河海大學水文分析與計算課程設計報告

1、水文分析計算課程設計報告書學 院：水文水資源專 業(yè)：水文與水資源工程學 號：姓 名：指導老師：梁忠民、李國芳2015年06月12日南京目錄1設計任務1.2流域概況1.3資料情況及計算方案擬定 1.4計算步驟及主要成果 2.4 1 設計暴雨xp(t) 計算 2.4 11區(qū)域降雨資料檢驗 2.412頻率分析與設計雨量計算3.4 2 計算各種歷時同頻率雨量xt,p 9.4 3 選典型放大推求xp (t) 9.4 4 產(chǎn)匯流計算9.4. 4. 1徑流劃分及穩(wěn)滲區(qū)值率定 124 4 2地表匯流 1.7.4 5 由設計暴雨xp(t) 推求qp(t) 1.84 5 1產(chǎn)流計算 1.8.4 5 2地面匯流 1

2、.8.4 5 3地下匯流計算1.94 5 4設計洪水過程線2.05心得體會2.2.1、設計任務推求江西良田站設計洪水過程線，本次要求做p校,即推求qo.oi%（t）。2、流域基本概況良田是贛江的支流站。良田站以上控制的流域面積僅為44.5km：屬于小流域,如右圖所示。年降水均值在1500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、臺風雨，季節(jié)為 38月，暴雨歷時為23日。3、資料情況及計算方案擬定3.1資料情況u.需卅口法暹設計站（良田）流量資料缺乏，鄰近站雨量資料相對充分，具體如表3-1:站名實測暴雨流量系列特大暴雨、歷史洪水良田75

3、78 （4 年）3q=216m/s , n=80 （轉(zhuǎn)化成 x日，移置峽江站）峽江5380 （28 年）wg3680 （45 年）桑莊5780 （24 年）x 日=416mm n=100-150 （74.8.11 ）寨頭5780 （24 年）沙港特大梁雨x 日=396mm n=100-150 （69.6.30 ）（移置到寨頭站）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）（設計站（良田）流量資料缺乏，鄰近站雨量資料相對充分3.2 方案擬定本次課設采用間接法推求設計洪水，即是由推求的設計暴雨，經(jīng) 過產(chǎn)匯流計算得到設計洪水。示意圖如下：設計暴雨產(chǎn)匯流計算設計洪水j根據(jù)良田站及鄰

4、近雨 量站資料避行區(qū)域設 討暴雨引算：（1）根據(jù)區(qū)域內(nèi)次洪資 料建立本區(qū)域的產(chǎn) 匯流方案。4、設計暴雨xp（t）的計算4.1 設計暴雨k計算4.1.1 區(qū)域降雨資料檢驗為推求該區(qū)域設計面降雨量，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19812013年數(shù)據(jù)（74 年出現(xiàn)極值暴雨，不參加檢驗），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。站名吉安站嶗江站桑莊站寨頭站均值4. 4014. 4534, 3954 417f方方差0.0920. 1310. 1030. 091表4-1 吉安、桑莊、寨頭與峽江站最大一日降雨資

5、料均值、方差情況1） 均值檢驗選取均值差異最大的點希假設 h : x 1 = x 2構(gòu)造統(tǒng)計變量：t -董（x 1 ）和峽江站（x 2）兩站進行檢驗(x y)/(-與222 m n17! = 0.78(msj ns2)/(m n 2)取 =0.10,查得|t"2| =1.68 > |t|,接受假設h,即可認為吉安、桑莊、寨頭與峽江站均值相等。2）方差檢驗選取方差差異最大的桑莊站假設 h : s 1 = s 2s1）和寨頭站（s2）兩站進行檢驗構(gòu)造統(tǒng)計變量:= 1.19查得 fa /2（55,55）=1.567 ,fi-a/2（55,55）=0.638,所以接受域為（0.638,

6、1.567），則可以認為統(tǒng)計量f滿足接受域，即認為四個站的降 雨量數(shù)據(jù)滿足方差相等。綜上所述，可認為區(qū)域降雨資料來自同一總體，可以進行綜合。4.1.2頻率分析與設計雨量計算（1）特大值處理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x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，t c為凈雨歷 時（h）, t為匯流歷時（h）, r為地表徑流深（mrm, n為暴雨參數(shù)， 取0.6 , 為穩(wěn)滲率（mm/f）,取4.5 , 口用良

7、田站計算）：0.91*241-n*q1：511m=一0）1一二將口口露311|工 e 3,口口 工融一1 f li式申k/l/m嚴沙港站特大暴雨取重現(xiàn)期 n=150年，放置寨頭站進行頻率計算。桑莊站最大一日暴雨取重現(xiàn)期 n=150年。（2）排位分析及頻率計算先對吉安、峽江、桑莊、寨頭四個站進行頻率計算， 要考慮各站可能存在的特大暴雨系列值。各站的頻率方t算見表 4-2表4-2 各站頻率計算序號口女峽江桑莊雨量值頻率雨量值頻率雨量值頻率雨量值頻率mm%mm%mm%mm%1177.51.3293.91.2415.51.03961.02169.82.6272.92.8227.24.4173.74.4

8、31613.8192.94.4168.26.1170.86.14159.55.1185.76.0158.27.8163.07.85154.66.4183.37.6150.29.5155.19.56145.27.7178.99.2142.711.2148.611.27143.59.0169.210.8142.612.9146.212.9812810.3156.212.4133.214.6145.114.69126.711.5152.714.0130.616.4140.716.410125.612.813915.6129.518.1135.418.111123.214.1135.917.2124.

9、819.8133.319.812120.315.412918.8123.821.5126.621.51312016.7127.820.412123.2122.223.214115.817.912521.911524.9116.924.915115.619.2121.823.5112.726.611426.616115.320.5115.125.1111.428.3113.328.317114.521.8113.826.7111.230.0110.230.018114.323.1112.928.3109.831.7110.031.71911424.411229.9109.433.4107.133

10、.420113.225.6111.631.5108.735.1106.535.121112.926.9110.633.1103.836.8106.036.822109.828.2110.434.7101.238.5104.738.523109.529.5106.236.399.940.3104.540.324107.530.8105.537.997.242.09942.025107.432.1105.239.597.143.797.643.726106.633.3103.541.195.445.497.545.42710534.610342.794.328102.335

11、.9101.544.29448.896.748.829101.537.299.345.892.550.595.450.530101.438.59947.490.952.295.452.23199.539.795.349.090.753.990.253.93299.141.090.950.688.355.689.555.63397.642.390.652.285.157.388.157.3349543.687.553.885.159.084.859.03588.544.987.555.483.260.784.760.73688.446.286.857.082.562.483.762.43787.

12、747.48658.682.364.283.464.23887.548.785.860.279.565.982.865.9398650.085.661.87867.682.267.64084.451.384.563.477.669.379.569.34184.352.683.765.076.771.079.171.04282.253.882.166.574.572.778.572.74381.955.180.968.172.474.476.574.44481.356.480.469.772.476.175.676.14580.857.77871.370.877.874.177.84680.35

13、9.077.472.970.779.570.679.54779.660.377.274.570.281.270.581.2487961.576.976.17082.969.782.94976.662.87577.76984.669.584.6507664.17479.364.486.368.286.35174.265.471.880.963.788.163.588.15273.966.770.982.560.889.862.089.85373.167.970.484.160.691.559.791.55472.669.269.985.759.493.259.093.25571.770.569.

14、487.357.894.958.494.95671.571.861.588.854.196.657.796.65770.973.160.690.441.398.350.498.35870.574.460.392.0597075.658.893.66069.976.950.795.26169.878.245.296.8626979.544.598.46368.780.86467.982.16564.383.36663.684.6676385.96862.287.26960.988.57059.589.77158.491.07257.992.37357.293.67456.594.9755696.

15、27655.697.47744.398.7(3)四站適線結(jié)果圖吉安站:z50土m* 事建文本文替affl-干阡一、一i l_l一廠一:nle*laiiiib=i5：>-ul - 一 -*4d_4二4一ffl一ae ii ：!1 nhim himhim !93m = s! ee . s! i 1h191 (ji1 sss；i!鼎ii k?amk=：=!：!im nihi in i iii himiiilll ilf 岫i hi , m ran e!£!ss» ill ll!si!esixi五一 ii:11i iiv!=!：=! ill-l 二二之一- 1) m 1 (m

16、l iii r tail 1 ii ¥-i7-hjl! =! 1 m ikil ils l!se e!s!9i( d k(ii ihliiii :騁 !11 1101 !1 ubi hs!imiimi ! 1 mim 1 im biimi ；i：!：si jann id bai!s!esiil*k-1ih mihininihi ! 1 ) im bmwi 1 im baiiai b*-二1- atht11 11-二! w t=卷0zdu175ibu175log?»3。翱其1 ftp t。an，幻inn50045u40030070?nn50aiimh;h3e!ih!seh!l

17、!iei!e;；i；iilli;isi|.01 .05 .1.5151020 和 40 50 eq 70 bo 3095 s933.3岫桑莊站:qii4ia3a|75075bou52545d375inn225伽寨頭站:曲】(4)四站均值計算結(jié)果及其適線圖p黝+什峽江桑莊平均s 01267502. 5504. 7473. 5461.96 02255. 1469.756q.6442. 6432.00. 05238. 4426. 3502. 540 l 7392. 20. 1225. 9292. 3458370.7362. 00. 2213360.3415339.7332, 00.5f w5. 73

18、16. 6357. 6p 298.5292. 11_ 182,2283.4314.3267.3261, 8216s. 2250271. 3236.1231. 43159.8230.5246.6217.8213.65r 14s. 8205. 7215. 1r 194 6p 191. 11013ml171. 8173, 2163160. 320r us137.5132.3r i3i.ip 129.225110l2& 4119, 4120.7119. 130r 104. 9117.2109r 112.2r uo.84096. 2102. 593獗&97.65088.790.980.9

19、8887. 1608l981.271. 579, 178.47075 j72.7647rl 570. 8757l 768,960.86867, 4806g. 1皈157.9m 764. 09059.75&153.25s, s57. 49553. 354.55l3近453. 89750.55350.754. i52,19945. 35l450.352. 350.0 j99.5f 42,85150.2p 52,549. 199, 938. 350.549.752. 147. 8圖4-2 5個雨量站年最大雨量頻率曲線(5)推求xi 日，p=o.0i%由上表查處 x(i 日,p=o.oi%)=

20、461.9mm,則 x(24h,p=o.oi%)=1.1*x(i 日，p=o.oi%) =508.09mm。4. 2計算各種歷時同頻率雨量 x,p由暴雨公式ap_ ad-"-1%日,p瑞卜11推算t=3h , 6h, 9h, i2h, i5h, i8h, 2ih, 24h的設計暴雨值，結(jié)果如表 4-3。表4-3各短歷時設計暴雨t / h36g1215182124p) / inn221.2291.8343 2385.142 l 0452. 9481.7508.14. 3選典型放大推求xp (t)時殷20:00-23: do；jl -l ： jl2:00-5:005:00-8:00h:0

21、0-14:0014:0017:0026.431.?36. ij41.951.4221.270.728. b4. 4產(chǎn)匯流計算在設計暴雨中，由于稀遇頻率的設計暴雨量很大，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)滲率小算定地面徑流深r上和地下徑流深r下，再列表求 出如與假定的u相符，則假定的u即為所求值。徑流分割點繪良田站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r,利用斜線分割法進行水源劃分。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

22、直接徑流rg下部 分為地下徑流rg本次課設先采用梯形面積法求得 rg再用r-rg 求得rs3.6 aifrg = - (qa + qr】* or -ia) + (qb + qri*rs = rt-rg計算初損i=x-r,其中,x為總降雨量，r為總徑流，r=rt。率定w1、假定w ,計算r下和r上。時段取4 t=1h。若時段的降雨量累積和小于初損量，則全部雨量補充初損值。當累積降雨量大于初損值時，開始產(chǎn)生徑流。當x （t） w w時，全部產(chǎn)生底下徑流，則 r下（t） =g r上（t） 二0；當 x （t） >p 時，r下（t）= g r上（t） =x （t）-2、判斷p值的正確性。若rs至

23、r上，rg之r下，則p值即為良田站76.6所確定的w值；否則重新假定s轉(zhuǎn)1。4. 4. 1徑流劃分及穩(wěn)滲p值率定表4-4 良田站1976年6月17日次洪科值率定時段<ata ihlrrfljtkli*5, orti/ljr-b.lrikh129. 115. 1124.西2. 3020.哂4. 1320.1622626422ff311 :is. 241l2r v33.2i13, 613+649.6c3._b5l6. 516. 5412.5511.561. 31.31. 3q一 3：'7l 41.41. 40l. 40£330w：|97. 47 4414£2.41

24、 0£. 2h.242.2s1.2117. a7內(nèi)419e工總12e. 56. .42.ssl5她s3毛背站比年5月13、14、15日流量過程表4-5 毛背站1975年5月13日次洪科值率定時典（at=lh）kttr陛eut-iiwi/h假汽 j-4, sjoajrtrhrt卜115.3e. 160. 14il 14i1402：,'?：l90.9：0l9j30.3,i.80. o0oleji1l10l&833q306r s蹊5414.5<8h,7712, 1,12.14a i7.38工1&l0. 1上0915-154n4.810. 2103, 73,7工

25、t03.71112.32,32.302.301215lal。l90131.8ols0.s0ols00l4i30.時33l44表4-6 毛背站1976年7月9日次洪科值率定4田必%隼也eirn時段 (4t= ih)xttrii- km/h他定 i-4, 3 mi/hrtrtr下r±11.324.99c，002：.i1j：0037,90aj0d43.5cjquj537這51b. 4320. 033,7419. 7765541電3i.7711 210l 046. 3上qsil 7il 74=7. t4.27.49j. 1cl 1d. 1ol 1ij58此74(4)毛背站

26、77年6月26日良田站76年6月17. 18、19三日流量過程時序表4-7 毛背站1977年6月26日次洪科值率定時蛉t,n俄工j- ima也仰寶j(at- ih)irtkkrt112,517.5z00j0024.7r0003.&00014：,；00：uj53.20000&0.3qq0q714.5*372,琳e. 7g2. s46. 53317,3it. 31,0013. 30t 40u.909普蓼4. in25. on：.+,24. m102b,t28/74. 0024. 704,40m 30114.44.4i. hoa 4a1,也九oo12jij. op gd. qc口 d

27、o13000.000. j 口0.000. dq14.1cl 10.100. jo0. lc0. jq15c.20,20.200. 000,20q 0016t.4l41.較0.001,406 00170.&0.6d.600. 00o.eo0. 口口is000.000. 00o.oc0. 口口193.23.23. 200.003.206的0.003.4jl0. jo27,4823,34（5）各場次洪水的徑流分割結(jié)果及率定所得科值表4-8各場次洪水的徑流分割結(jié)果及率定所得科值盤田站76年6e毛背站7洋5月毛背站76年7月毛背站77年g月x/iun75. 606g. s

28、o137. 40115. 20r/iran50.61p 64.64132. 2997. 67i/ttw24. 995. 165. 1117. 53e_b33.8781. 2082. 4668. 33kt16. 7433. 4449. 8329. 34v4. 304. 805.004. 404. 4. 2地表匯流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、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。(1)q = na/j.嚴m(xù)阿丁 .與工其中，q為地表洪峰流量（m3/s）, m為匯流參數(shù)，取0.7, f為 流域面積（km2）, l

29、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為地表徑流深（mm, n為暴雨參數(shù)，取0.6 , 為穩(wěn)滲率（mm/f）, 取 4.5。對于良田流域，te<r,因此采用式（2）。（1） m初值的確定表4-9 m初值確定qnfljktc良田站指年6月27.930.644.515.4cl 00b6美.8740.31毛背站芮年5月30,440.&39.312,30. 002 l431.204ti. 60王，背站父蚌7m78.850.&31312.30. 00014ez虻12(l30毛背站77年洞93.03u

30、.639 一12.30. 002 li6s.331u.75故四站綜合，e =（0.31+0.6+0.8+0.75）/4=0.62（2） m值的檢驗（以毛背站76.7為例）計算步驟（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 過程的每個小-1匕推求qi = t戶務，. = lh：(2)對每個q,假定過程線為三角形，底寬為工=墨，q出現(xiàn)在 “處。(3)將各時段的三角形過程進行疊加，與實測洪水(扣除地下 徑流)對比。如相差太大重新假定 mi重新計算。表4-10 m=0.62時的地表流量 qs及對應底寬tt正q1ti120. 1632. 1413. 69221. 0033. 7&1

31、3, 58313. 2019. 3414. 9048. 6011. 5616. 24511. 5016. 3915. 3260. 000. 00-70, 000. 0080. 000. 00一92. 402. 5028 96-10l 20l 0924, 08 j112. 9013. 1420. 1812l 501. 4223. 03表4-11m=0.62時的地表流量演算時及icj.cjho受劉0.0o.c0,0107.?.o2. 014. 1h. lao20.2工口21. 112 22.s0.02fc. 1心。34.1e. 3員的1.40.059.45.0jo. 624, 48.32.71.:

32、肝z6.口27.130. 5il 14. 1lfi76.47.0”一 6犯口76. t3.020i.024.516.7a. 97.20. 17e.8g.。16.520. :iis. 48.2y.20.0?0.1, .1. .i13.it. i13.49.610.0.lj. 10.1.b4.311. i9.5ji 411.511.012.60. 50. 1il.2cldejs.712.06.c9,69.57.714. 40.70,20.4ou e13.01 d/7.66.?16. aj0.30.6ols40. e'14.0225.7s.60.5l1 3d.£

33、0.215. i3. 74.5t 31. 20.40l90.21b.c16.0l8& 55.31.30,4li0.113. e17. a2. 48.?0,5g.g18. jl.32.11. ?0. 6l5 57.7過i0.61.7cl6s.520.02 10,7l90.7l321.02.20.82 10,ss.s22. j2. 30l 32.3d.s1.23.01 ec324,00.5lo2.6l0r rmt u25.0.?1.02*81.1l62b. jj. ll 13.0l 15.827. j0. 4也4i： 7l2z738,

34、00.:0,3。飛l82,3 00.80.3l4l930.00.20.0 40l631.0也10.20.4毛背站1976年7月9日地表徑流過程線（m=0.62）毛背站7阱7月9日地表徑流過程線表4-12 m=0.56 時的地表流量qs及對應底寬t吐qiti120. 1629. 6314. 85221.0031. 12h. 73313. 208216. 174s. 60f 10. 66p 17. b251, v15. h16. 6260. 00f 0.0070. 000. 00ss 000. 00一92. 4。2. 3022. 7410l 20l 0026. 12112. 902. 39p 21

35、.12l 501,3121 98表4-13 m=0.56時的地表流量演算:屏jo. djj.：站和0.00.00,01.6.00.0s.3.n. 2工口1s.0loe2. 40. 03d. 94.c32.515.84. el20,054.35 .乳52l 17.22.4l(jbl. t6. 026. e26.2g/2.62.269. 27. c23.527.71114,84,373.820.514. 56.06.30. j?1.:17.5eks15. 27.2t.9u. 1.j0. 314 一 eis. 213. 5s.49.50. 30. 13. 064. 511. 311.

36、515.0119g1l10. 40.10.20. c59.812.8. s1le10. 27.s12.7u. 6.,2.3.152. 2j1 0f.fcs.7e. 6e.g14.30. 70. 2d. 5l45. 514. 1氏e6,96,09,00.239.515,.5.25,17.71.00.9j.:.32一1b. 01 64.26.31. 2一,q1.317. j17。2.3工ql 30. 51 20. 4ji 613.：2.43,61.50.51. 30.59.7l5n n 占.金1. s0. h1. 57. 920. 3lsc. 61 7->4 731. 1-.90,71. 30. 75, 122 j2-10. ?1 u.,75.23.1. 20. ei2. 2.5.一24. 0loc. e!2.：q. 95 j250.32 51.95.226. 3