工程水文学课程设计总结

第一部分 1、设计任务 推求江西良田站设计洪水过 程线（P=0.1％），校核P=0.01% 2、流域基本情况（如右图） 良田站以上控制流域面积仅44.5km2, 年降雨1500-1600毫米，暴雨季节 3-8月，历时2-3天，邻近有四个 站（峡江，吉安，桑庄，寨头）有 多年降雨资料。 3、资料与计算方案拟定 1、资料情况与方案 良田站水文资料很短，无法采用实测洪水资料推求设计洪水。因此，利用本地区暴雨资料推求设计暴雨，而后再推求设计洪水。(1） 表1  良田站及其邻近地区的实测暴雨系列、历史洪水、特大暴雨情况 站 名 实测暴雨系列 特大暴雨、历史洪水 良田 75——78 Q=216m3/s N=80年 峡江 53——80   吉安 36——80   桑庄 57——80 X1日=416mm;N=100-150(74.8.11) 寨头 57——80   沙港   X1日=396mm;N=100-150(69.6.30)       4、点设计暴雨Xp（t)的推求 点设计暴雨的计算方法有：（1）单站点暴雨频率计算。（2)点暴雨等直线图法。（3）分区综合法。本次采用分区综合法。大致步骤如下： 1）以点代面    2）求旧的X1日，P  3)在转换成Xt,p(t=3h,6h...)  4)选典型放大 已经检验完成，四站为同一总体 2、频率计算求最大一日暴雨X1日，P 因为前面我们一直到四站来自同一总体，所以可以采用均质法进行点暴雨频率曲线的推求，其要点是将气候一致区内各站暴雨资料系列的经验分布点据，点绘在同一张几率格以上，经验分布点据呈带状分布在总体附近，因此可以 通过点群中心拟合一条理论频率曲线，作为总体分布曲线。 ①采用经验频率P=m/n+1,及分开处理的方法计算各年点暴雨的经  验频率。（见表二（Ⅰ-Ⅳ）） ②线型：对各种历时的暴雨量采用皮尔逊Ⅲ型曲线。 ③采用图解适线法估计参数X均， Cv，Cs。将各站经验频率点绘于几率格纸上。 通过适线软件，得出一条较为吻合的频率曲线。X均=106.44  Cv=0.5 Cs=2.77 。（见图一） 3、差频率曲线求良田X0.01%，1日=812.44mm (2）、设计暴雨过程的计算 用同频率缩放法求良田0.01%设计暴雨过程。 1.选用74.8.11-12日新干暴雨过程为典型见下表 时 段 雨 量 74.8.11--12 17-20 21.6 20-23 43.6 23 -2 60.0 2-5 12.1 5-8 9.1 8-11 41.6 11-14 0.7 14-17 16.4       2.各时段同频率设计雨量计算公式 求出t=3,6,9,12,15,18,21,24小时雨量及其相邻雨量差，为每隔三小时雨量，再以典型暴雨进行排位，即得设计暴雨。（见表三） 5、产汇流方案（蓄满产流） （一）.产流方案及其参数 在设计暴雨中由于稀遇暴雨的 设计暴雨量很大，损失相对较小。 因此，一般采用简化暴雨模型如右 图。前段降雨尽量满足土壤蓄水量。 即初损。而后假定μ（稳），酸的地面径流深R上和地下径流R 下。在列表求出μ，如与假定相符，则假定μ为所求。 （1)点绘良田站76年6月17日毛背站75年5月13日，76年7月9日，77年6月26日流量，雨量过程.（见图二-五） （2）计算次洪总量R及降雨总量。（见表四（Ⅰ-Ⅳ）） （3)初损I=X-R。 (4）由流量过程线以地面停止点为控制分割出R上，R下 （5）用试错法求μ。假定μ列表计算R上，R下，如与分割的R上， R下相近则μ为所采用值。 I  X≥μ△t，R下=μ△t，R上=X-R下 II  X＜μ△t，R下=X，R上=0 （二）汇流方案及参数 1.地表汇流 地表汇流的计算方法有： 经验公式法:如单位线，经验公式等 推理公式法：如等流时线法，水科院推理公式法，汇流系数法 （1）方案：采用推理公式，八省一院公式 本流域tc＜  ，因此采用后一公式 （2）m值的初确定 选用毛背站76.7,77.6,75.5，和良田站76.7，四次洪水用上                                                            述公式计算m值。良田F=44.5km2,L=15.4km,J=0.0086毛背F=39.3km2,L=12.3km，J=0.00214。 求各站的径流峰值Qm及tc,R上，由公式反推求得M。（见表五） (3)m值的检验 用m值推求洪水过程（只推求毛背站76.7）与实测值进行比较。计算步骤如下： 用M初值，对该次降雨过程的每个△t=1小时，按上式推求Qi=        ，tc=1小时 假定其过程线为三角形，底宽为Ti=      （见表六) 将各时段的三角形过程线叠加，与实测洪水过程线对比，如相差过大重新假定m值重复计算发现峰线时间与峰量不大，洪水总量也相差无几，所以认为m值合理。 ④m值的单站综合，点绘各次洪水，Q/F-m相关图，去上端区域稳定的mm值,为设计暴雨的m值，m=0.7。（见图六） 6、由设计暴雨推求设计洪水过程 1.Xp（t）的产流计算 由四中计算得各时段设计暴雨过程及五的产流方案所求μ进行地上，地下净雨分割。因为良田站的资料少，所以所取用的参数μ是四个相邻站的平均值。同上方计算地表径流过程，△t取3小时。（见表七，八） R＞μ  R上=R-μ        R≤μ    R上=0        μ=△t.μ=13.05 R下=μ                  R下=R 2。地表Qs（t)计算 同样，我们取良田四个站综合的m作为由设计暴雨推求设计洪水的汇流系数。设计阶段，无法估计初损，则假定I=0。 （1）用公式Qi=          ，tc=3小时  （见表九，十） （2）假定其过程线为三角形，底宽为Ti= （3）将各时段相应的三角过程线叠加，即得地表径流过程，但由于Qs（t)还要与Qg叠加，所以Qs（t)并未绘出。 3.地下汇流过程的推求 水文预报课程中把稳渗过程μ-t，作为线性水库的入渗过程，用马氏法演算，得出出流过程，即为本次降雨的地下汇流过程，在设计暴雨中，地下水比重小，多采用简化三角形法。 ①假定R下=∑μ=104.4 ②出流过程为等腰三角形 ③地下水出流底宽Tg=2Ts= 式中：Ts为地面径流出流底宽，由此得到地下出流洪峰流量。 ④绘图计算各时段地下出流流量Qg 4.断面设计洪水过程线的推求 在    上将Qs(t）与Qg(t）叠加即可求设计洪水过程线，Q=Qs(t）+Qg(t）,式中Qg(t）为地下径流量，Qs(t）为地表径流量，△t=3小时。（见图八，九） 第二部分 设计中的问题与 1.本课程设计中，由于水文计算本身的局限，所以存在一系列的假设，如：进行同分布检验时，假设其降雨服从P-Ⅲ型分布，又假设对其取对数后，又服从正态分布；又如，在推求设计洪水中，由于无法估计初损，而假定初损为零。以及推求地表，地下径流时，又假定其为三角形，这些都会影响到设计结果的准确性。 2.本课程还有很大的经验型因素，有许多细节问题需经过多次训练才能做好。比如，地表，地下径流的划分。这些都没有一个确切的以确定他们的取值，具有很大的随机性，应该想出一些切实可行的办法，以使这些模糊的概念明确化，这样定能增加水文计算的精度。 经验频率计算是一难点，要分清历时调查洪水与特大洪水的区别。历史调查洪水并未发生于几年中，而特大洪水由于比历时洪水大，自然可排于其前面，而增加其重现期，而它又是实际发生在几年中的，故几年中的排位又能少了它，由于其重现期已经增大，故后几年中只空位，不计算频率。 4.设计过程的原则是，计算要偏于安全，即峰量要在可能的情况下大一些好，当然是以不任意修改数字使其无限制的大为前提的，在由实测径流过程计算次洪总量R及地下总量R下时，采用的是矩形公式R=∑Q*3*3600*1000/10002F.我发现这一公式虽然简单但结果明显偏大，导致最后计算得出的μ偏大，而造成设计洪水峰量偏小。 5.在划分R上与R下时，即计算μ值时，由于是用实测资料试算，故每一场降雨都有初损I，这时就应该注意当出现第一个净雨时段时，其下渗率不一定等于稳渗率而应用公式μ·=X净/X,μ稳来进行计算。