变化条件下王家咀水库设计径流分析计算

发布时间：2020-09-17 13:37

　　现今社会,人们实施的各种土地开发利用、水土保持工程一系列大规模生产活动严重的影响了流域原有的下垫面条件,同时,气候变化也在逐步改变着原有的河川径流水文情势。在气候变化和人类频繁水事活动的流域,径流不能被看做是来自同一样本整体的序列,而是存在跳跃突变的非一致径流序列。水文频率计算要求水文事件发生值须在同一条件下获得,服从同一分布。在黄土干旱区,由于受到库坝等工程的影响,实测的径流系列均呈现出变小的趋势,原有的水文统计计算方法不能再适用于现有条件。本文以我省淤坝系工程密集的百子沟流域下游王家咀水库设计径流计算为例,以冶峪河淳化水文站为无资料地区参证站,主要研究区域为淳化水文站上游流域,采用多种方法进行变化环境下参证站设计年径流计算,最终确定旬邑县王家咀水库可靠来水量。本次采用序聚类法对淳化水文站1961—2015年55年的年径流系列进行最优分段,并使用斯米尔洛夫分布一致性检验、滑动F检验法、滑动T检验法三种方法对分段后的跳跃变异点进行验证,最后使用双累积曲线法对淳化水文站1961—2015年55年的年径流与面降雨非一致性进行进一步验证检验,确定下垫面改变是河道径流特性改变的唯一因素。在对非一致径流样本序列进行变异跳跃点查找与检查的基础上,进行设计保证率年径流分析计算,使用方法包括:还原系数法和全概率法,以此来进行参证站设计年径流计算。针对跳跃变异的非一致系列频率全概率计算方法数学概念清晰明确,操作较简便,计算结果合理;但该方法对样本系列的长度要求高;跳跃变异点要求明显,对于需要计算上游逐日来水量的区域,无法满足,适用范围小。采用还原系数法和全概率计算法两种方法计算出设计年径流,其中:径流还原计算法计算结果显示p=5%,p=50%,p=95%设计保证率年径流量分别为2570万m~3、1180万m~3、508万m~3,全概率计算公式计算推求淳化水文站p=5%,p=50%,p=95%设计保证率年径流量为分别为2490万m~3、1100万m~3、470万m~3万m~3,两种方法计算结果差异不大,径流还原法计算结果略大,与水文手册径流模数进行对比,推荐径流还原法为水库设计来水方案。结合工程的任务与要求,利用百子沟流域地形地貌、上下游河道取用水等基本资料,通过一定的水文水利计算得到水库设计径流,为最终确定最优水库规模提供坝址处设计来水。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TV697;TV121
【部分图文】：

水库,沟谷,河谷

王家咀水库概况2.3 王家咀水库位置地形本工程选址位置是根据业主委托的工程任务的用水目标地区较近，且再向百子沟流域下游已超出旬邑县的范围，所以经设计现场查勘后，确定在王家咀附近河道段为工程坝址区。王家咀水库工程所处的地理位置，确定水库的供水对象。根据水资源条件及建库条件“以供定需”满足小麦、玉米及苹果的灌溉用水。工程区主要地貌类型发育有黄土台塬、河谷冲积阶地及漫滩。黄土塬面高程为 1280～1300m，主要包括沟谷两侧的张洪-职田塬、湫坡头塬等。由于冲沟切割和流水冲刷，梁、峁地貌发育，在沟谷处地形破碎，沿塬边可见黄土洞穴、落水洞等微地貌。王家咀水库坝址广布深厚第四纪松散堆积物，两岸自然岸坡稳定，基岩深埋无出露，河谷呈 “V”型，而坝基无较大的工程地质问题，区内筑坝土料丰富但砾石及块石料源短缺，结合工程施工条件和材料分布、储量情况，初选坝型为均质土坝。

平面图,水库坝址,河道,平面图

西安理工大学工程硕士专业学位论文王家咀水库工程区河谷两岸发育一级阶地，两侧为黄土台塬，河谷以第四系边坡为主，岸坡坡度 30°～45°左右，局部为第三系古土壤，主要出露于左岸岸坡底部。河床两侧一级阶地有较为明显的二元结构，下部为砾石层，砾石层之上覆盖着黄土状壤土及杂色壤土，阶地地势较为平坦，阶面高程大约在 1090～1097m，宽度 10～50m 不等。由于百子沟没有实测水文站观测断面变化，河道演变借用邻近流域同属于黄土塬区的冶峪河淳化站河道断面变化说明。从淳化水文站历年实测大断面看，总体河势稳定，纵向冲淤基本处于平衡状态，自 1985 年至今，由于未发生较大洪水，系小水小沙年，受上游水库拦沙等综合因素的影响，淳化水文站河段淤积减少，河道轴线没有大的横向摆动，断面呈微淤状态，变幅不超过 1m，河床深泓高程 1985~2010 年由 802.5m 抬升至 803.5m。河道演变，套汇该河段根据 1979 年万分之一航测图和 2017 年实测图，通过河道主槽套汇可以看出，河道在平面上没有形成大的左右摇摆，河势比较稳定。王家咀水库坝址以上河道演变图见图 3-4。

频率分布,非一致性,全概率,水文序列

全概率法计算参证站设计年径流第六章全概率法计算参证站设计年径流数理统计法是目前水文分析计算中最主要的方法，水文资料统计有一个最主要前题条件—统计样本系列必须具有一致性，即要求组成水文时间序列的每个观测数据资料必须有相同的成因，具有不同成因的水文观测资料是不能作为样本序列进行水文统计分析计算的。每一个样本序列都应被看作是随机的发生事件，我们要从大量的样本序列中得出相应的统计规律，就必须要求这些样本序列具有同一个成因，其观测结果也是可重复的[30]。2011 年宋松柏等用全概率公式推导出具有非一致性分布的水文要素的频率计算公式。6.1 非一致年径流系列频率计算法全概率法是假定样本容量为 N 的水文系列，根据变异点成因，划分成为多个时间段子系列，各时间段的子系列长度互不重合，如图 6－1 所示。

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