河海大學(xué)水文分析與計算課程設(shè)計報告-江西良田站設(shè)計

1、<p>　　水文分析計算課程設(shè)計報告書</p><p>　　學(xué) 院： 水文水資源 </p><p>　　專 業(yè)： 水文與水資源工程 </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導(dǎo)老師： 梁忠民、李

2、國芳 </p><p>　　2015年06月12日</p><p><b>　　南 京</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1、設(shè)計任務(wù)1</b></p><p><b>　　2、流域概況

3、1</b></p><p>　　3、資料情況及計算方案擬定1</p><p>　　4、計算步驟及主要成果2</p><p>　　4．1 設(shè)計暴雨Xp(t)計算2</p><p>　　4．1．1 區(qū)域降雨資料檢驗2</p><p>　　4．1．2 頻率分析與設(shè)計雨量計算3</p>&

4、lt;p>　　4．2計算各種歷時同頻率雨量Xt,P9</p><p>　　4．3 選典型放大推求XP (t)9</p><p>　　4．4 產(chǎn)匯流計算9</p><p>　　4．4．1 徑流劃分及穩(wěn)滲μ值率定12</p><p>　　4．4．2 地表匯流17</p><p>　　4．5 由設(shè)計暴雨XP(

5、t)推求QP(t)18</p><p>　　4．5．1 產(chǎn)流計算18</p><p>　　4．5．2 地面匯流18</p><p>　　4．5．3地下匯流計算19</p><p>　　4．5．4 設(shè)計洪水過程線20</p><p><b>　　5、心得體會22</b></p>

6、;<p><b>　　1、設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　推求江西良田站設(shè)計洪水過程線,本次要求做P校,即推求Q0.01%(t)。</p><p><b>　　2、流域基本概況</b></p><p>　　良田是贛江的支流站。良田站以上控制的流域面積僅為44.5km2，屬于小流域，如右圖所示。年降水均值

7、在1500～1600mm之內(nèi)，變差系數(shù)Cv為0.2，即該地區(qū)降雨充沛，年際變化小，地處濕潤地區(qū)。暴雨集中。暴雨多為氣旋雨、臺風(fēng)雨，季節(jié)為3～8月，暴雨歷時為2～3日。</p><p>　　3、資料情況及計算方案擬定</p><p><b>　　3.1資料情況</b></p><p>　　設(shè)計站（良田）流量資料缺乏，鄰近站雨量資料相對充分，具體如

8、表3-1：</p><p>　　表3-1 良田站及鄰近地區(qū)的實測暴雨系列、歷時洪水、特大暴雨資料</p><p>　?。ㄔO(shè)計站(良田)流量資料缺乏，鄰近站雨量資料相對充分。）</p><p><b>　　3.2 方案擬定</b></p><p>　　本次課設(shè)采用間接法推求設(shè)計洪水，即是由推求的設(shè)計暴雨，經(jīng)過產(chǎn)匯流計算得

9、到設(shè)計洪水。示意圖如下：</p><p>　　4、設(shè)計暴雨XP(t)的計算</p><p>　　4.1 設(shè)計暴雨Xp(t)計算</p><p>　　4.1.1區(qū)域降雨資料檢驗</p><p>　　為推求該區(qū)域設(shè)計面降雨量，選取吉安、桑莊、寨頭與峽江四站降雨檢驗該區(qū)降雨是否選同一總體。選擇四站1981～2013年數(shù)據(jù)（74年出現(xiàn)極值暴雨，不參加

10、檢驗），對各站數(shù)據(jù)取自然對數(shù)，對轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)進(jìn)行均值與方差檢驗，各站轉(zhuǎn)換后系列的均值及方差見表4-1。</p><p>　　表4-1 吉安、桑莊、寨頭與峽江站最大一日降雨資料均值、方差情況</p><p><b>　　均值檢驗</b></p><p>　　選取均值差異最大的吉安站（X 1 ）和峽江站（X 2）兩站進(jìn)行檢驗。</p>

11、<p>　　假設(shè)H : X 1 = X 2 </p><p><b>　　構(gòu)造統(tǒng)計變量：</b></p><p><b>　　= 0.78</b></p><p>　　取α=0.10，查得 |tα/2| =1.68 > |t|，接受假設(shè)H，即可認(rèn)為吉安、桑莊、寨頭與峽江站均值相等。</p>

12、<p><b>　　方差檢驗</b></p><p>　　選取方差差異最大的桑莊站（S1）和寨頭站（S2）兩站進(jìn)行檢驗。</p><p>　　假設(shè)H : S 1 = S 2</p><p><b>　　構(gòu)造統(tǒng)計變量：</b></p><p><b>　　=1.19</b

13、></p><p>　　查得Fα/2(55,55)=1.567 , F1-α/2(55,55)=0.638,所以接受域為 （0.638,1.567）,則可以認(rèn)為統(tǒng)計量F滿足接受域,即認(rèn)為四個站的降雨量數(shù)據(jù)滿足方差相等。</p><p>　　綜上所述，可認(rèn)為區(qū)域降雨資料來自同一總體，可以進(jìn)行綜合。</p><p>　　4.1.2頻率分析與設(shè)計雨量計算</p

14、><p><b>　?。?）特大值處理</b></p><p>　　峽江站特大暴雨由良田站歷史洪水轉(zhuǎn)換而來，則良田站（峽江站）的X1日=293.9mm。公式如下（其中，Q為地表凈峰流量（m3/s），m為匯流參數(shù)，取0.7，F(xiàn)為流域面積（km2），L為出口斷面沿主河道至分水嶺的最長距離（km），J為沿L的坡面和河道平均比降，tc為凈雨歷時（h）， 為匯流歷時（h），R為地表

15、徑流深（mm），n為暴雨參數(shù)，取0.6， 為穩(wěn)滲率（mm/h），取4.5， 用良田站計算）： </p><p>　　沙港站特大暴雨取重現(xiàn)期N=150年，放置寨頭站進(jìn)行頻率計算。</p><p>　　桑莊站最大一日暴雨取重現(xiàn)期N=150年。</p><p>　?。?）排位分析及頻率計算</p><p>　　先對吉安、峽江、桑莊、寨頭四個站進(jìn)行頻

16、率計算，要考慮各站可能存在的特大暴雨系列值。各站的頻率計算見表4-2</p><p>　　表4-2 各站頻率計算</p><p>　?。?）四站適線結(jié)果圖</p><p><b>　　吉安站：</b></p><p><b>　　峽江站：</b></p><p><b

17、>　　桑莊站：</b></p><p><b>　　寨頭站：</b></p><p>　　四站均值計算結(jié)果及其適線圖</p><p>　　圖4-2 5個雨量站年最大雨量頻率曲線</p><p>　?。?） 推求X1日，P=0.01%</p><p>　　由上表查處X（1日，P=

18、0.01%）=461.9mm，則X（24h，P=0.01%）=1.1*X（1日，P=0.01%）=508.09mm。</p><p>　　4．2計算各種歷時同頻率雨量Xt,P </p><p>　　由暴雨公式 推算t=3h，6h，9h，12h，15h，18h，21h，24h的設(shè)計暴雨值，結(jié)果如表4-3。</p><p>　　表4-3 各短歷時設(shè)計暴雨</p&

19、gt;<p>　　4．3 選典型放大推求XP (t)</p><p><b>　　4．4 產(chǎn)匯流計算</b></p><p>　　在設(shè)計暴雨中，由于稀遇頻率的設(shè)計暴雨量很大，損失相對較小，因此，一般采用簡化模型。即前段降雨盡量滿足土壤蓄水量，即初損，而后假定穩(wěn)滲率 ，算定地面徑流深R上和地下徑流深R下，再列表求出 ，如與假定的 相符，則假定的 即為所求值

20、。</p><p><b>　　徑流分割</b></p><p>　　點繪良田站76.6、毛背站75.5、76.7以及77.6的流量和雨量過程。利用平割法計算Rt，利用斜線分割法進(jìn)行水源劃分。先尋找洪水過程的直接徑流終止點B，然后用斜線連接起漲點A與終止點B，將實測流量過程線分為兩部分，斜線AB上部分為直接徑流RS，下部分為地下徑流RG。本次課設(shè)先采用梯形面積法求得R

21、G，再用Rt-RG求得RS。</p><p><b>　　計算初損 </b></p><p>　　，其中,x為總降雨量，R為總徑流，R=Rt。</p><p><b>　　率定μ</b></p><p>　　1、假定μ，計算R下和R上。時段取△t=1h。</p><p&g

22、t;　　若時段的降雨量累積和小于初損量，則全部雨量補(bǔ)充初損值。</p><p>　　當(dāng)累積降雨量大于初損值時，開始產(chǎn)生徑流。</p><p>　　當(dāng)X（t）≤μ時，全部產(chǎn)生底下徑流，則R下（t）=μ，R上（t）=0；</p><p>　　當(dāng)X（t）>μ時，R下（t）=μ，R上（t）=X（t）-μ。</p><p>　　2、判斷μ值的正確

23、性。</p><p>　　若RS=ΣR上，RG=ΣR下，則μ值即為良田站76.6所確定的μ值；</p><p>　　否則重新假定μ，轉(zhuǎn)1。</p><p>　　4．4．1 徑流劃分及穩(wěn)滲μ值率定</p><p>　　（1）良田站76年6月17日</p><p>　　表4-4 良田站1976年6月17日次洪μ值率定&l

24、t;/p><p>　　（2）毛背站75年5月13日</p><p>　　表4-5 毛背站1975年5月13日次洪μ值率定</p><p>　?。?）毛背站76年7月9日</p><p>　　表4-6 毛背站1976年7月9日次洪μ值率定</p><p>　?。?）毛背站77年6月26日</p><p

25、>　　表4-7 毛背站1977年6月26日次洪μ值率定</p><p>　?。?）各場次洪水的徑流分割結(jié)果及率定所得μ值</p><p>　　表4-8 各場次洪水的徑流分割結(jié)果及率定所得μ值</p><p>　　4．4．2 地表匯流</p><p>　　地面匯流的計算方法有經(jīng)驗公式法（如單位線、經(jīng)驗公式等）和推理公式法（如等流時線法、

26、水科院推理公式法、推理△過程線法、匯流系數(shù)法等）。本次采用八省一院公式。</p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　其中，Q為地表洪峰流量（m3/s），m為匯流參數(shù)，取0.7，F(xiàn)為流域面積（km2），L為出口斷面沿主河道至分水嶺的最長距離（km），J為沿L的

27、坡面和河道平均比降，tc為凈雨歷時（h）， 為匯流歷時（h），R為地表徑流深（mm），n為暴雨參數(shù)，取0.6， 為穩(wěn)滲率（mm/h），取4.5。</p><p>　　對于良田流域， ，因此采用式（2）。</p><p><b>　?。?）m初值的確定</b></p><p>　　表4-9 m初值確定</p><p>　

28、　故四站綜合, =(0.31+0.6+0.8+0.75)/4=0.62</p><p>　　（2）m值的檢驗（以毛背站76.7為例）</p><p><b>　　計算步驟</b></p><p>　　（1）根據(jù)表18中計算的初值m、八省一院公式，對該次的降雨過程的每個 推求 ， </p><p>　?。?）對每個Qi

29、，假定過程線為三角形，底寬為 Qi出現(xiàn)在 處。</p><p>　?。?）將各時段的三角形過程進(jìn)行疊加，與實測洪水（扣除地下徑流）對比。如相差太大重新假定m，重新計算。</p><p>　　表4-10 m=0.62時的地表流量Qs及對應(yīng)底寬T</p><p>　　表4-11 m=0.62時的地表流量演算</p><p>　　毛背站1976

30、年7月9日地表徑流過程線（m=0.62）</p><p>　　表4-12 m=0.56時的地表流量Qs及對應(yīng)底寬</p><p>　　表4-13 m=0.56時的地表流量演算</p><p>　　毛背站1976年7月9日地表徑流過程線（m=0.56）</p><p>　　可以看出m=0.56時實測與計算徑流量線擬合的更好。</p&g

31、t;<p>　　（3）m值綜合（以毛背站76.7為例）</p><p>　　點繪各次洪水的 Q/F～m　圖，取上端趨于穩(wěn)定的m值，為設(shè)計暴雨之m值。</p><p>　　表4-14 各場次洪水Qs/F～ m關(guān)系統(tǒng)計</p><p>　　由各次洪水的 Q/F～m圖，取上端趨于穩(wěn)定的m值（為0.8），設(shè)計暴雨之m值（實際運用時，選用通過檢驗后的四站m值進(jìn)

32、行綜合，為0.7）。</p><p>　　4．5 由設(shè)計暴雨XP(t)推求QP(t)</p><p>　　4．5．1 產(chǎn)流計算</p><p>　　由4.4可知， mm/h，再按前面過程分水源，（I=0）。 計算結(jié)果見表20。</p><p>　　表4-15 產(chǎn)流計算及分水源</p><p>　　4．5．2 地面匯流

33、</p><p>　　計算步驟同4.4.2地表匯流計算中m值檢驗方法相同。取m=0.7。 </p><p>　　表4-16 Qs、Ti計算</p><p>　　表4-17 地表匯流計算</p><p>　　4．5．3地下匯流計算</p><p>　　Ts（Δt=1h）為37，則Tg（Δt=1h）為74，Rg（mm）

34、為105.6mm，Qgm(m3/s)為35.3。具體計算表格如表4-17。</p><p>　　表4-17 地下匯流計算表格</p><p>　　4．5．4 設(shè)計洪水過程線</p><p>　　計算結(jié)果見表4-18。</p><p>　　表4-18 設(shè)計洪水過程線</p><p><b>　　5、心得體會

35、</b></p><p>　　一周的水文分析計算課設(shè)很快結(jié)束了。由于剛結(jié)束水利計算枯燥的課程設(shè)計，本以為水文分析的工作量應(yīng)該會有所減少，但事實證明其過程并不如預(yù)想的美好。</p><p>　　由于種種原因，我第一天都沒有進(jìn)行課設(shè)，所以直到第二天開始入手后，始終有一種追趕者的感覺?？晌也]有敷衍過程，每一步都是經(jīng)過了自己的認(rèn)真計算。在具體計算分析過程中，我遇到了以下幾點問題或收獲

36、：（1)利用斜線法進(jìn)行徑流分割時，更多地是靠自我感覺，而并沒有定量地算出應(yīng)選擇某一段，所以每個人會存在選取誤差；</p><p>　?。?）對m值檢驗時，由實測值和計算值的圖形擬合程度來判斷是否正確。但擬合程度也是憑個人主觀意識，并沒有具體的誤差要求。（估計是老師很善良，減少了我們的工作量）；（3）在產(chǎn)匯流計算時，涉及到了大量的插值計算工作。之前我是自己在每一行或列都插入公式，后來運用了trend函數(shù)，不過在行列