天福庙水库防洪复核计算一.设计任务天福庙水库位于湖北省远安县黄柏河东支的天福庙村，大坝以上流域面积553.62km河长58.2km，河道比降1.06%，总库容6367万，是一座以灌溉为主，结合防洪、发电、拦沙、养殖等综合利用的水利工程。
天福庙水库于1974年冬开工建设，1978年建设成，已运行近30年。
1975年技术设计时，水文系列年限仅20年，系列太短，也缺乏大洪水的资料。
本次课程设计的任务，是在延长基本资料的基础上，按现行规范要求对水库的防洪标准进行复核，其具体任务是：1.选择水库防洪标准。
2.历史洪水调查分析及洪量插补。
3.设计洪水和校核洪水的计算。
4.调洪计算。
5.坝顶高程复核。
二.流域自然地理概况，流域水文气象特性(一)流域及工程概况天福庙水库位于湖北省远安县黄柏河东支的天赋庙村，大坝以上流域面积553.6，河长58.2km，河道比降10.6‰，总库容6367万，是一座以灌溉为主，结合防洪、发电、拦沙、养殖等综合利用的水利工程。
天福庙水库于1974年冬开工建设，1978年建设成，大坝为浆砌石双曲拱坝，坝前河底高程348m，坝高63.3m，电站总装机6040kw。
水库死水位378m，死库容714万m3，正常蓄水位409m，相应库容6032万。
设计洪水位（P=2%）409.28m,校核（P=0.2%）洪水位409.28m，坝顶高程410.3m，防浪墙顶高程411.3m。
库区吹程1000m。
（二）水文气象资料1.气象特征。
天福庙流域地处亚热带季风区，四季分明，夏季炎热多雨，冬季低温少雨，秋温高于春温，春雨多于秋雨，气温年内变化较大，无霜期长。
多年平均气温16.8℃，历年最高气温达40℃，最低气温-12℃，平均风速1.2m/s,多年平均最大风速15.5m/s，风向多为NE。
流域多年平均降水量1036.3mm，流域暴雨频繁，洪水多发，4-10月为汛期，汛期降雨量占全年降雨量的86.7%左右，尤其以7月最大，占全年的1.3%。
月降雨量最少是12月，仅占全年的1.3%。
2.水文测站。
黄柏河干流上1958年设立池湾河水文站，1971年设立小溪塔水文站，1961年在东支设立分乡水文站。
天福庙水库建成后，先后开展了降雨、水位、泄流观测，有比较完整的运行资料。
分乡水文站是重要的参证站，控制流域面积1083.0。
3. 乡站历史洪水。
根据1982年省雨洪办对宜昌市历史洪水调查成果的审定结果，分乡站洪水的排位为1935年、1984年、1826年、1930年、1958年，资料可靠，可直接采用。
经审定认为，分乡站1935年洪水1826年以来的第1位，重现期为176年，1984年洪水于1826年、1930年洪水相当，分别确定为 1826年以来的地24位，1958年洪水为1826年以来的地5位。
4.天福庙水库洪峰洪量系列。
见KS1-2。
三．防洪标准选择由天福庙库容量资料得其总库容6367万，根据《防洪标准》GB 50201-94查得天福庙水库工程等级为三级,天福庙水库位于湖北省远安县黄柏河东支的天赋庙村,属于丘陵区水库,设计防洪标准为50～100年,p=1%～2%，而实际设计防洪标准为p=2%在此范围内，说明符合设计标准。
校核防洪标准为500～1000年,p=0.1%～0.2%而实际校核标准为p=0.2%在此范围内，说明符合设计标准在此范围内，说明符合设计标准。
四．峰、量选样及历史洪水调查1.天福庙水库坝址1959～1977年峰、量系列根据分乡站资料换算得到，洪峰按面积比指数的2/3次方换算，洪量按面积比的1次方换算。
2.天福庙水库坝址1978～2001年峰、量系列直接采用天福庙入库洪水系列计算。
3.分析分乡站历史洪水，并换算至天福庙水库坝址。
根据天福庙水库坝址1978～2001年峰、量系列建立峰、量相关关系；根据此峰、量关系计算历史洪水的1d、3d洪量。
分析解答过程如下。
首先根据天福庙水库坝址1978～2001年峰、量系列建立峰、量相关关系。
（1）均值 i 113030x x 542.92n 24===∑3m /si 1 4.3644y y 0.182n24===∑ 8310m ⨯（2）均方差x 457.184σ=== 3m /s8y 830.182100.10110m σ==⨯⨯=⨯（3）相关系数--===(K 1)(K 1)9.9450r 0.927相关系数的显著检验：在=0.01时 n=24时查的=0.5668。
因为r>可推断出总体是相关的，r>0.8，密切相关。
（4）回归系数 σσ⨯==⨯=8y y/xx 0.10110R r 0.92720479.1457.184y 倚x 的回归方程 yxy y r(x x)σσ-=- （5）代入数据得 y=20479.1x+7081487.03（6）σ==⨯⨯=⨯863y s 0.10110 3.78810m /s天福庙水库洪峰、3天洪量系列 （1）均值 i 113030x x 542.92n24===∑3m /si 17.11y y 0.2961n24===∑8310m ⨯ （2）均方差x 457.184σ===3m /s8y 830.2961100.15510m σ==⨯⨯=⨯（3）相关系数--===(K 1)(K 1)8.9212r 0.877相关系数的显著检验：在=0.01时 n=24时查的=0.5668。
因为r>可推断出总体是相关的，r>0.8，密切相关。
（4）回归系数 σσ⨯==⨯=8y y/xx 0.15510R r 0.87729733.1457.184y 倚x 的回归方程 yxy y r(x x)σσ-=- （5）代入数据得 y=29733.1x+13467305.35（6）σ==⨯⨯=⨯863y s 0.155107.4510m /s将分乡站历史洪峰、洪量换算成天福庙的历史洪峰、洪量，洪峰按面积比指数的2/3次方换算，洪量按面积比的1次方换算。
洪峰比：23553.60.63931083.0⎛⎫= ⎪⎝⎭洪量比：553.60.51121083.0=y=20479.1x+7081487.03 y1=0.68358310m ⨯1826年1天洪量为 0.56238310m ⨯1830年1天洪量为 0.54188310m ⨯1935年3天洪量为y=29733.1x+13467305.35 y3=1.0248310m ⨯1826年3天洪量为 0.86838310m ⨯1830年3天洪量为 0.81858310m ⨯结果如表上格所示五.设计洪水计算1. 对天福庙水库坝址洪峰及1d、3d洪量系列分别进行频率计算，推求出各设计频率的设计洪峰和1d、3d设计洪量。
洪水调查期为1826到2001年，所以N=176,1935年、1984年、1826年、1930年、1958年作为历史洪水即a=5实测洪峰、洪量资料44年，n=44，l=2。
1按统一样本法计算经验频率，即M M P N 1=+，m M,a M,am lP P (1P )n l 1-=+--+ 如表中第5和7列所示分别为特大洪水和一般洪水的经验频率。
2.根据表中第2列洪峰流量系列，计算年最大洪峰流量均值Q ,离势系数V C ,N=176，a=5，l=2。
3JQ11885m /s =∑ 3i Q 19132m /s =∑()2J Q Q18142773-=∑ ()2i Q Q2776464-=∑a n3j i 1l 11N a11765Q Q Q 1188519132510m /s N n l176442+⎛⎫⎛⎫--=+=+⨯= ⎪ ⎪--⎝⎭⎝⎭∑∑ 1C 0.8v 510===3.根据上步初估参数成果，取Q =3510m /s 、V C =0.8、S V C /C =3，查表频率p的p ϕ的值，由P P V Q Q(C 1)ϕ=+计算各p 的洪峰流量P Q ，进行第一次配线，如附图1所示，可见线条下端较高，上端较低。
因此，需要调整参数，适当增加V C 再次配线。
取Q =3510m /s V C =0.9、S V C /C =3进行第二次配线，如附图1所示，50 -0.35 0.72 366 -0.37 0.667 339.503 75 -0.68 0.46 232 -0.65 0.415 211.235 90 -0.795 0.36 185 -0.726 0.3466 176.419 95 -0.82 0.34 175 -0.736 0.118 171.8 99 -0.831 0.34 171 -0.74 0.334 170.006由P 2%P V Q Q (C 1)ϕ==+计算得，设计洪峰p=2%和校核洪峰p=0.2%3P 2%P V Q Q (C 1)510(3.090.91)1928m /ϕ==+=⨯⨯+=s 3P 0.2%P V Q Q (C 1)510(5.920.91)3227m /ϕ==+=⨯⨯+=s第一次配线第二次配线年份1天洪量8310m⨯从大到小排序8310m⨯序号pM% 序号Pm% 1935 0.6835 0.6835 1 0.5649721984 0.5489 0.6237 2 1.1299441826 0.5623 0.5623 3 1.6949151830 0.5418 0.5489 4 2.2598871958 0.6237 0.5418 5 2.8248591959 0.0434 0.3727 3 5.084746 1960 0.0921 0.288 4 7.344633 1961 0.0664 0.2832 5 9.60452 1962 0.1999 0.2635 6 11.86441 1963 0.3727 0.2341 7 14.12429 1964 0.1314 0.2334 8 16.38418 1965 0.1452 0.2262 9 18.64407 1966 0.0817 0.2233 10 20.90396 1967 0.1876 0.2229 11 23.16384 1968 0.2832 0.2127 12 25.42373 1969 0.1514 0.2124 13 27.68362 1970 0.2233 0.2113 14 29.9435 1971 0.1681 0.1999 15 32.20339 1972 0.0363 0.1913 16 34.463281按统一样本法计算经验频率，即M M P N 1=+，m M,a M,am lP P (1P )n l 1-=+--+ 如表中第5和7列所示分别为特大1天和一般1天洪量的经验频率。
2.根据表中第2列1天洪量系列，计算年最大1天洪量均值W ,离势系数V C ,N=176，a=5，l=2。