水利工程建設目的在于通過各種施工調節、改變區域水量分布狀況和地區水利條件，使之符合工業、農業及其他各部門的需要。水利工程從修建到運用，一般要經過規劃設計、施工、管理三個階段，每一個階段都需要進行水文水利計算工作。水文工作中的水利計算、水文預報及水資源評價都為工程在各階段提供了所需數據，而水文水利計算就是這些數據的基礎，通過分析，定出工程規模和建筑尺寸，編制水量調度方案，并對工程的經濟性和安全性連個方面進行權衡并制定對策，力求在復雜的問題中得到規劃設計和調度運行的最優方案。本次設計就是從這一方面出發，通過對興利調節、防洪調節和水能計算等各種任務的運算，求得死庫容、興利庫容、防洪庫容和保證出力等，使得到的成果能運用到生產當中。

1流域概況

某水庫位于黃河某支流的中游，控制面積為5370km2。壩址以上流域大部分屬于石山區和山路丘陵地，川地甚少。壩址以下大部分屬黃土丘陵地區，河道開闊，灘地多。

該地區氣候多變，完全受季風支配，每年六月以后夏季季風開始活躍，南方暖濕空氣不斷北遷，形成多雨氣候。多年平均年降雨量一般為600～800mm，主要集中于七、十月，其降雨量占全年降水量的60%以上，大洪水主要集中在七、八月。由于降水量在年內分配極不均勻，容易造成春秋兩季干旱。

該區工農業發展緩慢，工業在公民經濟中比重較小，農業一種職業為主，約占農業總產值的59.6%。

為提高該地區工業和農業生產，解決經濟發展中的需水問題，急需修建此水庫。

2水庫興利調節計算

天然情況下的河川徑流，有著年內和年際的變化，且地區間的分布也不平衡，因此無法滿足國民經濟各用水部門對水資源利用的要求。為解決這種供與需的矛盾，人們通過修建各種水利工程(如水庫、引水渠、分洪蓄洪工程等)對河床徑流進行控制，并按各用水部門的要求對其進行時間和空間上的重新分配，已解決來水與用水在時間上不相適應的矛盾，這就是所謂的徑流調節。

為興利目的進行的徑流調節稱為興利調節;為防洪進行的調節稱為防洪調節或洪水調節。水庫來水、用水和蓄水都是經常變化的，水庫由庫空(死水位)到庫滿(正常蓄水位)再到庫空，循環一次所經歷的時間，稱為調節周期。按調節周期的長短來分，興利調節可劃分為日調節、周調節、年調節和多年調節等類型。以灌溉為主的水庫常為年調節或多年調節。

3設計年徑流的分析與計算

在一個年度內通過河流某一過水斷面的水量，稱為這個斷面以上流域的年徑流量，簡稱年徑流。年徑流可以用年平均流量Q(通常以sm/3計)、年徑流總量W(通常以萬3m計)。根據水量的大小，大致可分為三種年型：年水量接近多年平均年徑流量的年份稱為平水年，年水量較多的年份稱為豐水年，年水量較少的年份稱為枯水年。

年徑流分析計算的目的就是為滿足國民經濟各用水部門的需水要求，提供在設計條下的年徑流資料。就是推求在各種徑流資料情況下的設計年徑流量及其年內分配過程，用來預估未來工程進行期間的徑流情勢，并以此作為水庫興利調節計算的基本資料。

對于有充分實測徑流資料的情況，經過審查、分析、還原修正等一系列工作符合要求，即可運用頻率計算方法來分析年徑流量的年際變化規律。

3.1.1統計參數的意義及其對頻率曲線的影響

從對國內外大量的年徑流系列分析的實踐表明，皮爾遜Ⅲ型(P-Ⅲ型)分布能和經驗頻率分布較好的配合，故我國目前大多數采用P-Ⅲ型曲線的分布來分析研究年徑流兩大額年際變化規律，眾所周知，P-Ⅲ型分布的三個參數通常可用矩法公式計算，其公式如下：

均值x、變差系數Cv和偏態系數Cs是P-Ⅲ型頻率曲線方程式中的三個參數，參數值的變化，必然會影響頻率曲線的形狀和位置。因此，有必要對這三個參數的意義及其對頻率曲線的影響加以說明。

(1)年徑流流量的均值x一般稱為正常徑流量，它反映了設計斷面所在流域蘊藏的水資源的多少。均值的大小影響到頻率曲線位置的高低。Cv、Cs不變時，均值越大，則頻率曲線越陡、越高;反之，均值越小，頻率曲線越平、越低。

(2)年徑流量變差系數Cv反映年徑流量的年際變動程度或相對離散程度。相對離散程度大，則Cv大。當x、Cs不變時，Cv值越大，則頻率曲線的變化幅度越大，及頻率曲線越陡;反之頻率曲線越平。

(3)偏態系數Cs反映系列中各種大小數值偏離均值的分布情況。具體來說，其表示這些數值在均值兩邊的分布是否對稱。當系列對于均值對稱時，Cs=0，此時隨機變量大于均值與小于均值的出現機會相等，亦即均值所對應的頻率為50%。當系列對于均值不對稱時，0Cs，若正離差的立方占優勢時，0Cs，稱為正偏;反之則成為負偏。正偏情況下，隨機變量大于均值比小于均值的出現機會小，亦即均值所對應的頻率小于50%;副負偏情況下恰好相反。在水文系列中，通常是豐水年出現的機會較枯水年出現的機會多，所以多屬于正偏系列。當x和vC不變時，在正偏情況下，Cs值越大，曲線上部變得越陡，中部下凹，下部變得越平緩。

4徑流量年內分配的分析和計算

天然河流的徑流在一年內的分配是很不均勻的。即便是在同一個河流斷面，各年的徑流年內分配亦不盡相同。同時，河川徑流的年內分配特征在不同的地區之間有很大的差別。由于同一年徑流值的不同分配形式對工程設計成果的影響不同，因此在求得設計年徑流量或設計年時段徑流量之后，還需要根據設計斷面的徑流分配特征和水利計算的要求，確定它的分配過程。

4.1設計洪水線的推求

設計洪水過程線是具有某一設計標準的洪水過程線。洪水過程是一種隨機過程，目前，水文學中尚無完善的方法求得一定頻率的過程線。但是卻有推求設計洪水過程的思路：為適應工程要求，在實測洪水過程中尋找一次與設計的條件最為接近的洪水過程，稱為典型洪水，通過一定的方法處理后，使它的一些特征值恰好符合設計標準，這條洪水過程線就成為設計洪水過程線

4.2 水庫調洪計算的任務和基本原理

4.2.1水庫防洪調節計算的任務

根據設計洪水計算成果，通過調洪計算，確定水庫防洪庫容、最高洪水位、壩高和泄洪建筑物尺寸。其計算過程大體歸納以下幾點：

(1)基本資料的收集

資本資料收集包括：設計洪水資料、泄洪能力資料、庫容曲線及有關淹沒損失、淹沒控制高程等社會經濟資料。

(2)擬定比較方案

根據地形、工程地質、施工能力和施工設備等條件，擬定不同方案的泄洪建筑物型式、位置、尺寸及其可供選擇的幾種起調水位。

(3)防洪調節計算

根據下游防洪要求和泄洪建筑物特性的不同，水庫調洪計算也有所區別：下游無防洪任務時，泄洪建筑物的尺寸和水庫的調洪庫容，主要由大壩等水工建筑物對防洪安全的要求確定。

下游有防洪任務時，水庫的防洪庫容和相應的泄洪建筑物尺寸，應在確保水庫主要建筑物防洪安全的前提下，同時滿足下游防洪要求。所謂下游防洪要求，就是在一定標準的洪水前提下，通過水庫調洪和選定的閘門操作方式，控制其最大下泄量，使之不超過下游河道的安全泄量，以保證下游防護對象的安全。

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