三峡大学洪水调节课程设计

图四 水库设计洪水Q与下泄流量q过程线 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 04812162024 t h Q q m s 设计洪水 下泄流量 姓名 学号 指导老师 班级 洪水调节课程设计 1 班 目录 一 设计说明 2 二 计算过程 2 一 设计洪水的计算 2 二 校核洪水的计算 8 三 调洪计算结果及分析 15 一 调洪计算成果表 15 二 成果分析及结论 15 四 参考文献 15 洪水调节课程设计 一 设计说明 由 洪水调节课程设计 任务书中提供的材料可知 该水利枢纽工程工程 等别为 工程规模为中型 故采用 100 年一遇 1 洪水进行设计 1000 年一 遇 0 1 洪水进行校核 防洪限制水位为 Z0 524 04m 二 计算过程 根据高程库容关系表 表一 绘出水利枢纽 Z V 关系曲线 图一 如下 表一 高程 m 450460470480490500505 库容 104m 018113 5359 3837 21573 62043 2 高程 m 510515520525530530540 库容 104m 2583 33201 33895 74683 85593 966707842 6 图一 水利枢纽Z V关系曲线 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 0800160024003200400048005600640072008000 V 万m Z m 一 设计洪水的计算 A 试算法 1 计算并绘制 q V 曲线 根据堰顶溢流公式 1 23 0 2nqHgbme 其中 b 8m e 0 92 m 0 48 g 9 81 H0 Z 519 在设计洪水下 n 2 将 Z 519 540 中的每个整数带入公式计算出所对应的 q 值 填入表二如 下 表二 Z m 519520521522523524525526527528529 q m s 031 388 52162 62250 37349 91459 97579 62708 16845 01989 69 Z m 530531532533534535536537538539540 q m s 1141 791300 981466 941639 421818 172002 992193 672390 052591 962799 263011 81 由表二中的数据可绘制水库 q f Z 曲线如图二 图二 水库q f Z 曲线 0 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 517522527532537542 Z m q m3 s 由图二和图一可绘制水库 q f V 关系曲线如图三 图三 水库q f V 关系曲线 0 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 350044005300620071008000 V 万m q m s 2 调洪计算求 q t 过程和 Z t 过程 由起调水位 Z限 524 04m 可从图二中查得需要调节的起始流量为 q0 354 12m s 因在前两小时内 q 均小于 q0 故 q Q 从第三小时开始调洪 取 t 1h 3600s 根据水量平衡方程 2 VVVtqqtQQt 122121 2 1 2 1 qQ 结合水库 q f V 关系曲线逐时段对设计洪水进行试算 计算结果如表三所 示 表三 水库设计洪水 1 调洪计算表 时间 入库洪 水流量 时段平均 入库流量 时段入 库水量 下泄 流量 时段平均 下泄流量 时段下 泄水量 时段水 量变化 水库存 水容量 水库 水位 t h Q m s Q均 m s Q均 t 万 m q m s q均 m s q均 t 万 m V 万 m V 万 m Z m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 03535 004652 28524 80 115 5041 58115 5041 580 00 1196196 004652 28524 80 360 00129 60321 79115 8413 76 2524447 574666 04524 89 625 50225 18468 31168 5956 59 3727489 064722 62525 21 973 50350 46546 62196 78153 68 41220604 194876 30526 06 1305 00469 80687 46247 49222 31 51390770 745098 62527 28 1340 00482 40838 38301 82180 58 61290906 035279 20528 27 1240 00446 40945 71340 45105 95 71190985 395385 14528 85 1021 50367 74989 69356 2911 45 8853993 985396 60528 92 750 00270 00964 99347 39 77 39 9647935 995319 20528 49 565 00203 40891 91321 09 117 69 10483847 835201 51527 84 460 00165 60801 74288 63 123 03 11437755 665078 49527 17 417 50150 30715 48257 57 107 27 12398675 304971 22526 58 373 00134 28639 37230 17 95 89 13348603 454875 32526 05 321 00115 56569 89205 16 89 60 14294536 334785 72525 56 288 50103 86506 88182 48 78 62 15283477 444707 11525 13 273 0098 28397 76143 19 44 91 16263318 084662 19524 86 254 0091 44281 54101 35 9 91 17245245 004652 28524 80 234 5084 42234 5084 420 00 18224224 004652 28524 80 214 0077 04214 0077 040 00 19204204 004652 28524 80 193 5069 66193 5069 660 00 20183183 004652 28524 80 177 0063 72177 0063 720 00 21171171 004652 28524 80 162 5058 50162 5058 500 00 22154154 004652 28524 80 23144 149 0053 64 144 00 149 0053 640 00 4652 28524 80 139 5050 22139 5050 220 00 24135135 004652 28524 80 在表三中 t 17h 后水库水位将小于防洪限制水位 524 8m 所以不须再进 行调洪 只须操作闸门将库水位控制在防洪限制水位即可 3 绘制调洪曲线 利用表三中第 1 2 5 三栏的数据绘制成 Q t q t 关系曲线 如图四所 示 图四 水库设计洪水Q与下泄流量q过程线 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 04812162024 t h Q q m s 设计洪水 下泄流量 然后利用表三中 1 10 两栏数据绘成 Z t 关系曲线 如图五所示 图五 设计洪水Z t关系曲线 524 5 525 525 5 526 526 5 527 527 5 528 528 5 529 529 5 04812162024 t h Z m 查图四与图五可知 最大下泄流量 qm发生在 t 7 6h 时刻 正好是 q t 曲线 与 Q t 曲线的交点 即为所求 qm 995m s Zm 528 92m B 半图解法 1 计算并绘制单辅助线 计算中 V 取溢洪道堰顶以上库容 计算时段取 t 1h 计算过程见表四 表四 水库设计洪水 q f 单辅助曲线计算表 P 1 2 q t V 水库水位 Z总库容 V总堰顶以上库容 V V t qq 2 2 q t V 万 m 万 m 万 m m s m s m s m s 1 2 3 4 5 6 7 5193756 82 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 5203895 70 138 88 385 78 31 30 15 65 401 43 5214053 32 296 50 823 61 88 52 44 26 867 87 5224210 94 454 12 1261 44 162 62 81 31 1342 76 5234368 56 611 74 1699 28 250 37 125 19 1824 46 5244526 18 769 36 2137 11 349 91 174 95 2312 06 5254683 80 926 98 2574 94 459 97 229 98 2804 93 5264865 82 1109 00 3080 56 579 62 289 81 3370 37 5275047 84 1291 02 3586 17 708 16 354 08 3940 25 5285229 86 1473 04 4091 78 845 01 422 51 4514 28 5295411 88 1655 06 4597 39 989 69 494 84 5092 23 5305593 90 1837 08 5103 00 1141 79 570 90 5673 90 5315809 12 2052 30 5700 83 1300 98 650 49 6351 32 5326024 34 2267 52 6298 67 1466 94 733 47 7032 14 5336239 56 2482 74 6896 50 1639 42 819 71 7716 21 5346454 78 2697 96 7494 33 1818 17 909 09 8403 42 5356670 00 2913 18 8092 17 2002 99 1001 49 9093 66 5366904 52 3147 70 8743 61 2193 67 1096 84 9840 45 5377139 04 3382 22 9395 06 2390 05 1195 03 10590 08 5387373 56 3616 74 10046 50 2591 96 1295 98 11342 48 5397608 08 3851 26 10697 94 2799 26 1399 63 12097 58 5407842 60 4085 78 11349 39 3011 81 1505 90 12855 29 利用表四中第 5 7 两栏相应的数据绘制成单辅助线如图六所示 图六 单辅助曲线 0 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 015003000450060007500900010500120001350015000 m s q m s 2 q t V 2 调洪计算求 q t 过程和 Z t 过程 调洪的起始条件与试算法相同 计算过程见表五 表五 某水库半图解法调洪计算表 P 1 时间 t入库流量 Q时段平均入库流量Q 2 q t V qZ h m s m s m s m s m 1 2 3 4 5 6 035431 5935 00524 80 115 50 1196431 59196 00524 80 360 00 25242750 00447 57524 89 625 50 37272927 93486 00525 19 973 50 412203415 43588 00525 94 1305 00 513904132 43754 00527 16 1340 00 612904718 43896 00528 20 1240 00 711905062 43986 00528 86 1021 50 88535097 93992 00528 90 750 00 96474855 93930 00528 45 565 00 104834490 93841 00527 79 460 00 114374109 93748 00527 11 417 50 123983779 43673 00526 56 373 00 133483479 43604 00526 06 321 00 142943196 43544 00525 62 288 50 152832940 93487 00525 20 273 00 162632726 93442 00524 87 254 00 17245245 00524 80 234 50 18224224 00524 80 214 00 19204204 00524 80 193 50 20183183 00524 80 177 00 21171171 00524 80 162 50 22154154 00524 80 149 00 23144144 00524 80 139 50 24135135 00524 80 在表五中 t 17h 后库水位将于洪限制水位 524 8m 所以不需再进行调洪 只需操作闸门将库水位控制在防洪限制水位即可 3 绘制调洪曲线 利用表五中第 1 2 5 三栏相应的数据绘制成 Q t q t 关系曲线 如图 七所示 图七 设计洪水调洪曲线 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 04812162024 t h Q q m s 设计洪水 1 下泄流量 然后利用第 1 6 栏相应的数据绘制成 Z t 关系曲线 如图八所示 图八 设计洪水Z t曲线 524 5 525 525 5 526 526 5 527 527 5 528 528 5 529 529 5 04812162024 t h Z m 查图七与图八可知 最大下泄流量 qm发生在 t 7 6h 时刻 正好是 q t 曲线 与 Q t 曲线的交即为所求 Qm 993m s Zm 528 91m 二 校核洪水的计算 A 试算法 1 计算并绘制 q V 曲线 根据堰顶溢流公式 1 23 0 2 nqHgmb 其中 b 8m 0 92 m 0 48 g 9 81 H0 Z 519 在校核洪水下 n 3 将 Z 519 540 中的每个整数带入公式计算出所对应的 q 值 填入表六如 下 表六 Z m 519520521522523524525526527528529 q m s 046 95132 78243 93375 56524 86689 95869 431062 251267 521484 53 Z m 530531532533534535536537538539540 q m s 1712 691951 472200 422459 132727 263004 483290 513585 083887 954198 894517 71 由表六中的数据可绘制水库 q f Z 曲线如图九 图九 q f Z 关系曲线 0 600 1200 1800 2400 3000 3600 4200 4800 517522527532537542 Z m q m s 由图九和图一可绘制水库 q f V 关系曲线如图十 图十 q f V 关系曲线 0 600 1200 1800 2400 3000 3600 4200 4800 3500 3900 4300 4700 5100 5500 5900 6300 6700 7100 7500 7900 V 万m q m s 2 调洪计算求 q t 过程和 Z t 过程 由起调水位 Z限 524 8m 可从图九中查得需要调节的起始流量为 q0 655 74m s 因在前两小时内 q 均小于 q0 故 q Q 从第三小时开始调洪 取 t 1h 3600s 根据水量平衡方程 2 VVVtqqtQQt 122121 2 1 2 1 qQ 结合水库 q f V 关系曲线逐时段对校核洪水进行试算 计算结果如表七所 示 表七 水库校核洪水 0 1 调洪计算表 时 间 入库洪 水流量 时段平均 入库流量 时段入 库水量 下泄流量 时段平 均下泄 流量 时段下 泄水量 时段水 量变化 水库存 水容量 水库 水位 tQQ Q t qq tq V VZ h m s m s 万 m m s m s 万 m 万 m 万 m m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 05050 004652 28524 80 173 0062 28173 0062 280 00 1296296 004652 28524 80 488 00175 68477 41171 873 81 2680658 814656 09524 85 990 00356 40714 54257 2399 17 31300770 264755 26525 39 1650 00594 00918 27330 58263 42 420001066 285018 68526 84 2150 00774 001248 61449 50324 50 523001430 945343 18528 62 2200 00792 001560 33561 72230 28 621001689 725573 46529 89 1925 00693 001730 89623 1269 88 717501772 055643 34530 23 1465 00527 401718 81618 77 91 37 811801665 575551 97529 77 1037 50373 501559 90561 57 188 07 98951454 235363 91528 74 856 00308 161353 58487 29 179 13 108171252 935184 78527 75 763 00274 681170 50421 38 146 70 117091088 085038 08526 95 657 50236 701015 63365 63 128 93 12606943 194909 15526 24 577 50207 90881 66317 40 109 50 13549820 144799 65525 64 513 00184 68768 46276 65 91 97 14477716 794707 68525 13 458 50165 06595 40214 34 49 28 15440474 004658 40524 80 427 00153 72444 00159 84 6 12 16414414 004652 28524 80 399 50143 82399 50143 820 00 17385385 004652 28524 80 368 00132 48368 00132 480 00 18351351 004652 28524 80 335 50120 78335 50120 780 00 19320320 004652 28524 80 303 00109 08303 00109 080 00 20286286 004652 28524 80 271 5097 74271 5097 740 00 21257257 004652 28524 80 248 5089 46248 5089 460 00 22240240 004652 28524 80 233 0083 88233 0083 880 00 23226 219 0078 84 226 00 219 0078 840 00 4652 28524 80 24212212 004652 28524 80 在表七中 t 16h 后水库水位将小于防洪限制水位 524 8m 所以不需再进行 调洪 只需操作闸门将库水位控制在防洪限制水位即可 3 绘制调洪曲线 利用表三中第 1 2 5 三栏的数据绘制成 Q t q t 关系曲线 如图十一 所示 图十一 水库校核洪水Q q t曲线 0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 04812162024 t h Q q m s 校核洪水 下泄流量 然后利用表三中 1 10 两栏的数据绘制成 Z t 关系曲线 如图十二所示 图十二 校核洪水Z t曲线 524 5 525 525 5 526 526 5 527 527 5 528 528 5 529 529 5 530 530 5 04812162024 t h Z m 查图十一与图十二可知 最大下泄流量 qm发生在 t 6 8h 时刻 正好是 q t 曲线与 Q t 曲线的交点 即为所求 qm 1772m s Zm 530 23m B 半图解法 1 计算并绘制单辅助线 计算中 V 取溢洪道堰顶以上库容 计算时段取 t 1h 计算过程见表八 表八 某水库 q f 辅助曲线计算表 P 0 1 2 q t V 水库水位 Z总库容 V 总堰顶以上库容 V t V q 2 q 2 q t V 万 m 万 m 万 m m s m s m s m s 1 2 3 4 5 6 7 5193756 82 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 5203895 70 138 88 385 78 46 95 23 47 409 25 5214053 32 296 50 823 61 132 78 66 39 890 00 5224210 94 454 12 1261 44 243 93 121 97 1383 41 5234368 56 611 74 1699 28 375 56 187 78 1887 06 5244526 18 769 36 2137 11 524 86 262 43 2399 54 5254683 80 926 98 2574 94 689 95 344 97 2919 92 5264865 82 1109 00 3080 56 869 43 434 72 3515 27 5275047 84 1291 02 3586 17 1062 25 531 12 4117 29 5285229 86 1473 04 4091 78 1267 52 633 76 4725 54 5295411 88 1655 06 4597 39 1484 53 742 27 5339 66 5305593 90 1837 08 5103 00 1712 69 856 35 5959 35 5315809 12 2052 30 5700 83 1951 47 975 73 6676 57 5326024 34 2267 52 6298 67 2200 42 1100 21 7398 87 5336239 56 2482 74 6896 50 2459 13 1229 57 8126 07 5346454 78 2697 96 7494 33 2727 26 1363 63 8857 96 5356670 00 2913 18 8092 17 3004 48 1502 24 9594 41 5366904 52 3147 70 8743 61 3290 51 1645 25 10388 87 5377139 04 3382 22 9395 06 3585 08 1792 54 11187 59 5387373 56 3616 74 10046 50 3887 95 1943 97 11990 47 5397608 08 3851 26 10697 94 4198 89 2099 45 12797 39 5407842 60 4085 78 11349 39 4517 71 2258 86 13608 25 利用表中第 5 7 两栏相应的数据绘制成单辅助线如图十三所示 图十三 单辅助曲线 0 600 1200 1800 2400 3000 3600 4200 4800 02000400060008000100001200014000 m s q m s 2 q t V 2 调洪计算求 q t 过程和 Z t 过程 调洪的起始条件与试算法相同 计算过程见表九 表九 水库半图解法调洪计算表 P 0 1 时间 t入库流量 Q时段平均入库流量Q 2 q t V qZ h m s m s m s m s m 1 2 3 4 5 6 05050 00524 80 173 00 1296296 00524 80 488 00 26802825 00658 81524 81 990 00 313003156 19762 00525 35 1650 00 420004044 191042 00526 72 2150 00 523005152 191418 00528 56 2200 00 621005934 191704 00529 96 1925 00 717506155 191776 00530 25 1465 00 811805844 191663 00529 76 1037 50 98955218 691442 00528 68 856 00 108174632 691236 00527 67 763 00 1