洪水调节课程设计计算书详细

1、洪水调节课程设计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、设计基本资料 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5000KV，年发电量1372X 104 kw h，水库库容亿 卅。挡水建筑物为混凝土面 板坝，最大坝高。溢洪道堰顶高程，采用 2孔8mK

2、6m （宽X高）的弧形门控制。 水库正常蓄水位。电站发电引用流量为 10m3/s 。本工程采用 2 孔溢洪道泄洪。 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Xm（注：X=+学号最后1位/10,即），下游无防汛要求。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

3、库下泄流量过程， 以及相应的库容、水位变化过程。具体步骤：1、根据工程规模和建筑物的等级，确定相应的洪水标准；2、用列表试算法进行调洪演算：a）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q乙并将V乙qZ绘制在图上；b）决定开始计算时刻和此时的 qi、M，然后列表试算，试算过程中，对每 一时段的q2、V；进行试算；c）将计算结果绘成曲线： Qt、 qt 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：a）绘制三条曲线：V/ t-q/2=f i（z）、V/ t+q/2=f 2（z）、q=f（z）；b）进行图解计算，将结果列成表格。4

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：设计说明书编写要求条理清楚、附图绘制标准。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。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、水利水能规划附录：一、堰顶溢流公式：3/2q nb m 2gHo式中：q通过溢流孔口的下泄流量， m/s ；n溢流孔孔口数；b溢流孔单孔净宽，m ；g重力加速度，s2；闸墩侧收缩系数，与墩头形式有关，初步计算可假设为；m流量系数，

5、与堰顶形式有关，可查表，本工程取；H）堰顶水头，m二、设计洪水过程时刻（h）Q实测（m/s）各频率Q( M/S )%1%2%5%05035292011362961961621212312680524432357334913007276025244960200012201040739516702300139011308066129021001290109077579191750119010106988543118085370654194028956475053871032481748340032711294709437362270122646063983262431323454934828921

6、614204477294251195151914402832301761617741426321916217164385245204151181503512241871391913732020417012520123286183152113211102571711421062210224015412796239722614411989249021213511183三、水位库容曲线540某水利枢纽水位与库容曲线图530520 )510 米500 位490 水480470L/460 “450010002000300040005000容积（万立方米）60007000800C咼程（m450460470

7、480490500505库容（10401）018咼程（m510515520525530535540库容（10垢）6670四、工程分等分级规范和洪水标准表 1.1 水利水电工程分等指标-工慢手别-规模水库證 库容 Cl（jEm3）肪洪供厂发电fif护城锻及 工矿企业的保护（104 市）a（H 宙灌溉面积 （1V 亩）供水对敷 重要性装机 wC104kW1大型10&002005150持別重更L201大塑LOb D里翌50010。ilOO5015050重要12030a申型L r qa w中等100302廿505屮等W小璽L 10d股旳5&d汙般51V小2）型0* 01 001530.5i1表3.M

8、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朗年）项目水丄越忧物级别2345设计10(X1-51)0500- 40012网50-393020 i校 核土斤坝可能量A洪水 （卩MF）或 10000500Q5C00-?O0 E、 -.-.如仙1000_J-1000-300300200混艇土坝、浆砌石坝6DUO-21 . -*41*4十囹二：某水利桓关慕曲5458 008 OQ0sO口黑吕.088O口石8 -0000 ,000空8 doe -8 .0001ooO口二3 W3L00 .08 I8d&8 ds8 ds 403530益20 CJ s 5 CJ 5 宀*7悄*扯囹三：粟水利枢纽a-Y

9、董至曲统库吝（栄）调洪计算求q-t过程和Z-t过程（1）确定调洪起始条件。由于水库溢洪道由闸门控制，起调水位为防洪限制水位。初始时刻洪水来临时， 在0至1时段，由闸门控制下泄流量 q，使其等于洪水来水量 Q 水库水位保持在防洪限制水位525m不变。 TOC o 1-5 h z 第2时段开始，洪水来水量Q继续增大，溢洪洞闸门逐渐打开直至全开，下泄流量q随水库水位Z的升高而增大。（2）从第2小时开始调洪，取 t=1h=3600s。根据水量平衡方程11（Q q） t -（Q1 Q2） t -（q1 q2）t V2 V1V 22第（3）栏时段入库平均流量Q=（Q1+Q）/2 ;第（4）栏时段入库水量为

10、 Q t= Q *3600s= Q （万m3）;第（5）栏由起始已知时段q1、V1以及入库流量Q、Q2，假设时段末下泄流量q2 , 由式即可求出厶V,而V2 V V;由表二q-V关系曲线由V2线性插值得出q2。若与假设值相同，则q2即为所求；否则重新假设试算。上一时段末的q2、V2为下一时段初的q1、V1，逐时段求出q-t线；第（6）栏时段下泄流量q q.| q2 / 2 ；第（7）栏时段下泄水量q t 0.36q （万m3/s）;第（8）栏时段水量变化 V Q t q t ;第（9）栏水库存水量v2 y V;第（10）栏水库水位Z由q-v曲线线性插值求得。当下泄过程中水位回降到防洪限制水位时

11、，如下表中的16时，启用闸门控制下泄流量，使水位保持在防洪限制水位 525m不变。结合水库q=f（V）关系曲线线性插值逐时段对设计洪水进行试算，计算结果 如表三所示：表三：水库设计洪时 间实测 入库 洪水 流量时段平 均入库 流量时段 入库 水量下泄 流量t（h）Q (m3/s)Q (m3/s)QA t(万m3)q(m3/s)(2)(3)(4)(5)035119625243727412205139061290711908853964710483114371239813348水（1%调洪演算时段 平均 下泄 流量时段 下泄 水量时段水 量变化水库存 水量水库 水位q (m3/s)qA t( 万m

12、3)A V(万 m3)V(万 m3)Z(m)(6)(7)(8)(9)(10)1429415283162631724518224192042018321171221542314424135Q-t、q-t曲线相交点可能不是最大值，对洪峰附近处加密，结果如下:表四：水库设计洪水（1%调洪演算洪峰附近时段加密时间实测入 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 量水库水 位T(h)Q(m3/s)Q(m3/s)a t(万m3)Q(m3/s)Q(m3/s)t( 万m3) V( 万m3)V( 万m3)Z(m)711908853

13、750由表三绘制 Qt、qt以及Zt曲线:團五：某水利樞纽的Pt关系曲裁（小时9647由上表查得设计洪水最大下泄流量qm=S,水库最高水位为 Zm=oB.半图解法进行调洪演算：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。计算过程如下:第（3）栏 V=V总一V5i9=V总一（m3 ;第（4）栏（万 m3/s）;t 0.36第（5）栏由表二q-Z关系曲线查得;第（6）栏为第（5）栏的一半；第（7）栏二第（4）栏+第 （6）栏； 计算结果见表五：表五：某水利枢纽的q牛-）辅助曲线计算表（P-1%水库水 位 Z（m）总库容V（万 m3）堰顶以上 库容v（万m3）V/ t

14、（m3/s）q（m3/s）q/2q （m3/s）（m3/s）（1）（2）（3）:（4）（5）（6）（7）525526527528529530531532533534535536537538539540E1A：莘水利挺粗的Any刃镭助绒20OC. 04000.0MOO. 0E0Q0. D10000.0L2000. 0Wt+o/2 立右朱#祀）14000. 0利用表五中第（5）、（7）两栏相应的数据绘制成单辅助线如图六所示:2、调洪计算求qt过程和Zt过程调洪的起始条件与试算法相同，计算过程如下:第（1）、（2）栏由题目中给出；第（3）栏Q （Qi Q2）/2，逐时段求平均值，上一时段Q为下一时段

15、Q ；第（4）栏（+ |）2 皆 |）1Q qi ；第（5）栏由表五线性插值求得;第（6）栏由表二q-Z关系曲线插值得到;计算结果见表六:表六：某水利枢纽的设计洪水半图解法计算表（P=1%）时间t（h）入库流量Q（m3/s）平均入库 流量Q（m3/s）V/ t+q/2（m3/s）q（m3/s）Z（m）（1）（2）（3）（4）（5）（6）0351196252437274122051390612907119088539647104831143712398133481429415283162631724518224192042018321171221542314424135Q-t、q-t曲线相交点可

16、能不是最大值，对洪峰附近处加密，结果如下:表七：半图解法洪峰附近加密计算表(P=1%时间t(h)入库流量Q(m3/s)平均入库 流量Q(m3/s)V/ t+q/2( m3/s)q(m3/s)Z(m)711908853由以上两表绘制 Qt、qt以及Zt曲线:530.0529.0ra1o00 一eoTO006on-4c3D由上表查得设计洪水最大下泄流量qm=s,水库最高水位为乙=。（二）、校核洪水的计算A、试算法qV, VZ和qZ曲线与设计洪水中的相同。调洪计算求qt过程和Zt过程。起调水位为525m相应库容查表一为万 m3。用试算法对每一时段的 q2、V进行调洪计算,计算时段为1h。详细过程同表

17、三，计算结果见表八：表八：水库校核洪时间入库 洪水 流量时段平 均入库 流量时段入 库水量下泄流量t（ h）Q (m3/s)Q(m3/s)QA t(万 m3)q(m3/s)05012962680313004200052300621007175081180989510817水（%调洪演算时段平 均下泄 流量时段下 泄水量时段水 量变化水库存 水量水库 水位q(m3/s )qA t(万 m3)V(万m3)V(万 m3)Z(m)1170912606135491447715440164141738518351193202028621257222402322624212Q-t、q-t曲线相交点可能不是最

18、大值，对洪峰附近处加密，结果如下:表九：水库校核洪水（%洪峰附近加密计算表时间入库 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 水量水库 水位t（ h）Q（m3Q（m3/s ）QA t（万 m3）Q（m3/s）Q（m3/s）qA t（ 万 m3） V（万 m3）V（万 m3）Z（m）621001925由上表查得设计洪水最大下泄流量qm=s，水库最高水位为 Zm=o717501608146581180由上表绘制Qt、qt以及Zt曲线:图扎：某水利枢纽戢洪水才1、戸过程线533-0532. Q531. 0:53D. Q 5ZS. L翌

19、 528 C 业 527 0526.口” n j闿十：杭皱浜武工一十倉裁统r、/、L,ZV1/Z*1.虽*b*1*D0Z46ID12141616ZD红Z42E旳埶（hiB、半图解法由上述列表试算法得到的qV曲线计算并绘制(f=V/ t+q/2)Z辅助曲线，见表六;调洪计算求qt过程和Zt过程。详细计算过程见表十：表十：某水利枢纽的半图解法校核洪水计算表 (P=1%)时间t(h)入库流量Q(m3/s)平均入库流 量Q(m3/s)V/ t+q/2(m3/s)q(m3/s)Z(m)050129626803130042000523006210071750811809895108171170912606135491447715440164141738