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网络教育学院《工程水文学离线作业》题目：同频率放大法计算设计洪水过程线学习中心：浙江建设职业建设学院奥鹏学习中心专业：水利水电工程年级：学号：学生：指导教师：1 基本知识1.1 典型洪水过程线的选取与推求仅有设计洪峰流量和设计洪水量还难以确定水库的防洪库容和泄水建筑物的尺寸，这是因为洪峰流量出现的迟早和洪量集中的程度不同，即洪水过程线形状的不同，会得到不同的设计防洪库容和最大泄量。
因此，设计洪水过程线亦是设计洪水的一个不可缺的重要内容。
设计洪水过程线指符合某一设计标准的洪水过程线，生产实践中一般采用放大典型洪水过程线的方法。
思路：先从实测资料中选取一场典型洪水过程，然后按设计洪峰流量、设计洪量进行放大，即得设计洪水过程线。
选择资料完整精度较高且洪峰流量和洪量接近设计值的实测大洪水过程线；具代表性，洪水发生季节、洪水的历时、峰量关系、主峰位置、峰型等均能代表该流域较大洪水特性的实测洪水过程；选择对工程防洪不利的典型洪水过程线，尽量选择峰高量大的洪水，而且峰型集中，主峰靠后的过程。
1.2 放大方法同倍比放大法用同一放大系数放大典型洪水过程线，以求得设计洪水过程线的方法。
该法的关键是确定以谁为主的放大倍比值，有以下两种方法：以洪峰流量控制的同倍比放大法(以峰控制)适合于无库容调节的工程设计，如桥梁、涵洞及排水沟及调节性能低的水库等。
以洪量控制的同倍比放大法(以量控制)适合于蓄洪为主的工程设计，如调节性能高的水库，分洪、滞洪区等。
放大倍比按上述方法求到后，以放大倍比乘实测的典型洪水过程线的各纵坐标，即得设计洪水过程线。
该法简单易行，能较好地保持典型洪水过程的形态。
但该法使得设计洪水过程线的洪峰或洪量的设计频率不一致，这是由于两种放大倍比不同(KQm KW )造成的。
如按KQm放大后的洪水过程线所对应的时段洪量不一定等于设计洪量值。
反之如按KW 放大洪水过程线，其洪峰值不一定为设计洪峰值。
故为了克服这种矛盾，为使放大后过程线的洪峰和各时段洪量分别等于设计洪峰和设计洪量，可用下述的同频率放大法。
用退水曲线法计算设计洪水过程线用退水曲线法计算设计洪水过程线贵州省电力工业局提吴秉度要本文在综合分析洪水过程特性的基础上,提出了一新的计算设计洪过程线的方法——退永曲线法,这种计算方法不但能够同时控制设计洪水过程线的峰量六小和形状,保证计算成果的质量,而且适用范盈广,灭便于用微机进行算,很有实用价值. (一)前言设计洪水过程线,是进行调洪演算,并据确定水工建筑物规模尺寸,或者对已运行水库进行安全复核的主要依据.当利用流量资料计算设计洪水时.设计洪水过程线大都采用放大典型洪水过程线的办法推求.目前常用分时段同频率控制放大法或同倍比放大法.用分时段同频率控制放大法计算时,由于在不同的设计时段采用不同的放大系数,故设计洪水过程线在各时段交界处不能连续衔接,形状相似性很差,需要进行人为修整.用同侪比放大法计算时,出于在所有的设计时段都采用同一个放大系数故只能保证设计洪水过程线的洪峰流量或控制时段的洪量符合设计条件而其余设计时段的洪量往往与设计值相差甚多.这主要是由于计算方法还不够完善,为此笔者在综合分析洪水过程特性的基础上,设计了一种能同时控制设计洪水过程线峰量大小及形状的计算方法.实际验证表明,这种计算方法在保证设计洪水过程线质量方面有非常好的效果,特提出供参考,推广=(二)计算原理t.洪木过程特性分析各个洪水过程,不仅峰量大小各有差异,而且过程形状也不相同:但是,洪水过程都是由连续变化的涨水曲线和退水曲线所组成,这仍然是它们共同的特点:任取一个洪水过程(或某一个设计时段),如果把各时刻的流量Q从大到小编为I(I0,l,……I),分析一下Q与I之间的相关关系,则可以发现它们的相关曲线都类似于退水曲线(图1),符合指数函数的变化规律,可表示为:Q,=Q(1)式中:I——排序变:『t(,≥0):Qi——I对应的流量Q.——,一0对应的流量,即最大流量m和B是和相关曲线形状有关的两个常数,可用资料统计方法求得.其近似值则可由下式直接计算:"o7.~inin导鲁)七czB=～】Ⅱ苦一I:(3)式巾:Q,I——最小流量及其排序号;0,I——某一巾问代表性流量及其排序号.—攀I"—,-～≤iII广一c,I1103El,5【I…』圆1流量排序关系上述西数关系就是洪水过程特性的综合反映,主要表现在如下两个方面:(1)洪水过程各时刻流量的大小与此时刻的排序变量I的大小成正比关系.只要各时刻的I:值一确定则不论洪水过程的峰量大小如何变化,其洪蜂洪谷位置以及各且于刻流量Q之间的相对大小关系仍不会改变,也就是说排序变量I是反映洪水过程形状的主要参数. 如果两个洪水过程各时刻的排序变量值都相同,则它们的过程形状必定基本相似.(2)洪水过程各时刻流量Q『的犬小在Q至之间随I的变化而连续变化,其变化规律只需Q.Q,Q三个已知点就能控制.也就是说Q.,Q,Q是反映洪水过程峰量大小的主要参数.Q.是最大流量控制值,Q是退水终点的衔接条件,Q则主要与洪量直接相关.如果知道了一个洪水过程的QQ,Q,也就等于知道了此洪水过程的峰量大小.2.讦算愿理l从上述特性可以看出,如果我们能够根据已知条件确定设计洪水过程线各时划的排序变量J,及Q.,Q,Q的数值,也就能控制住设计洪水过程线的形状和峰量大小困此,设计洪水过程线的计算可按如下原理进行: (1)根据已知的典型洪水过程线资料,求出各时刻的排序变量I并将其直接引用于设计洪水过程线的计算,可保证两者在形状上保持相似.鉴于排序变量I在计算设计洪水过程线中仪起控制形状的间接作用,其绝对值大小对计算成果没有什么影响为简化计算,可把典型洪水过程线的流量排序关系曲线假设为标准指数函数形式,令m=l,B—l,则排序变量I可由下式计算,q,,"()式中:q——t时刻典型洪水过程的流量;q——典型洪水过程的最大流量.-(2利用设计洪峰流量(最大流量),设计洪量或设计时段洪量(平均流量)羽J基流量(最小流量)等条件,作为控制设计洪水过程线峰量九小的参数Q.,Q.和Q,则设计洪水过程线各时刻的流量Q就能由式(1)直接进行计算.如果计算结果有较大的洪量误差,可以用调整Q值的办法重新计算一次,直到满意为止用基流量作为退水终点衔接条件时,应攒当地实际情况取值,但事实上基流量的取值大小对计算成果影响很小,为方便通用起见,可取为大于零的定值,比如等于1(三)计算方法1.计算规则设汁洪水一般都彳『多个设汁时段从上述计算原理可知,每一个设计时段的设汁洪水过程线都是能够计算的冈此当设计洪水有多个设计时段时,可以采用分段处理的办法解决.但为了保证设计洪水过程线在各肘段交界处能连续衔接,并不至发生数学运算柏困难还应遵循以下两个规91lJ(1)把前一计算时段的边界成果和后一计算时段的平均流量作为本计算时段的边界控制条件,以保证设计洪水过程线的连续衔接(2)汁舅顺序拨设计时鞋序的遵守进行.也就是说,后一殴计时段的边界成果就足本计算时段的退水衔接条件Q,q,,前一设计时段的平均流量就是本计算}f寸段的高水衔接条件Q.,q.这种处理办法,一般都能满足吼≥q(即I≥0)的条件,敛0遥葬可顺利进行2.计算步骤按照上述原理和规则,可把具体的计算步骤归纳如下:(1)准备工作.8.根据设计时段历时,确定典型洪水过程线牛}设计时段的时序范围, 并统计出各设计时段的洪量=.计算出典型洪水过程线和设计洪水过程线}}设计时段的平均流量,(2)逐段计算设计洪水过程线..蜂量大小参数取值,耍¨计算规则2.所述把本计算时段的平均流量取为Q,的初值.这是控制时段洪量的主要参数b.f{J式(4)计算备时刻的排序变量I及I,I.c.寸算设计洪水过程线.能山Q,Q及I,I按式(2).式(3)求出参数",B;再由式(1)计算Q;最后统计本计算时段设计洪水过程线的平均流量,与设汁值进行比较.若误差△不符合精度要求,将Q值乘以(1一△)再重新计算直至满意为止.3.算倒某水库按万年一遇洪水标准进行防洪安全复核,设计洪水的峰量大小如表l所选的典型洪水过程线如表7中的"ql"栏.试求设计洪水过程线,要求时段洪量的误差小于l.解:准备工作的计算成果见表l和表2,各设计J付段设计洪水过程线计算成果见表3～表7及图2.表1各设计时段洪■参数I段.MII.^段长,设wG.8O08.0|0典W2.5753.225范围2—20D一56表2各设计时段平均流量段QMlI2典l620设4l1表5第2设计时段计算参数(第l提计算)计算'r均{_}c量=38l计算设芷6-】8457表4第2设计时段计算参数(第2扶计算)计算平均流量36l计算误差=0557375表5第1设计时段计算参数(第1次计算)0.QQIBM典l620993582o.48921.0237】_000O1.0设48|02R23】3O0n.48g2】.02371.280】】.0343 算平均流量=2fi72计算误差=1.847172表6第1设计时段计算参数(第2冼计算)计掉平均流量=2645计算误差=0.8052826厂,I囤2典型,设计洪水过程线(P一0.01j'4特殊清况的处理使用本方法计算设计洪水过程线的必要条件是I.≥0,也就是说q.的取值必须大于或等于计算时段内典型洪水过程线任一时刻的流量q.当典型洪水过程线为单峰形状肘,都能自动满足这一使用条件,但典型洪水过程线为多峰形状时,则可能会出现以下两种特殊情况,应分别进行处理:'(1)如果有一个或多个较大的次峰位于洪峰时段以外的设计时段内,则次峰有可能大于前一设计时段的平均流量.若遇到这种情况,只需将再前一个设计时段的平均流量取为吼,问题就可解决(2t)如果设计洪水的设计时段历时的划分没有充分考虑典型洪水的过程特性,则可能出现某一设计时段的时序范围刚好位于典型洪水过程线洪谷位置的情况,至使这一设计时段的平均流量小于后一设计时段的平均流量表7设计洪水过程计算成果Iicc,f.,}.,I{"cz,}Q算fQ2ln2g4Ⅱ90?887388884421303670?995778274【18503I3{1l?0989692655】690323021?190662258714目0332701?302~?546514】52n42441?1039485456I如03522L1.5029432406l2303S200I?5027385361l050371821.69a35329Ij381641?80l23062873I8O39147I.91062702j337l0d01332?n10724l22540804ll202.1_352142004800d21ug2?2(197l92179484031n22.2761178.1664760d492?671661554000d5902.1012154l4{36046842?1702142133339047792.53161331240110t8742?5970I23l1528049692.3669l14106200鲫652?2661069923105l622.7739lD【94l98052j92?82359589Ol202.I13510I80053572.~58t)9I86】l6【.9】742766:0.259S1jO054542?9I∞S680375】'.2.70.53461300555:2?94988277 4646567627755884949442』01l7O1I1320】2】42013I610141t320lj160016140D17I30018I230】9ll5020la硼2IlO00229I423810275I256jI265g2275150.65691_2056493?00927772 284580.7742g38违反了设计时段越长平均流量越小的变化规律,此时若用本方法计算设计洪水过程线,虽然不会出现数学运算的困难,但参数m变为负值,计算结果是设计洪水过程线在典型洪水过程线的洪谷位置反而出现了洪峰,破坏了形状的相似性.对于这种情况,任何计算方法都无法解决,因为它是计算条件不合理所造成的. 要避免产生这种特殊情况的发生,应该在设计时段历时划分时注意典型洪水过程的变化特性,尽量照顾峰型的完整,时段的数目也不宜过多假如在计算设计洪水过程线时才发现这个问题,则也可以用舍弃这一设计时段的办法处理,仍可取得较好的计算成果8(四)结语(1)本计算方法主要利用退水曲线特性的原理来计算设计洪水过程线,故可称为退水曲线法.由于在计算时艟同时控制设计洪水过程线的峰量大小和形状,因此比目前采用的计算方法更完善.(2)本计算方法拒保证设计洪水过程线在各设计时段交界处连续衔接,没有人为修整的任意性.计算成果比较客观.(3)用本方法计算的设计洪水过程线的质量是比较高的.不仅各设计时段的洪量能达到指定的精度,而且其过程形状也必然和典型洪水过程线的形状基本相似.(下转第28页)到爆破抛掷的巨大能量的冲击而有所压密.这次在坝基河床钻孔,进行抽水试验和挖坑取样试验:覆盖层厚度2.3～7.7m,渗透系数最大值为1.1×lO～on~/s,覆盖层结构紧密,无槊空现象,级配连续,天然容重24T/m,估计今后爆破后的坝基干容重比白龙河大坝原型探井取样试验数据更好一些柴石滩水库工程坝址,属有限深透水地基,其渗透条件与石碴坝近似.因此,坝体坝基渗漏量的计算,按石碴坝有限深地基的近似解法.当库水位在正常高l60.4m时,坝体年渗漏量为422.Yyi~t,坝基年渗漏量98万ma, 为连续级配非发展性管涌土柴石滩大坝在坝高50m处目一个30ITt宽的平台,其作用是:(1)在万一灌淤防渗失效达不到渗流控制要求时,可在平台上再作垂直防渗,直捅基岩.(2)爆坑内残留石料约400万m,为完建工作和运行安全计,是需要搬运处理的这么大的方量要运到他处堆放不如冲填至坝坡上简便(3)增加丁坝的宽度对稳定更为有利(4)便于消除大爆破带来的畸形堆积的影响;6.关于施工安排及大坝整形加高枢纽施工共安排4年工期,先搞导流泄洪洞开挖衬砌,同时开挖药室;至第2年11月起爆成坝;然后利用雨季到来之前的半年时阃,搞整形加高到拦洪高程;第4年再加高到设计至于相似的程度如何,还可以通过参数mB的大小来判断.若m值大于l,则设计洪水过程线比典型洪水过程线肥硕.若B值太于I,则设计洪水过程线比典型洪水过程线退水速度更快.反之也然如果m和B都接近于l,则两者的形状完全相似.(4)本方法适应范围广,只要各设计时段历时取得合适,能够与典型洪水过程特性相匹配,则都可以用本方法顺利进行设计洪水过程线的计算2S高程,开挖衬砌溢洪道并扫尾我们在工作中考虑到年度投资的集中和先解决主要矛盾,设想一次设计分期施工把电站隧洞及厂房划为二期工程.在施工安排上,在太爆破之后立即整理爆堆上游坝坡面,以高压水冲诜,加速坝体的早期沉降,并爆醉裸露的大块石,填平补齐,用重型碾压机具压实,为水力冲填的斜墙施工造就一个平顺稳定的床面,保证冲填斜墙厚度的均匀水力冲填初期,应尽量用稀浆,使之充分灌淤坝体,改善其水工性能,,四,结语通过柴石滩水库工程可行性研究,深深感到定向爆破筑坝是一项能节约大量资金和加快建设速度的筑坝新技术一个工程,在导流泄洪建筑物施工的周时,就可进行主体工程施工,即同时开挖药室,待泄洪建筑物完建后,即可装药爆破爆破后只需稍加整理,随着坝前库水位的上升,用水力冲填灌淤等有效方法进行坝体防渗,与此同时进行输水工程和厂房的续建和机电安装,比常规施工方法可大大提前建成投产受益因此,推广定向爆破筑坝新技术不失为一条加快我国水利水电建设之有效途径.本文在写作过程巾.褥勋莉虹尧,黄园勋,棘巷或,叠常印等同志的帮助特此称谢,(5)本计算方法全部采用计算公式计算设计洪水过程线.故便于使用计算机,提高工作效率很有实用价值参考文献:1]中华^昆共和嗣水利部,电力工业部,水衬水电工程设计水计算规范$DJ2279(试行.水利电力出版}±l0E3年.[2]华东承利学院水文系犏水文顶拉,中国工业出版社,962年.:3]华东水{ll学院主编出工设手册第二卷.水利电力出版祉.1g84年。
