1、工程水文及水利計算天福廟水庫防洪復核計算學 院： 水利水電與建筑學院學 號： 2012310033 姓 名： 天福廟水庫防洪復核設計一、設計任務天福廟水庫位于湖北省遠安縣黃柏河東支的天福廟村，大壩以上流域面積553.6km2，河長58.2km，河道比降1.06%，總庫容6367萬m3，是一座以灌溉為主，結合防洪、發電、攔沙、養殖等綜合利用的水利工程。天福廟水庫于1974年冬開工建設，1978年建設成，已運行近30年。1975年技術設計時，水文系列年限僅20年，系列太短，也缺乏大洪水的資料。本次課程設計的任務，是在延長基本資料的基礎上，按現行規范要求對水庫的防洪標準進行復核，其具體任務是：1 選

2、擇水庫防洪標準。2 歷史洪水調查分析及洪量插補。3 設計洪水和校核洪水的計算。4 調洪計算。5 壩頂高程復核。二、流域自然地理概況，流域水文氣象特性（一） 流域及工程概況天福廟水庫位于湖北省遠安縣黃柏河東支的天賦廟村，大壩以上流域面積553.6km2，河長58.2km，河道比降10.6，總庫容6367萬m2，是一座以灌溉為主，結合防洪、發電、攔沙、養殖等綜合利用的水利工程。天福廟水庫于1974年冬開工建設，1978年建設成，大壩為漿砌石雙曲拱壩，壩前河底高程348m，壩高63.3m，電站總裝機6040kw。水庫死水位378m，死庫容714萬m3，正常蓄水位409m，相應庫容6032萬m3。設計

3、洪水位（p=2%）409.28m,校核（p=0.2%）洪水位409.28m，壩頂高程410.3m，防浪墻頂高程411.3m。庫區吹程1000m。（二） 水文氣象資料1.氣象特征。天福廟流域地處亞熱帶季風區，四季分明，夏季炎熱多雨，冬季低溫少雨，秋溫高于春溫，春雨多于秋雨，氣溫年內變化較大，無霜期長。多年平均氣溫16.8，歷年最高氣溫達40，最低氣溫-12，平均風速1.2m/s,多年平均最大風速15.5m/s，風向多為ne。流域多年平均降水量1036.3mm，流域暴雨頻繁，洪水多發，4-10月為汛期，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

4、，僅占全年的1.3%。2.水文測站。黃柏河干流上1958年設立池灣河水文站，1971年設立小溪塔水文站，1961年在東支設立分鄉水文站。天福廟水庫建成后，先后開展了降雨、水位、泄流觀測，有比較完整的運行資料。分鄉水文站是重要的參證站，控制流域面積1083.0km2。3.分鄉站歷史洪水。根據1982年省雨洪辦對宜昌市歷史洪水調查成果的審定結果，分鄉站洪水的排位為1935年、1984年、1826年、1930年、1958年，資料可靠，可直接采用。經審定認為，分鄉站1935年洪水1826年以來的第1位，重現期為176年，1984年洪水于1826年、1930年洪水相當，分別確定為1826年以來的地2-4

5、位，1958年洪水為1826年以來的地5位。分鄉站歷史洪水成果見表ks11。表ks11 分鄉站歷史洪水成果: 年份洪峰流量 （m3/s）1d洪量（108m3）3d洪量（108m3）重現期備注1193546831762198437391.07381.666431826不能定量41930不能定量5195828201.22011.9500三、峰、量選樣及歷史洪水調查1、天福廟水庫壩址19591977年峰、量系列更具分鄉站資料換算得到，洪峰按面積比指數的2/3次方換算，洪量按面積的一次方換算。即：=（553.6/1083.0）=0.63931 =0.51117 =0.511172、天福廟壩址19782

6、001峰、量系列直接采用天福廟入庫洪水計算。3、分鄉站歷史洪，并按公式換算天福廟水庫峰量根據19782001年峰量關系得1d，3d洪量 由于1984年洪水于1826年、1930年洪水相當，且為1826年以來的地24位，故設 =2390m3/s， =2380 m3/s 4、天福廟水庫洪峰、洪量系列：見ks1-1。表：4-1 天福廟水庫洪峰、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）195818030.62370.996819805710.17250.209219591310.04

7、340.066419811260.08410.124119602660.09210.138019825820.21270.317219612000.06640.102319834370.21240.322319626400.19990.2924198423890.54890.8518196310360.37270.572519851210.06130.130719644520.13140.131419862180.09790.192419655190.14520.230019874380.16770.286419661890.08170.125319882220.11540.179019677

8、740.18760.285219895920.22290.318919688380.28320.659419906340.12090.179019694280.15140.221319918040.23340.315819705980.22330.310319928510.26350.328819713890.16810.287719934250.1195003630.079719941670.11770.213119734450.14570.223319952610.09850.186019742400.08130.158919964870.23410.433419

9、758480.14830.248019975440.13830.318619762720.09310.138019989740.22620.413519771620.09150.179519991700.07340.168619782990.15250.281220006130.21130.315719796340.28800.539320014710.19130.2986根據以上峰、量關系計算歷史洪水的洪峰與1d、3d洪量，采用線性相關分析，計算出線性方程為：w1d=0.0002042qm+0.07096w3d= 0.0002983qm+0.1341依次計算填如表中天福廟歷史洪水成果表年份洪

10、峰流量（m3/s)1d洪量（*108m3）3d洪量（*108m3）193529920.52480.7821198423900.54890.8518182623900.5550.858193023800.5570.8598198518030.62370.9958四、設計洪水計算1、對天福廟壩址峰量1d、3d系列進行頻率計算，推求出各種設計頻率的實際峰量及1d、3d的設計洪量由統一樣本法, （%），分別計算洪峰qm,w1,w3的頻率考證期至今：n=2001-1826+1=176實測洪水系列：n=44n年中的特大洪水：a=5n年中的特大洪水：l=2表5-1 洪峰洪量計算表：年份洪峰qm排序序號經驗頻

11、率(q-q)2一天洪量排序(w1-w1)2三天洪量排隊(w3-w3)2pmpm19352989298910.56%6143171.50.52480.62370.2080.78210.99680.524219842389238921.13%3528920.80.54890.5570.15160.85180.85980.344518262390239031.69%3513908.50.5550.5550.150.8580.8580.342419302380238042.26%3495188.10.5570.54890.14530.85980.85180.335219581803180352.82%

12、1670665.40.62370.52480.12750.99680.78210.2594合計119461194618351854.22.80942.80940.78244.34851.80571959131103635.08%276194.60.04340.37270.0420.06640.65940.1494196026697447.34%214871.40.09210.2880.01450.1380.57250.0898196120085159.60%1159690.06640.28320.01330.10230.53930.0711962640848611.86%113934.70.1

13、9990.26350.00920.29240.43340.025819631036838714.12%107283.90.37270.23410.00440.57250.41350.01981964452804816.38%861670.13140.23340.00430.22230.32880.00311965519774918.64%69454.50.14520.22620.00340.230.32230.002419661896401020.90%16781.20.08170.22330.00310.12530.31890.002119677746341123.16%15262.70.1

14、8760.22290.00310.28520.31860.002119688386341225.42%15262.70.28320.21270.0020.65940.31720.00219694286131327.68%10514.90.15140.21240.0020.22130.31580.001819705985981429.94%7663.60.22330.21130.00190.31030.31570.001819713895921532.20%6649.10.16810.19990.0010.28770.31030.00141972645821634.46%5118.30.0363

15、0.19130.00060.07970.29860.000719734455711736.72%3665.40.14570.18760.00040.22330.29240.000419742405441838.98%1125.10.08130.172500.15890.28770.000219758485191941.24%730.14830.168100.2480.28640.000219762724872043.50%550.30.09310.167700.1380.28520.000219771624712145.76%1556.90.09150.15250.00020.17950.28

16、120.000119782994522248.02%3417.30.15250.15140.00030.28120.2480.000619796344452350.28%4284.70.2880.14830.00040.53930.230.001819805714382452.54%5250.10.17250.14570.00050.20920.22330.002519811264372554.80%53960.08410.14520.00050.12410.22230.002619825824282657.06%6799.30.21270.13830.00090.31720.22130.00

17、2719834374252759.32%73030.21240.13140.00130.32230.21310.003619851213892861.58%147520.06130.12090.00220.06130.20920.00419862182992963.84%44714.40.09790.11950.00230.19240.19240.006519874382723066.10%56862.10.16770.11770.00250.28640.1860.007519882222663168.36%59759.60.11540.11540.00270.1790.18240.00821

18、9895922613270.62%62229.20.22290.09850.00480.31890.17950.008719906342403372.88%73147.40.12090.09790.00490.1790.1790.008819918042223475.14%83207.90.23340.09310.00560.31580.1790.008819928512183577.40%85531.60.26350.09210.00570.32880.16860.010919934252003679.66%963840.11950.09150.00580.18240.15890.01319

19、941671893781.92%103335.10.11770.08410.0070.21310.1380.018219952611703884.18%115911.50.09850.08170.00740.1860.1380.018219964871673986.44%117963.30.23410.08130.00750.43340.12530.021819975441624088.70%121422.80.13830.07340.00890.31860.12410.022119989741314190.96%143988.20.22620.06640.01030.41350.10230.

20、029119991701264293.22%147807.80.07340.06130.01130.16860.07970.037320006131214395.48%151677.40.21130.04340.01540.31570.06640.04262001471644497.74%199324.60.19130.03630.01730.29860.06130.0447合計191322778567.76.55810.230810.72530.6984均值510.5均值0.1677均值0.2728cv0.81cv0.59cv0.6根據基本公式： 分別求得： = 0.81洪峰流量選配： 由,

21、 分別取cv=0.80, 進行配線，記錄在表5-2中。表5-2 洪峰流量理論頻率曲線選配表：頻率p(%)第一次配線第二次配線,cv=0.80,cs=3.0cv=2.4,cv=0.80,cs=2.5cv=2.0kpqpkp qp(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)13.814.0120473.613.85196552.012.5913222.002.581317101.262.0010211.302.031036200.541.437300.611.48756300.131.105620.201.1659240-0.130.90459-0.070.9448050-0.340.73373-0

22、.290.7739360-0.500.61311-0.480.6231775-0.690.45230-0.720.4322090-0.820.35179-0.920.2713895-0.8490.33168-0.980.23117洪峰流量頻率曲線見附圖一日洪量選配： 由x108m3, cv=0.80, 取進行配線 一日洪量理論頻率曲線選配表：頻率p(%)第一次配線第二次配線x108m3 cv=0.59,cs=3.0cv=1.8x108m3,cv=0.59,cs=2.5cv=1.5kpqpkpqp(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)13.503.070.51403.332.960.4972

23、51.982.170.36361.952.150.3606101.321.780.29831.331.780.2993200.641.380.23100.691.410.2360300.241.140.19140.301.180.197440-0.030.980.16470.021.010.169750-0.270.840.1410-0.220.870.145960-0.470.720.1212-0.440.740.124275-0.720.580.0965-0.640.620.104490-0.970.430.0717-1.040.390.064895-1.060.370.0628-1.17

24、0.310.0519一日洪量頻率曲線見附圖三日洪量線選配表5-4 三日洪量理論頻率曲線選配表頻 率p(%)第一次配線第二次配線,cv=0.60,cs=3.0cv=1.8,cv=0.60,cs=2.5cv=1.5kpqpkpqp(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)13.503.070.83403.332.960.806751.982.170.59001.952.150.5852101.321.780.48401.331.780.4856200.641.380.37480.691.410.3829300.241.140.31060.301.180.320340-0.030.980.26730

25、.021.010.275350-0.270.840.2288-0.220.870.236860-0.470.720.1966-0.440.740.201575-0.720.580.1565-0.640.620.169490-0.970.430.1164-1.040.390.105195-1.060.370.1019-1.170.310.0843三日洪量頻率曲線見附圖計算洪峰：有上述得, cv=0.80, cs=2.5cv=2.0 q2%= (cv2%+1)=510.5 (0.802.91+1)=1684.09 m3/s q0.2%=(cv0.2%+1)=510.5 (0.805.22+1)=2

26、642.35m3/s 計算1d洪量：由上述得=0.1677108m3 cv=0.59 cs=2.5 cv=1.5 w2%=0.1677108（0.592.74+1）=0.4388108m3 w0.2%=0.1677108（0.594.68+1）=0.6308108m3計算3 d洪量：由上述可得=0.2728108m3 cv=0.60 cs=2.5 cv=1.5 w2%=0.2728108(0.602.74+1)=0.7213108m3 w0.2%=0.2728108(0.604.68+1)=1.0388108m32、頻率計算成果合理性分析：在洪水峰、量頻率計算中，不可避免地存在各種誤差，為了防

27、止因各種原因帶來的差錯，必須對計算成果進行合理性分析，以便盡可能提高精度。通過數據計算和做出的頻率曲線分析可以看出，頻率計算成果滿足精度要求，基本符合設計要求：（1）通過對本站洪峰、洪量及其統計參數隨時間變化的分析和從洪峰、洪量及其統計參數隨地區的變化規律的分析，以及從形成洪水的暴雨方面分析，都得出了相應的合理結論。（2）將各種統計時段洪量的頻率曲線點繪制在一張圖上，在適用范圍內不能相交。因為如果相交，就不能保證同一頻率下長時段的洪量大于短時段的洪量。3、選擇典型洪水過程線：根據典型洪水過程線的選擇原則，特選定天福廟水庫19884年7月26-28日的流量作為典型洪水過程線分析 典型洪水過程線（

28、1984.7.2628） (表5-5)時段(=1h)流量（m3/s）時段(=1h)流量（m3/s）時段(=1h)流量（m3/s）時段(=1h)流量（m3/s）096.619216.33843.55723.51572.020183.53941.75822.821085.021156.04040.05922.131345.022138.04138.36021.541568.023121.04236.66120.651791.024103.94334.86219.362090.025108.44433.16318.272389.02691.54532.26417.382138.02783.54631

29、.36516.191465.02868.64730.46615.3101005.12953.34829.56714.411768.83040.94928.76813.512494.33151.05027.86912.613584.93261.05127.27011.814421.23354.85226.67111.015358.73448.55326.07210.616344.83546.35435.417313.73645.25524.818232.53744.25624.24、按同頻率放大法計算設計洪水過程線，并按選擇時段t=1h繪制洪水過程，在表5-5中典型流量qm=2389m3/s,另

30、外由公式，分別算出 w1d=（96.6/2+572.0+1085.0+1345.0+138.0+121.0+103.9/2）=0.7281108m3，w3d=(96.6/2+572.2+11.8+11.0+10.6/2)=0.7779108m3。 設計與典型洪峰洪量項目洪峰m3/s洪量m31d（108m3）3d（108m3）0.2%的洪峰流量30870.81.06典型23890.71580.7779起訖時間1984年7月26.7時7.26.1時7.27.1時7.26.0時7.28.24時 計算放大倍比: kq=1.297 kw1=1.117 kw3-1=4.187 放大流量見下表： 放大流量表

31、 時段流量放大倍比放大流量修勻流量096.61.117/4.187107.9/403.788404.4615721.117638.924638.924210851.1171211.9451211.945313451.1171502.3651502.365415681.1171751.4561751.456517911.1172000.5472000.547620901.1172334.532334.53723891.1172668.5132668.51382138.71.1172388.9282388.92891465.51.1171636.9641636.964101005.11.11711

32、22.6971122.69711768.81.117858.7496858.749612494.31.117552.1331552.133113584.91.117653.3333653.333314421.21.117470.4804470.480415358.71.117400.6679400.667916344.81.117385.1416385.141617313.71.117350.4029350.402918232.51.117259.7025259.702519216.31.117241.6071241.607120183.51.117204.9695204.9695211561

33、.117174.252174.252221381.117154.146154.146231211.117135.157135.15724103.91.117/4.187116.0563435.029325108.44.187453.8708453.87082691.54.187383.1105383.11052783.54.187349.6145349.61452868.64.187287.2282287.22822953.34.187223.1671223.16713040.94.187171.2483171.248331514.187213.537213.53732614.187255.4

34、07255.4073354.84.187229.4476229.44763448.54.187203.0695203.06953546.34.187193.8581193.85813645.24.187189.2524189.25243744.24.187185.0654185.06543845.24.187189.2524189.25243944.24.187185.0654185.06544043.54.187182.1345182.13454141.74.187174.5979174.597942404.187167.48167.484338.34.187160.3621160.3621

35、4436.64.187153.2442153.24424534.84.187145.7076145.70764633.14.187138.5897138.58974732.24.187134.8214134.82144831.34.187131.0531131.05314930.44.187127.2848127.28485029.54.187123.5165123.51655128.74.187120.1669120.16695227.84.187116.3986116.39865327.24.187113.8864113.88645426.64.187111.3742111.3742552

36、64.187108.862108.8625635.44.187148.2198148.21985724.84.187103.8376103.83765824.24.187101.3254101.32545923.54.18798.394598.39456022.84.18795.463695.46366122.14.18792.532792.53276221.54.18790.020590.02056320.64.18786.252286.25226419.34.18780.809180.80916518.24.18776.203476.20346617.34.18772.435172.435

37、16716.14.18767.410767.41076815.34.18764.061164.06116914.44.18760.292860.29287013.54.18756.524556.52457112.64.18752.756252.75627211.84.18749.406649.406673114.18746.05746.0577410.64.18744.382244.3822：圖5-4五設計洪水調洪計算1、推求庫容曲線z-v和蓄泄曲線q-v 天福廟水庫為有閘溢洪道，調洪時段t=1h，進行調洪計算，并繪制入庫和下泄流量過程線圖。調洪起調水位為正常蓄水位409m，在此水位下，左岸溢

38、洪道2孔、壩頂溢洪道4孔全開的泄流量為2940m3/s。當入庫洪水流量小于此流量時，通過開啟溢洪道閘門數，使泄流量等于來水流量，保持設計蓄水位409m不變。當入庫洪水流量大一2940 m3/s時，6孔閘門全開泄洪，庫水位開始上漲，直至達到最高洪水位，然后再回落至設計蓄水位409m。2、天福廟水庫庫容曲線和泄洪建筑物泄流曲線 天福廟水庫庫容曲線根據原庫區1：2000地形圖進行了復核計算，與湖北省中型水庫調度規定刊布成果一致。左岸溢洪道堰頂高程398.0m，2孔，每孔凈寬13.0m，為弧形閘門控制。壩頂溢洪道堰頂高程402.4m，4孔，每孔凈寬8.0m，亦為弧形閘門控制。兩溢洪道堰型均為wes標準

39、型剖面實用堰，流量計算公式為q=cmnb3/2表6-1 天福廟水庫庫容曲線和泄洪建筑物泄流曲線庫水位z庫容v（ 104m3）左岸溢洪道q1 （m3/s）壩頂溢洪道q2（m3/s）合計泄洪量q（m3/s）3983460000399367037037400389010701074014100216021640243253650365403454553025555404477573010383340550049222301152406523511304001530407551513456051950408579015828352417409604518451095294041063102115137

40、534904116596237016954065由表（6-1）的數據，可求得庫容曲線z-v和蓄泄曲線q-v繪于下圖中。 庫容zv：曲線圖6-1蓄泄曲線q-v：圖6-2由圖求得曲線方程：q=5108v3+0.001v2-6.083v+9559 （m3） z=0.004v+383.9（m）2、確定調洪的起始條件溢洪道屬于閘門控制，調洪起調水位為正常蓄水z=409m, 由z=0.004v+383.9計算得相應的庫容v=6032萬m3，允許的最大泄流量q允=2940m3/s，q1=0，q2=791.2m3/s3、推求下泄流量過程線q-t由于設計洪水量q小于允許的最大泄流量允,因此各時段下泄流量q就等于

41、來水量，再代入公式=( +)t(+) t 計算出各時段相應vi，再由v-z的相關關系：zi= 0.004vi + 383.9 計算出對應的水位z，填入下表（表6-2）中,并繪制下泄流量過程線qt(圖6-3) 調洪計算表：時間t(h)時段t(*104s)q（m3/s）(q1+q2)/2（m3/s）(q1+q2)/2*t（*104m3/s）q（m3/s）(q1+q2)/2*（m3/s）(q1+q2)/2*t(*104m3/s）v(萬m3)z(m)0000.0 0.0 0.0 0.0 0.0 6032.0 409.0 00.36791.2 395.6 142.4 395.6 197.8 71.2 6

42、103.2 408.3 10.36497.6 644.4 232.0 644.4 520.0 187.2 6148.0 408.5 20.36944.0 720.8 259.5 720.8 682.6 245.7 6161.7 408.5 30.361170.2 1057.1 380.6 1057.1 889.0 320.0 6222.3 408.8 40.361364.2 1267.2 456.2 1267.2 1162.2 418.4 6260.1 408.9 50.361558.2 1461.2 526.0 1461.2 1364.2 491.1 6295.0 409.1 60.361818.3 1688.3 607.8 1688.3 1574.7 566.9 6335.9 409.2 70.362651.8 2235.1 804.6 2235.1 1961.7 706.2 6434.3 409.6 80.361860.1 2256.0 812.1 2256.0 2245.5 808.4 6438.1 409.7 90.361274.6 1567.4 564.2 1567.4 1911.7 688.2 6314.1 409.2 100.36874.4 1074.5 386.8 1074.5 1320.9 475.5 6225.4