洪水调节设计(试算法和半图解法)模板 - 带试算C语言程序

1、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；培养学生分析问题、解决问题的能力。二、 设计基本资料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2

2、孔8m6m（宽高）的弧形门控制。水库正常蓄水位525.00m。电站发电引用流量为10 m3/s。2. 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。3. 上游防洪限制水位524.8m（注：x=524.5+学号最后1位/10，即524.5m-525.4m），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

3、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：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： 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，qz绘制在图上； 决定开始计算时刻和此时的q1、v1，然后列表试算，试算过程中，对每一时段的q2、v2进行试算； 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： 绘制三条曲线：，； 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、

4、 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3. 水利水电工程等级划分及洪水标准(sl252-2000)4. 水利水能规划附录：一、 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0.4

5、8； h0堰顶水头，m。二、 设计洪水过程时刻（h）q实测（m3/s）各频率q（m3/s）0.1%1%2%5%03.32503529201136296196162121231268052443235733491300727602524496020001220104073951670230013901130806612902100129010907757919175011901010698854311808537065419402895647505387103248174834003271129470943736227012264606398326243132345493482892161420

6、4477294251195151914402832301761617741426321916217164385245204151181503512241871391913732020417012520123286183152113211102571711421062210224015412796239722614411989249021213511183三、 水位库容曲线和库容表库容表高程（m）450460470480490500505库容（104m3）018113.5359.3837.21573.62043.2高程（m）510515520525530535540库容（104m3）2583.3

7、3201.33895.74683.85593.966707842.6四、 工程分等分级规范和洪水标准五、 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）1003.35m3/s1550.73 m3/s水库最高水位（m）529.03m532.44m半图解法最大泄量（m3/s）1004.54m3/s1558.92m3/s水库最高水位（m）528.92m532.36m洪水调节演算过程一、 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，该水利枢纽工程以发电为主，兼有防洪、供水、养殖等其他综合效益，电站装机为5000kw，水库库容0.55108m3。若仅由装机

8、容量5000kw为指标，根据 “水利水电工程分等指标”，可将工程等别定为；若仅以水库总库容0.55108m3为指标，则可将工程等别定为。综合两种指标，取等级最高的等为工程最终等别。2. 洪水标准的确定：该水利工程的挡水建筑物为混凝土面板坝，由已确定的为等的工程等别，根据“山区，丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物洪水标准”，可查得，该工程设计洪水标准为10050年，校核标准为1000500年，不妨取设计标准为100年，校核洪水标准为1000年。二、 试算法洪水调节计算1. 计算并绘制水库的q=f(v)关系曲线：应用式，根据不同水库水位计算h与q,再由hv关系曲线查得v，并计算于下表，绘制q=f(

9、v) 关系曲线图如下。2.10324817483400327112947094373622701226460639832624313234549348289216142044772942511951519144028323017616177414263219162171643852452041511815035122418713919137320204170125201232861831521132111025717114210622102240154127962397226144119892490212135111833.4.水库q=f(v)关系曲线计算表水位/m堰顶水头/mq溢(m/s)q

10、电(m/s)总泄流量q库容v/104m5190010103756.82520131.29671041.2973895.7521288.520441098.524053.325223162.622410172.624210.945234250.373610260.374368.565245349.907710359.914526.185256459.965710469.974683.85267579.62310589.624865.825278708.163510718.165047.845289845.010910855.015229.8652910989.688610999.695411.8

11、8530111141.794101151.85593.9531121300.9791013115809.12532131466.944101476.96024.34533141639.421101649.46239.56534151818.174101828.26454.78535162002.9891020136670536172193.673102203.76904.52537182390.052102400.17139.04538192591.9641026027373.56539202799.262102809.37608.08540213011.809103021.87842.65.

12、 确定调洪的起始条件：起调水位也是防洪限制水位，z=525.2m。相应库容4720.20104m3。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。由公式：=280.920.48+10= 483.2 m3/s得调洪开始时的下泄流量为483.2 m3/s。所以在第一时段，以闸门控制入库流量等于下泄流量；以后时段闸门全开不再控制，下泄流量由试算计算。6. 列表试算泄流量q，本过程采用c语言编程试算

13、。 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 可得q=f(v)=g（q），即q=g（q）。 编程公式的主要过程a) 已知的电站发电引用流量为10m3/s，结合堰顶溢流公式，得出下泄流q=nbm+10。（1）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519m则h=z-519m；c) 水库容积曲线v=f（z）的近似化。根据该设计的蓄泄情况，水位高程的变化范围在525m535m之间，又由于水库容积曲线在水位高程属525m535m之间的变化率较小，为方便计算，故可将其分段直线化以简化、近似计算。由水位库容表v=f

14、（z）及上式h=z519m，可得v=f（h），易算出h=g（v） = 。（2）联立（1）、（2）式得。（3）d）将（3）式与水量平衡方程联立。 得 。（4）e）c语言程序源代码如下：#include#includevoid main() float v1,v2,q1,q2,q1,q2,q3, t=0.36;printf(v1=);scanf(%f,&v1); printf(q1=); scanf(%f,&q1); printf(q2=); scanf(%f,&q2); printf(q1=); scanf(%f,&q1); printf(q2=); scanf(%f,&q2); printf(

15、nn); loop: v2=v1+ (q1+q2-q2-q1) * t/2;if (v2=4683.8 & v2=5593.9 & v20.01) q2=q3; goto loop; printf(q2=%fn,q3); printf(v2=%fnnn,v2);7. 对设计洪水计算时段平均入库流量和时段入库水量。 将洪水过程表中p=1%的洪水过程线划分计算时段，初选时段t=1h=3600填入下表第一栏，表中第二栏为按计算时段摘录的入库洪水流量，计算的时段平均入库流量和时段入库水量分别填入第三栏和第四栏。泄流量的计算见第五，六，七栏。从表中第一，五栏可绘制下泄流量过程线。第一，十栏可绘制水位过程

16、线； 为了枯水期能保证兴利部门的用水需求，当水位再次下降到调洪水位时，又需要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。见第15时段q=f（v）的程序计算截图； 绘制qt与qt曲线，如图所示。最大下泄流量 =996.78 m3/s发生在t=8h时，正好是qt曲线与qt曲线的交点，即为所求的最大下泄流量； 推求设计调洪库容和设计洪水位。=996.78对应的库容和水位分别为5408.93万m3和528.98m，减去堰顶以下的库容3756.82万m3 即可得=1652.11万m3，=528.98 m。第2时段试算法程序计算截图第7.4375时段试算法的程序计算截图设

17、计洪水调节计算表时间 t(h) 入库洪水流量 q （m3/s） 时段平均入库流量 q(平均) （m3/s）时段入库水量 q(平均)t （万m3）下泄流量 q（m3/s）时段平均下泄流量（m3/s）时段下泄水量q(平均)t （万m3）时段内水库存水量变化 v （万m3）水库存 水量v （万m3）水库 水位 z (m)12345678910035115.541.5835115.541.5804652.276524.811961964652.276524.82524360129.6455.77325.89117.318612.28144664.56524.883727625.5225.18492.2

18、1473.99170.636454.54364719.1525.1941220973.5350.46594.85543.53195.6708154.78924873.89526.04513901305469.8756.51675.68243.2448226.55525100.45527.29612901340482.4897.66827.09297.7506184.64945285.1528.3711901240446.4983.72940.69338.6484107.75165392.85528.97.51021.51105.75398.07996.53990.13356.44541.625

19、5408.6528.987.58751000.4381010.9688363.9488996.78996.66358.79585.152955408.93528.987.675979.375989.90625356.3663996.66996.72358.8192-2.452955408.77528.987.75937.25958.3125344.9925995.3995.98358.5528-13.56035407.11528.978853937.25337.41971.39977.56351.9198-14.50985377.61528.819647750270915.68943.5433

20、9.6726-69.67265307.94528.4310483565203.4841.17878.43316.233-112.8335212.47527.9111437460165.6750795.59286.4106-120.8115091.66527.2412398417.5150.3673.07711.54256.1526-105.8534985.81526.6613348373134.28605.83639.45230.202-95.9224889.89526.1314294321115.56544.34575.09207.0306-91.47064798.96525.6315283

21、288.5103.86485.39514.87185.3514-81.49144708.46525.141626327398.28410.07447.73161.1828-62.90284652.276524.81724525491.44245327.54117.9126-26.47264652.276524.818224234.584.42224234.584.4204652.276524.81920421477.0420421477.0404652.276524.820183193.569.66183193.569.6604652.276524.82117117763.7217117763

22、.7204652.276524.822154162.558.5154162.558.504652.276524.82314414953.6414414953.6404652.276524.824135139.550.22135139.550.2204652.276524.88. 对校核洪水计算时段平均入库流量和时段入库水量。 将洪水过程表中p=0.1%的洪水过程线划分计算时段，初选时段t=1h=3600填入下表第一栏，表中第二栏为按计算时段摘录的入库洪水流量，计算的时段平均入库流量和时段入库水量分别填入第三栏和第四栏。泄流量的计算见第五，六，七栏。从表中第一，五栏可绘制下泄流量过程线。第一，十

23、栏可绘制水位过程线。 为了枯水期能保证兴利部门的用水需求，当水位再次下降到调洪水位时，又需要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。见第20时段q=f（v）的程序计算截图。 绘制qt与qt曲线，如图所示。最大下泄流量=1548.52m3/s发生在t=8h时，正好是qt曲线与qt曲线的交点，即为所求的最大下泄流量。 推求校核调洪库容和设计洪水位。=1548.52对应的库容和水位分别为6115.59万m3和532.42m，减去堰顶以下的库容3756.82万m3 即可得=2358.77万m3，=532.42 m。第2时段试算法程序计算截图第7.34375时段试算

24、法程序计算截图校核洪水调节计算表时间 t(h) 入库洪水流量 q （m3/s） 时段平均入库流量 q(平均) （m3/s）时段入库水量 q(平均)t （万m3）下泄流量 q（m3/s）时段平均下泄流量（m3/s）时段下泄水量q(平均)t （万m3）时段内水库存水量变化 v （万m3）水库存 水量v （万m3）水库 水位 z (m)1234567891005017362.285017362.2804652.276524.812962964652.276524.82680488175.68473.32384.66138.477637.20244689.48525.0331300990356.458

25、2.53527.93190.053166.3474855.83525.95420001650594828.43705.48253.9728340.02725195.88527.815230021507741163.81996.12358.6032415.39685611.285306210022007921410.361287.1463.3506328.64945939.93531.617175019256931537.871474.1530.6814162.31866102.25532.367.251607.51678.75604.351547.641542.8555.391848.9582

26、6114.49532.427.31251571.8751589.6875572.28751548.391548557.285415.00216115.43532.427.343751554.0631562.9688562.66881548.521548.5557.44385.224956115.59532.47.3751536.251545.1563556.25631548.51548.5557.4636-1.207356115.56532.427.514651500.625540.2251547.21547.9557.226-17.0016113.94532.46811801465527.4

27、1519.621528.7550.3482-22.94826079.3532.2698951037.5373.51400.51460.1525.6216-152.1225927.18531.5510817856308.161269.481335480.5964-172.4365754.74530.7311709763274.681151.071210.3435.699-161.0195593.72529.9212606657.5236.71020.651085.9390.9096-154.215439.33529.1413549577.5207.9909.28964.97347.3874-13

28、9.4875299.84528.3814477513184.68812.25860.77309.8754-125.1955174.65527.715440458.5165.06728.44770.35277.3242-112.2645062.39527.0816414427153.72659.22693.83249.7788-96.05884966.33526.5517385399.5143.82604.57631.9227.4822-83.66224888.07526.1218351368132.48553.13578.85208.386-75.9064812.16525.711932033

29、5.5120.78507.04530.09190.8306-70.05064742.11525.3220286303109.08464.31485.68174.843-65.7634676.38524.9521257271.597.74323.99394.15141.894-44.1544652.276524.822240248.589.46240282101.5182-12.05824652.276524.82322623383.8822623383.8804652.276524.82421221978.8421221978.8404652.276524.8某水库校核调洪计算表三、 半图解法

30、洪水调节计算（以设计洪水标准进行调洪演算为例子）1. 计算并绘制辅助线。计算时段取。计算过程见下表。利用表中第五，七栏的相应数值绘制的辅助线如图。 辅助曲线计算表q=f(v/t+q/2)辅助曲线计算表水库水位z（m）总库容v（万m）堰顶以上库容（万m）v/t(m/s)q(m/s)q/2(m/s)v/t+q/2 (m/s)519.00 3756.82 0.00 0.00 10.00 5.00 5.00 522.00 4210.94 454.12 1261.44 172.62 86.31 1347.76 525.00 4683.80 926.98 2574.94 469.97 234.98 280

31、9.93 528.00 5229.86 1473.04 4091.78 855.01 427.51 4519.28 531.00 5809.12 2052.30 5700.83 1310.98 655.49 6356.32 534.00 6454.78 2697.96 7494.33 1828.17 914.09 8408.42 537.00 7139.04 3382.22 9395.06 2400.05 1200.03 10595.08 540.00 7842.60 4085.78 11349.39 3021.81 1510.90 12860.29 2. 调洪计算求qt过程和库水位过程：由于

32、作辅助线时需取固定值，且是由蓄泄曲线q=f（v）转换而来的，故该法只适用于自由泄流（无闸或闸门全开）和固定的情况。当有闸门控制泄流时，应按控制的流量调洪。所以对于第一时段qq限时，起调水位也是防洪限制水位，z=525.2m。相应库容4720.20104m3。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，即q=q；可直接求出= 13129.167 m3/s和= 13209.667 m3/s。从第二时段开始闸门全开，q2= 196 m3/s，=524 m3/s，=196 m3/s，将=13209.667 m3/s代入 =（）+，求得=1337

33、3.667 m3/s，由式得，=250.199 m3/s。同法依次类推，可求出其他时段的泄量。其成果如表第四，六栏所示。3. 绘制qt与qt过程线以及qz，过程线，求。利用表中第一，二，四栏数值，可绘出qt与qt过程线。取qt与qt两曲线的交点的纵坐标数值，作为=1004.54m3/s，t=8h时。利用表中的库水位z与泄流能力q，可绘制zq关系曲线，如图所示。半图解法调洪计算表（设计p=1%）时间t(h)入库流量q（m/s)平均入库流量q(m/s)v/t+q/2 (m/s)q(m/s)水库水位z（m）0352504.87835524.81196115.52583.378196524.82524

34、3602747.378457.306524.8793727625.52915.572493.767525.19241220973.53395.305601.851526.0635139013054098.454760.271527.2996129013404678.183894.45528.2527119012405023.733980.215528.86188531021.55065.018990.462528.93496477504824.556930.78528.51104835654458.776841.451527.876114374604077.325755.51527.26512

35、398417.53739.315679.356526.687133483733432.959610.335526.131142943213143.624545.148525.60615283288.52886.976487.325525.14162632732672.651442.106524.8172452542609.878245524.818224234.52599.378224524.8192042142589.378204524.820183193.52578.878183524.8211711772572.878171524.822154162.52564.378154524.8231441492559.378144524.824135139.52554.878135524.84. 推求设计调洪库容和设计洪水位。=990.