石河子大学农业水利工程专业《水文学及水利计算》课程设计班级：10级农水四班姓名：倪显锋学号：88指导老师：刘兵设计成绩：水利建筑工程学院2012年6月30日——7月13日目录（1）任务书-------------------------------------------------------------第3页（2）设计来水过程计算------------------------------------------------第6页（3）设计用水过程计算------------------------------------------------第18页（4）不计损失兴利调节计算------------------------------------------第20页（5）计入损失兴利调节计算------------------------------------------第22页（6）设计洪水过程计算------------------------------------------------第27页（7）调洪计算------------------------------------------------------------第34页（8）课程设计心得------------------------------------------------------第36页一任务书一、目的课程设计是培养学生运用所学理论知识解决实际问题的重要环节。
主要目的在于：较系统的复习、巩固所学理论，联系实际、解决生产的问题；使学生初步了解和掌握设计工作的内容、方法和步骤；培养学生分析问题、解决问题的能力。
二、选题本课程为：安集海灌区引、蓄水工程规划设计中的水文水利计算。
三、资料（一）位置安集海灌区位于新疆维吾尔自治区沙湾县境内的西部，距沙湾县城约20公里。
处于准葛尔盆地南缘，天山北坡的八音沟河冲积扇和冲积平原上。
（二）水源及水文1、水源主要水源是八音沟河，其次春季有部分融雪水。
2、水文资料①八音沟发源于天山山系中部的伊乃尔卡山的北坡。
全长约100-120公里，河川径流主要为高山冰雪补给，山区暴雨对洪水的形成起重要作用。
黑山头水文站为基本测站，建于1954年，为准备渠首上移，于1966年在头道沟设专用测站，至1971年撤消，测站位置见八音沟示意图。
②黑山头站集水面积1688Km3，河床纵坡比约1/70，河床宽约300m左右。
两岸为40-60m的砂卵石沉积层悬崖，在测站附近建的渠首将报废。
黑山头站至安大桥约15Km，河床纵坡比约1/70-1/100，河床宽约1000m，为卵石组成。
河床渗漏严重，据短期测定一般渗漏损失为35-45%，枯水期达70-80%。
安大桥至水库附近河道长约12Km，河床纵坡比为1/100-1/200，河床为砂砾石，两岸为砂石和壤土覆盖。
黑山头站历史逐年平均流量如表1；黑山头站悬移质含沙量如表2；黑山头站推移质输沙率如表3；黑山头站最大流量和最小流量如表4。
③头道沟水文站在黑山头站上游约15Km处，集水面积约为1500Km2。
头道沟站历年逐月平均流量如表5；头道沟站推移质输沙率如表6；头道沟站悬移质输沙率如表7。
（三）气象由安集海气象站观测资料获取。
1、历年逐月平均降水量如表8；2、历年逐月蒸发量如表9。
（四）作物种植比例、灌溉制度及可耕地1、乡镇、团场种植比例如表10和表11；2、作物灌溉制度如表12；3、可耕地：乡镇拟6万亩，团场43万亩。
（五）安集海水库水位~面积~库容关系如表13。
（六）其他1、年径流量统计参数比较如表14；2、洪峰、洪量频率计算成果统计如表15。
四、任务一．为进一步发展农牧业，生产更多的农牧产品，更好地促进乌鲁木齐、石河子、奎屯、克拉玛依等大中城市的工业发展，繁荣城乡经济，需建引、蓄水工程。
由于原黑山头渠首因淤积严重，拟在头道沟建新渠首，下游黑山头渠首作为冲沙水回收渠首。
头道沟至黑山头引水渠线长18Km，黑山头至灌区附近的总分水闸，引水渠线长17.4Km，设计流量为60m3/s。
总分水闸闸前水位定为614.40m，总分水闸向东分水出冬夏引水渠，设计流量为20m3/s。
水库为贯注式平原水库，设东、西两座泄水闸，西泄水闸考虑水库防洪保坝，设计流量为30m3/s，东泄水闸设计流量为6m3/s。
两泄水闸平均水位均为453.00m。
二．为确定引、蓄水工程的规模、尺寸，需求出两种灌溉保证率情况下的设计年径流来水过程；确定头道沟渠首的引水流量；计算两种灌溉面积情况下的用水过程；进行水库兴利调节计算，求出所需要的库容。
三．为保证大坝安全，求出设计保准和校核标准情况的设计洪水过程，进行调洪演算，求出设计调洪库容和下泄流量过程，最高洪水位。
二设计来水过程为提高资料的代表性。
先利用黑山头站的资料将头道沟站的历年逐月平均流量展延（讯期6，7，8，9月回归分析，其他月给出）表1 6月黑山头站与头道沟站月均流量相关计算表① 均值x =∑=ni i x n 11=6870.99= ∑==ni i y n y 11=6400.109= ②均方差=x σ1)1(21--∑=n kxni x i=y σ=y1)1(21--∑=n kni y i=③ 相关系数()()()()∑∑∑===----=ni ni y x y ni x iii ikkk kr 112211111=r>说明黑山头水文站汛期来水与头道沟水文站汛期来水相关密切④ 回归系数R x y /=ryxσσ=⨯94.56.5 =≈ ⑤ y 倚x 的线性回归方程()x x R y y i x y -+=/= x+ ⑥ 回归直线的均方误差 S y = y σ21r -= 即占y 的%。
小于15%由六月份的计算七、八、九月的流量相同，得到：6月的相关方程：y=x + 7月的相关方程：y=x +8月的相关方程：y=x 月的相关方程：y=x其余月份按回归方程计算，其中十、十一月的月流量相关系数r>，得相关方程10月的相关方程：y=x 11月的相关方程：y=x 十二月至五月的月流量相关系数r<，通过做相关曲线得相关方程1月的相关方程y=2x +x 2月的相关方程y=3x 2x x 3月的相关方程y==2x +x 4月的相关方程y=3x +2x x 5月的相关方程y=2x +x + 根据相关方程，计算出各月流量，进行展延：表2 头道沟站讯期平均流量展延成果表10112．根据表2，3，4，将第一年7月到第二年6划分为1个水利年度，对1954-1978年的平均流量进行频率计算表3 头道沟站平均流量频率计算表12131415根据表3进行配线①选定Cv=，Cs=4Cv=进行配线，发现频率曲线的中段与经验频率点据配合完好，但头部和尾部偏低。
②改变参数，选定Cv=，Cs=6Cv=进行配线，头部和尾部偏高。
③再次改变参数，选定Cv=，Cs=5Cv=进行配线，配合完好。
表4 频率曲线选配计算表1718图1第一次配线图2第二次配线图3第三次配线3.为确定设计年径流量的年内分配，选取设计保证率为75%的年径流为代表年，查频率曲线可得P=75%是所对应的平均流量是10.50m 3/s 。
结合枯水年保证率，根据代表年的选取原则选取1967-1968水利年度为代表年，其平均流量为9.3 m 3/s ，采用同倍比法对年径流量过程线进行缩放。
缩放比：K 年=年，代年，Q p Q =30.950.10= 表5 代表年（1967-1968）年径流量同倍比缩放表月年 7 8 910 11 12 123456缩放前33 29缩放后三设计用水过程计算拟订乡镇灌溉面积10万亩，团场灌溉面积38万亩。
物面积表8安集海灌区农作物面积及各月用水量2.河道冲沙用水本次设计由于资料不足等原因，冲沙用水以推移质泥沙计算，沙水比为1：50。
表9 头道沟站推移质输沙率∑==6161j i w w 沙；②河流月平均输沙率：r t w w /沙沙=； 式中:t------河流月输沙时间，以秒记，t=×24×3600=2626560s; r------泥沙颗粒的干容重，取：r=吨/ m 3 ，即r=吨/ m 3; ③河流月平均冲沙水量计算：沙w = 水w ×50 计算结果列入表10中四 不计损失兴利调节计算1．设计保证率P=75%，灌溉面积为乡团48万亩，典型年为1967-1968年，不计损失计算结果见表11。
①月径流量Q ：参见表2②月径流水量W:W=10000864004.30⨯⨯Q③ 大河来沙，渠首冲沙及冲沙用水见表11 ④该表中兴利调节为二次运用，兴利库容为：V 兴=+=万m 3⑤ 确定死库容：V 死=rV 最大月份含沙量兴ρ⨯⨯T=万m 3泥沙容重r=~m 3表11 安集海水库兴利年调节计算表(不计损失) （乡团灌溉面积 48 万亩，保证率为 75 %）典型年为 67~68 年注：（3）=（2）××86400/10000；将5、6月份的泥沙分配于7、8月份大水时进行冲沙。
（6）=（5）×50025（7）=（3）-（6）；（8）=（6）×20%；（9）=（6）-（8）；（10）=（9）×30%；（11）=（9）-（10）；（12）=（7）+（10）单独3月份融雪300万m3;（13）=(11) ×20%; (14）=灌溉用水;(15)=(12)-(14)；（17）=（13）+（15）-（16）未考虑死库容26五计入损失兴利调节计算1．确定蒸发损失E=(Zo K-Xo)A式中： E——蒸发损失Zo——各月多年平均睡眠蒸发器读数Xo——各月多年平均降雨量A——月平均水面面积20mm蒸发皿折损系数Kw值月份12345678911112K w2. 设计保证率P=75%，乡团灌溉面积52万亩，典型年为1967-1968年，计入损失计算见表13。
①该水库为二次运用，兴利库容为：V兴=+=万m3②查水位-面积-容积曲线得到月平均水位面积③蒸发损失由数据代入公式可得④V总 =V兴+V死=+=万m3表13 安集海水库兴利年调节计算表(计损失)3031注:(2)=上表中(12)+(13)；（3）=上表中（14）；802 死V 万m 3六设计洪水过程计算1．资料表14 巴音沟河最大、最小流量统计2．洪峰洪量频率计算表15 黑山头站最大流量频率计算表由表18可以算出：x =233.2458=106.88 m 3/s ω=1)1(21--∑=n kni i=选定Cv=5,Cs=5 Cv=25进行配线，发现曲线上部与中部配合不齐。
重新选定参数，取Cv=45,Cs=5 Cv=进行配线，配合较好。