工程水文及水利计算课程设计

工程水文及水利计算

题学年学姓

课 程 设 计

目： 天福庙水库防洪复核计算 院： 级： 号： 名： 陈永顺

目录

1. 设计任务．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2. 流域自然地理概况，流域水文气象特征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3. 防洪标准选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4. 峰、量选样及历史洪水调查．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 5. 设计洪水计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 6. 设计洪水调洪计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 7. 坝顶高程复核计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

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553.6km2，河长58.2km，河道比降10.6‰，总库容6367万m3，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，流域水文气象特征

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553.6km2，河长58.2km，河道比降10.6‰，总库容6367万m2，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。天福庙水库位置及水系见图KS1-1。

图KS1-1 黄柏河流域及天福庙水库位置图

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m3。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。 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19.5%。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1083.0km2。

3.分乡站历史洪水。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2-4位，1958年洪水为1826年以来的地5位。分乡站历史洪水成果见表KS1-1。

表KS1-1 分乡站历史洪水成果表

序号 1 2 3 4 5 年 1935 1984 1826 1930 1958 38383洪峰流（m/s） 1d洪量（×10m） 3d洪量（×10m） 重现期 备注 不能定量 不能定量 4680 3739 2820 1.0738 1.2201 1.6664 1.9500 176 三、防洪标准选择

根据课本第七章的知识点进行防洪标准选择，如下表1、2、3所示。

表1 水利水电枢纽工程的等级

水库 工程 总库容 工程规模 等级 （×108m3） 业的重要性 （万亩） （万亩） （万亩） 业的重要性 （×104kW） 城镇及工矿企 保护农田 治涝面积 灌溉面积 城镇及工矿企 装机容量 防洪 治涝 灌溉 供水 水电站 一 大（1）型 >10 特别重要 >500 >200 >150 非常重要 >120 二 大（2）型 10~0.1 重要 500~100 200~60 150~50 重要 120~30 三 中型 1.0~0.10 中等 100~30 60~15 50~5 中等 30~5 四 小（1）型 0.10~0.01 一般 30~5 13~3 5~0.5 一般 5~1 五 小（2）型 0.01~0.001 <5 <3 <0.5 <1 表2 水工建筑物等级

工程 等级 1 2 3 永久性水工建筑物级别 主要建筑物 1 2 3 次要建筑物 3 3 4 临时性水工 建筑物级别 4 4 5 工程 等级 4 5 永久性水工建筑物级别 主要建筑物 4 5 次要建筑物 4 5 临时性水工 建筑物级别 5 表3 水库工程水工建筑物的防洪标准

防洪标准〔重现期（年）〕 山区、丘陵区 水工建筑 设计 物级别 混凝土坝、浆砌石坝及 其他水工建筑物 一 二 三 四 五 1000～500 500～300 100～50 50～30 30～20 5000～2000 2000～1000 1000～500 500～200 200～100 可能最大洪水（PMF）或10000～5000 5000～2000 2000～1000 1000～300 300～200 300～100 100～50 50～20 20～10 10 2000～1000 1000～300 300～100 100～50 50～20 土坝、堆石坝 校核 设计 校核 平原区、滨海区 由分乡站历史洪水成果表，得到天福庙水库记录的最大洪量为4680m3/s，

重现期为176年，以及库容量，根据《水库工程建筑物防洪标准》查得天福庙水库工程等级为三级，其防洪标准为：设计T=50年，校核T=500年。

四、峰、量选样及历史洪水调查

1、天福庙水库坝址1959-1977年峰、量系列根据分乡站同期资料换算得出，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、量系列建立峰量关系；根据比峰、量关系计算历史洪水的1d、3d洪量。

具体如下：

KS1-2 天福庙水库洪峰、洪量系列

年份 1958 1959 1960 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 洪峰Qm （m/s） 1803 131 266 200 640 1036 452 519 189 774 838 428 598 389 64 445 240 848 272 162 299 634 571 31d洪量W1 （×10m） 0.6237 0.0434 0.0921 0.0664 0.1999 0.3727 0.1314 0.1452 0.0817 0.1876 0.2832 0.1514 0.2233 0.1681 0.0363 0.1457 0.0813 0.1483 0.0931 0.0915 0.1525 0.288 0.1725 833d洪量 （×10m） 0.9968 0.0664 0.138 0.1023 0.2924 0.5725 0.2223 0.23 0.1253 0.2852 0.6594 0.2213 0.3103 0.2877 0.0797 0.2233 0.1589 0.248 0.138 0.1795 0.2812 0.5393 0.2092 831981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 126 582 437 2389 121 218 438 222 592 634 804 851 425 167 261 487 544 974 170 613 471 0.0841 0.2127 0.2124 0.5489 0.0613 0.0979 0.1677 0.1154 0.2229 0.1209 0.2334 0.2635 0.1195 0.1177 0.0985 0.2341 0.1383 0.2262 0.0734 0.2113 0.1913 0.1241 0.3172 0.3223 0.8518 0.1307 0.1924 0.2864 0.179 0.3189 0.179 0.3158 0.3288 0.1824 0.2131 0.186 0.4334 0.3186 0.4135 0.1686 0.3157 0.2986 洪峰、1d、3d洪量相关性分析结果 1978～2001年峰、量相关关系 0.90.8洪量W（×108m3） 0.70.60.50.40.30.20.1y = 0.0003x + 0.1341 R² = 0.7697 y = 0.0002x + 0.071 R² = 0.8586 1d洪量 3d洪量 线性 (1d洪量) 线性 (3d洪量) 00100020003000洪峰Qm(m3/s) 五、设计洪水计算

1.对天福庙水库坝址洪峰及1d洪量、3d洪量系列分别分别进行频率计算，推求出各设计频率的设计洪峰和1d、3d设计洪量。（在几率格纸上绘制峰、量频率曲线）

2.洪峰和洪量成果的合理分析。 3.选择典型洪水过程线。

4．按同频率放大法计算设计洪水过程线，并按选择时段△t=1h绘制洪水过程线。

由于天福庙水库坝址1959-1977年峰、量系列根据分乡站同期资料换算得出，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。则

Q天福庙=（F天福庙/F分乡站）2/3Q分乡站 W天福庙1d=（F天福庙/F分乡站）W分乡站1d W天福庙3d=（F天福庙/F分乡站）W分乡站3d，计算天福庙库区1935、1984年洪峰和1d、3d洪量。

1935年Q天福庙=2992m3/s

1984年Q天福庙=2390 m3/s，W天福庙1d=0.5489×108m3，W天福庙3d=0.8518×108m3

洪峰经验频率计算表

洪峰Qm 序号 年份 （m3/s） M 1 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 1 1984 2 1958 3 1963 4 1998 5 1992 6 1975 7 1968 8 1991 9 1967 10 1962 11 1979 12 1990 13 2000 14 1970 15 1989 16 1982 582 592 35.56 598 33.33 41 1959 131 613 31.11 40 1977 162 91.11 634 28.89 39 1994 167 88.89 634 26.67 38 1999 170 86.67 640 24.44 37 1966 189 84.44 774 22.22 36 1961 200 82.22 804 20.00 35 1986 218 80.00 838 17.78 34 1988 222 77.78 848 15.56 33 1974 240 75.56 851 13.33 32 1995 261 73.33 974 11.11 31 1960 266 71.11 1036 8.89 30 1976 272 68.89 1803 6.67 29 1978 299 66.67 2389 已抽到上栏一起排位 洪峰Qm 序号 PM（%） Pm（%） M 5 0.56 22 1964 23 1973 24 1987 25 1983 已抽到上栏一起排位 年份 （m3/s） n 2 3 由大到小排序 PM（%） Pm（%） n 2 3 1935 1984 1826 1930 1958 由大到小排序 4 2992 2389 2389 2389 1803 6 1 4 471 452 445 438 437 428 425 389 5 6 46.67 48.89 51.11 53.33 55.56 57.78 60.00 62.22 64.44 21 2001 1.13 1.69 2.26 2.82 26 1969 27 1993 28 1971 17 1980 18 1997 19 1965 20 1996 571 544 519 487 37.78 40.00 42.22 44.44 42 1981 43 1985 44 1972 126 121 64 93.33 95.56 97.78

绘制洪峰经验频率曲线如下图（第一次配线）

（第二次配线）

由公式计算理论频率曲线的统计参数 Q平均=1/nΣQi=627.84m3/s Cv=0.71

Cs=3.58Cv=2.54，查附表1得φ2%=3.048，φ0.2%=5.77。

则P=2%的设计洪峰流量为Q=2%=Q=1986.54m3/s。

P=0.2%的校核洪峰量为Q=0.2%=Q=3199.91m3/s。

平均

平均

（φ2%Cv+1）=627.84×（3.048×0.71+1）

（φ0.2%Cv+1）=627.84×（5.77×0.71+1）

1d洪量经验频率计算表

序号 年份 M 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1980 0.1725 1967 0.1876 40.00 2001 0.1913 37.78 43 1959 0.0434 1962 0.1999 35.56 42 1985 0.0613 95.56 2000 0.2113 33.33 41 1961 0.0664 93.33 1983 0.2124 31.11 40 1999 0.0734 91.11 1982 0.2127 28.89 39 1974 0.0813 88.89 1989 0.2229 26.67 38 1966 0.0817 86.67 1970 0.2233 24.44 37 1981 0.0841 84.44 1998 0.2262 22.22 36 1977 0.0915 82.22 1991 0.2334 20.00 35 1960 0.0921 80.00 1996 0.2341 17.78 34 1976 0.0931 77.78 1992 0.2635 15.56 33 1986 0.0979 75.56 1968 0.2832 13.33 32 1995 0.0985 73.33 1979 0.288 11.11 31 1988 0.1154 71.11 1963 0.3727 8.89 30 1994 0.1177 68.89 1984 0.5489 6.67 29 1993 0.1195 66.67 28 1990 0.1209 64.44 1958 0.6237 已抽到上栏一起排位 1d洪量 （×10m） 83序号 P（ M%）Pm（%） M 0.56 n 21 1.13 23 24 25 26 27 1997 1964 已抽到上栏一起排位 1d洪量 年份 （×10m） 83PM（%） Pm（%） n 1935 1978 1969 1975 1973 1965 0.1525 0.1514 0.1483 0.1457 0.1452 0.1383 0.1314 46.67 48.89 51.11 53.33 55.56 57.78 60.00 62.22 1984 1826 1930 1958 0.5489 0.5489 0.5489 0.6237 22 1.69 2.26 2.82 19 20 1971 1987 0.1681 0.1677 42.22 44.44 44 1972 0.0363 97.78 1d洪量经验频率曲线（第一次配线）

（第二次配线）

W平均=1/nΣWi=0.19×108m3 Cv=0.61

Cs=3.15Cv=1.92，查附表1得φ2%=2.89，φ0.2%=5.14。 则P=2%的设计1d洪量为W=2%=W平均（φ2%Cv+1）=0.52×108m3 P=0.2%的校核1d洪量为W=0.2%=W平均（φ0.2%Cv+1）=0.79×108m3

3d洪量经验频率计算表

序号 年份 M n 1 2 3 4 5 1 1958 2 1984 3 1968 4 1963 5 1979 6 1996 7 1998 8 1992 9 1983 10 1989 11 1997 12 1982 13 1991 14 2000 15 1970 16 2001 17 1962 18 1971 19 1987 20 1967 0.2852 0.2864 44.44 0.2877 42.22 0.2924 40.00 44 1959 0.0664 0.2986 37.78 43 1972 0.0797 97.78 0.3103 35.56 42 1961 0.1023 95.56 0.3157 33.33 41 1981 0.1241 93.33 0.3158 31.11 40 1966 0.1253 91.11 0.3172 28.89 39 1985 0.1307 88.89 0.3186 26.67 38 1976 0.138 86.67 0.3189 24.44 37 1960 0.138 84.44 0.3223 22.22 36 1974 0.1589 82.22 0.3288 20.00 35 1999 0.1686 80.00 0.4135 17.78 34 1990 0.179 77.78 0.4334 15.56 33 1988 0.179 75.56 0.5393 13.33 32 1977 0.1795 73.33 0.5725 11.11 31 1993 0.1824 71.11 0.6594 8.89 30 1995 0.186 68.89 0.8518 6.67 29 1986 0.1924 66.67 28 1980 0.2092 64.44 0.9968 已抽到上栏一起排位 27 1994 0.2131 62.22 1958 0.9968 0.56 1930 0.8518 0.56 0.2223 0.2213 60.00 57.78 1826 0.8518 0.56 24 1973 25 1964 已抽到上栏一起排位 26 1969 0.2233 55.56 1984 1935 0.8518 0.56 23 1965 0.23 53.33 3d洪量 （×10m） 0.56 22 1975 0.248 51.11 83序号 PM（%） Pm（%） M n 21 1978 年份 3d洪量 （×10m） 0.2812 48.89 46.67 83PM（%） Pm（%） 3d洪量经验频率曲线（第一次配线）

（第二次配线）

W平均=1/nΣWi=0.34×108m3 Cv=0.54

Cs=3.89Cv=2.1，查附表1得φ2%=2.93，φ0.2%=5.33。 则P=2%的设计3d洪量为W=2%=W平均（φ2%Cv+1）=0.88×108m3 P=0.2%的校核3d洪量为W=0.2%=W平均（φ0.2%Cv+1）=1.32×108m3

合理性分析

(1)通过对本站洪峰、洪量及其统计参数随时间变化的分析和从洪峰、洪量及其统计参数随地区的变化规律的分析，以及从形成洪水的暴雨方面分析，都得出了相应的合理结论。

(2)将各种统计时段洪量的频率曲线绘制在一张图纸上，在适用范围内不能相交。因为如果相交，就不能保证同一频率下长时段的洪量大于短时段的洪量。

选择典型洪水过程线

项目 （1） 洪峰（m/s） 一日 P=0.2%的校核洪峰、洪量 （2） 3199.91 2389.0 21944.44 19879.6 起止时间 3洪量【（m/s）h】 三日 36666.67 21670.4 3典型洪水过程线的洪峰、洪量 （3） （4） 1894.7．26～28 1894.7．26.0～24 1894.7．26.0～7.28.24 计算放大倍比

KQ=Qmp/Qm典=3199.91/2389.0=1.34 KW1=W1P/W1典=21944.44/19879.6=1.10

KW3～1=（W3P-W1P）/（W3典-W1典）=（36666.67-21944.44）/（21670.4-19879.6）=8.22

校核洪水过程线计算表

时段 (△t=1h) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 流量 放大倍比 （m³/s） 96.6 572 1085 1345 1568 1791 2090 2389 2138.7 1465.5 1005.1 768.8 494.3 584.9 421.2 358.7 344.8 313.7 232.5 216.3 183.5 156 138 121 103.9 2 108.4 91.5 83.5 68.6 53.3 40.9 51 61 54.8 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 891.048 752.13 686.37 563.892 438.126 336.198 419.22 501.42 450.456 62 63 64 65 66 67 68 69 70 19.3 18.2 17.3 16.1 15.3 14.4 13.5 12.6 11.8 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 158.646 149.604 142.206 132.342 125.766 118.368 110.97 103.572 96.996 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1/1.34 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1/8..2141.29/854.058 61 20.6 8.22 169.332 （m³/s） 106.26 629.2 1193.5 1479.5 1724.8 1970.1 2299 2627.9/3201.26 2352.57 1612.05 1105.61 845.68 543.73 643.39 463.32 394.57 379.28 345.07 255.75 237.93 201.85 171.6 151.8 133.1 (△t=1h) 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 （m³/s） 44.2 43.5 41.7 40 38.3 36.6 34.8 33.1 32.2 31.3 30.4 29.5 28.7 27.8 27.2 26.6 26 35.4 24.8 24.2 23.5 22.8 22.1 21.5 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 8.22 放大流量 时段 流量 放大倍比 （m³/s） 363.324 357.57 342.774 328.8 314.826 300.852 286.056 272.082 264.684 257.286 249.888 242.49 235.914 228.516 223.584 218.652 213.72 290.988 203.856 198.924 193.17 187.416 181.662 176.73 放大流量34 35 36 48.5 46.3 52.2 8.22 8.22 8.22 398.67 380.586 429.084 71 72 11 10.6 8.22 8.22 90.42 87.132 典型洪水放大过程线图

3000流量Q（m3/s） 2500200015001000500004812162024283236404448525660646872典型洪水过程线 放大洪水过程线 六、设计洪水调洪计算

天福庙水库为有闸溢洪道，调洪时段△t=1h，编程上机进行调洪计算，并绘制入库和下泄流量过程线图。调洪起调水位为正常蓄水位409m，在此水位下，左岸溢洪道2孔、坝顶溢洪道4孔全开的泄流量为2940m3/s。当入库洪水流量小于此流量时，通过开启溢洪道闸孔数，使泄流量等于来水流量，保持设计蓄水位409m不变。当入库洪水流量大于2940m3/s 时，6孔闸门全开泄洪，库水位开始上涨，直至达到最高水位，然后再回落至设计蓄水位409m。

天福庙水库库容曲线根据原库区1:2000地形图进行了复核计算，与《湖北省中型水库调度规程》刊布成果一致，见表KS1-4。左岸溢洪道坝顶高程398.0m，2孔，每孔净宽13.0m，为弧形闸门控制。坝顶溢洪道堰顶高程402.4m，，4孔，每孔净宽8.0m，亦为弧形闸门控制。两溢洪道堰型均为WES标准型剖面实用堰，流量计算公式为

Q=σc𝑚𝑛𝑏√2𝑔𝐻3/2

由该式计算泄洪建筑物泄流曲线，见表KS1-4.

KS1—4 天福庙水库库容曲线和泄洪建筑物泄流曲线

库水位 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 库容（×104m3） 3460 3670 3890 4100 4325 4545 4775 5004 5235 5515 5790 6045 6310 6596 左岸溢洪道q1（m3/s） 0 37 107 216 365 530 730 922 1130 1345 1582 1845 2115 2370 坝顶溢洪q2（m3/s） 0 0 0 0 0 25 103 230 400 605 835 1095 1375 1695 合计泄洪量q（m3/s） 0 37 107 216 365 555 833 1152 1530 1950 2417 2940 3490 4065 水位容积曲线

水位库容曲线 41241040840640440240039839602000400060008000水位库容曲线 泄流曲线

蓄水与泄流曲线 45004000350030002500200015001000500002000400060008000蓄水与泄流曲线 推求下泄流量过程线：

由天福庙水库库容曲线和泄洪建筑物泄流曲线表知，起始V1=3460，q1=0，已知第一时段Q1=128.Q2=755.04，用列表试算法，假定q2值。 由水量平衡方程

V2=（Q1+Q2）△t/2-（q1+q2）△t/2+V1 得V2值。

假定第一时段q2=30m3/s，所以V2=3613.46*104m3，以第一时段的V2、q2作为第二时段初的V1、q1,重复第一时段试算过程，连续试算得：

时段 Q （m3/s） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 128 (Q1+Q2) △t/2 (*106m3/s) 1.589 3.937 5.774 6.921 7.981 9.221 10.728 10.844 8.564 5.87 q (m3/s) 0 30 120 400 850 1600 2000 2500 2800 2000 V (*104m3) 3460 3613.46 3980.16 4463.93 4931.06 5288.16 5712.97 5987.35 5889.71 5612.72 Z （m） 398 398 400 402 404 406 407 410 408 407 755.04 1432.2 1775.4 2069.8 2364.12 2759 3201.26 2823.08 1934.46 天福庙水库调洪计算成果图

最大下泄流量qm=2800m3/s，根据校核库容值查库容水位曲线得校核洪水位为409.6m3，校核库容V库容=5987.35*104m3。

七、坝顶高程复核计算

根据《混泥土拱坝设计规范》（SL 282-2003），坝顶高程应不低于校核洪水位，坝顶上游侧防浪墙顶高程与设计洪水位的高差△h按下式计算：

△h=hb+hz+hc

式中 hb ，波高，m；

hz ，波浪中心线超出静水位的风雍高度, m；

hc ，安全超高，根据建筑物等级选取（表5）。 波高

hb=0.0076V1/12（gD/V2）1/3(V2/g) 波长

Lm=0.331V-7/15(gD/V2)4/15(V2/g) 风雍高度

hz=（πh2b/Lm）×cth（2πH/Lm）

式中 V ，计算风速，设计工况采用1.5倍的多年平均最大风速，校核工况，采用多年平均最大风速；

H ，坝前水深，m ； G ，重力加速度；

D ，库区长度，即吹程，m。

已知吹程D=1000m，重力加速度g取9.8m/s，坝前水深H=409.8-348=61.8m，多年品均风速v=15.5m/s。求得

hb=0.0076×15.51/12（9.8×1000/15.52）1/3(15.52/9.8)=0.8059m Lm=0.331×15.5-7/15×(9.8×1000/15.52)4/15×(15.52/9.8)=6.0710m hz=（π0.80592/6.071）×cth（2π×61.8/6.071） 又双曲余切函数cth的计算式为cthx=chx/shx=(ex+e-x)/(ex-e-x) 则cth（2𝜋×61.8/6.071）

=（e2π×61.8/6.071+e-2π×61.8/6.071）/（e2π×61.8/6.071-e-2π×61.8/6.071）=0.5 即hz=0.1681m

混凝土拱坝安全超高，见表KS1-5。

表KS1-5 混凝土拱坝安全超高hc 单位：m 坝的级别 正常运用 非常运用 1 0.7 0.5 2 0.5 0.4 3 0.4 0.3 该大坝工程级别为三级，所以由表KS1-5（混凝土坝安全超高hc）得天福庙水库安全超高hc=0.4m。 故△h=hb+hz+hc=0.8059m+0.1681m+0.4m=1.374m H1=Z顶+△h=409.8+1.374=411.172m<411.33m 综上分析得出，水库坝高符合标准。