四丁水库水利规划设计计算

题目：四丁水库水利规划设计计算

课程设计报告书

水利工程系 指导老师： 刘某某

设计： 张某某 12水利工程（1）班

2013年7月

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目录

第一章 设计年径流及年内分配计算……… ……………………（3）

1.1基本资料………………………………………………………….（3） 1.2设计年径流……………………………………………………….（3）

1.3年内分配计算…………………………………………………….（4）

第二章 由暴雨资料推求设计洪水计算…………………………...（4）

2.1基本资料……………………………………………………….....（4） 2.2设计暴雨计算………………………………………………….…（5） 2.3设计洪峰流量的推求……………………………………….……（7） 2.4设计洪水过程线的绘制与摘录…………………………….……（9）

第三章 兴利调节计算………………………………………….……（20）

3.1基本资料…………………………………………………...……. （20） 3.2水库特征曲线的计算与绘制………………………………...…. （22） 3.3死库容计算………………………………………………..…….. （24） 3.4不计损失年调节计算…………………………………..……….. （24） 3.5计入损失年调节计算……………………………………..………（26）

第四章 防洪调节计算……………………………………………..…（29）

4.1基本资料………………………………………………………..…（29） 4.2计算并绘制水库q ~ V关系曲线……………………………...…（30） 4.3单辅助曲线计算及绘制…………………………………………..（30）

4.4用单辅助曲线法进行调洪计算……………………………….…（32） 4.5求设计调洪库容及设计水位。……………………………….…（32）

第五章 设计成果………………………………………………………（35）

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第一章 设计年径流及年内分配计算

1.1基本资料

四丁水库位于东江一条小支流上，流域面积F=42.3km2，集水区内主要是低山和丘陵山地。根据规划要求，它是一个以灌溉为主、结合发电、并具有一定防洪效益的水库，其总库容大于1000万m3小于1亿m3，属中型水库。规划设计的内容主要包括设计年径流、设计洪水、兴利调节和洪水调节四部分。

四丁水库所在河流没有水文站，属缺乏实测水文资料地区。查《广东省水文图集》知：本地区多年平均年径流深y?1400mm；多年平均年径流深变差系数Cv?0.35。规划水平年为十年一遇设计枯水年（设计频率P=90%）。 对本地区气象资料分析，接近十年一遇枯水年的降雨年内分配百分比见表1-1。

表1-1 本地区设计枯水年降雨月分配表 月份 降雨月分配（%） 1 2 3 4.7 4 5 6 7 8 9 10 3.1 11 1.6 12 全年 1.8 100 2.0 3.0 8.0 18.4 20.4 13.6 14.7 8.7 1.2设计年径流

年径流偏态系数取Cs?2Cv，Cv?0.35 根据P=90%时， 查表得Kp=0.59 设计年径流深计算公式为：

yp?Kpy= 0.59×1400 = 826 （mm）

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1.3年内分配计算

设计径流总量计算公式为：

Wp?1000ypF=1000×42.3×826=3494 （万m3）设计年径流年内分配（即设计枯水年水库来水量）按降雨月分配百分比进行计算，以表1-2的形式列出结果。

表1-2 设计年径流年内分配计算表 月份 降雨月分配（%） 水库来水量（万m3） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 合计 100 2.0 3.0 4.7 8.0 18.4 20.4 13.6 14.7 8.7 3.1 1.6 1.8 70 105 164 280 643 713 475 514 304 108 56 62 3494

第二章 由暴雨资料推求设计洪水计算

2.1 基本资料

2.1.1 集水区域下垫面情况

集水区内主要是低山和丘陵山地；土壤为砂质粘土和粉土，渗透性中等；植物覆盖率较好，为针叶林和灌木。 2.1.2 工程设计标准

四丁水库初步规划属中型水库工程，坝型为碾压式土坝，根据国家技术监督局与建设部联合发布的防洪标准（GB50201-94）要求： 设计洪水（正常运用防洪标准）P=1%； 校核洪水（非常运用防洪标准）P=0.1%。

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2.1.3 集水区域地理参数 根据1:25000地形图的量测结果： 流域面积F=42.3km2； 河长L=16.8 km； 流域平均比降J?0.0202； 流域平均高程Z?502m。

??LJ1/3?16.8?61.691/30.0202 2.1.4 暴雨资料

本地区属无资料地区，查《广东省水文图集》得年最大1h、6h、24h、72h(3d)点暴雨统计参数（均值Ht、变差系数Cv）如表2-1所示。

表2-1 本地区点暴雨统计参数 t (h) 项目 1 均值Ht(mm) 变差系数Cv

62 0.37 6 120 0.43 24 190 0.48 72 290 0.48 2.2设计暴雨计算

2.2.1 设计点暴雨量计算

（1）据所最大1小时、6小时、24小时、3天点暴雨统计参数（均值、Cv）等值线图，查得集水区域中心点的各历时暴雨参数Ht、Cvt列于表2-2第1、2行； （2）据本手册表2，CS?3.5CV皮尔逊Ⅲ型曲线kp值表查出各历时暴雨P=1%和

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P=0.1%的Kp值，列于表2-2第3、4行；

（3）按公式Htp?Ht?Ktp计算P=1%和P=0.1%各历时点暴雨量Htp，列于表2-2第5、6行。

2.2.2 设计面暴雨量计算

（1）按本工程集水面积F=42.3km2查暴雨低区点面换算系数 ?t~历时t~集水面积F关系曲线，得各历时的点面换算系数?t，列于表2-2第7、8行； （2）按公式Htp面?Htp??t计算P=1%各历时点暴雨量Htp面，列于表2-2第9、10行；

（3）参数Sp和np估算 1?np(1~6)?

表2-2设计暴雨量计算结果表

项目 1 Ht lg(H6p面/H1p面）lg6 ，Sp?H1p面

t(h) 6 120 0.43 2.44 3.26 24 190 0.48 2.65 3.63 72 290 0.48 2.65 3.63 P=1% 1?np(1~6)、Sp 62 0.37 2.19 Cv Ktp 1?np(1~6)?lg(H6p面/H1p面）lg6=0.449 P=1% Sp?H1p面=126.0(mm) P=0.1% 2.83 Htp 768.5 P=0.1% P=0.1% 175.46 391.2 689.7 1052.7 P=1% 135.78 292.8 503.5 P=1% 0.928 0.962 0.978 0.989 0.989 ?t 1?np(1~6)?lg(H6p面/H1p面）lg6=0.468 P=0.1% 0.928 0.962 0.978 Htp面 P=1% Sp?H1p面=162.83(mm) 126 281.67 492.42 760.05 P=0.1% 162.83 176.33 674.53 1041.12

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2.3设计洪峰流量的推求

2.3.1 产流参数

查附表4广东省分区产流参数表，本工程属内陆区，集水面积

F?42.3(km2)?100(km2)，平均后损f?5.0(mm/h)，f三天?2.5(mm/h)。

2.3.2 汇流参数m的选定

本工程集水区域属半山区、半高丘区，查m~?曲线时，可内插、略靠近山 区线取值。据此，按??L=61.69查附图3推理公式法（1988年修订）汇流参 1/3J数m~?关系线，初定m=1.3。

2.3.3 设计洪峰流量Qm的推求 （1）Qm～t关系曲线

（a）已如上述，汇流历时?估计在1～6小时时段范围内，1?np(1~6)=0.449，

Sp=126.0毫米；假设四个时段t=1、2、4、6小时，按公式H?p面?Sp?1?np计算

P=1%和P=0.1%的?时段的设计面暴雨H?p面，列于表2-3第2列；和表2-4第2列。

（b）以H?p面扣除相应历时损失量f×t,得时段净雨量htp面?Htp面?f?t并计算净雨强度htp面/t，分别列于表2-3第5、6列；和表2-4第5、6列。 （c）由公式Qm?0.278htF计算各种历时t（h）对应的洪峰流量Qm，列于表t2-3第7列；和表2-4第7列。

（d）据表2-3和表2-4中的t与相应的Qm在普通方格纸上点绘Qm～t关系曲线

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表2-3 P=1%

t （小时） 1 2 4 6 Htp面 （毫米） 126.0 172.0 234.5 281.67 f f?t （毫米） 5 10 20 30 htp面 htp面t Qm （秒立米） 1422.89 952.51 613.48 493.31 （毫米/小时） 5 5 5 5 （毫米） （毫米/小时） 121.0 162.0 214.8 251.67 121．0 81.0 53.7 41.95 表2-4 P=0.1%

t （小时） 1 2 4 6 Htp面 （毫米） 162.83 225.27 311.53 376.33 f f?t （毫米） 5 10 20 30 htp面 htp面t Qm （秒立米） 1855.99 1265.78 857.03 678.75 （毫米/小时） 5 5 5 5 （毫米） （毫米/小时） 157.83 215.27 291.53 346.33 157.83 107.64 72.88 57.72 （2）Qm~?关系曲线

（a）已如前述，初定m=1.3，??L=61.69，假设三个洪峰流量J1/3L=0.278?计算相对应的汇流Qm=1000,2000，3000秒立米，应用公式??0.2781/31/41/4mJQmmQm历时?，列于表2-5的第2行；

表2-5 Qm（秒立米） 600 ?（小时） 2.05 800 1200 1600 2.09 2.48 2.24 （b）据表2-3中的Qm与相应的?，在Qm～t关系曲线图上点绘Qm~?关系曲线

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（3）Qm、?值的确定

Qm~?曲线于Qm~t曲线图纸上，求出两条曲线的交点?，Qm； P=1%时 Qm=855秒立米， ?=2.46小时?2.5小时 P=0.1%时 Qm=1208秒立米， ?=2.23小时?2.2小时

（4） 经检查?值确在1～6小时时段范围内，估算的1?np(1~6)、Sp正确，不用重算

2.4设计洪水线的绘制与摘录

2.4.1 设计毛雨过程的计算

推理公式只需计算最大24小时设计毛雨过程，由附表3-1广东省分区最大24小时设计雨型（暴雨时程分配表），查得东江中下游设计雨型，列于表2-6第1、2行；和表2-7第1、2行。

由表2-2 P=1%，H6P面=281.67（mm)，H24p面=492.42（mm) H24p面?H6P面?492.42?281.67?210.75(mm) P=0.1%，H6P面=376.33（mm)，H24p面=674.53（mm) H24p面?H6P面?674.53?376.33?298.2(mm)

按24小时、6小时两时段同频率暴雨长包短控制求设计毛雨过程，以H6p面乘表2-7的第1行第7～12时段的%数得第7～12时段的毛雨，列于表2-7第3行；以（H24p面-H6p面）乘表2-7第2行1～6及13～24时段的%数，得第1～6及13～24时段的毛雨，列于表2-7第3行。(P=0.1%同上步骤例于表2-8) 2.4.2 设计净雨过程的计算

将各个时段的毛雨减去f×1=5毫米，即得各时段净雨，列于表2-7第5行(P=0.1%同上步骤例于表2-8)

2.4.3 分段净雨的计算

（1） P=1%时最大24小时内分段净雨 ?时段毛雨H?p面?Sp?1?np=126.0×2.440.449=196.64 (mm)

?时段净雨h??H?p面?f??=196.64－5×2.44=184.44 (mm)

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（2）P=0.1%时最大24小时内分段净雨 ?时段毛雨H?p面?Sp?1?np=162.83×2.230.468=237.00(mm)

?时段净雨h??H?p面?f??=237.00－5×2.23=225.85 (mm)

由表2-7可见，最大的第8时段净雨仅55.8(mm)，比?时段净雨

h?=184.44(mm)少；不足的净雨从相邻近较大的时段即第7、9时段净雨补足，

但第7、9时段净雨共107.9毫米，还差9.9毫米，继续从相邻较大时段，即第10时段补足；则?时段的开始时刻在第7时段初，终止时间则为自7时段之初以后的?小时，即9.5小时。

P=1% h?前=第1～6时段净雨总量=5.6(mm)，h?后=183.06(mm) 最大24小时净雨总量h24=h?前+h?+h?后=373.1(mm)

表2-7

时 段 项 目 占H% 61 2 3 2 4 3.1 5 2.3 6 3.9 7 8 9 10 11 12 21.1 21.6 20.8 10.5 13.5 12.5 占（H24p面?H6p面）% 2.3 2.8 设计毛雨过程（毫米） 4.8 5.9 4.2 6.5 4.8 8.2 59.4 60.8 58.6 29.6 38.0 35.2 f×1（毫米） 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 设计净雨过程（毫米） 0.0 0.9 0.0 1.5 0.0 3.2 54.4 55.8 53.6 24.6 33.0 30.2 时 段 项 目 占H% 613 7.4 14 6.8 15 7.6 16 17 18 19 7.1 20 6.1 21 5.9 22 23 24 占（H24p面?H6p面）% 9.2 12.3 8.7 4.8 4.4 3.3 设计毛雨过程（毫米） 15.6 14.3 16.0 19.4 25.9 18.3 14.9 12.8 12.4 10.1 9.3 6.9 f×1（毫米） 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 设计净雨过程（毫米） 10.6 9.3 11.0 14.4 20.9 13.3 9.9 7.8 7.4 5.1 4.3 1.9

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由表2-8可见，最大的第8时段净雨仅74.4(mm)，比?时段净雨h?=225.85 (mm)少；不足的净雨从相邻近较大的时段即第7、9时段净雨补足，但第7、9时段净雨共224毫米，还差1.85毫米，继续从相邻较大时段，即第10时段补足；则?时段的开始时刻在第7时段初，终止时间则为自7时段之初以后的?小时，即9.2小时。

P=0.1% h?前=第1～6时段净雨总量=18.9(mm)，h?后=298.45(mm) 最大24小时净雨总量h24=h?前+h?+h?后=543.2(mm)

表2-8

时 段 项 目 占H% 61 2 3 2 6.0 5 1 4 3.1 9.2 5 4.2 5 2.3 6 3.9 7 8 9 10 11 12 21.1 21.6 20.8 10.5 13.5 12.5 占（H24p面?H6p面）% 2.3 2.8 设计毛雨过程（毫米） 6.9 8.3 f6.9 11.6 79.4 81.3 78.3 39.5 50.8 47.0 5 1.9

5 5 5 5 5 5 5 ×1（毫米） 5 5 设计净雨过程（毫米） 1.9 3.3 6.6 74.4 76.3 73.3 34.5 45.8 42.0 时 段 项 目 占H% 613 14 15 7.6 16 17 18 19 7.1 20 6.1 21 5.9 22 23 24 占（H24p面?H6p面）% 7.4 6.8 9.2 12.3 8.7 4.8 4.4 3.3 13.9.8 1 5 5 设计毛雨过程（毫米） 22.1 20.3 22.7 27.4 16.7 25.9 21.2 18.2 17.6 14.3 f×1（毫米） 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 设计净雨过程（毫米） 17.1 15.3 17.7 22.4 11.7 20.9 16.2 13.2 12.6 9.3 8.1 4.5

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( 3 ) 最大3天内分段净雨

由附表3-2广东省分区最大3天设计雨型（暴雨时段分配）表，查得东江中下游设计雨型，除最大24小时以外的其余二天各天的总分配数第一天为73.5%，第三天为26.5%。

P=1% 3天净雨总量h3天?H3天P面?f3天?72?760.05?2.5?72?580.05 (mm)

除最大24小时以外的其余二天净雨总量

h3天－h24=580.05—373.1=206.95 (mm)

第一天净雨总量 h1天 =206.95×73.5%=152.11 (mm)

第三天净雨总量 h3天 = 206.95×26.5% =54.84 (mm)

P=0.1% 3天净雨总量h3天?H3天P面?f3天?72?1041.12?2.2?72?882.72 (mm)

除最大24小时以外的其余二天净雨总量

h3天－h24=882.72—543.2=339.52 (mm)

第一天净雨总量 h1天 =339.52×73.5%=249.55 (mm)

第三天净雨总量 h3天 = 339.52×26.5% =89.97 (mm)

2.4.5 主洪峰过程的推求

P=0.1% Qm=855秒立米，?=2.44小时?2.5小时

由附表6推理公式（1988年修订）全省综合概化洪水过程线表所列?i/?及

Qi/Qm，代入?，Qm，计算得主洪峰过程线，并将?i加?时段降雨开始时刻30

时，得出绘图的对应时刻，如表2-9：

表2-9 P=1%

ti/? ti(小时) Qi/Qm Qi 0 0 0 0 30 0.4 1 0.1 85.5 31 1.0 2.5 1.0 855 32.5 - 14 -

2.0 5.0 0.11 94.05 35 3.0 7.5 0.04 34.2 37.5 4.0 10 0 0 39 相应时刻(时)

P=0.1% Qm=1208秒立米，?=2.22小时?2.2小时

由附表6推理公式（1988年修订）全省综合概化洪水过程线表所列?i/?及

Qi/Qm，代入?，Qm，计算得主洪峰过程线，并将?i加?时段降雨开始时刻30

时，得出绘图的对应时刻，如表2-10：

表2-10 P=0.1%

ti/? ti(小时) Qi/Qm Qi 0 0 0 0 30 0.4 0.88 0.1 120.8 30.88 1.0 2.2 1.0 1208 32.2 2.0 4.4 0.11 132.88 34.4 3.0 6.6 0.04 48.32 36.6 4.0 8.8 0 0 38.8 相应时刻(时)

2.4.6 分段单元洪水过程线的推求

h?前、h?后及第一天和第二天净雨h1天、h3天形成的各分段单元洪水过程线均分别概化为三角形，其洪水总量Wi?1000hiF，洪峰流量Qmi?2Wi，底宽

(t??)3600（t+?)。（hi——为各分段净雨，即h?前、h?后、h1天、h3天；Wi、Qi——为各分

?为主洪峰汇流历时）段单元洪峰过程线的洪量和洪峰流量；t为单元降雨历时；，其计算见表2-11。(P=0.1% 其计算见表2-12）

表2-11 P=1% 单元洪单元洪单元洪水过程线起讫时间降雨 单元洪峰降雨起讫净雨量 水总量 峰历时（时） 历时 流量 hi（t??）洪峰序号 时间 QmiWi t 时～时 （毫米） （小峰顶 终止 (小时） （秒立米） 起始 （万立米）时） 1（第一天） 2（?前）0～24 24～30 24 6 2.5 152.11 643.43 5.6 23.69 26.5 8.5 10 18 26.5 134.89 15.48 866.86 239.0 48.64 0 24 30 32.5 48 24 30 32.5 35 50.5 26.5 32.5 40 50.5 74.5 3（主洪峰） 30～32.5 184.44 780.18 183.06 774.34 54.84 231.97 32.5～48 15.5 4（?后）5（第三天）

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表2-12 P=0.1% 单元洪单元洪降雨 单元洪峰净雨量 水总量 峰历时历时 流量Q hi （t??） miWit （毫米） （小(小时） 时） （秒立米）（万立米）24 6 2.2 249.55 1055.6 18.9 79.95 26.2 8.2 8.8 18 26.2 223.84 54.16 1206.26 389.64 80.70 单元洪水过程线起讫时间（时） 起始 0 24 30 32.2 48 峰顶 24 30 32.2 34.4 50.2 终止 26.2 32.2 38.8 50.2 74.2 降雨起讫洪峰序号 时间 时～时 1（第一天） 2（?前）0～24 24～30 3（主洪峰） 30～32.2 225.85 955.35 298.45 89.97 1262.44 380.57 32.2～48 15.8 4（?后）5（第三天） 48～72 24 2.4.6 设计洪水过程线的绘制

将主洪峰放在?时段的终点；主洪峰前的各时段洪峰Qm一及Qm?前放在分段降雨的终点；主洪峰后的各时段洪峰Qm?后及Qm三放在分段降雨开始后的?时段终点；见表2-11和表2-12。将主洪峰过程线及分段单元洪水过程线点绘于相应位置，然后叠加得整个洪水过程线。

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2.4.7 设计洪水过程线的摘录

按水库集水面积42.3平方公里，查附表5广东省不同集水面积适宜计算时段?t表，得适宜计算时段?t=1小时。在洪水过程线上自主洪峰流量发生时刻向前、向后按?t=1小时隔摘录流量，以供调洪演算之用。

表2-8 设计洪水过程线摘录表

时段（h） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

Q(m3/s) 设计洪水P=1% 0 83.5 32.2 7.7 10.3 12.9 14.7 97.8 855 702.8 541.8 333.5 293.7 254.4 215.5 177.3 161.9 146.5 131.1 115.6 100.2 84.8 69.4 54.0 38.5 42.5 38.9 时段（h） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Q(m3/s) 设计洪水P=0.1% 0 131.1 38.4 27.1 36.1 45.1 54.2 249.1 1208 958.7 647.2 484.6 421.6 365 318.5 276.2 251.5 226.9 202.2 177.6 152.9 128.2 103.6 78.9 54.3 66.3 78.3 - 19 -

第三章 兴利调节计算

3.1 基本资料

四丁水库是一个以灌溉为主、结合发电并具有一定防洪效益的中型水库。规划水平年为十年一遇设计枯水年（设计频率P=90%）。 3.1.1 水库来水量

由第1章的设计年径流及其年内分配结果。

表1-2 设计年径流年内分配计算表 月份 降雨月分配（%） 水库来水量（万m3） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 合计 100 3494 2.0 3.0 4.7 8.0 18.4 20.4 13.6 14.7 8.7 3.1 1.6 1.8 70 105 164 280 643 713 475 514 304 108 56 62 3.1.2 水库用水量分析

由于灌溉与发电在用水要求方面没有矛盾，采用灌溉用水作为水库用水量。根据该地区灌溉试验成果，经过综合分析计算，P=90%设计年的灌溉用水量如表3-1所示。

表3-1 设计枯水年（P=90%）灌溉用水量成果表

月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 合计 用水量W用（万m3） 92 121 352 446 588 134 107 219 182 302 179 78 2800 3.1.3 水库资料

1、 水库特征曲线

根据四丁水库库区1:10000地形图进行量测计算，水库水位Z与水库面积F之间的关系见表3-2。

- 20 -

表3-2 四丁水库Z～F曲线表

Z（m） 86 87 10 100 124 88 20 89 30 90 37 91 48 92 63 93 78 94 89 95 96 97 98 F（万m2） 0 Z（m） F（万m2） 99 119 98 105 109 114 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 131 144 156 176 189 208 229 253 280 310

2、 泥沙资料

（1） 设计使用年限T=100年；

（2） 本地区无实测泥沙资料，经地区性分析计算得多年平均年侵

蚀模数，M蚀=140t/km2?年

1?0.8 （3）

（1?p)r（4） 不设排沙设备，取m=1。 3、 灌溉发电引水管资料

根据初步计算，灌溉发电引水管外径D外?2.0m；

管底超高为1.5m； 管顶安全水深1.0m。

4、 蒸发渗漏损失资料 （1）蒸发资料

本地区属无资料地区，有关蒸发损失资料主要是通过查《广东省水文图集》得到。查广东省多年平均降雨等值线图得：x?2200mm；

广东省多年平均径流等值线图得：y?1400mm； 广东省多年平均水面蒸发等值线图得：E测?1560mm； 水面蒸发器折算系数K?0.8。

根据县气象部门提供的资料分析，蒸发量多年平均年内分配系数如表3-3。

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表3-3 蒸发量多年平均年内分配 月份 蒸发月分配（%）

（2） 渗漏资料

根据库区水文地质条件分析，该水库属于中等水文地质条件，渗漏损失按月平均蓄水量的1%计算。

1 2 3 6.3 4 7.5 5 9.3 6 7 8 9 10 11 12 5.7 全年 100 5.6 4.7 9.2 12.0 11.3 10.5 10.3 7.6 3.2 水库特征曲线的计算与绘制

3.2.1 水库Z～F曲线

（1）根据四丁水库库区1:10000地形图进行量测计算，水库水位Z与水库面积F之间的关系见表3-2。

四丁水库Z～F曲线表

Z（m） F（万m2） Z（m） 86 0 87 10 88 20 89 30 90 37 91 48 92 63 93 78 94 89 95 96 97 98 98 105 109 114 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 F（万m2） 119 124 131 144 156 176 189 208 229 253 280 310 （2）水库Z～F曲线

- 22 -

3.2.2 水库Z～V曲线

（1）计算并绘制水库水位~容积曲线

计算四丁水库水位~容积曲线时，按下列公式自河底向上逐层计算相邻高程间的容积?V：?V?12(F库1?F库2）?Z。 表3-4四丁水库库容计算

- 23 -

（2）水库水位Z～容积曲线V

3.3 死库容计算

初步规划不设坝后式电站，死水位确定主要考虑淤积要求。 3.3.1 V淤计算公式

V淤?0.8mM蚀FT=0.8×1×140×42.3×100=47.4 万m3 根据淤积库容V淤=47.4 万m3查水库水位Z～容积V曲线求得Z淤=89.1 m 3.3.2 死水位Z死计算公式（结果保留一位小数）

Z死 = Z淤+管底超高+引水管外径+管顶安全水深 =89.1+1.5+2+1=93.6 m 3.3.3求死库容 V死

根据Z死=93.6m，查四丁水库Z-V曲线，V死=289 万m3，大于V淤。该水库对Z死无发电，故选用Z死=93.6m，相应的V死=289 万m3。

3.4 不计损失年调节计算

用水量分析计算成果填于表3-5第③栏，经水文分析计算出设计年来水量

（万m3）（万m3）Wp?3494 ，其年内分配列入表3-5第②栏，V死=289 。

- 24 -

3.4.1 比较来水量和用水量

即W来?W用，其差值得正时为多余水量填入④栏，得负时为亏水量填入⑤栏，从④栏、⑤栏数值变化可以看出，属多次运用。 3.4.2 求调节年的总来水量、总用水量和总余水量

（万m3） ②、③栏的总和相减得总余水C=3494-2800=694。

3.4.3 求时段累积余亏水量

起算点应放在供水期末，从④、⑤栏对比来看，应放4月末，此时水库蓄水量为0（空库）。

3.4.4求不计损失时的兴利库容

本水库运用属于多次运用，应用公式?(W来?W用)最大在第⑥栏中得最大值为

（万m3）（万m3）1419 弃水量C=694,故V兴?1419-694?725（万m3)。

3.4.5 求时段末蓄水库容

已知V死=289（万m3）、V兴=725（万m3），则最大时段末蓄水库容

V死+V兴=1014（万m3）（万m3），由4月末V死=289起算，可以采用先蓄后弃的方式，

则按公式V月末?V月初?顺时序计算，并以1014为控制数，若大（万m3）（W来?W用）（万m3）于1014，多余水量作为弃水量，其计算结果填于⑦栏和⑧栏。以总弃水（万m3）量C=694校核。

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表3-5 四丁水库计入损失的年调节库容计算 W来?W用 来水量用水量 月末库?(W来?W用)弃水量C W来W用（万m3）月末容V （万m3）33 3 3 （万m）（万m）（万m）+ - （万m）② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 1086 681 70 92 22 1064 659 105 121 16 1048 643 164 352 188 860 455 280 446 166 0（694） 289 643 588 55 55 344 713 134 579 634 923 475 107 368 1002 1297 1419 1225 1102 1086 725 1014 1014 1014 820 697 681 277 295 122 694 514 219 304 182 108 302 56 179 62 78 3494 2800 (694) 295 122 194 123 16 1419 (694) 时间 ① 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 合计 备注 ⑨ 供水 蓄满有弃水 供水 3.5计入损失年调节计算

3.5.1 不计损失近似求各时段的蓄水库容

计算结果取表3-5中1、2、3、7各栏数字，分别填入表3-7中1、2、3、4栏。

3.5.2 查算水库时段平均库容和水面面积 表3-5中5栏为4栏时段始末的平均库容。根据平均库容在图2上查出水位Z值，再由Z查出平均库容相应的水面面积，填入6栏。

3.5.3 计算水库损失水量

（1）陆面蒸发量 E陆?x?y=2200-1400=800mm （2）水面蒸发量 E水?KE测 =0.8×1560=1248mm

（3）时段蒸发损失量的计算公式为： ?W蒸?（E水?E陆）F库/1000 时段蒸发损失量的计算结果以表3-6的形式给出。

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表3-6时段蒸发损失量计算表

月份 损失百分比（%） （E水?E陆）1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 全年 100 448 51 5.6 4.7 6.3 7.5 9.3 9.2 12.0 11.3 10.5 10.3 7.6 5.7 448 448 448 448 448 448 448 448 448 448 448 448 F库（万m2） 111 110 106 93 87 109 123 126 126 121 115 112 蒸发损失量 （万m3） 3 2 3 3 4 4 7 6 6 6 4 3 蒸发损失量填入表3-7的第7栏。渗漏损失量为5栏×1%，列入8栏。

'3.5.4 计入水库损失水量求兴利库容V兴

' 3栏+9栏为计入水量损失后的用水量W用，填入10栏。用3栏的总和+9栏的

'（万m3）总和=10的总和=2936验算。计算W来?W用，即2栏—10栏，正值填入11

栏，负值填入12栏。由11栏和12栏对比来看属多次运用，起调时间同样是4

'月末。由零开始顺时序计算?(W来?W用),经过一年又回到，见13栏。余水为

''（万m）。 C??525(万m3)故兴利库容V兴??(W来?W用),最大-C??1353-557?79633.5.5 计入损失后月末库容

'（万m3）（万m3） 从4月末V死=289起调，填入14栏，以V死+V兴=1085为最大

（万m3）库容控制值，超过此值作弃水处理，余水557在7、8、9月弃掉，见15

栏。与不计损失对比，少弃水137（万m3）库容，而兴利库容差值

'（万m3）（万m3），并没有增加137库容。这主要是在蓄水期用减少?V?V兴?V兴=71

（万m3）弃水量来抵挡水库的水量损失。从10月到4月供水期合计损失水量137，

需事先存蓄在库内，否则将不能满足用水的要求。

3.5.6 正常蓄水位的确定

'（万m3） 在供水期初水库兴利库容蓄满，由V死+V兴=1085，在Z～V曲线上查得

（万m3）正常蓄水位Z正常=100.8m，由V死=289查出Z死=93.6m,水库消落深度为

100.8-93.6=7.2m。

- 27 -

表3-7 四丁水库计入损失的年调节库

来水用水量 月末库量 W用 间 容V W来 （万m） （万m） （万m）333平均库容V （万m）3平均库水面面积 F（万m）3损失水量 （万m3） 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 合计 2 70 105 164 280 643 713 475 514 304 108 56 62 3494 3 92 121 352 446 588 134 107 219 182 302 179 78 2800 4 681 659 643 455 289 344 923 1014 1014 1014 820 697 681 5 670 651 259 372 316.5 633.5 968.5 1014 1014 917 758.5 689 6 111 110 106 93 87 109 123 126 126 121 115 112 计入损失用水量 ' W用 （万m3）' W来?W用 （万m3）计入损失的月'?(W来?W用) 末库容 （万m3）' m）V（万3计入损失的月末库量C' 水位Z （万m3）(m) 15 172 279 106 557 16 97.4 97.2 95.4 93.5 94.1 99.4 100.8 100.8 100.8 99.1 97.9 97.7 弃水694 蒸发 渗漏 共计 + - 7 8 9 10 11 12 13 983 3 7 10 102 32 951 2 7 9 130 25 926 3 5 8 360 196 730 3 4 7 453 173 0(557) 4 3 7 595 48 48 4 6 10 144 569 617 7 10 17 124 351 968 6 10 16 235 279 1247 6 10 16 198 106 1353 6 9 15 317 209 1144 4 8 12 191 135 1009 3 7 10 88 26 983 51 85 137 2937 1353 794 559 14 713 681 656 460 289 337 906 1085 1085 1085 874 739 713

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第四章 防洪调节计算

4.1 基本资料

1、设计洪水和校核洪水 见第1章计算结果。 2、溢洪道设计方案

初步规划时，溢洪道宽度B为30m和40m两个方案进行比较。为了减少工作量，现只对B=40m的方案进行计算，作为设计结果。

溢洪道采用无闸门控制的实用堰。经模型试验，流量系数m=0.35 (M?m2g)。 堰顶高程与正常蓄水位齐平。

调洪计算起调时，假设汛前水位与溢洪道堰顶高程一致。

4.2 计算并绘制水库的q～V关系曲线

q?MBh3/2，B=40m，采用M?m2g,m=0.35。根据不同库水位计算h与q，再由图水库Z～V曲线查得相应的V，将计算结果列于表4-1中，并绘制q～V关系曲线，如图。

表4-1 四丁水库q=f(v)关系曲线计算 水库水Z(m) 总库容V(万m3) 堰上水头h(m) 100.8 101 1085 0 102 103 104 105 106 107 108 109 110 1110 1247 1397 1563 1746 1944 2163 2404 2670 2965 0.2 6 1.2 82 2.2 3.2 4.2 5.2 6.2 7.2 8.2 9.2 下泄流量q(m3/s) 0 202 355 534 735 957 1198 1456 1730

29

四丁水库的q～V关系曲线

q ( s/m )20001800160014001200100080060040020000500100015002000250030003500 V( m )

4.3 单辅助曲线计算及绘制

计算表格形式如表4-2。以⑤栏与⑦栏对应值绘制单辅助曲线q～（V?q）,

?t2用⑤栏与①栏绘制水位与下泄流量关系曲线q～Z。

表4-2 四丁水库单辅助曲线计算 q库容 溢流堰顶下泄流量q V水库水 V总 （m3/s）以上库容V 2位Z(m) ?t （万m3）（万m3） （m3/s）① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 100.8 1085 0 0 0 0 101 1110 25 69 6 3 102 1247 162 450 82 41 103 1397 312 867 202 101 104 1563 478 1328 355 178 105 1746 661 1836 534 267 106 1944 859 2386 735 368 107 2163 1078 2994 957 479 108 2404 1319 3664 1198 599 109 2670 1585 4403 1456 728 110 2962 1877 5214 1730 865 Vq ??t2⑦ 0 72 491 968 1506 2103 2754 3473 4263 5131 6079

30

31

4.4 用单辅助曲线法进行调洪计算

第1时段，Q=41.75(m3/s)，起调时段初，q1?0，V1?0,由式

Vq=Q+Vq-q=41.75+0-0=41.75(m3/s)，填入⑤栏，在单辅助曲线上，截取横坐标??1?t2?t241.75(m3/s)向上的交曲线，得相应的纵坐标为3.3(m3/s)，这就是该时段末的下泄流量

q2，填入⑥栏。

第2时段，Q=96.3(m3/s)，起调时段初，q1?3.3，,由式V1?q1=96.3(m3/s)，

?t2V2q2=Q+V1q1-q=,41.75+57.85-3.3=96.3(m3/s)，填入⑤栏，在单辅助曲线上，截??1?t2?t2取横坐标96.3(m3/s)向上的交曲线，得相应的纵坐标为8.4(m3/s)，这就是该时段末的下泄流量q2，填入⑥栏。

其他时段，按上述方法连续求解。由①、⑥栏的对应值可绘制水库下泄流量过程线q=f(t)关系线，⑥栏中最大下泄量qm=426.9(m3/s)。(同上计算P=0.1%，列表4-4)

4.5求设计调洪库容及设计水位。

P=1%

根据qm=426.9(m3/s)，查下泄流量与蓄水量关系图得最大库容V总=1635.51，已（万m3）知起调库容V=1085，则设计调洪库容V设洪=1635.51-1085=550.51，以（万m3）（万m3）qm=1635.51(m3/s)，查图得设计洪水水位Z设洪=104.4m。

P=0.1%

根据qm=573.4(m3/s)，查下泄流量与蓄水量关系图得最大库容V总=1784.8，已（万m3）知起调库容V=1085，则设计调洪库容V设洪=1784.8-1085=699.8，以（万m3）（万m3）qm=1784.8(m3/s)，查图得设计洪水水位Z设洪=105.2m。

32

表4-3 四丁水库单辅助曲线法进行调洪计算（P=1%） 时段末的平均流量 时段末 时段 总库容 Vq?Q 时间t 流量Q 的下泄?t2V总 ?t 3 (m/s)(h) 流量q (m3/s) （万m3）(1h) (m3/s) 3 (m/s) ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 0 0 0 0 0 0 1085 1 83.5 0～1 41.75 41.75 3.3 2 32.2 1～2 57.85 96.3 8.4 3 7.7 2～3 19.95 107.85 9.6 4 10.3 3～4 9 107.25 9.5 5 12.9 4～5 11.6 109.35 9.7 6 14.7 5～6 13.8 113.45 10.2 7 97.8 6～7 56.25 159.5 15.5 8 855 7～8 476.4 620.4 113.3 9 702.8 8～9 778.9 1286 289.9 10 541.8 9～10 622.3 1618.4 388.3 11 233.5 11～12 437.65 1667.75 426.9 1635.5 12 293.7 12～13 313.6 1554.45 369.3 13 254.4 13～14 274.05 1459.2 340.8 14 215.5 14～15 234.95 1353.35 309.5 15 177.3 15～16 196.4 1240.25 276.8 16 161.9 16～17 196.6 1160.05 253.9 17 146.5 17～18 154.2 1060.35 226.6 18 131.1 18～19 138.8 972.55 202 19 115.6 19～20 123.35 893.9 182.2 20 100.2 20～21 107.9 819.6 163.0 21 84.8 21～22 92.5 749.1 144.5 22 69.4 22～23 77.1 681.7 128.4 23 54.0 23～24 61.7 615 111.9 24 38.5 24～25 46.25 549.35 95.9 25 42.5 25～26 40.5 493.95 82.6 26 38.9 26～0 40.7 452.05 70.5

库水位Z (m) ⑧ 100.8 104.4 33

表4-4 四丁水库单辅助曲线法进行调洪计算（P=0.1%） 时段末的平均流量 时段末的 时段 总库容 库水位Vq?Q 时间t 流量Q 下泄流量 ?t2V?tZ 总3(m/s) (h) q 33 (m/s) （万m3）(1h) (m) (m/s) 3 (m/s) ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 0 0 0 0 0 1085 100.8 1 0～1 41.75 65.55 5.4 2 1～2 57.85 144.9 13.7 3 2～3 19.95 163.95 16.0 4 3～4 9 179.55 18.0 5 4～5 11.6 202.15 21.1 6 5～6 13.8 230.7 25.2 7 6～7 56.25 357.15 47.8 8 7～8 476.4 1037.9 218.6 9 8～9 778.9 1902.65 473.4 10 9～10 622.3 2232.2 573.4 1784.8 105.2 11 11～12 437.65 2224.7 571.1 12 12～13 313.6 2106.7 535.1 13 13～14 274.05 1964.9 492.2 14 14～15 234.95 1814.45 446.9 15 15～16 196.4 1664.9 402 16 16～17 196.6 1526.75 361 17 17～18 154.2 1404.95 342.6 18 18～19 138.8 1276.9 287.3 19 19～20 123.35 1179.5 259.7 20 20～21 107.9 1085.05 233.6 21 21～22 92.5 992 208.4 22 22～23 77.1 899.5 183.9 23 23～24 61.7 851.85 171.5 24 24～25 46.25 746.95 144.7 25 25～26 40.5 662.55 123.63 26 26～0 40.7 611.22 111.00

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第五章 设计成果

四丁水库设计成果表格形式如下：

表5-1 四丁水库水利规划设计计算成果表 设计项目 死水位（m） 兴利规划 死库容(万m) 正常蓄水位（m） 兴利库容(万m3) 设计洪水位（m） 防洪规划 设计洪水p=1% 设计调洪库容(万m3) 最大下泄流量（m3/s） 设计洪水位（m） 防洪规划 设计洪水p=0.1% 设计调洪库容(万m3) 最大下泄流量（m3/s） 3设计成果 93.6 289 100.8 796 104.4 550.51 426.9 105.2 699.8 573.4

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