水利及水文设计成果书

湖南 水 利 水 电 职 业 技 术 学 院

Hunan Technical College of Water Resources and Hydro Power

综合实训成果书

课题名称:白沙水库坝顶高程确定课程设计

专 业： 水利工程施工技术 班 级： 10级施工技术一班 课 程： 水利及水文规划 姓 名： 陶迅宁

水利工程系

白沙水库坝顶高程确定（p=90%）

——成果书

一、白沙水库的设计任务

白沙河上游山丘区经常发生暴雨洪水，且时有山洪爆发。下游沿河两岸近20万亩农田及县城等经常遭受洪水的侵袭。另一方面，流域内塘坝很少，拦蓄的地表径流不多，农业灌溉深感困难。为解除洪水对下游地区灾害，拦蓄地表径流以灌溉农田和养殖水产，拟在上游白沙水文站附近拦河筑坝，兴建水库。据来水、用水情况，暂定调节性能为年调节。 水文水利计算的任务在于通过对实测水文资料及灌区用水要求的分析计算，提供水库的各项特征水位和相应的特征库容以及坝顶高程等主要参数。 二、资料

1、白沙水文站以上集水面积148.5平方公里，该站有1962到1979年实测流量资料，各年年径流资料如表1。

表1 ：白沙水文站历年年平均流量统计表 年份 流 量 m3/s 年份 流量 1971 1.59 1972 1.28 1973 2.76 1974 1.84 1975 3.34 1976 2.14 1977 3.87 1978 0.64 1979 1.64 1962 3.07 1963 2.06 1964 2.62 1965 2.13 1966 1.69 1967 1.79 1968 1.32 1969 2.57 1970 2.24 m3/s 据调查，与白沙属同一流域的另一邻近支流清水河上建有白石水文站，该站控制流域面积为180平方公里，该站具有从1959年到1980年的实测流量资料。见表2 表2 ： 白石水文站历年年平均流量统计表 年份 1959 1960 3.81 1971 3.25 1961 1962 1963 1964 1965 1966 4.45 5.68 4.32 5.01 4.64 3.89 1967 3.98 1978 3.11 1968 3.24 1979 3.08 1969 4.41 1980 5.46 流 量 3.67 m3/s 年份 流量 m3/s 1970 4.21 1972 1973 1974 1975 1976 1977 3.05 4.68 3.47 6.28 4.68 6.86

2、由地形图上量得白沙水库水位与面积关系，水位和库容、面积关系见表2。 表3 白沙水库水位Z-库容V、面积F关系 水库水位Z（m） 10 12.4 378 16 1570 17 2180 18 2950 19 3830 20 4860 21 5970 22 7250 23 8750 24 10250 25 11900 库容V0 （104m3） 面积F（km2） 0 3.2 4.7 7.5 7.9 9.7 10.9 11.3 14.3 15.7 16.3 18.7 3、死库容相关的确定资料 该水库有效运用期n=100年，在此期间的淤沙总量经计算Vs=378*104米3，查水库-库容曲线，得水位为12.4米，灌区的田面高程为14.35米，根据灌溉最小水头的要求，确定

水库的最低水位为15.8米。综合以上两方面，考虑建库后库内水产养殖的要求，确定死水水位。

4、灌溉用水量的设计计算

根据水库灌区作物布局，初步规划水库自流灌溉53928亩耕地，同时库区内还有2800亩耕地需提水灌溉，总计56728亩，灌区为砂壤土。通过灌区实验，获得白沙水库灌区中旱年的水稻灌溉资料，算得灌区灌溉用水量过程见成果表4。

表4 白沙水库灌区灌溉用水量过程表

月 份 毛综合用水量（104米3） 5 176.4 6 516.9 7 794.8 8 1063.4 9 586.1 10 534.8 11 22.4 总 计 3694.8 5、白沙水库观测资料得知，蒸发皿实测蒸发量为682.5mm，蒸发皿折算系数K=0.8，流域多年平均降水量P= 1110mm，多年平均径流深R=780mm，蒸发量的年内分配百分比见下表，渗漏损失量以各月蓄水量的1％计。

表5 白沙河水库蒸发损失量标准年内分配表

月份 百分比（%） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 年 3.47 3.89 6.02 7.73 9.86 11.62 13.80 15.79 10.14 8.01 5.65 4.03 100 6、白沙水文站仅有14年实测洪水资料，无法直接用洪流量和洪量资料推求设计洪水，但该流域有一定数目的实测暴雨资料可推求设计洪水。经水文计算，其设计洪水成果如下： （1）大坝设计标准采用P=1%，校核标准P=0.1%。各频率标准洪水过程线经水文计算成果见表6。

表6 设 计 洪 水 过 程 线

时段（△t=2小时） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 P=0.1% Q（m3/s）3.0 21.4 83.6 45.7 27.3 10.1 42.8 23.7 14.2 12 13 14 791 464 25 334 161 15 22.8 17.9 15.2 13.4 18.1 72.6 11.1 8.92 7.78 6.89 9.38 37.0 16 17 637 386 28 190 18 426 291 29 165 19 20 21 416 278 32 125 P=1% Q（m3/s） 时段（△t=2小时） 3.0 11 P=0.1% Q（m3/s） 201 P=1% Q（m3/s） 时段（△t=2小时） 276 529 139 349 23 24 1078 834 813 26 276 137 672 27 232 121 430 428 300 290 30 31 109 22 P=0.1% Q（m3/s） 404 P=1% Q（m3/s） 253 387 365 238 211 153 140 88.8 83.1 77.7

三、水文水利计算成果指示 1、设计年径流计算

（1）设计标准。参照有关规定，年径流设计标准采用P=90%。 （2）用P—Ⅲ型适线法求相应P=90%的设计年径流。

（3）典型年内分配采用年径流与设计年径流量相近，并对灌溉用水不利（6—9月来水与常

年同期径流量相比，水量偏少）年份，以下三个典型年可供选择（1972、1971、1967年），见表7，最后按年水量控制同倍比放大法求设计年内分配。(每月按30.4天计算) 表7 典型年年径流年内分配表 月 平 均 流 量 年份 1 2 3 3.09 4 5 6 7 8 9 10 11 1.57 12 年平均流量 1972 0.334 3.49 1.57 1.15 1.26 0.420 0.616 0.430 1.06 0.590 0.778 1.94 4.36 0.381 1.28 1971 0.145 0.679 0.835 1.24 2.09 5.93 1967 0.235 0.523 4.00 0.410 0.353 1.59 0.239 1.79 7.83 4.29 0.616 1.39 0.524 0.439 0.173 1.20 2、兴利库容和正常蓄水位的确定 （1）不计损失时的年调节计算。

根据所求设计年径流量年内分配与灌区用水相结合列表进行调节计算，从对供水保证可靠方面考虑，近似求得水库不计所需兴利库容。 （2）设计损失后的年调节计算。

渗漏损失水量，每月渗漏损失水量近似为V*1%计算供水期渗漏损失水量。

由供水期渗漏，蒸发损失水量可算得计入损失后的兴利库容V兴，查Z-V关系曲线，最后确定Z正。 3、调洪库容的推求

（1）溢洪道尺寸的拟定 。

初步拟定采用无闸门控制的开敞式溢洪道，堰顶高程与正常蓄水位平齐，溢洪道宽度

3/2

B为7.5米。溢洪道下泄流量计算公式，根据模型实验成果，溢洪道出流流量计算公式q=MBh中的系数M=1.44。

（2）绘出水库水位与下泄流量关系曲线 （3）调洪计算

（4）防洪特征库容和水位的推求

（5）绘制P=1%的洪水过程线和下泄流量过程线

防洪操作方式：起调水位为正常蓄水位。按自由泄流进行调洪演算，当入库洪水流量小于溢洪道泄流能力时，来多少，泄多少，当入库洪水流量大于溢洪道泄洪能力时，水库滞洪，库水位上涨，下泄流量增大；当泄流量增大至入库流量时，库水位达到该次洪水的最高值；随后，入库洪水流量小于泄流量，库水位下降，最后回落至正常蓄水位。 4、白沙水库坝顶高程确定

多年平均最大风速V为18米/秒，水面吹程D为3 公里，大坝为土坝，倾斜坝坡，其迎水面坡高tgα=1/3,有浆砌石块石护坡（K=0.77）。浪高hB的计算公式为hB=0.0208V5/4D1/3

设计条件下的设计风速取多年平均最大风速的1.5倍，校核条件下的设计风速即为多年平均最大风速。

坡浪爬高的计算公式为h浪=3.2KhBtgα。安全超过△按三级土坝（级别）可查规范。 坝顶高程： Z坝设= Z坝+Z浪, 设+△

后确定下图白沙水库各特征水位。

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