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1、洪水调节课程设计一、 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
2、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。三、 洪水调节演算（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I
3、V。 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5030年，校核标准为1000200，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序号水位(m)库容（万m3）1162洪水调节计算196.22163221.0843164247.9794165277.0155166307.9046167339.9357168374.4718169411.3319170449.614水位库容曲线1. 列表试算法 1）基本原理：根据水库容积曲线V=f（Z）和堰
4、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） 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）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
5、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）= V350.296 34.536 V350.296,374.471V348.669 36.86 V374.471,411.331 。（2） V346.250 38.283 V411.331，449.614联立（1）、（2）式得q=mBg(V)1.5 。（3） d.将（3）式与水量平衡方程联立。 V2 =V1 +（Q2+Q1q2q1） ， q=mBg(V)1.5 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：
6、#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); 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
7、(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=%fn,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350.296104m3。 （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3
8、0年（P=33.3%时的过程线）和相应的计算时段，分别填入第（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qt。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量填入第（5）栏，库容体积填入第（8）栏。由qt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Qt与qt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qt曲线与Qt曲线的交点，即为所求的最大下泄流
9、量。洪 水 调 节 计 算 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)00.41.10 0.40 0.00 0.02 0.01 0.39 350.296167.300 11.80.04 350.505167.306 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 48.3
10、7.40 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 10
11、32.327.20 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 1379.386.55 31.16 84.36 80.39 28.94 2.22 383.115168.225 1457.968.60 24.70 72.02 78.19 28.15 -3.45 379.655168.141 1539.548.70 17.53 54.51
12、 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.
13、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4时段，q、V的程序计算截屏图Zt曲线图 Qt、qt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
14、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)00.51.80 0.65 0.00 350.296 167.300 13.10.22 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.
15、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 1
16、1.70 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 14132.5203.25 73.17 132.25 121.13 43.61 29.56 393.561 168.553 1558.295.35 34.33 106.
17、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
18、-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19时段，q、V的程序计算截屏图最大下泄流量qm =132.25m3/s发生在t=14时，正好是qt曲线与Qt曲线的交点，即
19、为所求的最大下泄流量。Zt曲线图 Qt、qt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。计算时段。由公式q=mb及水位库容曲线绘出q辅助线如下。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)167.3350.29600000168374.47124.17567.153 54.72227.361 94.514 169411.33161.035169.542 207.103103.552 273.093 170449.61499.318275.883 414.533207.2
20、67 483.150 2）调洪计算求qt过程和库水位过程。令x=，求得拟合函数为q=-1.92012*10(-14)+0.472054*x+0.00108798*x2+4.44749*10(-7)*x3-2.15944*10(-9)*x4.。水位Z=167.3+（q/m/b/)(2/3)。结果见下表：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.
21、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 16.6
22、3 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
23、.195 381.988 12.882.286.56 81.18 40.59 131.36 168.210 382.556 1379.386.55 83.21 41.61 134.06 168.226 383.125 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 1813.5
24、16.15 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
25、+q/2曲线 Qt、qt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qt曲线与Qt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(m3/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 3
26、54.361 314.312.65 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.
27、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 55.01 255.95 168.414 388.768 13.4217.4188.79 115.24 57.62 275.64 168.449 389.9
28、59 13.6189.1193.61 120.46 60.23 295.33 168.483 391.151 13.8160.8198.43 125.68 62.84 315.02 168.518 392.342 14132.5203.25 130.90 65.45 334.71 168.552 393.534 1558.295.35 123.93 61.96 299.16 168.507 391.984 1622.640.40 97.12 48.56 215.63 168.326 385.732 1713.217.90 63.65 31.82 136.41 168.074 377.030 1
29、811.712.45 40.11 20.06 85.21 167.869 369.947 1912.612.15 27.00 13.50 57.25 167.737 365.390 2011.812.20 20.03 10.02 42.45 167.658 362.664 2111.311.55 16.03 8.02 33.97 167.609 360.957 226.38.80 12.62 6.31 26.74 167.563 359.385 234.95.60 9.31 4.65 19.72 167.515 357.715 244.74.80 7.18 3.59 15.21 167.481 356.536 q V/t+q/2曲线Qt、qt过程曲线图 最大下泄流量qm =130.90m3/s发生在t=14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。四、 成果总结 频 率项 目设计洪水校核洪水列表试算法最大泄量（m3/s）84.36132.25水库最高水位（m）168.225168.553半图解法最大泄量（m3/s）83.21130.90水库最高水位（m）168.226168.552
