天古崖水库水文分析计算
太原理工大学水利学院
二OO 九年二月
一、课程设计的性质和意义
为了加强学生对基本理论、基本方法的理解和熟悉中小型水利水电工程水文分析与计算，培养学生具有独立分析问题和解决问题的能力，在讲完该门课程内容后，安排1.5周的课程设计，通过进一步的课程设计训练，使学生进一步熟悉和理解水文计算的基本原理和方法，以提高学生综合运用知识的能力。课程设计又是知识深化、拓宽的重要过程，也是培养学生动手能力、实践能力和分析问题、解决问题的能力重要途径，同是也是实现本专业培养目标的重要手段。
二、课程设计基本要求
课程设计是综合性很强的专业能力及技能训练过程，对学生综合素质的提高起着重要的作用。基本要求如下：
1、时间要求：1周； 2、任务要求
在教师指导下，每位学生独立完成一项给定的课程设计任务，编写出符合综合能力及技能训练要求的设计说明（计算）书以及相关图件。
3、综合能力及技能训练要求
在课程设计中，能综合应用本门课及相关课程的知识与技能，分析解决课程设计中的问题，使理论深化，知识系统拓宽，专业能力及技能得到进一步延伸。通过课程设计，使学生基本学会依据设计任务和所给资料能正确运用所学知识和规范，初步掌握工程水文及水资源的基本理论、基本方法，达到课程设计任务之要求，提高技术报告的编写能力，提高计算机的应用能力。
三、基本资料
1 基本情况
（1）自然地理特征
岚猗河流域位于山西省西部，东经111°27′～111°52′，北纬38°26′～38 °52′，跨越岚县、岢岚、兴县、五寨、保德等五县，北与保德县朱家川流域相邻，东与汾河流域相望, 南与兴县尉汾河流域相连，西以黄河为界。河流为东西向流向，属于黄河的一级支流。
岚猗河发源于岢岚县境内的饮马池山，流经河口、岢岚及兴县的魏家滩，最后由裴家川汇入黄河。流域内海拔最高为2222m ，位于河源处饮马池山顶；最低为870m ，位于流域出口处。流域面积2159km2、平均宽度18.9km 、长度114km 、形状系数0.166，流域水系呈狭长形羽状分布。流域平均坡度9.6‰。地势东高西低，地形复杂，地面支离破碎，属于典型的黄土高原区。流域内石山区居多，占全流域的63%，其余均为丘陵区。流域上游植被较好，有少数林区；下游较差，属黄土丘陵区，沟壑发育，水土流失严重。
（2）水文气象条件
岚猗河流域属暖温带大陆性季风气候区，其基本特征是：春季干旱多风，气温回升快；夏季炎热多雨，历时短；秋季天气凉爽，温差较大；冬季寒冷干燥，历时较长。
根据岢岚气象站资料，流域内多年平均气温8.4℃，年最低气温－29.3℃，最高气温38.9℃，最大冻土深度1.49m 。初霜期在十月中旬，终霜期在五月上旬，无霜期160d ，年平均日照时数2700h 。
流域内风力一般为4～6级，最大可达8级以上，最大风速为20m/s。风向多为西北向。
根据岚猗河流域内13个雨量站1956年～1998年的降雨资料分析，流域内多年平均降水量500mm ，汛期（6月～9月）占全年降水量的72.7％，最大年降水量（1967年）为831.8mm ，最小年降水量（1972年）为242.3mm ，全年降水量往往集中在几场
暴雨之中。降水年内及年际分布极不均匀，降水的地区分布也不均匀，呈自东北向西南递减的趋势。
根据岢岚气象站资料，流域内多年平均水面蒸发量1210.7mm ，陆面蒸发量450mm 。干旱指数2.42。
岚猗河干流两侧共有支流28条，其中以石家会以上的北川河和南川河支流为最大，它们与干流（东川河）在石家会附近汇集后由东向西注入黄河。这些支流中只有岢岚以上干流及北川河有少量清水流量，其余均为季节性河流，常年无水。
2 水库概况
天古崖水库坝址位于岚猗河中下游的木崖头乡石槽嘴村附近，东经111°09′，北纬38°40′。控制流域面积1897km 2，占岚猗河流域流域面积的87.9%。流域形状及水系见附图1。水库于1972年1月动工兴建，1976年10月竣工。由于种种原因，至今未投入运行。
水库为防洪、灌溉、发电、供水等综合性水利枢纽工程。
原设计水库库容2404.81万m 3，防洪库容1050.3万m 3，兴利库容205.72万m 3，死库容1278.5万m 3。水库枢纽主要包括：主坝、左副坝、右副坝、溢洪道、泄洪洞、灌溉发电压力管等。
主坝为浆砌石重力拱坝，坝顶高程1031.5m ，坝高58m ，坝顶长度53m ，坝顶宽度4m 。
溢洪道位于大坝右岸，为开敞式宽顶堰形式，溢洪道进口宽25m ，槽身宽18m ，长100.5m ，进口底高程1024.2m ，设计洪水标准为50年一遇时，最大泄量为391m 3/s，溢洪道相应水深为3.9m ；设计洪水标准为120年一遇时，最大泄量为935m 3/s，溢洪道相应水深为7.05m 。
泄洪洞位于主河槽右岸，进口底高程为979.23m ，洞身为长23m 、宽4.5m×4.5m 的方型钢筋混凝土压力洞，底坡为1%。设计泄量为519m 3/s，最大泄量为536m 3/s。
灌溉发电压力管位于大坝左岸坝体内，为直径1m 的混凝土压力管道，全长21m ，进口高程996m ，底破1%，最大泄量2.5m 3/s。
3 设计标准
本次水文计算的洪水设计标准根据《中华人民共和国国家标准》GB50201—94，并结合当地实际情况来确定。
天古崖水库总库容2409万m 3，主坝为浆砌石重力坝，属于中型水库，工程等级为Ⅲ等。洪水设计标准确定为50年一遇，校核洪水标准确定为500年一遇。
4基本资料
据黄河流域《水文年鉴》记载，岚猗河流域内先后共设雨量站14个，水文站2处。流域内雨量站最早的设于1955年（岢岚与魏家滩两站），最晚的设于1971年。坝址以上流域范围内（以下称为设计流域）共有雨量站12个，水文站一处。从雨量站在流域内的分布看，雨量站分布不均匀，除裴家川、魏家滩雨量站外，全部集中在设计流域内。而在设计流域内，雨量站又都集中在流域南部。无雨量站区域占设计流域面积的25%。
设计流域各测站分布见附图1。 （1）降水（暴雨）资料
设计暴雨历时取最大1日、最大3日及最大7日，样本按年最大值法选取。 本次收集到12个雨量站从建站到1998年共计456站年的降水资料，包括年降水量Ｐａ、最大1日暴雨量Ｐ１、最大3日暴雨量Ｐ３及最大7日暴雨量Ｐ７及其发生日，汛期（6～9月）及主汛期（7、8月）的降水量。 （2）径流及洪水资料
岚猗河流域内有裴家川水文站和岢岚水文站，前者位于流域出口处，控制整个流域；后者位于岢岚县城附近，控制着岢岚县城以上干流的流域，控制流域面积476km 2。裴家川水文站于1956年设站，1985年撤站；岢岚水文站于1959年设站，1989年撤站。
本次收集到两水文站的实测年径流量Ｑａ及年内分布Ｑ(t ) 资料为： 裴家川水文站1956年～1985年30年系列； 岢岚水文站1959～1989年31年系列。
洪水系列：
裴家川水文站1958年～1985年28年系列； 岢岚水文站1959年～1985年27年系列。
样本的选取按年最大值法，资料内容包括洪峰流量Q m 及最大1日洪量W 1、最大3日洪量W 3及最大7日洪量W 7。
据山西省暴雨洪水调查资料，岚漪河流域在1905年发生了一次特大洪水，岢岚站洪峰流量为923m 3/s，裴家川站洪峰流量为1966m 3/s。
在实测资料中，1967年8月10日岚漪河流域发生了一次大洪水，岢岚站洪峰流量为339m 3/s，裴家川站洪峰流量为2740m 3/s。
裴家川站1967年洪水为1905年以来首位洪水，1905年洪水为第二位；岢岚站1905年洪水为1905年以来首位洪水，1967年洪水量级较小，与1961、1975年实测洪水接近，不作特大值处理。在1905年至今，没有遗漏比1905年更大的洪水。 （3）泥沙资料
岚漪河属于黄河的一级支流，流域内大都属于土石山区与黄土丘陵沟壑区，山高坡陡，侵蚀较为严重，是一条多沙河流。并且也属于典型的丰水丰沙、少水少沙地区。据岢岚、裴家川两水文站水文实测的悬移质泥沙资料系列，得到两水文站相应的年输沙量系列如表2.10。
由表2.10可知，裴家川站多年平均悬移质输沙量1207万t ，流域内悬移质泥沙的多年平均侵蚀模数为5591t/km2；岢岚站多年平均悬移质输沙量294万t ，岢岚站控制的流域内悬移质泥沙的多年平均侵蚀模数6176t/km2。两站最大年输沙量、年平均输沙量相差悬殊很大。汛期输沙量占年平均输沙量的99%。
表3-1 岢岚、裴家川水文站年输砂量
（4）资料的一致性、代表性、可靠性分析
同原水文分析相比，本次水文计算资料系列相对较长，但仅用本区资料难以评价其系列的代表性，因此需借助于气候条件相似且具有更长系列的相邻流域的降水资料，对本流域的降水资料进行代表性分析。
根据《山西省吕梁地区水资源评价供需平衡及对策研究》（以下简称《对策研究》）的成果汇编（1988年）资料：太原站降水资料的实测系列始于1916年，以本流域内的河口、魏家滩、裴家川三个雨量站降水系列与太原站的降水系列比较，采用累积曲线法和差积过程线法分析表明，两地间年雨量在1956年～1984年中，丰水、偏丰、平水、偏枯和枯水分类出现的频率、同步性，与太原站多年系列出现的情况非常接近，说明同步期对长系列有较好的代表性。随着系列的继续加长，系列对总体的代表性会越来越好。
由此可以说明，本流域实测资料系列具有良好的代表性。
本流域内各雨量站的降雨（包括短历时暴雨）和各水文站的径流、洪水及泥沙等资料均摘录于《水文年鉴》，并经核实无误，资料具有较高的可靠性。
四、设计提纲
1流域概况 2基本资料
资料的一致性、代表性、可靠性分析 径流 洪水
3水文分析与计算
设计年径流及年径流过程 洪水标准 设计洪水 暴雨洪水特征
调查洪水及重现期的确定 洪峰、洪量系列的插补延长 设计洪水计算 设计洪水过程线 泥沙与蒸发 泥沙 蒸发
五、报告书要求
总要求：
语言通顺，说理清晰，层次分明，图表规范，内容充实，成果正确，文字清楚，独立按时完成，统一规格，左侧装订。
具体要求是：
1）一级标题宋体3号字加粗 2）二级标题宋体4号字加粗 3）三级标题宋体小4号字加粗
4）正文宋体小4号字 5）1.5倍行间距，默认页边距
6）图、表中字号最大不能超过正文宋体小4号字，可根据表中内容适当减少字号。 7）图、表名居中并统一编号。
附表： 附图：
10
11
表4 宋家沟站降雨量表(mm)
表6 黑峪站降雨量表(mm)
表7 黄土坡站降雨量表(mm)
表8 三井站降雨量表(mm)
表9 张家湾站降雨量表(mm)
裴家川站年径流资料 (m3/s)*月
26
27
28
29
34
天古崖水库水文分析计算
太原理工大学水利学院
二OO 九年二月
一、课程设计的性质和意义
为了加强学生对基本理论、基本方法的理解和熟悉中小型水利水电工程水文分析与计算，培养学生具有独立分析问题和解决问题的能力，在讲完该门课程内容后，安排1.5周的课程设计，通过进一步的课程设计训练，使学生进一步熟悉和理解水文计算的基本原理和方法，以提高学生综合运用知识的能力。课程设计又是知识深化、拓宽的重要过程，也是培养学生动手能力、实践能力和分析问题、解决问题的能力重要途径，同是也是实现本专业培养目标的重要手段。
二、课程设计基本要求
课程设计是综合性很强的专业能力及技能训练过程，对学生综合素质的提高起着重要的作用。基本要求如下：
1、时间要求：1周； 2、任务要求
在教师指导下，每位学生独立完成一项给定的课程设计任务，编写出符合综合能力及技能训练要求的设计说明（计算）书以及相关图件。
3、综合能力及技能训练要求
在课程设计中，能综合应用本门课及相关课程的知识与技能，分析解决课程设计中的问题，使理论深化，知识系统拓宽，专业能力及技能得到进一步延伸。通过课程设计，使学生基本学会依据设计任务和所给资料能正确运用所学知识和规范，初步掌握工程水文及水资源的基本理论、基本方法，达到课程设计任务之要求，提高技术报告的编写能力，提高计算机的应用能力。
三、基本资料
1 基本情况
（1）自然地理特征
岚猗河流域位于山西省西部，东经111°27′～111°52′，北纬38°26′～38 °52′，跨越岚县、岢岚、兴县、五寨、保德等五县，北与保德县朱家川流域相邻，东与汾河流域相望, 南与兴县尉汾河流域相连，西以黄河为界。河流为东西向流向，属于黄河的一级支流。
岚猗河发源于岢岚县境内的饮马池山，流经河口、岢岚及兴县的魏家滩，最后由裴家川汇入黄河。流域内海拔最高为2222m ，位于河源处饮马池山顶；最低为870m ，位于流域出口处。流域面积2159km2、平均宽度18.9km 、长度114km 、形状系数0.166，流域水系呈狭长形羽状分布。流域平均坡度9.6‰。地势东高西低，地形复杂，地面支离破碎，属于典型的黄土高原区。流域内石山区居多，占全流域的63%，其余均为丘陵区。流域上游植被较好，有少数林区；下游较差，属黄土丘陵区，沟壑发育，水土流失严重。
（2）水文气象条件
岚猗河流域属暖温带大陆性季风气候区，其基本特征是：春季干旱多风，气温回升快；夏季炎热多雨，历时短；秋季天气凉爽，温差较大；冬季寒冷干燥，历时较长。
根据岢岚气象站资料，流域内多年平均气温8.4℃，年最低气温－29.3℃，最高气温38.9℃，最大冻土深度1.49m 。初霜期在十月中旬，终霜期在五月上旬，无霜期160d ，年平均日照时数2700h 。
流域内风力一般为4～6级，最大可达8级以上，最大风速为20m/s。风向多为西北向。
根据岚猗河流域内13个雨量站1956年～1998年的降雨资料分析，流域内多年平均降水量500mm ，汛期（6月～9月）占全年降水量的72.7％，最大年降水量（1967年）为831.8mm ，最小年降水量（1972年）为242.3mm ，全年降水量往往集中在几场
暴雨之中。降水年内及年际分布极不均匀，降水的地区分布也不均匀，呈自东北向西南递减的趋势。
根据岢岚气象站资料，流域内多年平均水面蒸发量1210.7mm ，陆面蒸发量450mm 。干旱指数2.42。
岚猗河干流两侧共有支流28条，其中以石家会以上的北川河和南川河支流为最大，它们与干流（东川河）在石家会附近汇集后由东向西注入黄河。这些支流中只有岢岚以上干流及北川河有少量清水流量，其余均为季节性河流，常年无水。
2 水库概况
天古崖水库坝址位于岚猗河中下游的木崖头乡石槽嘴村附近，东经111°09′，北纬38°40′。控制流域面积1897km 2，占岚猗河流域流域面积的87.9%。流域形状及水系见附图1。水库于1972年1月动工兴建，1976年10月竣工。由于种种原因，至今未投入运行。
水库为防洪、灌溉、发电、供水等综合性水利枢纽工程。
原设计水库库容2404.81万m 3，防洪库容1050.3万m 3，兴利库容205.72万m 3，死库容1278.5万m 3。水库枢纽主要包括：主坝、左副坝、右副坝、溢洪道、泄洪洞、灌溉发电压力管等。
主坝为浆砌石重力拱坝，坝顶高程1031.5m ，坝高58m ，坝顶长度53m ，坝顶宽度4m 。
溢洪道位于大坝右岸，为开敞式宽顶堰形式，溢洪道进口宽25m ，槽身宽18m ，长100.5m ，进口底高程1024.2m ，设计洪水标准为50年一遇时，最大泄量为391m 3/s，溢洪道相应水深为3.9m ；设计洪水标准为120年一遇时，最大泄量为935m 3/s，溢洪道相应水深为7.05m 。
泄洪洞位于主河槽右岸，进口底高程为979.23m ，洞身为长23m 、宽4.5m×4.5m 的方型钢筋混凝土压力洞，底坡为1%。设计泄量为519m 3/s，最大泄量为536m 3/s。
灌溉发电压力管位于大坝左岸坝体内，为直径1m 的混凝土压力管道，全长21m ，进口高程996m ，底破1%，最大泄量2.5m 3/s。
3 设计标准
本次水文计算的洪水设计标准根据《中华人民共和国国家标准》GB50201—94，并结合当地实际情况来确定。
天古崖水库总库容2409万m 3，主坝为浆砌石重力坝，属于中型水库，工程等级为Ⅲ等。洪水设计标准确定为50年一遇，校核洪水标准确定为500年一遇。
4基本资料
据黄河流域《水文年鉴》记载，岚猗河流域内先后共设雨量站14个，水文站2处。流域内雨量站最早的设于1955年（岢岚与魏家滩两站），最晚的设于1971年。坝址以上流域范围内（以下称为设计流域）共有雨量站12个，水文站一处。从雨量站在流域内的分布看，雨量站分布不均匀，除裴家川、魏家滩雨量站外，全部集中在设计流域内。而在设计流域内，雨量站又都集中在流域南部。无雨量站区域占设计流域面积的25%。
设计流域各测站分布见附图1。 （1）降水（暴雨）资料
设计暴雨历时取最大1日、最大3日及最大7日，样本按年最大值法选取。 本次收集到12个雨量站从建站到1998年共计456站年的降水资料，包括年降水量Ｐａ、最大1日暴雨量Ｐ１、最大3日暴雨量Ｐ３及最大7日暴雨量Ｐ７及其发生日，汛期（6～9月）及主汛期（7、8月）的降水量。 （2）径流及洪水资料
岚猗河流域内有裴家川水文站和岢岚水文站，前者位于流域出口处，控制整个流域；后者位于岢岚县城附近，控制着岢岚县城以上干流的流域，控制流域面积476km 2。裴家川水文站于1956年设站，1985年撤站；岢岚水文站于1959年设站，1989年撤站。
本次收集到两水文站的实测年径流量Ｑａ及年内分布Ｑ(t ) 资料为： 裴家川水文站1956年～1985年30年系列； 岢岚水文站1959～1989年31年系列。
洪水系列：
裴家川水文站1958年～1985年28年系列； 岢岚水文站1959年～1985年27年系列。
样本的选取按年最大值法，资料内容包括洪峰流量Q m 及最大1日洪量W 1、最大3日洪量W 3及最大7日洪量W 7。
据山西省暴雨洪水调查资料，岚漪河流域在1905年发生了一次特大洪水，岢岚站洪峰流量为923m 3/s，裴家川站洪峰流量为1966m 3/s。
在实测资料中，1967年8月10日岚漪河流域发生了一次大洪水，岢岚站洪峰流量为339m 3/s，裴家川站洪峰流量为2740m 3/s。
裴家川站1967年洪水为1905年以来首位洪水，1905年洪水为第二位；岢岚站1905年洪水为1905年以来首位洪水，1967年洪水量级较小，与1961、1975年实测洪水接近，不作特大值处理。在1905年至今，没有遗漏比1905年更大的洪水。 （3）泥沙资料
岚漪河属于黄河的一级支流，流域内大都属于土石山区与黄土丘陵沟壑区，山高坡陡，侵蚀较为严重，是一条多沙河流。并且也属于典型的丰水丰沙、少水少沙地区。据岢岚、裴家川两水文站水文实测的悬移质泥沙资料系列，得到两水文站相应的年输沙量系列如表2.10。
由表2.10可知，裴家川站多年平均悬移质输沙量1207万t ，流域内悬移质泥沙的多年平均侵蚀模数为5591t/km2；岢岚站多年平均悬移质输沙量294万t ，岢岚站控制的流域内悬移质泥沙的多年平均侵蚀模数6176t/km2。两站最大年输沙量、年平均输沙量相差悬殊很大。汛期输沙量占年平均输沙量的99%。
表3-1 岢岚、裴家川水文站年输砂量
（4）资料的一致性、代表性、可靠性分析
同原水文分析相比，本次水文计算资料系列相对较长，但仅用本区资料难以评价其系列的代表性，因此需借助于气候条件相似且具有更长系列的相邻流域的降水资料，对本流域的降水资料进行代表性分析。
根据《山西省吕梁地区水资源评价供需平衡及对策研究》（以下简称《对策研究》）的成果汇编（1988年）资料：太原站降水资料的实测系列始于1916年，以本流域内的河口、魏家滩、裴家川三个雨量站降水系列与太原站的降水系列比较，采用累积曲线法和差积过程线法分析表明，两地间年雨量在1956年～1984年中，丰水、偏丰、平水、偏枯和枯水分类出现的频率、同步性，与太原站多年系列出现的情况非常接近，说明同步期对长系列有较好的代表性。随着系列的继续加长，系列对总体的代表性会越来越好。
由此可以说明，本流域实测资料系列具有良好的代表性。
本流域内各雨量站的降雨（包括短历时暴雨）和各水文站的径流、洪水及泥沙等资料均摘录于《水文年鉴》，并经核实无误，资料具有较高的可靠性。
四、设计提纲
1流域概况 2基本资料
资料的一致性、代表性、可靠性分析 径流 洪水
3水文分析与计算
设计年径流及年径流过程 洪水标准 设计洪水 暴雨洪水特征
调查洪水及重现期的确定 洪峰、洪量系列的插补延长 设计洪水计算 设计洪水过程线 泥沙与蒸发 泥沙 蒸发
五、报告书要求
总要求：
语言通顺，说理清晰，层次分明，图表规范，内容充实，成果正确，文字清楚，独立按时完成，统一规格，左侧装订。
具体要求是：
1）一级标题宋体3号字加粗 2）二级标题宋体4号字加粗 3）三级标题宋体小4号字加粗
4）正文宋体小4号字 5）1.5倍行间距，默认页边距
6）图、表中字号最大不能超过正文宋体小4号字，可根据表中内容适当减少字号。 7）图、表名居中并统一编号。
附表： 附图：
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表4 宋家沟站降雨量表(mm)
表6 黑峪站降雨量表(mm)
表7 黄土坡站降雨量表(mm)
表8 三井站降雨量表(mm)
表9 张家湾站降雨量表(mm)
裴家川站年径流资料 (m3/s)*月
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