三大洪水调节课程设计

洪水调节课程设计姓 名 学 号 班 级 专 业 指导教师 2011年1月3日洪水调节课程设计任务书一、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物型式选择、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。二、基本资料某水利枢纽工程以发电为主，兼有防洪、供水、养殖等综合效益，电站装机为5000kw，年发电量1372104kwh，水库库容0.55亿m3。挡水建筑物为混凝土面板坝，最大坝高84.80m。溢洪道堰顶高程519.00m，采用3孔8m6m（宽高）的弧形门控制。水库正常蓄水位525.00m。本工程采用3孔溢洪道泄洪，设计洪水来临时，用左右2孔泄洪；校核洪水来临时，再打开中间两孔，用3孔泄洪。在洪水期间洪水来临时，先用闸门控制下泄流量q并使其等于洪水来水量Q，使水库水位保持在防洪限制水位不变；当洪水来水量Q继续增大时，闸门逐渐打开；当闸门达到全开后，就不再用闸门控制，下泄流量q随水库水位z的升高而增大，流态为自由流态，情况与无闸门控制一样。上游防洪限制水位H（注：H=524+学号最后两位/100，），下游有足够的能力宣泄洪水，在此不考虑防洪要求。三、设计任务及步骤分别对设计洪水标准、校核洪水标准，按上述拟定的泄洪建筑物的类型、尺寸以及水库运用方式，分别采用列表试算法和半图解法推求水库下泄流量过程，以及相应的库容、水位变化过程。具体步骤如下：1、根据工程规模和建筑物的等级，确定相应的洪水标准；2、采用列表试算法进行调洪演算：（1）根据已知水库水位容积关系曲线VZ和泄洪建筑物方案，用水力学公式求出下泄流量与库容关系曲线qZ，并将VZ和qZ绘制在图上；（2）决定开始计算时刻和此时q1、V1的，然后列表试算，试算过程中，对每一时段的q2、V2进行试算；（3）将计算结果绘成曲线：Qt、qt绘制在一张图上，Zt曲线绘制在下方。3、用半图解法进行调洪计算：（1）绘制三条曲线：V/t-q/2=f1(z)、V/t+q/2=f2(z)、q= f3(z)（2）进行图解计算，将结果列成表格。4、比较分析试算法和半图解法调洪计算的成果。四、时间安排和要求1、 设计时间为1周；2、 成果要求：（1）设计说明书编写要求条理清楚、附图绘制标准。（2）列表试算法要求采用手工计算，熟悉过程后可编程计算，如采用编程计算需提供程序清单及相应说明。（3）设计成果请独立完成，如有雷同则二者皆取消成绩，另提交成果时抽查质询。五、参考书：1、 水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）2、 水利水能规划3、 水工建筑物附录：一、堰顶溢流公式：式中：泄洪孔数； 堰顶净宽； 流量系数，与堰顶形式有关，可查表，本工程取0.48； 侧收缩系数，与墩头形式有关，初步设计可假设为0.92； 重力加速度，取； H0堰顶水头，m。二、设计洪水过程线：日 时Q实测（m3/s）各频率Q（m3/s）0.1%1%2%5%26 03.22543532221136296196163121231268252543235733491305727605525496020001220104073951670230013901130806612902100129010907757919175011901010698854311808537065419402895647535387103248174834003271129470943736227012264606391326242132345493482892161420447730425019615191448283236176161774142632191621716438524520415118150351224187139191373202041701252012328618315211321110258171142106221032421541279523972261451188924902131331118327 18419612410377三、水库水位-库容曲线：高程（m）450460470480490500505库容（104m3）018113.5359.3837.21573.62043.2高程（m）510515520525530535540库容（104m3）2583.33201.33895.74683.85593.966707842.6四、工程分等分级规范和洪水标准：表2.1.1 水利水电工程分等指标工程等别工程规模水库总库容(108m3)防洪治涝灌溉供水发电保护城镇及工矿企业的重要性保护农田(104亩)治涝面积(104亩)灌溉面积(104亩)供水对象重要性装机容量(104kW)I大(1)型10特别重要500200150特别重要120大(2)型101.0重要5001002006015050重要12030中型1.00.10中等100306015505中等305IV小(1)型0.100.01一般30515350.5一般51V小(2)型0.010.001530.51表3.2.1 山区、丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物洪水标准重现期（年）项目水工建筑物级别12345设计10005005001001005050303020校核土石坝可能最大洪水（PMF）或10000500050002000200010001000300300200混凝土坝、浆砌石坝50002000200010001000500500200200100五、调洪计算成果表： 频 率 项 目设计洪水( )校核洪水( )列表试算法最大泄量(m3/s)水库最高水位(m)半图解法最大泄量(m3/s)水库最高水位(m)洪水调节课程设计成果书一、基本资料1.某水利枢纽工程以发电为主，兼有防洪、供水、养殖等综合效益，电站装机为5000KW，年发电量1372104 kwh，水库库容0.55亿m3。挡水建筑物为混凝土面板坝，最大坝高84.80m。溢洪道堰顶高程519.00m，采用4孔7m6m（宽高）的弧形门控制。水库正常蓄水位525m。本工程采用4孔溢洪道泄洪，设计洪水来临时，用左右2孔泄洪；校核洪水来临时，用4孔泄洪。在洪水期间洪水来临时，先用闸门控制下泄流量q并使其等于洪水来水量Q，使水库水位保持在防洪限制水位不变；当洪水来水量Q继续增大时，闸门逐渐打开；当闸门达到全开后，就不再用闸门控制，下泄流量q随水库水位z的升高而增大，流态为自由流态，情况与无闸门控制一样。2.设计任务及要求分别对设计洪水标准、校核洪水标准，按照上述拟定的泄洪建筑物的类型、尺寸和水库运用方式，分别采用列表试算法和半图解法推求水库下泄流量过程，以及相应的库容、水位变化过程。3.根据工程规模和建筑物的等级，确定相应的洪水标准；由于该水利枢纽工程以发电为主，兼有防洪、供水、养殖等综合效益，挡水建筑物为混凝土面板坝，电站装机为5000KW，根据水利水电工程分等指标可确定该工程等级为中型()，由山区、丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物洪水标准可初步确定该工程的设计洪水重现期为100-50年，校核洪水重现期为1000-500年。即设计洪水标准为1%-2%，校核洪水标准为0.1%。4. 水位库容关系曲线 见表1表1.水位库容关系高程（m）450460470480490500505库容（104m3）018113.5359.3837.21573.62043.2高程（m）510515520525530535540库容（104m3）2583.33201.33895.74683.85593.966707842.6图1.水位库容关系曲线5、堰顶溢流公式：式中：q通过溢流孔口的下泄流量，m3/s； n溢流孔孔口数；b溢流孔单孔净宽，m ；g重力加速度，9.81m/s2；闸墩侧收缩系数，与墩头形式有关，初步计算可假设为0.92； m流量系数，与堰顶形式有关，可查表，本工程取0.48；H0堰顶水头，m。6 q-V,qZ关系曲线见表2库水位Z（m）溢洪道堰顶水头H（m）溢洪道泄量q溢(m3/s)(n=2)溢洪道泄量q溢(m3/s)(n=4 )库容V(万m)5190003570.6520127.154.203895.7521276.65153.3040435223140.82281.804197.65234216.80433.6043565245302.99605.984519.052256398.99796.584683.85267501.901003.804851.25278613.201266.404995.05289731.171463.405173.652910856.981713.965375.853011988.691977.385593.9531121126.532253.065805.6532131270.242540.086015.4533141419.582839.166220.0534151574.373148.746425.8535161734.703469.406670536171899.513799.026899537182069.564139.127127538192244.404488.807368539202423.904847.807607540212607.945215.887842.6二用列表试算法进行设计洪水的调洪演算 遇到设计洪水（洪水标准为1%2%）时，用左右2孔泄洪，其列表试算法进行调洪演算如下： Q=2*7*0.95*0.46*(2*0.981) 0.5*H01.5（一）当P=1%时 1、确定调洪起始条件，起调水位为防洪限制水位524.4m，相应库容查表一得为4583.6万m3，初始下泄流量查表一得为350.05m3/s。 2、确定时刻01h，2025h来水量小于防洪限制水位下的泄流量，为保持防洪限制水位不变，应使下泄流量等于来水量。 其余时刻水库进行洪水调节时段，用试算法进行调洪计算,见表3。试算法设计洪水（P=1%）时间t（h）入库洪水流量Q（m/s）时段平均入库流量（m/s）时段入库水量（万m）下泄流量q（m/s）时段平均下泄流量（m/s）时段下泄水量（万m）时段内水库存水流量变化V（万m）水库存水量V（万m）水库水位Z(m)26日0时35115.541.58 35.00 115.50 41.58 0.00 4583.60 524.40 26日1时196196.00 26日1时26分340.05 268.03 41.81 340.05 268.03 41.81 0.00 4583.60 524.40 26日2时525432.53 88.24 347.55 343.80 70.14 18.10 4601.70 524.52 26日3时727626.00 225.36 402.77 375.16 135.06 90.30 4692.00 525.05 26日4时1220973.50 350.46 509.28 456.03 164.17 186.29 4878.29 526.12 26日5时13901305.00 469.80 669.63 589.46 212.20 257.60 5135.89 527.60 26日6时12901340.00 482.40 814.42 742.03 267.13 215.27 5351.16 528.75 26日7时11901240.00 446.40 910.58 862.50 310.50 135.90 5487.06 529.47 26日8时8531021.50 367.74 936.15 923.37 332.41 35.33 5522.39 529.65 26日9时647750.00 270.00 893.35 914.75 329.31 -59.31 5463.08 529.34 26日10时483565.00 203.40 819.31 856.33 308.28 -104.90 5358.20 528.78 26日11时437460.00 165.60 740.51 779.91 280.77 -115.20 5243.03 528.16 26日12时391414.00 149.04 671.05 705.78 254.08 -105.00 5138.08 527.61 26日13时348369.50 133.02 608.70 639.88 230.36 -97.34 5040.74 527.03 26日14时304326.00 117.36 551.94 580.32 208.92 -91.56 4949.18 526.52 26日15时283293.50 105.66 501.53 526.74 189.62 -83.96 4865.22 526.04 26日16时263273.00 98.28 458.19 479.86 172.75 -74.47 4790.75 525.62 26日17时245254.00 91.44 420.48 439.34 158.16 -66.72 4724.03 525.24 26日18时224234.50 84.42 385.45 402.97 145.07 -60.65 4663.38 524.62 26日19时204214.00 77.04 351.25 368.35 132.61 -55.57 4607.81 524.56 26日20时183193.50 69.66 183.00 267.13 96.17 -26.51 4583.60 524.40 26日21时171177.00 63.72 171.00 177.00 63.72 0.00 4583.60 524.40 26日22时154162.50 58.50 154.00 162.50 58.50 0.00 4583.60 524.40 26日23时145149.50 53.82 145.00 149.50 53.82 0.00 4583.60 524.40 26日24时133139.00 50.04 133.00 139.00 50.04 0.00 4583.60 524.40 27日1时124128.50 46.26 124.00 128.50 46.26 0.00 4583.60 524.40 最大泄量（m/s）Z设(m)最大泄量时刻(h)最大库容（万m）V设（万m）936.15524.426日8时5522.39 4583.60 三、用列表试算法进行校核洪水的调洪演算当P=0.1%时3、 确定调洪起始条件，起调水位为防洪限制水位524.4m，相应库容为4583.6万，初始下泄流量为680.1/s。4、 确定时刻01h，1625h来水量小雨防洪限制水位的下泄流量，为保持防洪限制水位不变，应使下泄流量等于来水量。其余时刻进行调洪计算，见表4。试算法（校核洪水p=0.1）时间t(h)入库洪水流量Q（m/s）时段平均入库流量（m/s）时段入库水量（万m）下泄流量q（m/s）时段平均下泄流量（m/s）时段下泄水量（万m）时段内水库存水流量变化V（万m）水库存水量V（万m）水库水位Z(m)26日0时5417563541756304583.6524.426日1时29629604583.6524.426日2时682489176.04680.11488.06 175.70 04583.6524.426日3时1305993.5357.66787.97734.04 264.25 93.414677.01524.96 26日4时20001652.5594.91086.09937.03 337.33 257.574934.58526.44 26日5时230021507741484.811285.45 462.76 311.255245.83528.18 26日6时210022007921770.651627.73 585.98 206.025451.85529.28 26日7时175019256931834.061802.36 648.85 44.155496529.52 26日8时11801465527.41683.441758.75 633.15 -105.755390.25528.95 26日9时8951037.5373.51428.341555.89 560.12 -186.625203.63527.96 26日10时817856308.161212.071320.21 475.27 -167.115036.52527.01 26日11时709763274.681049.381130.73 407.06 -132.384904.14526.27 26日12时606657.5236.7912.81981.10 353.19 -116.494787.65525.61 26日13时549577.5207.9800.26856.54 308.35 -100.454687.2525.02 26日14时477513184.68696.11748.19 269.35 -84.674602.53524.52 26日15时448462.5166.5448572.06 205.94 -18.934583.6524.426日16时414431155.16414431155.1604583.6524.426日17时358386138.96358386138.9604583.6524.426日18时351354.5127.62351354.5127.6204583.6524.426日19时320335.5120.78320335.5120.7804583.6524.426日20时286303109.08286303109.0804583.6524.426日21时25827297.9225827297.9204583.6524.426日22时242250902422509004583.6524.426日23时22623484.2422623484.2404583.6524.426日24时213219.579.02213219.579.0204583.6524.427日1时196204.573.62196204.573.6204583.6524.4最大泄量（m/s）Z设（m）最大库容时刻（h）最大库容（万m）1834.06529.5226日7时5496 四、 绘制下泄流量过程线与库水位过程线5、 半图解法进行调洪演算 1、对于设计洪水根据入库洪水过程线、水库水位库容关系曲线、汛期防洪限制水位制作表格。见表5。库水位Z库容V下泄流量设计1%qq/2V/tV/t+q/2V/t-q/2524.44583.6340.05 170.03 12732.22 12902.25 12562.20 524.54611349.54 174.77 12808.33 12983.10 12633.56 524.64627359.12 179.56 12852.78 13032.34 12673.22 524.74643368.78 184.39 12897.22 13081.61 12712.83 524.84661378.53 189.26 12947.22 13136.49 12757.96 524.94677388.36 194.18 12991.67 13185.85 12797.49 5254694398.27 199.14 13038.89 13238.03 12839.75 525.14711408.27 204.14 13086.11 13290.25 12881.98 525.24727418.35 209.18 13130.56 13339.73 12921.38 525.34745428.51 214.26 13180.56 13394.81 12966.30 525.44762438.76 219.38 13227.78 13447.16 13008.40 525.54779449.08 224.54 13275.00 13499.54 13050.46 525.64796459.48 229.74 13322.22 13551.96 13092.48 525.74813469.96 234.98 13369.44 13604.43 13134.46 525.84830480.53 240.26 13416.67 13656.93 13176.40 525.94848491.16 245.58 13466.67 13712.25 13221.08 5264865501.88 250.94 13513.89 13764.83 13262.95 526.14882512.67 256.34 13561.11 13817.45 13304.77 526.24900523.54 261.77 13611.11 13872.88 13349.34 526.34917534.49 267.24 13658.33 13925.58 13391.09 526.44935545.51 272.75 13708.33 13981.09 13435.58 526.54952556.60 278.30 13755.56 14033.86 13477.25 526.64970567.77 283.89 13805.56 14089.44 13521.67 526.74988579.01 289.51 13855.56 14145.06 13566.05 526.85005590.33 295.17 13902.78 14197.94 13607.61 526.95023601.72 300.86 13952.78 14253.64 13651.92 5275041613.18 306.59 14002.78 14309.37 13696.19 527.15059624.71 312.36 14052.78 14365.13 13740.42 527.25077636.32 318.16 14102.78 14420.94 13784.62 527.35095647.99 324.00 14152.78 14476.77 13828.78 527.45113659.74 329.87 14202.78 14532.65 13872.91 527.55132671.56 335.78 14255.56 14591.33 13919.78 527.65150683.44 341.72 14305.56 14647.28 13963.84 527.75168695.40 347.70 14355.56 14703.25 14007.86 527.85187707.42 353.71 14408.33 14762.04 14054.62 527.95205719.51 359.76 14458.33 14818.09 14098.58 5285224731.67 365.84 14511.11 14876.95 14145.27 528.15243743.90 371.95 14563.89 14935.84 14191.94 528.25261756.20 378.10 14613.89 14991.99 14235.79 528.35280768.56 384.28 14666.67 15050.95 14282.39 528.45299780.99 390.49 14719.44 15109.94 14328.95 528.55317793.48 396.74 14769.44 15166.19 14372.70 528.65336806.05 403.02 14822.22 15225.25 14419.20 528.75356818.67 409.34 14877.78 15287.11 14468.44 528.85375831.37 415.68 14930.56 15346.24 14514.87 528.95394844.12 422.06 14983.33 15405.40 14561.27 5295413856.95 428.47 15036.11 15464.58 14607.64 529.15432869.83 434.92 15088.89 15523.80 14653.97 529.25452882.78 441.39 15144.44 15585.84 14703.05 529.35471895.80 447.90 15197.22 15645.12 14749.32 529.45490908.87 454.44 15250.00 15704.44 14795.56 529.55510922.01 461.01 15305.56 15766.56 14844.55 529.65530935.22 467.61 15361.11 15828.72 14893.50 529.75549948.48 474.24 15413.89 15888.13 14939.65 529.85569961.81 480.90 15469.44 15950.35 14988.54 529.95589975.20 487.60 15525.00 16012.60 15037.40 5305609988.65 494.32 15580.56 16074.88 15086.23 对于设计洪水表6、调洪计算半图解法（双辅助曲线法）半图解法调洪计算表（p=1%）时间入库流量入库平均流量V/t+q/2V/t-q/2下泄流量水库水位0351196115.512732.2212562.20 340.05524.42525360.512808.3312633.56347.55 524.5 372762613290.2512881.98402.77 525.1 41220973.513817.4513304.77509.28 526.1 51390130514602.8313919.39669.63 527.6 61290134015310.1314478.76814.42 528.8 71190124015766.5614844.65910.58 529.5 88531021.515888.1314939.5936.15 529.7 964775015645.1214749.32893.35 529.3 1048356515346.2414514.87819.31 528.8 1143746014991.9914235.79740.51 528.2 1239141414647.2813919.78671.05 527.6 13348369.514309.3713696.19608.70 527.0 1430432614033.8613477.25551.94 526.5 15283293.513764.8313262.95501.53 526.0 1626327314089.4413521.67458.19 525.6 1724525413339.7312921.38420.48 525.2 18224234.513032.3412633.56385.45 524.6 1920421413028.41 12677.16 351.25 524.6 20183193.512823.7212640.72183.00 524.4 2117117712817.7212646.72171.00 524.4 22154162.512809.2212655.22154.00 524.4 23145149.512804.7212659.72145.00 524.4 2413313912798.7212665.72133.00 524.4 25124128.512794.2213670.22124.00 524.4 最大泄量Z设最大泄量时刻910.58529.78对于校核洪水表7库水位z库容V下泄流量校核0.1%qq/2V/tV/t+q/2V/t-q/2524.44583.6680.11 340.06 12732.22 13072.28 12392.17 524.54611699.08 349.54 12808.33 13157.87 12458.79 524.64627718.23 359.12 12852.78 13211.89 12493.66 524.74643737.56 368.78 12897.22 13266.00 12528.44 524.84661757.05 378.53 12947.22 13325.75 12568.70 524.94677776.71 388.36 12991.67 13380.02 12603.31 5254694796.54 398.27 13038.89 13437.16 12640.62 525.14711816.54 408.27 13086.11 13494.38 12677.84 525.24727836.70 418.35 13130.56 13548.91 12712.20 525.34745857.03 428.51 13180.56 13609.07 12752.04 525.44762877.51 438.76 13227.78 13666.53 12789.02 525.54779898.16 449.08 13275.00 13724.08 12825.92 525.64796918.97 459.48 13322.22 13781.70 12862.74 525.74813939.93 469.96 13369.44 13839.41 12899.48 525.84830961.05 480.53 13416.67 13897.19 12936.14 525.94848982.33 491.16 13466.67 13957.83 12975.50 52648651003.76 501.88 13513.89 14015.77 13012.01 526.148821025.35 512.67 13561.11 14073.78 13048.44 526.249001047.09 523.54 13611.11 14134.65 13087.57 526.349171068.98 534.49 13658.33 14192.82 13123.85 526.449351091.02 545.51 13708.33 14253.84 13162.83 526.549521113.21 556.60 13755.56 14312.16 13198.95 526.649701135.54 567.77 13805.56 14373.33 13237.78 526.749881158.03 579.01 13855.56 14434.57 13276.54 526.850051180.66 590.33 13902.78 14493.11 13312.45 526.950231203.44 601.72 13952.78 14554.50 13351.06 52750411226.36 613.18 14002.78 14615.96 13389.60 527.150591249.43 624.71 14052.78 14677.49 13428.06 527.250771272.64 636.32 14102.78 14739.10 13466.46 527.350951295.99 647.99 14152.78 14800.77 13504.78 527.451131319.48 659.74 14202.78 14862.52 13543.04 527.551321343.11 671.56 14255.56 14927.11 13584.00 527.651501366.88 683.44 14305.56 14989.00 13622.11 527.751681390.79 695.40 14355.56 15050.95 13660.16 527.851871414.84 707.42 14408.33 15115.75 13700.91 527.952051439.02 719.51 14458.33 15177.85 13738.82 52852241463.35 731.67 14511.11 15242.78 13779.44 528.1524314