水利水文计算-文档

水利水文计算

引言：水利工程从修建到运用，一般要经过规划设计、施工、管理三个阶段，每一个阶段都需要进行水文水利计算工作。水文工作中的水利计算、水文预报及水资源评价都为工程在各阶段提供了所需数据，而水文水利计算就是这些数据的基础，通过分析，定出工程规模和建筑尺寸，编制水量调度方案，并对工程的经济性和安全性连个方面进行权衡并制定对策，力求在复杂的问题中得到规划设计和调度运行的最优方案。本次设计就是从这一方面出发，通过对兴利调节、防洪调节和水能计算等各种任务的运算，求得死库容、兴利库容、防洪库容和保证出力等，使得到的成果能运用到生产当中。

1.设计暴雨推求

有资料地区，设计暴雨的推求采用实测雨量进行分析；缺资料地区采用2003年颁布的《广东省暴雨参数等值线图》查算。

2.设计排涝流量

设计排涝流量一般采用平均排除法，也可采用排涝模数经验公式法。当涝区内有较大的蓄涝区时，一般需要采用产、汇流方法推求设计排涝流量过程线，供排涝演算使用。

1）平均排除法

广东省一般采用平均排除法计算排水流量，这种计算方法适用于集水面积较小的涝区排水设计。平均排除法按涝区积水总量

和设计排涝历时计算排水流量和排涝模数，其计算公式为：式中：Q――设计排水流量（m3/s）；

Ci――各地类径流系数，参考值：水稻田、鱼塘和河涌采用1.0；山岗、坡地、经济作物地类采用0.7；村庄、道路采用0.7～0.9；城镇不透水地面采用0.95；

Ai――各地类面积（km2）；

Rp――设计暴雨量（mm）；

Ei――各地蒸发量（mm），一般可采用4mm/d；

hi――各地类暂存水量（mm），水稻田采用40mm，鱼塘采用50mm～100mm，河涌采用100mm；

W1――水闸排水量（m3）；

W2――截洪渠截流水量（m3）；

W3――水库、坑塘蓄滞水量（m3）；

T――排涝历时（s）；

q1――堤围渗漏量（m3/s）

q2――涵闸渗漏量（m3/s）

q3――涝区引入水量，对灌溉是指回归水量（m3/s）

q4――废污水量（m3/s）

q――设计排涝模数（m3/s?km2）；

F――控制排水面积（km2）。

治涝区内有水闸、泵站联合运用的情况下，一般先用水闸抢排，再电排。在用平均排除法计算泵站排涝流量时，应扣除水闸

排水量和相应排水时间。

2）排涝模数经验公式法

需求出最大排涝流量的情况，其计算公式为：

式中：

K――综合系数（反映河网配套程度、排水沟坡度、降雨历时及流域形状等因素）；

m――峰量指数（反映洪峰与洪量的关系）；

n――递减指数（反映排涝模数与面积的关系）。

我省目前还没有关于排涝模数各项参数选取的统计分析。建议参考湖北省平原湖区的分析：集雨面积大于500km2的涝区，K=0.0135，m=1.0，n=-0.201；集雨面积500km2以下的涝区，

K=0.017，m=1.0，n=-0.238。

3.设计外河水位

根据涝区暴雨与承泄区（外河）水位的遭遇情况分析，计算当涝区发生设计标准暴雨时相应的外河水位。外河设计水位一般采用实测资料进行分析，如无实测资料，参照《广东省防洪（潮）标准和治涝标准》：潮区可采用5年一遇的最高水位，其余地区采用外江多年平均洪峰水位。对近年来河道上修建了工程或进行了堤围加固、河道整治的河段，要采用工程修建后的设计水面线，并考虑河道下切的影响。

4.排涝工程布局及规模计算

（1）调蓄水域的布局及规模

1）对范围较大的平原涝区，有条件时可规划一定的河道、沟渠、湖泊、坑塘作为蓄涝容积。蓄涝容积的规模应与排水闸、站规模的关系分析比较确定，平原区水面率可采用5%～10%；其他地区可稍低，或参考湖北等地取5万m3/km2～15万m3/km2的蓄涝率。蓄涝容积一方面可以削减雨洪峰量，减轻排水负担，减小排水工程的规模，节约投资，另外还可以利用蓄涝容积进行养殖、航运，或建设成人工湖公园等。

2）正常蓄水位一般按照涝区内大部分农田能自流排水的原则来确定，布置于涝区低洼处。无闸门控制的蓄涝区，其正常蓄水位一般低于附近地面0.2m～0.3m；设计低水位主要考虑综合利用要求，一般在设计低水位下保留0.8m～1.0m的水深，以满足养殖、航运、景观、环境生态的要求。

（2）排水闸、主干排水沟、截洪沟等排涝设施的布局及规模

根据涝区水文水利计算，确定排水闸、主要排水沟、渠的设计排涝流量和排涝特征水位、主要建筑物尺寸等特征参数。

1）主干排水沟、截洪沟

主干排水沟一般根据最大排水流量设计，当有蓄涝容积时，采用调蓄后的最大排水流量。截洪沟以设计洪峰作为设计流量，为避免截排流量过大，通常要设置一定的蓄涝容积滞峰，在此基础上拟定一个合适的设计流量排走大部分洪量。

2）排水闸

排水闸的设计水位包括闸上设计水位和闸下设计水位。对无蓄涝区的水闸，闸上水位采用闸前排水河道的设计水位，有蓄涝区的采用蓄涝区设计蓄涝水位。闸下水位汛期按抢排要求确定，选择低于闸上水位0.1m～0.2m；冬春季排除内河涝水的水闸，设计下水位一般采用外江多年平均枯季水位。当闸下有引水渠时，要考虑外江到闸前的引水渠的水头损失。

（3）机电排涝站布局及规模

根据涝区水量平衡及治涝措施，合理确定需要的机电排水流量；确定机电排涝站位置、电源布置等。计算设计内外水位、设计扬程，确定排涝站装机规模。

1）进水池水位

最高内水位：指站前最高防洪水位，一般取排水区建站后10～20年一遇的内涝水位。

最高运行水位：取排水区允许最高涝水位推算到站前的水位。

设计内水位：取由排水区设计排涝水位推算到站前的水位。

2）出水池水位

最高外水位：按泵站工程水工建筑物设计洪水标准的设计洪水位确定。

最高运行外水位：建议珠江三角洲采用“最高外水位”；其余地区按“最高外水位”降一级采用。

设计外水位：按我省规定，潮区可采用5年一遇的最高水位，

其余地区采用外江多年平均洪峰水位

平均水位：取排水期平均外水位的多年平均值。

3）特征扬程

排涝扬程包括设计扬程，平均扬程，设计最大、最小扬程、净扬程等。扬程计算如下：

设计净扬程=设计外水位-设计内水位；

平均净扬程=平均外水位-设计内水位；

最大净扬程=设计最高外水位-设计内水位；

最小净扬程=设计最低水位-设计内水位。

泵站总扬程的计算必须计入水力损失，H总=H净+△h，规划阶段阻力水头损失△h一般取净扬程H净的15～20%。如泵站穿堤排水管道较长，可按实际情况用水力学公式计算。