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：2010510188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年份黑山头站月均流量X(m3/s)头道沟站月均流量Y(m3/s)KxKyKx-1 K y-1(Kx-1)2(Ky-1)2(Kx-1)(Ky-1)1966 15.900 0.955 17.900 0.982 -0.045 -0.018 0.002 0.000 0.001 1967 22.800 1.370 23.400 1.283 0.370 0.283 0.137 0.080 0.105 1968 17.700 1.063 19.200 1.053 0.063 0.053 0.004 0.003 0.003 1969 22.400 1.346 25.200 1.382 0.346 0.382 0.120 0.146 0.132 1970 11.200 0.673 11.300 0.620 -0.327 -0.380 0.107 0.145 0.124 1971 9.870 0.593 12.400 0.680 -0.407 -0.320 0.166 0.102 0.130 平均值16.645 18.233求和99.870 109.400 0.000 0.000 0.535 0.476 0.496① 均值x =∑=n i i x n 11=6870.99=16.645 ∑==ni i y n y 11=6400.109=18.233②均方差=x σ1)1(21--∑=n kxni x i=5.445y σ=y1)1(21--∑=n kni y i=5.628③ 相关系数()()()()∑∑∑===----=ni ni y x y ni x iii ikkk kr 112211111= 0.982r>0.8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 /=ry x σσ=0.98⨯94.56.5 =1.015≈1 ⑤ y 倚x 的线性回归方程()x x R y y i x y -+=/= x+1.588⑥ 回归直线的均方误差S y = y σ21r -=1.067 即占y 的5.85%。
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 +1.5887月的相关方程：y=1.012x +2.16 8月的相关方程：y=1.100x -1.261 9月的相关方程：y=1.253x -1.163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>0.8，得相关方程10月的相关方程：y=1.585x-1.411月的相关方程：y=1.603x-0.55十二月至五月的月流量相关系数r<0.8，通过做相关曲线得相关方程1月的相关方程y=-4.31462x+14.73x-9.7142月的相关方程y=27.1353x-134.422x+218.86x-114.343月的相关方程y==-54.5362x+203.22x-186.534月的相关方程y=-24.9153x+146.582x-283.76x+183.375月的相关方程y=0.092x+0.346x+2.2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头道沟年月7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 61954 22.70433.059 13.372 5.891 2.816 1.912 1.9124.7059290.6746.136 2.55211.7881955 35.86031.849 11.868 9.426 4.211 3.436 3.4362.2986111.8213.939 2.65017.78810.140481956 37.27635.809 9.989 5.733 3.618 3.252 3.2522.4338042.412.9203.54512.78810.333141957 26.14430.969 10.991 5.733 3.778 3.348 3.3483.0967542.6333.217 2.66618.88810.793731958 37.07448.789 19.261 8.586 4.596 2.944 2.9443.0181122.7847.759 2.80115.8889.6798051959 51.34333.059 23.646 10.503 7.401 3.239 3.2392.8508661.7666.360 3.77415.78812.918821960 37.78229.759 17.131 6.842 4.307 3.534 3.5349.0908212.7864.261 4.28516.28814.119781961 28.47225.139 16.128 5.669 3.634 3.249 3.249 2.326762.3142.162 4.83716.38810.886051962 44.46250.989 21.015 7.635 5.237 3.203 3.203 3.07762.42512.557 8.02324.28811.322021963 35.35439.109 11.342 5.162 4.371 3.157 3.157 3.641742.5365.898 3.85018.18814.150881964 34.74648.789 11.868 6.319 4.820 4.754 4.7543.1137382.6473.0774.05321.68811.485691965 42.84233.499 12.495 6.414 4.371 2.192 2.1922.6551392.7584.478 4.03518.28812.14191966 33.00045.200 22.200 8.010 4.620 4.180 2.720 2.642.752.430 2.70017.90011.079471967 33.00029.000 7.350 4.820 3.020 2.670 3.380 3.362.952.800 7.27023.40013.364171968 36.60028.600 8.960 5.060 3.400 2.360 2.030 2.232.132.020 4.15019.2009.3016671969 42.60040.100 12.500 5.930 3.430 3.330 1.210 1.682.412.980 6.08025.20010.378331970 41.80028.900 18.900 6.980 3.850 2.390 2.800 2.562.543.170 5.21011.30011.289171971 38.80033.600 15.300 6.970 4.470 2.890 2.000 2.422.693.270 3.93012.40010.794171972 30.19239.109 12.244 6.715 4.980 2.192 2.1922.5787992.7842.522 7.03023.68811.90221973 36.66926.899 15.502 6.271 4.211 3.382 3.3822.5338032.2762.6303.92015.98810.513551974 47.49834.599 8.811 5.701 4.083 3.300 3.3002.6525211.9721.601 10.18120.18811.069151975 28.77632.949 11.254 4.956 3.602 3.218 3.2182.7143621.6693.705 2.90413.68810.990791976 32.11523.379 11.004 5.653 3.762 2.989 2.9892.4542390.3092.850 5.82717.0889.6893251977 26.75229.649 18.133 7.016 3.634 3.339 3.3392.3890550.7835.457 2.84321.1889.575073101978 42.33630.749 9.701 5.891 3.329 3.690 3.6901.7475861.4958.063 4.57926.98811.257171979 30.39540.319 9.713 4.591 2.752 2.920 2.9202.6008182.2063.572 3.24421.18810.952291980 33.93730.419 16.003 6.525 4.371 3.381 3.3812.3071942.6853.203 12.44314.88810.799851981 43.45028.989 10.001 5.352 3.345 3.382 3.382 2.683370.2232.834 9.67521.48811.243431982 36.97329.869 10.377 5.891 3.425 2.890 2.8902.3394022.7582.489 15.00122.78811.898692．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资料经验频率及统计参数的计算序号年份平均流量x（m/s）从大到小排列xi（m/s）模比系数KiKi-1（Ki-1）^2 P=1 1954-195510.14048 14.150881.261578 0.261578 0.0684230.0344832 1955-195610.33314 14.119781.258805 0.258805 0.066980.0689663 1956-195710.79373 13.364171.191441 0.191441 0.036650.1034484 1957-19589.679805 12.918821.151737 0.151737 0.0230240.1379315 1958-195912.91882 12.14191.082474 0.082474 0.0068020.1724146 1959-196014.11978 11.90221.061104 0.061104 0.0037340.2068977 1960-196110.88605 11.898691.060791 0.060791 0.0036960.2413798 1961-196211.32202 11.48561.023963 0.023963 0.0005740.2758629 1962-196314.15088 11.322021.00938 0.00938 8.79766E-050.31034510 1963-196411.4856 11.289171.006451 0.006451 4.16112E-050.34482811 1964-196512.1419 11.257171.003598 0.003598 1.29474E-050.3793112 1965-196611.07947 11.243431.002373 0.002373 5.63238E-060.41379313 1966-196713.36417 11.079470.987756 -0.01224 0.000150.44827614 1967-19689.301667 11.069150.986836 -0.01316 0.0001730.48275915 1968-196910.37833 10.990790.97985 -0.02015 0.0004060.51724116 1969-197011.28917 10.952290.976418 -0.02358 0.0005560.55172417 1970-197110.79417 10.886050.970512 -0.02949 0.000870.58620718 1971-197211.9022 10.799850.962828 -0.03717 0.0013820.6206919 1972-197310.51355 10.794170.96232 -0.03768 0.001420.65517220 1973-197411.06915 10.793730.962282 -0.03772 0.0014230.68965521 1974-197510.99079 10.513550.937303 -0.0627 0.0039310.72413822 1975-19769.689325 10.378330.925248 -0.07475 0.0055880.75862123 1976-19779.575073 10.333140.921219 -0.07878 0.0062060.79310324 1977-197811.25717 10.140480.904043 -0.09596 0.0092080.82758625 1978-197910.95229 9.6893250.863822 -0.13618 0.0185450.86206926 1979-198010.79985 9.6798050.862973 -0.13703 0.0187760.89655227 1980-198111.24343 9.5750730.853636 -0.14636 0.0214220.931034281981-198211.89869 9.3016670.829261 -0.17074 0.0291520.965517总计314.0707 314.0707 28 0.0000 0.329237均值11.21681根据表3进行配线①选定Cv=0.1，Cs=4Cv=0.4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。