工程水文学课程设计总结报告
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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、资料方案与计算方案拟定
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。(表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
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采用经验频率公式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 。
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
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-μR≤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
设计中的问题与分析
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。