工程水文學課程設計總結

2021-08-01 23:54:26 字數 3685 閱讀 4542

1、設計任務

推求江西良田站設計洪水過

程線(p=0.1%),校核p=0.01%

2、流域基本情況(如右圖)

良田站以上控制流域面積僅44.5km2,

年降雨1500-1600公釐,暴雨季節

3-8月,歷時2-3天,鄰近有四個

站(峽江,吉安,桑莊,寨頭)有

多年降雨資料。

3、資料方案與計算方案擬定

1、資料情況與方案

良田站水文資料很短,無法採用實測洪水資料推求設計洪水。因此,利用本地區暴雨資料推求設計暴雨,而後再推求設計洪水。(表1)

表1 良田站及其鄰近地區的實測暴雨系列、歷史洪水、特大暴雨情況

4、點設計暴雨xp(t)的推求

點設計暴雨的計算方法有:(1)單站點暴雨頻率計算。(2)點暴雨等直線圖法。(3)分割槽綜合法。本次採用分割槽綜合法。大致步驟如下:

1)以點代面 2)求舊的x1日,p 3)在轉換成xt,p(t=3h,6h...) 4)選典型放大

已經檢驗完成,四站為同一總體

2、頻率計算求最大一日暴雨x1日,p

因為前面我們一直到四站來自同一總體,所以可以採用均質法進行點暴雨頻率曲線的推求,其要點是將氣候一致區內各站暴雨資料系列的經驗分布點據,點繪在同一張機率格以上,經驗分布點據呈帶狀分布在總體附近,因此可以

通過點群中心擬合一條理論頻率曲線,作為總體分布曲線。

①採用經驗頻率公式p=m/n+1,及分開處理的方法計算各年點暴雨的經驗頻率。(見表二(ⅰ-ⅳ))

②線型:對各種歷時的暴雨量採用皮爾遜ⅲ型曲線。

③採用**適線法估計引數x均, cv,cs。將各站經驗頻率點繪於機率格紙上。

通過適線軟體,得出一條較為吻合的頻率曲線。x均=106.44 cv=0.5

cs=2.77 。(見圖一)

3、差頻率曲線求良田x0.01%,1日=812.44mm

(2)、設計暴雨過程的計算

用同頻率縮放法求良田0.01%設計暴雨過程。

1.選用74.8.11-12日新幹暴雨過程為典型見下表

2.各時段同頻率設計雨量計算公式

求出t=3,6,9,12,15,18,21,24小時雨量及其相鄰雨量差,為每隔三小時雨量,再以典型暴雨進行排位,即得設計暴雨。(見表三)

5、產匯流方案(蓄滿產流)

(一).產流方案及其引數

在設計暴雨中由於稀遇暴雨的

設計暴雨量很大,損失相對較小。

因此,一般採用簡化暴雨模型如右

圖。前段降雨盡量滿足土壤蓄水量。

即初損。而後假定μ(穩),酸的地面徑流深r上和地下徑流r 下。在列表求出μ,如與假定相符,則假定μ為所求。

1)點繪良田站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,雨量過程.(見圖二-五)

2)計算次洪總量r及降雨總量。(見表四(ⅰ-ⅳ))

3)初損i=x-r。

4)由流量過程線以地面停止點為控制分割出r上,r下

5)用試錯法求μ。假定μ列表計算r上,r下,如與分割的r上,

r下相近則μ為所採用值。

i x≥μ△t,r下=μ△t,r上=x-r下

ii x<μ△t,r下=x,r上=0

(二)匯流方案及引數

1.地表匯流

地表匯流的計算方法有:

經驗公式法:如單位線,經驗公式等

推理公式法:如等流時線法,水科院推理公式法,匯流係數法

(1)方案:採用推理公式,八省一院公式

本流域tc< ,因此採用後一公式

2)m值的初確定

選用毛背站76.7,77.6,75.

5,和良田站76.7,四次洪水用上述公式計算m值。良田f=44.

5km2,l=15.4km,j=0.0086毛背f=39.

3km2,l=12.3km,j=0.00214。

求各站的徑流峰值qm及tc,r上,由公式反推求得m。(見表五)

3)m值的檢驗

用m值推求洪水過程(只推求毛背站76.7)與實測值進行比較。計算步驟如下:

用m初值,對該次降雨過程的每個△t=1小時,按上式推求qitc=1小時

假定其過程線為三角形,底寬為ti= (見表六)

將各時段的三角形過程線疊加,與實測洪水過程線對比,如相差過大重新假定m值重複計算發現峰線時間與峰量不大,洪水總量也相差無幾,所以認為m值合理。

m值的單站綜合,點繪各次洪水,q/f-m相關圖,去上端區域穩定的mm值,為設計暴雨的m值,m=0.7。(見圖六)

6、由設計暴雨推求設計洪水過程

1.xp(t)的產流計算

由四中計算得各時段設計暴雨過程及五的產流方案所求μ進行地上,地下淨雨分割。因為良田站的資料少,所以所取用的引數μ是四個相鄰站的平均值。同上方計算地表徑流過程,△t取3小時。

(見表七,八)

r>μ r上=rr≤μ r上=0t.μ=13.05

r下r下=r

2。地表qs(t)計算

同樣,我們取良田四個站綜合的m作為由設計暴雨推求設計洪水的匯流係數。設計階段,無法估計初損,則假定i=0。

1)用公式qitc=3小時 (見表九,十)

2)假定其過程線為三角形,底寬為ti=

3)將各時段相應的三角過程線疊加,即得地表徑流過程,但由於qs(t)還要與qg疊加,所以qs(t)並未繪出。

3.地下匯流過程的推求

水文預報課程中把穩滲過程μ-t,作為線性水庫的入滲過程,用馬氏法演算,得出出流過程,即為本次降雨的地下匯流過程,在設計暴雨中,地下水比重小,多採用簡化三角形法。

①假定r下=∑μ=104.4

②出流過程為等腰三角形

③地下水出流底寬tg=2ts=

式中:ts為地面徑流出流底寬,由此得到地下出流洪峰流量。

④繪圖計算各時段地下出流流量qg

4.斷面設計洪水過程線的推求

在上將qs(t)與qg(t)疊加即可求設計洪水過程線,q=qs(t)+qg(t),式中qg(t)為地下徑流量,qs(t)為地表徑流量,△t=3小時。(見圖八,九)

第二部分

設計中的問題與分析

1.本課程設計中,由於水文計算本身的侷限,所以存在一系列的假設,如:進行同分布檢驗時,假設其降雨服從p-ⅲ型分布,又假設對其取對數後,又服從正態分佈;又如,在推求設計洪水中,由於無法估計初損,而假定初損為零。

以及推求地表,地下徑流時,又假定其為三角形,這些都會影響到設計結果的準確性。

2.本課程還有很大的經驗型因素,有許多細節問題需經過多次訓練才能做好。比如,地表,地下徑流的劃分。

這些都沒有乙個確切的標準以確定他們的取值,具有很大的隨機性,應該想出一些切實可行的辦法,以使這些模糊的概念明確化,這樣定能增加水文計算的精度。

經驗頻率計算是一難點,要分清歷時調查洪水與特大洪水的區別。歷史調查洪水並未發生於幾年中,而特大洪水由於比歷時洪水大,自然可排於其前面,而增加其重現期,而它又是實際發生在幾年中的,故幾年中的排位又能少了它,由於其重現期已經增大,故後幾年中只空位,不計算頻率。

4.設計過程的原則是,計算要偏於安全,即峰量要在可能的情況下大一些好,當然是以不任意修改數字使其無限制的大為前提的,在由實測徑流過程計算次洪總量r及地下總量r下時,採用的是矩形公式r=∑q*3*3600*1000/10002f.我發現這一公式雖然簡單但結果明顯偏大,導致最後計算得出的μ偏大,而造成設計洪水峰量偏小。

5.在劃分r上與r下時,即計算μ值時,由於是用實測資料試算,故每一場降雨都有初損i,這時就應該注意當出現第乙個淨雨時段時,其下滲率不一定等於穩滲率而應用公式μ·=x淨/x,μ穩來進行計算。

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