流域水旱灾害骨干工程之一，控制西苕溪主要支流西溪，坝址以上流域面积328km。流域内气候温和，多年平均雨量孝丰年为1450mm，国民经济以农业为主，流域大部为山区，小部为丘陵，平地较少。水库以防洪为主，结合发电、灌溉、航运及水产，是一座综合利用水库。2.2 资料情况 降雨资料:流域内有三个雨量站，分别从1956年、1961年和1962年开始观测至今。 径流资料：在坝址下游1公里处设有水文站，自1954年开始有观测资料，成果见表。 洪水情况：根据调查1922年9月1日在坝址附近发生一场大洪水，推算得水文站洪峰流量为1350m/s。这场洪水是发生后至今最大的一
3、次洪水。缺测年份内没有大于1160m/s的洪水发生。 水库水位容积曲线如表2-1表2-1 水位容积曲线水位（m）485052556065容积（106m）00.10.62.38.018.0水位（m）707580818283容积(106m)35.760.394.4102.8111.3120.0水位(m)848586878889容积(106m)129.0138.6148.3158.8170.0181.5水位(m)9091容积(106m)194.5207.0 水电站下游水位流量关系曲线如表2-2表2-2 水位流量关系曲线水位（m）46.046.246.446.646.847.047.2流量（m/s）0
4、1.03.67.311.916.220.5泥沙及推移质与悬移质情况:根据实测泥沙资料得多年平均含沙量0=0.237kg/m,泥沙干容重=1650kg/m,泥沙沉积率m=90%,孔隙率p=0.3,推移质与悬移质淤积量之比值=15%，加安全值1米。本省生产的机型HL-263-LJ-100（即混流式263型，主轴金属蜗壳，转轮直径1米），单机容量为1250千瓦，适应最小水头为16m。赋石水库属于级建筑物，因此设计洪水标准为1%，校核洪水标准为0.1%，水库下游保护地区防洪标准为5%。赋石水库原设计采用雨量资料推求设计洪水，现采用流量资料来推求设计洪水，以作比较。历年洪峰、一天洪量、三天洪量、七天洪量
5、（数据表略，见计算表中计算过程）。典型洪水过程线（数据表略，见计算表中计算过程）。2.3 水文气象资料的搜集和审查 熟悉流域的自然地理情况，广泛搜集有关水文气象资料。经初步审查，降雨和径流等实测资料是可靠的、具有一致性的，可用于本次设计。三设计年径流量及年内分配情况 3.1 设计年径流量的计算现有年径流资料为（2000-1979）21年，总体分布曲线选定为P-型曲线，现求其有关参数。年径流频率计算如下表3-1表3-1 年径流频率计算表年份年径流量（m/s）由大到小排列（m/s）序号m频率P=m/(n+1)（%）模比系数KiKi-1(Ki-1)(Ki-1)1979184.977380.64714
6、.51.6030.6030.3640.2191980380.647334.7729.11.4100.4100.1680.0691981140.678300.287313.61.2650.2650.0700.0191982300.287298.715418.21.2580.2580.0670.0171983284.911284.911522.71.2000.2000.040.0081984244.646284.186627.31.1970.1970.0390.0081985173.529275.273731.81.1590.1590.0250.0041986195.529252.007836.4
7、1.0610.0610.00401987252.007249.653940.91.0510.0510.00301988212.537247.0841045.51.0410.0410.00201989230.166244.64611501.0300.0300.00101990184.826230.1661254.50.969-0.0310.00101991249.653212.5371359.10.895-0.1050.011-0.0011992164.371195.5291463.60.823-0.1770.031-0.0061993275.273184.9771568.20.779-0.22
8、10.049-0.0111994168.506184.8261672.70.778-0.2220.049-0.0111995247.084178.9791777.30.754-0.2460.061-0.0151996334.77173.5291881.80.731-0.2690.072-0.0191997178.979168.5061986.40.710-0.2900.084-0.0241998298.715164.3712090.90.692-0.3080.095-0.0291999284.186140.6782195.50.592-0.4080.166-0.068合计4986.2770.0
9、001.4020.160 由表3-1可得多年平均年径流量=(xi)/n=4986.277/21=237.442m/s = =选配P-型频率曲线：=237.442m/s， 首先选定矩法算出的Cv=0.26,Cs=0.51，查附录可知p,即可得Kp=Cvp+1进行计算，将Kp值代入下表（2）栏中，再由Xp=Kp,计算各频率Xp值列于表3-2的（3）栏中。根据表3-2中（1）和（3）对应数值点绘成曲线，观察其与经验频率点的吻合程度，发现频率曲线的中间部分稍偏低，首尾部分偏于经验电据之下。故需增大Cv、Cs值。重新选取Cv=0.3,Cs=1.73Cv=0.52,查出个各Kp值并计算各Xp的值，列入表3
10、-2中的（4）、（5）栏中。发现该线与经验点配合较好，即取为最后采用的频率曲线，其参数：=237.442m/s,Cv=0.3,Cs=1.73Cv=0.52。年径流量频率曲线如附图一。表 3-2 频率曲线选配计算表频率P（%）第一次配线=237.442m/sCv=0.26,Cs=1.96Cv=0.51第二次配线=237.442m/sCv=0.3,Cs=1.73Cv=0.52KpXpKpXp(1)(2)(3)(4)(5)11.699403.4141.808429.34351.461346.9031.533363.951101.343318.8851.397331.611201.210287.305
11、1.242294.998500.979232.4560.975231.458750.815193.5150.786186.724900.683162.1730.635150.823950.614145.7890.555131.875990.492116.8210.41799.013由实际资料可求得月平均净流量=415.524/21=19.787m/s由附图一的年径流频率曲线可推求：P=10%的设计丰水年径流量为： Xp=(1+Cvp)=19.7871.397=27.642m/sP=50%的设计中水年径流量为: Xp=(1+Cvp)=19.7870.975=19.292m/sP=90%的设计枯水
12、年径流量为: Xp=(1+Cvp)=19.7870.635=12.565m/s3.2 设计年内分配推求 3.2.1 代表年的选择 由设计径流量选择丰、中、枯代表年，选择年径流量接近设计年径流量的年份为代表年。 选择的丰水年为1996-1997年，X丰D=334.77/12=27.898m/s，中水年为1984-1985年，X中D=244.646/12=20.387m/s，枯水年为1992-1993年，X枯D=164.371/12=13.698m/s。 3.2.2 径流年内分配计算 以设计年径流量为控制用同倍比方法缩放各代表年的逐月径流量，按年水量控制求缩放比K： 设计丰水年 K丰= X丰p/X
13、丰D=27.642/27.898=0.991 设计中水年 K中= X中p/X中D=19.292/20.387=0.946 设计枯水年 K枯= X枯p/X枯D=12.565/13.698=0.917 用各自的缩放倍比乘以对应的代表年的各月径流量，即得设计径流量年内分配，成果见表3-3。表3-3 以年水量控制、同倍比缩放的设计年径流量（流量单位：m/s）月份设计丰水年设计中水年设计枯水年代表年Q设计年Q代表年Q设计年Q代表年Q设计年Q523.1122.90222.04120.85135.3132.379662.84962.28336.72234.73938.00634.852792.90992.0
14、7315.90115.04220.97919.238822.79122.5868.6868.2177.5446.918922.32422.12328.48926.9515.9495.4551018.57918.41223.57722.3044.5274.1511128.35928.10426.26124.8432.7442.516125.815.7587.4127.0122.7392.51214.8644.8205.9035.5846.6286.078210.55510.46011.00110.4079.8419.024313.35213.23221.34820.19513.10812.020
15、429.26829.00522.82521.59216.99615.585年径流总量334.77331.758230.166217.737164.371150.728月平均流量27.89827.64719.18118.14513.69812.561四水库死水位的选择和库容的确定 4.1 绘制水库水位容积曲线和水电站下游水位流量关系曲线，附图二所示。 4.2 根据泥沙资料计算水库的淤积体积和水库相应的淤积高程。（按百年运用估计） 水库年淤积体积 Vu=(1+)0W0m/(1-P)=(1+15%)0.23719.78736524360090%/（1-0.3）1650=0.133106m以百年运用估
16、计 Vs=TVu=1000.13310=13.3106m根据附图二中V-Z曲线，内插法查得相应的淤积高程为Z淤=62.65m根据水轮机的情况在此基础上加上安全值： Z淤积=Z淤+转轮直径+安全值 =62.25+1+1=64.25m4.3 根据水轮机的情况确定水库的最低死水位 由附图二的水位流量关系曲线可得： Z水轮机，死=47.2+16=63.2m 4.4 综合各方面情况确定最低死水位Z死=Max(Z水轮机，死，Z淤积)=64.25m将水库最低死水位定为Z死=64.25m，查附图二中水位容积曲线可知 死库容 V死=16.5106m4.5 确定兴利库容 假定此水库的用水量只满足发电用水为9m/s
17、，则月用水量为W用，p=9365/12243600=23.64106m。为安全起见，可将P=90%的设计枯水年设为代表年，调节计算得的较大库容的一年作为设计代表年。（1） 确定设计来水量 P=90%的设计代表年为1992-1993年，来水量计算数据见表4-1。（2） 计算缩放比K K枯= X枯p/X枯D=12.565/13.698=0.917 用缩放倍比乘以对应的典型年的各月来水量，即得设计年内各月来水量分配，成果见表4-1。表 4-1 各月来水量表月份（1992-1993）123456W来，D17.7525.5135.1144.0594.5798.51W来，p16.2823.3932.204
18、0.3986.7290.33月份（1982-1983）789101112W来，D56.2020.2115.4212.137.117.34W来，p51.5418.5314.1411.126.526.73（3）计算水库用水量情况表4-2 水库用水、来水情况计算表月份（1982-1983）123456W来,p16.2823.3932.2040.3986.7290.33W用,p23.6423.6423.6423.6423.6423.64V-7.36-0.258.5616.7563.0866.69月份（1982-1983）789101112W来,p51.5418.5314.1411.126.526.73
19、W用,p23.6423.6423.6423.6423.6423.64V27.9-5.11-9.5-12.52-17.12-16.91 由上表4-2可知：兴利库容V兴=66.69106m 总库容 V=V兴+V死=66.69106+16.5106=83.19106m五水库正常蓄水位的选择 5.1 初步估计正常蓄水位根据总库容 V=83.19106m，还有本地区的兴利要求，发电方面要求保证出力不低于800千瓦，发电保证率为90%，灌溉及航运任务不大，均可利用发电尾水得到满足。因此，查附图二中水位容积曲线，可得正常蓄水位为Z=78.4m。六、推求各种设计标准的设计洪水过程线 本水库为大（2）型水库，工
20、程等级为级，永久性水工建筑物级别为2级。下游防洪标准为5%，设计标准为1%，校核标准为0.1%，需要推求5%、1%、0.1%设计洪水过程线。 6.1 洪峰和各历时的洪量的统计（1954-1977） 按年最大值法选样方法在实测资料中选取年最大洪峰流量及各历时流量，根据洪水特性和防洪计算的要求，确定设计历时7天，控制历时为1天和3天，因而可得洪峰和各历时的洪量系列。 7天洪量只有1957-1972年，用相关分析方法延长插补，具体数据见表6-1。（用三天流量与七天流量进行相关分析）表6-1 三天流量与七天流量相关计算表年份三天洪量七天洪量KXKYKX-1KY-1(KX-1)2(KY-1)2(KX-1
21、)(KY-1)195737.1952.461.141.260.140.260.0190.0680.036195815.8522.150.490.53-0.51-0.470.2650.2190.240195919.8032.900.610.79-0.39-0.210.1550.0440.082196020.8033.200.640.80-0.36-0.200.1320.0410.072196179.1088.202.422.121.421.122.0201.2511.590196249.2053.101.511.280.510.280.2560.0760.143196386.6095.902.6
22、52.301.651.302.7251.6992.145196431.7040.700.970.98-0.03-0.020.0010.0010.001196524.4027.000.750.65-0.25-0.350.0640.1240.088196614.0025.400.430.61-0.57-0.390.3270.1520.222196719.0028.000.580.67-0.42-0.330.1750.1070.139196818.4035.500.560.85-0.44-0.150.1910.0220.066196932.8048.401.001.160.000.160.0000.
23、0260.000197031.9035.600.980.86-0.02-0.140.0010.0210.003197131.8035.300.970.85-0.03-0.150.0010.0230.005197210.2012.230.310.29-0.69-0.710.4730.4990.490总计522.74666.0416.0116.00006.8054.4255.322平均32.6741.63 所以有：(1).均值 (2).均方差(3).相关系数（4）.回归系数 (5).Y倚X的回归方程即所以可根据得出的回归方程以及已知的三天洪量可把缺少的七天的洪量值，列入下表6-2中。表6-2 潜鱼
24、站洪峰及定时段洪量统计表年份洪峰Qm（m3/s）24小时洪量W(106m3)三天洪量W(106m3)七天洪量W(106m3)195470227.9458.4067.2819552848.1713.3022.32195674829.8036.0044.95195740222.8037.1952.4619582008.7215.8522.15195923711.1319.8032.90196047815.7020.8033.20196165952.5079.1088.20196258543.7049.2053.101963116055.6086.6095.90196440914.3231.7040
25、.70196551015.6224.4027.0019662329.5014.0025.40196724411.8219.0028.0019681679.9018.4035.50196938720.9032.8048.40197030517.2031.9035.60197150023.4031.8035.3019751085.3410.2012.23197348419.8742.8551.78197428716.1639.0547.99197516611.5822.0531.0419761198.2919.9528.9519772387.6120.5429.54 6.2 对洪峰和各时段洪量系列
26、进行频率计算，用目估适线法求得相应的频率（1）.洪峰流量经验频率计算如表6-3： 用分别处理法计算对样本中的特大洪水频率，对于1922年的大洪水可知N=1977-1922+1=56年，a=1,P=M/(N+1)=1/(56+1)=1.75% M=1,2，a表6-3 洪峰流量频率计算表年份洪峰流量（m/s）由大到小排列（m/s）序号m频率P=M/(N+1)P=m/(n+1)（%）模比系数KiKi-1(Ki-1)(Ki-1)1922135013501.753.082.084.339.001954702116042.651.652.724.491955284748281.710.710.500.36
27、19567487023121.600.600.360.2219574026594161.500.500.250.1319582005855201.330.330.110.0419592375106241.160.160.03019604785007281.140.140.02019616594848321.100.100.01019625854789361.090.090.0101963116040910400.93-0.0700196440940211440.92-0.080.010196551038712480.88-0.120.010196623230513520.70-0.300.09
28、0.03196724428714560.65-0.350.12-0.04196816728415600.65-0.350.12-0.04196938724416640.56-0.440.19-0.09197030523817680.54-0.460.21-0.10197150023718720.54-0.460.21-0.10197210823219760.53-0.470.22-0.10197348420020800.46-0.540.29-0.16197428716721840.38-0.620.38-0.24197516616622880.38-0.620.38-0.2419761191
29、1923920.27-0.730.53-0.39197723810824960.25-0.750.56-0.42合计1096110961011.6612.29 = = 多年平均洪峰流量为： 选配皮尔逊型曲线：，取Cv=0.71,Cs=1.8Cv=1.28，查表得出p,用Kp=Cvp+1公式进行计算，并用公式Qp=Kp计算Qp。用P与Qp对应绘制曲线，观察其与经验点吻合程度，发现其上部偏高于经验点，下部偏低，故增大Cv值，取Cv=0.65，Cs=2Cv=1.28,重新计算Kp,Qp。发现其与经验点较吻合，故取Cv=0.65,Cs=2Cv=1.28,计算数据见下表6-4。表6-4 洪峰流量频率曲线
30、选配表频率P（%）第一次配线=438.44m/s，Cv=0.71,Cs=1.8Cv=1.28第二次配线=438.44m/sCv=0.65,Cs=2Cv=1.28KpQpKpQp(1)(2)(3)(4)(5)0.14.92219714.199184113.19814343.079135051.91810362.247985101.348551.871820200.7226631.46964450-0.2063740.86638075-0.742080.51922890-1.0641070.30813595-1.208620.21594根据表6-4 绘制附图三的洪峰流量曲线。 （2）24小时时段洪
31、量系列频率计算，如表6-5：表6-5 24小时时段洪量频率计算表年份时段流量（106m）由大到小排列（106m）序号m频率P=m/(n+1)（%）模比系数KiKi-1(Ki-1)(Ki-1)195427.9455.60142.851.853.426.3319558.1752.50282.701.702.894.91195629.8043.703122.241.241.541.91195722.8029.804161.530.530.280.1519588.7227.945201.430.430.180.08195911.1323.406241.200.200.040.01196015.7022
32、.807281.170.170.030196152.5020.908321.070.0700196243.7019.879361.020.0200196355.6017.2010400.88-0.120.010196414.3216.1611440.83-0.170.030196515.6215.7012480.81-0.190.04-0.0119669.5015.6213520.80-0.200.04-0.01196711.8214.3214560.74-0.260.07-0.0219689.9011.8215600.61-0.390.15-0.06196920.9011.5816640.5
33、9-0.410.17-0.07197017.2011.1317680.57-0.430.18-0.08197123.409.9018720.51-0.490.24-0.1219725.349.5019760.49-0.510.26-0.13197319.878.7220800.45-0.550.30-0.17197416.168.2921840.43-0.570.32-0.19197511.588.1722880.42-0.580.34-0.2019768.297.6123920.39-0.610.37-0.2319777.615.3424960.27-0.730.53-0.39合计467.5
34、7467.5723.58011.4311.71 = = 多年平均24小时洪量为： 选配皮尔逊型曲线：，取Cv=0.70,Cs=1.83Cv=1.28，查表得出p,用Kp=Cvp+1公式进行计算，并用公式Wp=Kp计算Wp。用P与Wp对应绘制曲线，观察其与经验点的吻合程度，发现其首尾部分明显比经验点偏低，中间部分偏高，故需要增大Cs，取Cv=0.7,Cs=3Cv=0.2,在计算对应的Kp,Wp。观察到该曲线与经验点配合较好。故取Cv=0.7.Cs=2.9Cv=2.0，计算数据如下表6-6。表6-6 24小时时段洪量频率曲线选配表频率P（%）第一次配线=19.48106mCv=0.7,Cs=1.8
35、3Cv=1.28第二次配线=19.48106mCv=0.7,Cs=2.9Cv=2.0KpWpKpWp(1)(2)(3)(4)(5)0.14.44586.595.137100.0713.23963.103.52768.7152.34345.642.446.75101.93837.751.9137.21201.50529.321.42727.80500.85616.670.78315.25750.4829.390.5039.80900.2554.970.3747.28950.1543.000.3366.54 根据表6-6 绘制24小时的洪量频率曲线，附图四。（3） 三天时段洪量系列频率计算表6-7
36、 三天时段洪量频率计算表年份时段流量（106m）由大到小排列（106m）序号m频率P=m/(n+1)（%）模比系数KiKi-1(Ki-1)(Ki-1)195458.4086.60142.681.682.824.74195513.3079.10282.451.452.103.05195636.0058.403121.810.810.660.53195737.1949.204161.520.520.270.14195815.8542.855201.330.330.110.04195919.8039.056241.210.210.040.01196020.8037.197281.150.150.020196179.1036.008321.120.120.010196249.2032.809361.020.0200196386.6031.9010400.99-0.0100196431.7031.8011440.99-0.0100196524.4031.7012480.98-0.0200196614.0024.4013520.76-0.240.06-0.01196719.0022.0514560.68-0.320.10-0.03
