水文水利計(jì)算畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 容積關(guān)系見附表 2；水庫水位 ~面積曲線見附圖1，水庫水位 ~庫容曲線見附圖 2. 當(dāng)河道上修建了壅水建筑物之后，隨著水位的抬高，水流的過水?dāng)嗝嬖龃螅ζ露?變緩，速度減小，降低了水流挾沙能力，導(dǎo)致了部分懸移質(zhì)和推移質(zhì)泥沙沉淀淤積在水庫中。在含沙量很大的河流上修建水庫進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)，必須考慮水庫泥沙淤積對(duì)水庫效益的影響。依據(jù)下公式計(jì)算水庫淤積容積： ?)1/( pTWmV s ??? 年淤 式中： T ——水庫正常使用年限，按規(guī)定，小型水庫 ?T 20～ 30 年，中型水庫 T=50年，大型水庫 ?T 50～ 100 年。本論文中采用 年50?T ； 年sW ——年輸沙量，萬噸。壩址處年輸沙量 萬噸；年 790?sW m ——庫中泥沙沉積率（ %），視庫容的相對(duì)大小或水庫調(diào)節(jié)程度而定。本論文取 1?m ； p ——淤積體的空隙率。本論文取 ?p ； ? ——泥沙顆粒的干容重， 3/mt 。 R 水庫水文水利 計(jì)算 4 經(jīng)計(jì)算年輸沙量為 3 5 1 1)()1/(mpTWmV s萬年淤???????? ? 死水位的計(jì)算 水庫建成后，并不是全部庫容都可以用來進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)的。首先，泥沙的沉積遲早會(huì)將部分庫容淤滿；自流灌溉、發(fā)電、航運(yùn)、漁業(yè)以及旅游等用水部門，也要求水庫水位不能低于某一高程。死水位是指在正常運(yùn)用情況下，允許水庫消落的最低水位。死水位以下的庫容稱為死庫容或墊底庫容。水庫正常運(yùn)行時(shí)一般不能低于死水位，除非特殊干旱年份或其他特殊情況。 根據(jù)水庫周邊及下游灌區(qū)的要求，水庫最低水位不能低于 510m。由泥沙淤積體積在水庫庫容曲線上查得 Z=503m，小于 510m，所以確定死水位為 510m。 根據(jù)死水位可以查得死庫容為 30266 萬 m3，即是 (m3/s） 月。 黃河水院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 3水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算 天然情況下的河川徑流，有著年內(nèi)和年際的變化，且地區(qū)間的分布也不平衡，因此無法滿足國民經(jīng)濟(jì)各用水部門對(duì)水資源利用的要求。為解決這種供與需的矛盾，人們通過修建各種水利工程（如水庫、引水渠、分洪蓄洪工程等）對(duì)河床徑流進(jìn)行控 制，并按各用水部門的要求對(duì)其進(jìn)行時(shí)間和空間上的重新分配，已解決來水與用水在時(shí)間上不相適應(yīng)的矛盾，這就是所謂的徑流調(diào)節(jié)。 為興利目的進(jìn)行的徑流調(diào)節(jié)稱為興利調(diào)節(jié)；為防洪進(jìn)行的調(diào)節(jié)稱為防洪調(diào)節(jié)或洪水調(diào)節(jié)。水庫來水、用水和蓄水都是經(jīng)常變化的，水庫由庫空（死水位）到庫滿（正常蓄水位）再到庫空，循環(huán)一次所經(jīng)歷的時(shí)間，稱為調(diào)節(jié)周期。按調(diào)節(jié)周期的長短來分，興利調(diào)節(jié)可劃分為日調(diào)節(jié)、周調(diào)節(jié)、年調(diào)節(jié)和多年調(diào)節(jié)等類型。以灌溉為主的水庫常為年調(diào)節(jié)或多年調(diào)節(jié)。 設(shè)計(jì)年徑流的分析與計(jì)算 在一個(gè)年度內(nèi)通過河流某一過水?dāng)嗝娴乃浚Q為 這個(gè)斷面以上流域的年徑流量，簡稱年徑流。年徑流可以用年平均流量 Q （通常以 sm/3 計(jì)）、年徑流總量 W （通常以萬3m 計(jì)）。根據(jù)水量的大小，大致可分為三種年型：年水量接近多年平均年徑流量的年份稱為平水年，年水量較多的年份稱為豐水年，年水量較少的年份稱為枯水年。 年徑流分析計(jì)算的目的就是為滿足國民經(jīng)濟(jì)各用水部門的需水要求，提供在設(shè)計(jì)條下的年徑流資料。 就是推求在各種徑流資料情況下的設(shè)計(jì)年徑流量及其年內(nèi)分配過程，用來預(yù)估未來工程進(jìn)行期間的徑流情勢，并以此作為水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算的基本資料。 對(duì)于有充分實(shí)測徑流資料的情況，經(jīng)過審查、分析、還原修正等一系列工作符合要求，即可運(yùn)用頻率計(jì)算方法來分析年徑流量的年際變化規(guī)律。 統(tǒng)計(jì)參數(shù)的意義及其對(duì)頻率曲線的影響 從對(duì)國內(nèi)外大量的年徑流系列分析的實(shí)踐表明，皮爾遜 Ⅲ 型（ PⅢ 型）分布能和經(jīng)驗(yàn)頻率分布較好的配合，故我國目前大多數(shù)采用 PⅢ 型曲線的分布來分析研究年徑流兩大額年際變化規(guī)律，眾所周知， PⅢ 型分布的三個(gè)參數(shù) （均值 x 、變差系數(shù) vC 和偏態(tài)系數(shù) sC ）通常可用矩法公式計(jì)算，其公式如下： x = ?????? ni in xnn xxx121 1? ? ? ? ?1111 1212?????? ?? ?? nKnxxxCni ini iv R 水庫水文水利 計(jì)算 6 ? ?? ? 31231vni IsCnKC ??? ?? 式中 n——系列的項(xiàng)數(shù)； ix ——系列的每一項(xiàng)， i =1,2， … ， n ； iK ——模比系數(shù)， iK =xxi。 均值 x 、 變差系數(shù) vC 和偏態(tài)系數(shù) sC 是 PⅢ 型頻率曲線方程式中的三個(gè)參數(shù)，參 數(shù)值的變化，必然會(huì)影響頻率曲線的形狀和位置。因此，有必要對(duì)這三個(gè)參數(shù)的意義及其對(duì)頻率曲線的影響加以說明。 （ 1） 年徑流流量的均值 x 一 般稱為正常徑流量，它反映了設(shè)計(jì)斷面所在流域蘊(yùn)藏的水資源的多少。均值的大小影響到頻率曲線位置的高低。當(dāng) vC 、 sC 不變時(shí)，均值越大，則頻率曲線越陡、越高 。反之，均值越小，頻率曲線越平、越低。 （ 2） 年徑流量變差系數(shù) vC 反映年徑 流量的年際變動(dòng)程度或相對(duì)離散程度。相對(duì)離散程度大，則 vC 大。當(dāng) x 、 sC 不變時(shí)， vC 值越大，則頻率曲線的變化幅度越大，及頻率曲線越陡；反之頻率曲線越平。 （ 3） 偏態(tài)系數(shù) sC 反映系列中各種大小數(shù)值偏離均值的分布情況。具體來說，其表示這些數(shù)值在均值兩邊的分布是否對(duì)稱。當(dāng)系列對(duì)于均值對(duì)稱時(shí)， sC =0，此時(shí)隨機(jī)變量大于均值與小于均值的出現(xiàn)機(jī)會(huì)相等，亦即均值所對(duì)應(yīng)的頻率為 50%。當(dāng)系列對(duì)于均值不對(duì)稱時(shí)， 0?sC ，若正離差的立方占優(yōu)勢時(shí)， 0?sC ，稱為正偏；反之則成為負(fù)偏。正偏情況下，隨機(jī)變量大于均值比小于均值的出現(xiàn)機(jī)會(huì)小，亦即均值所對(duì)應(yīng)的頻率小于 50%。副負(fù)偏情況下恰好相反。在水文系列中，通常是豐水年出現(xiàn)的機(jī)會(huì)較枯水年出現(xiàn)的機(jī)會(huì)多，所以多屬于正偏系列。當(dāng) x 和 vC 不變時(shí)，在正偏情況下， sC 值越大，曲線上部變得越陡，中部下凹，下部變得越平緩。 頻率計(jì)算 根據(jù)實(shí)測各年流量資料（見附表 3）計(jì)算各年平均流量。將各年平均流量按自大到小的次序進(jìn)行排列，即構(gòu)成年流量的計(jì)算系列。然后計(jì)算每一項(xiàng)的經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)。 經(jīng)驗(yàn)頻率的計(jì)算公式如下： nP = 1?nm 100% 式中 nP ——樣本系列中從大到小排列的第 m項(xiàng)的經(jīng)驗(yàn)頻率； m ——樣本系列中從大到小的每一項(xiàng)的序號(hào)； n ——樣本的總項(xiàng)數(shù)。 通過經(jīng)驗(yàn)頻率的點(diǎn)據(jù)中心連一條光滑的曲線，即是經(jīng)驗(yàn)頻率曲線。年平均流量頻率計(jì)算見附表 4，年平均流量頻率曲線見附圖 3。跟據(jù)各年流量資料分別選出最小一個(gè)月流量、最小三個(gè)月流量和最小五個(gè)月流量，用同上的方法分別進(jìn)行頻率計(jì)算，最小一個(gè)月流量頻率計(jì)算見附表 5；最小三個(gè)月流量頻率計(jì)算見附表 6；最小五個(gè)月流量頻率計(jì)黃河水院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 算 見附表 7。最小一個(gè)月流量頻率曲線見附圖 4；最小三個(gè)月流量頻率曲線見附圖 5；最小五個(gè)月流量頻率曲線見附圖 6。 頻率計(jì)算成果： （ 1）多年平均 x = n xxx n?????? 21 = 1 ????ni ixn 0 1 1 )1(1)(11212????????? ?? ?? nknxxxCvni ini i sv CC ? smQsmQsmQ///3%753%503%25??? （ 2）最小一個(gè)月 x = n xxx n?????? 21 = 1 ????ni ixn 6 4 )1(1)(11212????????? ?? ?? nknxxxCvni ini i sv CC ? smQsmQsmQ///3%753%503%25??? （ 3）最小三個(gè)月 x = n xxx n?????? 21 = 1 ????ni ixn )1(1)(1Cv 1212???????? ???? nknxxxni ini i sv CC ? smQsmQsmQ///3%753%503%25??? （ 4）最小五個(gè)月 R 水庫水文水利 計(jì)算 8 x = n xxx n?????? 21 = 1 ????ni ixn )1(1)(1Cv 1212???????? ???? nknxxxni ini i sv CC ? smQsmQsmQ///3%753%503%25??? 天然河流的徑流在一年內(nèi)的分配是很不均勻的。即便是在同一個(gè)河流斷面，各年的徑流年內(nèi)分配亦不盡相同。同時(shí)，河川徑流的年內(nèi)分配特征在不同的地區(qū)之間有很大的差別。由 于同一年徑流值的不同分配形式對(duì)工程設(shè)計(jì)成果的影響不同，因此在求得設(shè)計(jì)年徑流量或設(shè)計(jì)年時(shí)段徑流量之后，還需要根據(jù)設(shè)計(jì)斷面的徑流分配特征和水利計(jì)算的要求，確定它的分配過程。 在規(guī)劃設(shè)計(jì)中小型水利工程時(shí)，廣泛采用縮放典型年徑流過程的方法來擬定設(shè)計(jì)代表年徑流量的年內(nèi)分配。 典型年的選擇 從歷年實(shí)測徑流資料中按一定的原則選取典型年，并以此典型年的經(jīng)歷過程作為縮放的依據(jù)。選取典型年，通常考慮如下原則。 （ 1）水量接近原則 要求選取年徑流量接近設(shè)計(jì)年徑流量的年份作為典型年；當(dāng)年徑流量與供水期徑流量分別進(jìn)行頻率計(jì) 算推求設(shè)計(jì)值時(shí)，應(yīng)選年徑流量接近設(shè)計(jì)年徑流量、供水期徑流量接近設(shè)計(jì)供水期徑流量的年份作為典型年。這是由于水量相近的情況，其徑流形成的條件大致相差不大，其年內(nèi)分配可能比較相似。 （ 2）對(duì)工程不利的原則 年徑流量接近設(shè)計(jì)年徑流量的實(shí)測徑流過程可能不止一個(gè)，應(yīng)選其中年內(nèi)分配對(duì)工程不利的作為典型年。所謂對(duì)工程不利，是指根據(jù)這種年份的年內(nèi)分配過程進(jìn)行水利計(jì)算所確定的工程規(guī)模，其投資較大或效益較低，這樣使過程設(shè)計(jì)偏于安全。一般說來，對(duì)灌溉工程應(yīng)該選灌溉季節(jié)徑流偏小的年份；對(duì)水力發(fā)電工程，應(yīng)該選枯水期長、枯水流量小的年型 ；對(duì)豐水年應(yīng)選取汛期長、峰高水量多的年型。 根據(jù)以上原則，可以分別選擇 %25?P 時(shí)，典型年為 6364 年； %50?P 時(shí)，典型年為 6768 年； 黃河水院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 %75?P 時(shí)，典型年為 7980 年。 徑流量年內(nèi)分配過程的分析與擬定 對(duì)典型年的年內(nèi)分配過程，通常用同倍比縮放法和同頻率縮放法來推求設(shè)計(jì)代表年的徑流量年內(nèi)分配過程。 （ 1）同倍比法 同倍比法計(jì)算簡便，多用于峰量關(guān)系較好的河流以及防洪效果主要由洪峰或 一定時(shí)段洪量起控制作用的工程，特別是當(dāng)設(shè)計(jì)洪水為長歷時(shí)、多峰型過程，以及要求分析洪水的地區(qū)組成時(shí)，此法較之同頻率法更加方便。一般的中、小型工程多用此法。其倍比計(jì)算公式為： dpK ?年 式中 pQ ——設(shè)計(jì)代表年平均流量， sm/3 ； dQ ——典型年平均流量， sm/3 。 然后以 年K 分別乘以典型年各月平均流量，即得設(shè)計(jì)代表年的徑流年內(nèi)分配過程。 (2)同頻率縮放法 本法對(duì)供水期各月流量及年內(nèi)各月流量采用不同的倍比進(jìn)行縮放，使推求的設(shè)計(jì)代表年年內(nèi)分配成果能滿足年徑流及供水期徑流量都等于同一設(shè)計(jì)頻率的設(shè)計(jì)值。在選擇典型年時(shí)，要求同時(shí)考慮其年徑流量和供水期與設(shè)計(jì)年徑流量和設(shè)計(jì)供水期徑流量均比較接近的條件。 其縮放倍比的計(jì)算公式為： 供K =供，典供，WW P 供年?K =供，典年，典供，年， WW WW PP ?? 式中： 供K ——供水期各月的縮放倍比； 供年 ?K ——除供水期外年內(nèi)各月的縮放倍比； PW供， ——設(shè)計(jì)供水期徑流量， 3m ； 供，典W ——典型年供水期徑流量， 3m ； PW年， ——設(shè)計(jì)年徑流量， 3m ； R 水庫水文水利 計(jì)算 10 年，典W——典型年徑流量， 3m 。 然后用 K 供 縮放典型年供水期各月流量，用縮放典型年其它各月流量，經(jīng)縮放后，即得設(shè)計(jì)代表年徑流量的年內(nèi)分配過程。 經(jīng)查頻率曲線可知， %75?P 時(shí)年流量，最小一個(gè)月流量，最小三個(gè)月流量， 最小五個(gè)月流量分別為 : 。、 smsmsm /同頻率縮放系數(shù)為：51235131?????????????????KKKK 典型年與設(shè)計(jì)年徑流量統(tǒng)計(jì)成果及縮放系數(shù)