水库水文计算全过程.docx
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水库水文计算全过程
2水文
2.1流域概况
××水库位于××西南方向,坝址高程1760m,径流面积0.78km2,主河长1。
6km,平均坡降为88‰,流域平均高程1880m,径流量条形状。
××水库属珠江水系西洋江流域源头支流,地处珠江流域与红河流域的分水岭上。
河流自北向南,在坝址下游500m向西转,进入溶洞,流入其龙得河,又通过地下暗河进入头河,汇入西洋江,流域水系分布详见《××水库水系图》。
××水库流域地处中低山区,森林种类较多,主要分布有灌木、杂草、杉木等植物,目前,森林林植被完好,覆盖率在80%以上,径流内有少量的泉点出露,来水主要靠地表径流。
2。
2气象特性
西洋江流域属中亚热带高原季风气候区。
夏季受东南太平洋和孟加拉湾暖湿气流影响,5~10间湿热多雨,水量充沛,其降水量占年降水量的85%左右,此期间又多集中在6—8月,占全年降水量的50%左右。
冬季,受周围山脉作屏障作用,阻滞北方冷空气的入侵,使本流域干燥,凉爽少雨(11-4月),据××县象站资料统计,多年平均降水量为1046。
00mm,蒸发量(d=20m)为1637.6mm,多年平均气温为16。
7℃,极高最高气温为36.7℃,最低为-5.5℃.多年无霜期为306天,雨季相对湿率82%,绝对浊率19.9hpa,旱季相对湿度76%,绝对湿度10。
8hpa。
以上结果表明,流域具有气候温和,降水量年际变化小,年内分配均匀,集中程度高,干湿分明的特点。
该气候特点决定了径流由降水补给,径流与降水规律一致.
2。
3年径流分析
拟建的××水库坝址附近属无测水文气象资料地区,水库设计年径流量根据其地理位置及气候成固相似性的特点,采用查径流深等直线图和移用西洋街
(二)站径流模数两种方法分析,再作综合论证后取值。
2。
3。
1移西洋街
(二)站径流模数法
西洋街
(二)站属国家基本水文站,观测内客有水位、流量、降水、蒸发,观制面积2473km2。
该站有1964—2001年的流量统计系列,且该系列已具有一定的代表性,统计年限满足规范要求,用适线法将该径流系列进行频率计算,矩法初估参数,取倍比系数C5=2.5CV,计算结果如表2—1
由表2—1计算离势系数CV:
CV==0.35
则西洋街
(二)站径流量统计参数如表2-2.
表2-2
面积(km2)
均值
(m3/s·月)
均值(mm)
CV
Cs
产水模数
(万m3/km2)
2473
410。
43
430。
2
0.35
2Cs
43.02
××水库位于西洋街
(二)站的源头支流上,直线距离50km,虽然××水库控制面积远小于西洋街
(二)站的控制面积,但彼此间为同一个流域,具有相同的气候条件,帮移用径流模数计算年径流量:
0。
78×43.02=33。
56万m3
各种频率的年径流量如表2—3。
2。
3。
2查径流深等直线图
查××水文站1981年9月编制的《××水文图集》得××水库片区年降水量为1030mm,根据1995年编制的《××水资源调查及水利区划(成果报告)》可知,陆面蒸发量为600~770mm之间,××水库海拔较高,陆面蒸发取600mm,则由水量平衡公式得:
径流深:
1030-600=430mm
径流模数:
430×0.1=43万m3/km2
水库年径流量:
43×0.78=33.54万m3
查《××水文图集》得,水库坝址处降水变差系数CV=0。
3,偏差系数CS=2CV,则各种频率的年径流量如表2-3。
表2-3
计算方法
均值
(万m3)
CV
设计值(%)
10
50
75
90
95
移用径流模数法
33.56
0.35
49。
33
32.22
25。
17
19.80
17.12
查径流深等值法
33。
54
0.3
46.96
32.53
26。
16
21.47
18。
78
由表2-3法可知,两种方法计算的多年平均径流量相近,只出入0.02万m3。
变差系数CV的取值也比较相近.为更合理取值,综合各因素,取用两种方法的平均值,则××水库年径流量如表2-4:
表2—4
均值
(万m3)
CV
设计值(%)
10
20
50
75
90
95
33.55
0。
33
47.37
42。
14
32。
4
25。
57
20。
47
17。
78
2。
4设计年径流分配
××水库无任何实测的水文资料,设计年径流分配移用西洋街
(二)站典型年的分配,近同倍比法进行分配到月。
在西洋街
(二)站径流系列中分析选取1970-1971年作丰水年(P=12),1976—1977年为平水年(P=48),1980-1981年为枯水年(P=87),则××水库年径流分配如表2—5:
表2—5
P1%
月份
均值
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
10%
0。
95
1。
08
0。
77
0.72
2。
89
5.98
11.12
10。
69
5。
53
4。
09
2.14
1.41
47.37
20%
0。
76
0。
6
0。
43
1.34
1。
93
2.18
11。
86
9.02
7。
22
3。
49
1。
58
1.73
42.14
50%
0.92
0。
8
0。
61
0。
59
0。
61
0.29
6。
92
9.64
4。
56
3.62
1.64
1.1
32。
4
75%
0。
73
0。
63
0。
48
0。
47
0.48
1。
02
5。
46
7。
61
3。
67
2。
86
1。
29
0。
87
25。
57
90%
0。
66
0。
58
0。
45
0。
39
0.78
0.89
2.32
6。
99
1。
27
1。
42
0。
83
0.67
20。
47
2.5地下水径流量
水库库区内有少量的地下泉点补给常年不断。
本年11月8日测得流量为为0。
0027m3/s,12月1日测得流量为0.0018m3/s。
通过对碗厂村的几位老人的了解,通过他们对各时段的介绍,折算后得出各月的径流量如表2-6。
表2—6
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
合计
径流量(万m3)
0。
4
0。
2
0。
1
0.1
0。
1
0。
8
0.8
0。
8
0.8
0.65
0。
55
0。
4
5.7
××水库设计规模为小
(2)型蓄水工程,年径流设计保证率取用P=75%,由该水库年径流量总分配如表2—7。
表2-7
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
合计
径流量(万m3)
1。
13
0。
83
0.58
0。
57
0。
58
1.82
6.26
8.41
4。
47
3。
51
1.84
1。
27
31。
27
2。
6水库蒸发
××水库与××气候站同处于西洋江流域,两地均处于西洋江流域的分水岭上,两地相距直线距离34.5km,两地海拔高程虽然出入较大,但属同一个流域,有相同的气候条件,故水面蒸发量移用××气候站实测的蒸发量进行分析。
该站有1954年至2002年的水面蒸发统计系列,用适线法将该系列频率计算,矩法估参数,点线配合情况见图.取CS=2CV。
得均值为1637.61mm,CV=0。
008,各频率蒸发量如表2-8。
表2-8
P%
10
20
50
75
90
均值
蒸发量(mm)
1483。
4
1545。
4
1618。
5
1717。
1
1810。
7
1637。
61
××水库设计规模为小
(2)型水库工程,水面蒸发采用与径流量对应的保证率,选用P=75%,水面蒸发分配直接采用对应的年内分配,结果如表2-9.
表2-9
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
合计
蒸发量(mm)
111.8
106.5
206。
7
217.2
235。
8
174。
7
135。
9
145。
8
140.7
86.0
98.0
58.0
1717.1
2.7水库泥沙计算
××水库及下游的西洋街
(二)站均未进行悬段质泥沙观测,水库泥沙计算按正常运行年限的沉积泥沙估算:
Vd=N·=1.245万m3取1.2万m3
N—水库正常运行年限,取30年;
r—平均侵蚀模数。
库区土壤侵蚀主要以水力侵蚀为主,但库区植被好,植被率在80%左右,查土壤侵蚀强度分级标准得,轻度侵蚀的侵蚀模数为800T/km2;
F-水库径流面积;
r0—沉积物的容重,取1。
5T/m3。
2。
8渗漏损失
坝轴区基底基岩均为灰白色厚层石英砂岩泥质粉矿岩、微弱含水层,岩层产状倾向上游,地层防渗性能好,无构造影响和不利组成。
故库盆内不会有漏水现象有在,渗漏损失按中等地质条件,采用时段平均库容的1%计算。
2.9洪水计算
××水库无实测的洪水资料,洪水计算根据××1994编制的《××省暴雨洪水查算实用手册》进行计算。
2。
9.1、基本情况
××水库径流面积F=0。
78km2,主河长L=1。
6km,河床平均坡降i=0.088。
水库洪水由库区径流的暴雨所形成,洪水与暴雨同频率。
2。
9.2、洪水标准
××水库主体工程为浆砌石坝,根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL-2000规定,工程等级为五等,设计洪水标准为20年一遇(p=5%),校核洪水标准为200年一遇(p=0。
5%).
2。
9.3、设计暴雨计算
(1)、设计暴雨历时、时段
根据××省暴雨特点,设计暴雨历时取24h,时段△t取1h。
查图暴雨等值图将径流集雨中心各种历时的统计参数值列于表2-9—1,并列出各种频率的设计点暴雨量。
2、计算点设计暴雨量的递增指数值,列于表2-9—2。
H6pH24p
N2p=1。
285Lg——N2p=1。
285Lg——
H1pH6p
其它历时点暴雨计算如下:
H(2-5)=5%=H24p×4-N3p×6-N2p×tN2p
H(2-5)=0。
5%=H24p×4-N3p×6-N2p×tN2p
H(7-23)=5%=H24p×24-N3p×tN2p
H(7-23)=0。
5%=H24p×24-N3p×tN2p
3、进行0.78km2的暴雨历时的aF1t值计算
查××省《暴雨区划图》得,水库位于暴雨第十区,由《××省分区综合时~面~a。
p关系表》进行径流面积为0。
78km2的各时段的aFt值,见表2-9-3。
4、按《××省一日暴雨分区雨型表》的十区排列次序,将H面t值排列下表2-9—4——2-9-5。
二十年一遇暴雨净雨过程计算
二百年一遇暴雨净雨过程计算
2.9。
4产流计算
1、确定产流渗数值
查××省暴雨洪水查算手册的附图《产流参数分区图》可知,该工程的综合产流参数分别为:
Wm=100mm,WT=82mm,Fc=2。
2mm/h,E=3mm,△R=10mm。
2、1h逐时段雨量计算,计算过程如表。
2。
9.5汇流计算
1、汇流系数与雨强的计算及取值。
查《汇流系数数分区图》得:
Cm=0.4、Cn=0。
65。
由表可算出,P=5%的最大3h净雨强度为60mm,P=0.5%的最大3h净雨强度为78。
6mm,均超过非线性,经全省分析、设计、校核标准主净雨强度取值的规定:
3h净雨强度取10mm。
2、纳希瞬时单位线参数n、k值计算
B=F/L2=0.78/1.62=0.305
M1=CmF0.262·J-0.171·B-0.476·(i/10)0.84F-0。
109
=0。
4×0.780。
262×0.088-0.171×0.305-0.476×1
=0.999
n=CnF0.161=0。
65×1。
060.161=0。
625
k=M/n=0.83/0。
65=1.601
3、时段单位线计算
(1)由n、k值查《S(t)曲线查用表》,将t/k、S(t)分别列于表,并计算t(h)值.
(2)由表2—9-6的计算结果绘制S(t)曲线图。
(3)由S(t)曲线图从t=0起,每隔1h读取S(t)值,填入表2~9~10,按公式q(1。
t)=10F/3。
6V(1。
t)计算出水库河流1h10(mm)时段单位线q(1。
t)列于表2-9—7.
4、推求洪水过程
(1)采用以下公式,由设计净雨和时段单位线推求设计洪水地表流量过程线。
Q11-i=qiR1/10
Q12-i=qiR2/10
··
··
··
··
··
··
Q1m-i=qiRm/10
(2)基流流量计算
根据水库径流区的地理位置,查《最大基流量分布图》,计算水库坝址断面的基流量。
Q基=1。
0m3÷100×F=0.009m3/s
(3)潜流流量计算
潜流流量采用等腰三角形回加法,地表洪水起涨点潜流流量为零,第一时段为△Q潜,到地表径流终止点为三角形顶点,出现潜流洪峰流量Q潜m,此后递减。
具体按以下公式进行计算:
Q潜m=Σfc·F/3.6t(t为地表洪水过程历时)
P=5%,Q潜m=24。
4×0.78/3.6×9=0。
66
Q潜=Q潜m/(t-1)=0。
073
P=0。
5%,Q潜m=44.66×0。
78/3。
6×13=0。
74
Q潜=Q潜m/(t-1)=0。
061
××水库P=5%与P=0.5%设计洪水计算成果列于表2—9—8——2-9—9,峰量值列于表2—9-10
P=5%洪水过程计算表
P=0。
5%洪水过程计算表
表2-9-10
P=5%
P=0.5%
最大洪峰流量
21小时洪量
最大洪峰流量
21小时洪量
5.49m3/s
7。
69万m3
7.91m3/s
10。
73万m3
(4)绘制设计洪水过程线图
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