我的洪水调节课程设计

洪水调节课程设计 1 设计目的设计目的 1 洪水调节目的 定量地找出入库洪水 下泄洪水 拦蓄洪水的库容 水库 水位的变化 泄洪建筑物型式和尺寸间的关系 为确定水库的有关参数和泄 洪建筑型式选择 尺寸确定提供依据 2 掌握列表试算法和半图解法的基本原理 方法 步骤及各自的特点 3 了解工程设计所需洪水调节计算要解决的课题 4 培养学生分析问题 解决问题的能力 2 设计基本资料设计基本资料 法官泉水库是一座以灌溉为主的小 一 型水库 位于夷陵城区东北 20 公里 处的龙泉镇法官泉村 水库拦截长江北岸柏临河的支流杨柳河 水库原设计总 库容 407 万 m3 其中兴利库容 337 万 m3 死库容 15 万 m3 挡水建筑物为心墙 代料土坝 水库设有溢洪道一座 土质溢洪道 为无闸控制的开敞式宽顶堰 堰顶高程 167 Xm 注 X 学号最后 1 位 10 即 167 0m 167 9m 下游无防汛 要求 溢流堰宽度 60 Ym 注 Y 学号倒数第 2 位 10 即 60 5m 60 9m 本工程采用溢洪道泄洪 为无闸门控制 当水位达到溢流堰顶高程 下泄 流量 q 随水库水位 z 的升高而增大 流态为自由流态 3 洪水调节演算洪水调节演算 1 洪水标准的确定 1 工程等别的确定 由设计对象的基本资料可知 该是一座以灌溉为主的小 一 型水库 水库原 设计总库容 407 万 m3 其中兴利库容 337 万 m3 死库容 15 万 m3 根据下表所 示的 水利水电工程分等指标 可将工程等别定为 IV 2 洪水标准的确定 该水利工程的挡水建筑物为心墙代料土坝 基本资料可知 由已确定的为 IV 等的工程等别 根据下表 水工建筑物洪水标准 可查得 该工程设计洪 水标准为 50 30 年 校核标准为 1000 200 不妨取设计标准为 30 年 校核 洪水标准为 200 年 二 洪水调节计算 法官泉水库库容曲线表法官泉水库库容曲线表 序号水位 m 库容 万 m3 1162洪水调节计算196 2 2163221 084 3164247 979 4165277 015 5166307 904 6167339 935 7168374 471 8169411 331 9170449 614 水位 库容曲线水位 库容曲线 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 150200250300350400450500 库容V 104m3 水位Z m 1 列表试算法 1 基本原理 根据水库容积曲线 V f Z 和堰顶溢流公式 q f H 得出 蓄泄方程 q f V 联立水量平衡方程 V2 V1 Q2 Q1q2q1 2 t q f V 可得 q f V g q 即 q g q 因该式收敛 故可用循环程序编写 从而求出 q 2 主要过程 a 由堰流公式得下泄流量 q mb 1 2 3 0 Hg2 式中 q 通过溢流孔口的下泄流量 m3 s b 溢流孔单孔净宽 m g 重力加速度 9 81m s2 m 流量系数 取 0 35 H0 堰顶水头 167 3m 已知 设计基本资料给出 b 水位高程 Z 与堰顶水头 H 的关系 基本材料可知溢洪道堰顶高程为 167 3m 则 H Z 167 3m c 水库容积曲线 V f Z 的近似化 由水库水位 库容曲线知 水位高 程可近似按直线计算 由水位库容表 V f Z 及上式 H Z 167 3m 可得 V f H 易算出 H g V V 350 296 34 536 V 350 296 374 471 V 348 669 36 86 V 374 471 411 331 2 V 346 250 38 283 V 411 331 449 614 联立 1 2 式得 q mBg V 1 5 3 g2 d 将 3 式与水量平衡方程联立 V2 V1 Q2 Q1q2q1 2 t q mBg V 1 5 g2 e 假定一 q 值 q 值不能过于极端 稍合理 如 0 1 算出 q 再将 q 回代至 满足精度要求 以下为 C 语言程序 include include void main float V1 V2 Q1 Q2 q1 q2 q3 t 0 36 printf V1 scanf f printf Q1 scanf f printf Q2 scanf f printf q1 scanf f printf q2 scanf f loop V2 V1 Q1 Q2 q2 q1 t 2 if V2 350 296 q3 pow V2 350 296 34 536 1 5 93 436 else if V2 374 471 q3 pow V2 348 669 36 860 1 5 93 436 else if V2 411 331 q3 pow V2 346 250 38 283 1 5 93 436 if fabs q3 q2 0 01 q2 q3 goto loop printf q2 f n q3 printf V2 f V2 3 按设计洪水标准进行调洪演算 1 确定调洪的起始条件 起调水位也是防洪限制水位 Z 167 3m 相 应库容 350 296 104m3 2 计算时段平均入库流量和时段入库水量 根据已知的设计洪水过程 表 选出设计洪水为 30 年 P 33 3 时的过程线 和相应的计算时段 分别t 填入第 2 1 栏 并计算出时段平均入库流量和时段入库水量 分别填入 3 4 栏 3 计算各时段泄流过程 q t 由堰顶溢流公式 1 得 q Q 下泄流量由程序计算 最后 将各时段所得到的下泄流 2 3 0 Hg2mb 量填入第 5 栏 库容体积填入第 8 栏 由 q t 计算所得的时段 平均下泄流量和平均下泄水量填入 6 7 栏 4 从表中第 1 5 栏可绘制下泄流量过程线 1 10 栏可绘 制水位过程线 5 绘制 Q t 与 q t 曲线 如图所示 最大下泄流量 qmax 84 36m s 发 生在 t 13 时 正好是 q t 曲线与 Q t 曲线的交点 即为所求的最大 下泄流量 洪洪 水水 调调 节节 计计 算算 表表 时 间 t h Q 实测 m3 s 平均入 库流量 m3 s 时段入 库水量 万 m3 下泄流 量 q m3 s 时段 平均 下泄 流量 m3 s 时段下 泄流量 m3 s 时段 内水 库存 水量 变化 万 m3 水库存 水量 V 万 m3 水库水位 Z m 00 40 00 350 296167 300 11 8 1 10 0 40 0 04 0 02 0 01 0 39 350 505167 306 24 33 05 1 10 0 48 0 26 0 09 1 00 351 329167 330 36 55 40 1 94 1 88 1 18 0 42 1 52 352 848167 374 48 37 40 2 66 3 92 2 90 1 04 1 62 354 468167 421 5109 15 3 29 6 18 5 05 1 82 1 48 355 942167 464 61211 00 3 96 8 47 7 33 2 64 1 32 357 266167 502 713 512 75 4 59 10 65 9 56 3 44 1 15 358 415167 535 81715 25 5 49 13 12 11 89 4 28 1 21 359 626167 570 922 119 55 7 04 16 77 14 95 5 38 1 66 361 285167 618 1032 327 20 9 79 23 10 19 94 7 18 2 62 363 899167 694 1179 455 85 20 11 45 47 34 29 12 34 7 76 371 662167 919 1293 886 60 31 18 76 41 60 94 21 94 9 24 380 902168 174 131379 386 55 31 16 84 3684 36 80 39 28 94 2 22 383 115168 225168 225 1457 968 60 24 70 72 02 78 19 28 15 3 45 379 655168 141 1539 548 70 17 53 54 51 63 27 22 78 5 24 374 410 167 998 1626 733 10 11 92 38 82 46 67 16 80 4 88 369 527167 857 1718 822 75 8 19 27 87 33 35 12 00 3 81 365 713167 746 1813 516 15 5 81 20 43 24 15 8 69 2 88 362 832167 663 1910 411 95 4 30 15 41 17 92 6 45 2 15 360 683167 601 207 79 05 3 26 11 88 13 65 4 91 1 65 359 028167 553 215 76 70 2 41 9 18 10 53 3 79 1 38 357 651167 513 224 45 05 1 82 7 16 8 17 2 94 1 12 356 528167 481 233 53 95 1 42 5 68 6 42 2 31 0 89 355 638167 455 243 13 30 1 19 4 65 5 17 1 86 0 67 354 966167 435 第第 4 时段 时段 q V 的程序计算截屏图的程序计算截屏图 Z t 曲线图曲线图 Q t q t 过程曲线图过程曲线图 4 按校核洪水标准进行调洪演算过程与按设计洪水计算一样 成果见下表 时 间 t h Q 实测 m3 s 平均入 库流量 m3 s 时段 入库 水量 万 m3 下泄流 量 q m3 s 时段平 均下泄 流量 m3 s 时段 下泄 流量 m3 s 时段内 水库存 水量变 化 万 m3 水库存 水量 V 万 m3 水库水 位 Z m 00 50 00 350 296 167 300 13 1 1 80 0 65 0 22 0 11 0 04 0 61 350 905 167 318 2117 05 2 54 2 08 1 15 0 41 2 12 353 030 167 379 314 312 65 4 55 6 37 4 23 1 52 3 03 356 062 167 467 41715 65 5 63 10 97 8 67 3 12 2 51 358 574 167 540 516 816 90 6 08 14 19 12 58 4 53 1 56 360 128 167 585 61917 90 6 44 16 31 15 25 5 49 0 95 361 081 167 612 721 220 10 7 24 18 54 17 43 6 27 0 96 362 044 167 640 826 123 65 8 51 21 65 20 10 7 23 1 28 363 326 167 677 925 225 65 9 23 24 16 22 91 8 25 0 99 364 313 167 706 1039 832 50 11 70 29 59 26 88 9 68 2 03 366 340 167 765 1150 645 20 16 27 40 34 34 97 12 59 3 68 370 024 167 871 1284 367 45 24 28 60 29 50 32 18 11 6 17 376 194 168 047 13274179 15 64 49 110 01 85 15 30 65 33 84 392 018 168 518 1414132 5203 25 73 17 132 25132 25 121 13 43 61 29 56 393 561 168 553168 553 1558 295 35 34 33 106 85 119 55 43 04 8 71 388 977 168 394 1622 640 40 14 54 54 65 80 75 29 07 14 53 374 450 167 999 1713 217 90 6 44 28 46 41 56 14 96 8 52 365 932 167 753 1811 712 45 4 48 18 39 23 43 8 43 3 95 361 981 167 638 1912 612 15 4 37 14 76 16 58 5 97 1 59 360 389 167 592 2011 812 20 4 39 13 33 14 05 5 06 0 66 359 724 167 573 2111 311 55 4 16 12 36 12 85 4 62 0 47 359 260 167 560 226 38 80 3 17 10 47 11 42 4 11 0 94 358 321 167 532 234 95 60 2 02 8 01 9 24 3 33 1 31 357 010 167 494 244 74 80 1 73 6 49 7 25 2 61 0 88 356 130 167 469 第第 19 时段 时段 q V 的程序计算截屏图的程序计算截屏图 最大下泄流量 qm 132 25132 25m3 s 发生在 t 14 时 正好是 q t 曲线与 Q t 曲 线的交点 即 为所求的最大下泄流量 Z t 曲线图曲线图 Q t q t 过程曲线图过程曲线图 2 半图解法 1 按设计洪水标准进行调洪演算 1 计算并绘制 q 辅助线 2 q t V 计算时段 由公式 q mb及水位库容曲线绘出 q h1t 2 3 0 Hg2 辅助线如下 2 q t V 水库水 位 Z m 总库容 V 总 万 m3 堰顶以 上库容 V 万 m3 V t m3 s q m3 s q 2 m3 s V t q 2 m3 s 167 3350 29600000 168374 47124 17567 153 54 72227 361 94 514 169411 33161 035169 542 207 103103 552 273 093 170449 61499 318275 883 414 533207 267 483 150 2 调洪计算求 q t 过程和库水位过程 令 x 求得拟合函数为 q 1 92012 10 14 2 q t V 0 472054 x 0 00108798 x 2 4 44749 10 7 x 3 2 15944 10 9 x 4 水位 Z 167 3 q m b 2 3 结果见下表 g2 时间 t h Q 实测 m3 s 平均入库 流量 m3 s 下泄流量 q m3 s q 2 m3 s V t q 2 m3 s 水库水位 Z m 水库库 容 万 m3 s 00 4000 00 167 300 350 296 11 81 10 0 52 0 26 1 10 167 331 351 379 24 33 05 1 73 0 86 3 63 167 370 352 708 36 55 40 3 51 1 75 7 30 167 412 354 164 48 37 40 5 42 2 71 11 20 167 450 355 470 5109 15 7 29 3 64 14 92 167 483 356 599 61211 00 9 18 4 59 18 64 167 513 357 646 713 512 75 11 02 5 51 22 21 167 541 358 602 81715 25 13 25 6 62 26 43 167 572 359 683 922 119 55 16 63 8 32 32 74 167 616 361 223 1032 327 20 22 51 11 26 43 30 167 687 363 665 1179 455 85 42 70 21 35 76 64 167 893 370 783 1293 886 60 73 04 36 52 120 55 168 149 380 284 12 290 986 59 75 07 37 54 123 25 168 164 380 852 12 48886 58 77 11 38 55 125 95 168 179 381 420 12 685 186 57 79 14 39 57 128 65 168 195 381 988 12 882 286 56 81 18 40 59 131 36 168 210 382 556 131379 386 55 83 2183 21 41 61 134 06 168 226168 226 383 125 1457 968 60 72 23 36 11 119 45 168 142 380 052 1539 548 70 55 50 27 75 95 92 168 007 375 051 1626 733 10 40 70 20 35 73 52 167 875 370 139 1718 822 75 29 65 14 82 55 57 167 765 366 360 1813 516 15 21 81 10 91 42 07 167 679 363 387 1910 411 95 16 35 8 17 32 21 167 613 361 096 207 79 05 12 44 6 22 24 91 167 561 359 299 215 76 70 9 45 4 73 19 17 167 517 357 792 224 45 05 7 21 3 61 14 77 167 481 356 553 233 53 95 5 58 2 79 11 51 167 453 355 569 243 13 30 4 45 2 23 9 23 167 431 354 832 q V t q 2 曲线曲线 Q t q t 过程曲线图过程曲线图 由图可知 最大下泄流量 qm 83 21m3 s 发生在 t 13 时 正好是 q t 曲线 与 Q t 曲线的交点 即为所求的最大下泄流量 2 按校核洪水标准进行调洪演算 计算过程与按设计洪水计算一样 结果见下表 时间 h Q 实测 m3 s 平均入库流 量 m3 s 下泄流量 q m3 s q 2 m 3 s V t q 2 m3 s 水库水位 Z m 水库库容 万 m3 s 00 50 00 0 00 0 00 167 300 350 296 13 11 80 0 85 0 42 1 80 167 344 351 798 2117 05 3 78 1 89 8 00 167 418 354 361 314 312 65 7 97 3 98 16 87 167 494 356 983 41715 65 11 59 5 80 24 56 167 549 358 884 516 816 90 14 10 7 05 29 87 167 583 360 081 61917 90 15 89 7 95 33 67 167 607 360 895 721 220 10 17 88 8 94 37 88 167 632 361 760 826 123 65 20 60 10 30 43 65 167 665 362 897 925 225 65 22 98 11 49 48 70 167 693 363 850 1039 832 50 27 46 13 73 58 23 167 742 365 560 1150 645 20 35 79 17 89 75 96 167 827 368 508 1284 367 45 50 52 25 26 107 63 167 964 373 214 13274179 15 104 80 52 40 236 26 168 380 387 576 13 2245 7183 97 110 02 55 01