洪水調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)-洪水調(diào)節(jié)課程設(shè)計(jì)211720612

《洪水調(diào)節(jié)課程設(shè)計(jì)》任務(wù)書一、設(shè)計(jì)目的1、洪水調(diào)節(jié)目的：定量地找出入庫(kù)洪水、下泄洪水、攔蓄洪水的庫(kù)容、水庫(kù)水位的變化、泄洪建筑物型式和尺寸間的關(guān)系，為確定水庫(kù)的有關(guān)參數(shù)和泄洪建筑型式選擇、尺寸確定提供依據(jù)；2、掌握列表試算法和半圖解法的基本原理、方法、步驟及各自的特點(diǎn)；3、了解工程設(shè)計(jì)所需洪水調(diào)節(jié)計(jì)算要解決的課題；4、培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。二、設(shè)計(jì)基本資料大米山水庫(kù)是一座以發(fā)電為主的小(一)型水庫(kù),距樂(lè)天溪鎮(zhèn)23km，距宜昌市約70km，水庫(kù)攔截長(zhǎng)江北岸樂(lè)天溪河干流，大米山水庫(kù)1988年防洪復(fù)核水庫(kù)總庫(kù)容133×104m3。擋水建筑物為漿砌石重力拱壩，溢流壩壩高為24.55m,溢流堰為開(kāi)敞式實(shí)用堰型，河床斷面基本全為溢流段，溢流堰頂高程為227.Xm（注：X=227.0+學(xué)號(hào)最后1位/10，即227.0m-227.9m下游無(wú)防汛要求。溢流堰寬度56.Ym（注：Y=56.5+學(xué)本工程采用溢洪道泄洪，為無(wú)閘門控制，當(dāng)水位達(dá)到溢流堰頂高程，下泄流量q隨水庫(kù)水位z的升高而增大，流態(tài)為自由流態(tài)。三、設(shè)計(jì)任務(wù)及步驟分別對(duì)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)、校核洪水標(biāo)準(zhǔn)，按照上述擬定的泄洪建筑物的類型、尺寸和水庫(kù)運(yùn)用方式，分別采用列表試算法和半圖解法推求水庫(kù)下泄流量過(guò)程，以及相應(yīng)的庫(kù)容、水位變化過(guò)程。具體步驟：1、根據(jù)工程規(guī)模和建筑物的等級(jí)，確定相應(yīng)的洪水標(biāo)準(zhǔn)；2、用列表試算法進(jìn)行調(diào)洪演算：a)根據(jù)已知水庫(kù)水位容積關(guān)系曲線V～Z和泄洪建筑物方案，用水力學(xué)公式求出下泄流量與庫(kù)容關(guān)系曲線q～Z，并將V～Z，q～Z繪制在圖上；b)決定開(kāi)始計(jì)算時(shí)刻和此時(shí)的q1、V1，然后列表試算，試算過(guò)程中，對(duì)每一時(shí)段的q2、V2進(jìn)行試算；c)將計(jì)算結(jié)果繪成曲線：Q～t、q～t在一張圖上，Z～t曲線繪制在下方。3、用半圖解法進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算：a)繪制兩條曲線：V/△t+q/2=f2(z)、q=f(z)；b)進(jìn)行圖解計(jì)算，將結(jié)果列成表格。4、比較分析試算法和半圖解法調(diào)洪計(jì)算的成果四、時(shí)間安排和要求1、設(shè)計(jì)時(shí)間為1周；2、成果要求：設(shè)計(jì)說(shuō)明書編寫要求條理清楚、附圖繪制標(biāo)準(zhǔn)。列表試算法要求采用手工計(jì)算，熟悉過(guò)程后可編程計(jì)算，如采用編程計(jì)算需提供程序清單及相應(yīng)說(shuō)明。設(shè)計(jì)成果請(qǐng)獨(dú)立完成，如有雷同則二者皆取消成績(jī)，另提交成果時(shí)抽查質(zhì)詢。五、參考書：1、《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)2、《水利水能規(guī)劃》附錄：一、堰頂溢流公式：3sB2gHw2式中m——流量系數(shù)，其取值見(jiàn)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》SL319-2005附表A.3-1流量系數(shù)表，參見(jiàn)表3；B——溢流堰寬度；Hw——堰上水頭，考慮壩前行進(jìn)流速水頭較??；C—上游面坡度影響修正系數(shù)，當(dāng)上游面為鉛直面時(shí)，C取1.0；ε—側(cè)收縮系數(shù)，根據(jù)閘墩厚度及墩頭形狀而定，可取ε=0.94；s—淹沒(méi)系數(shù)，視泄流的淹沒(méi)程度而定，不淹沒(méi)時(shí)σs＝1.0。二、設(shè)計(jì)洪水過(guò)程表1各頻率壩址洪水過(guò)程線Q(m3/s)（P=5.0%）Q(m3/s)（P=3.33%）Q(m3/s)（P=0.5%）01223.3341.548.854.3474.986.3567248.58345.69521.01009.2888.01247.31300.6933.11318.71556.91577.21244.91587.62197.91085.81443.82429.6893.71206.62270.8704.4958.71884.3545.3731.21433.3408.2546.71042.0300.3402.9220.9289.9212.589.667.883.0三、水位－庫(kù)容曲線234232230228226224庫(kù)容V(10m)表2大米山水庫(kù)庫(kù)容曲線表序號(hào)水位(m)庫(kù)容（萬(wàn)m3）序號(hào)水位(m)1224.940752226.37233.58803227.05233.97854227.9322234.35905228.3025234.72956228.883020235.087229.443521235.448229.98409230.4945230.9850231.4655231.9160232.3565232.7770四、流量系數(shù)m值表表3重力壩流量系數(shù)表H/HP/H0.40.40.80.9注：P為上游堰高，24.55m；H為定型設(shè)計(jì)水頭，5.4m，按堰頂最大作用水頭H的7595％計(jì)算。五、工程分等分級(jí)規(guī)范和洪水標(biāo)準(zhǔn)六、調(diào)洪計(jì)算成果表設(shè)計(jì)洪水校核洪水列表試算法最大泄量（m3/s）水庫(kù)最高水位（m）半圖解法最大泄量（m/s）水庫(kù)最高水位（m）洪水調(diào)節(jié)課程設(shè)計(jì)報(bào)告姓名：劉曉杰學(xué)號(hào)：2008101402課程設(shè)計(jì)（二）班指導(dǎo)老師：杜發(fā)興洪水調(diào)節(jié)課程設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)基本資料大米山水庫(kù)是一座以發(fā)電為主的小(一)型水庫(kù),距樂(lè)天溪鎮(zhèn)23km，距宜昌市約70km，水庫(kù)攔截長(zhǎng)江北岸樂(lè)天溪河干流，大米山水庫(kù)1988年防洪復(fù)核水庫(kù)總庫(kù)容133×104m3。擋水建筑物為漿砌石重力拱壩，溢流壩壩高為24.55m,溢流堰為開(kāi)敞式實(shí)用堰型，河床斷面基本全為溢流段，溢流堰頂高程為227.Xm（注：X=227.0+學(xué)號(hào)最后1位/10，即227.0m-227.9m下游無(wú)防汛要求。溢流堰寬度56.Ym（注：Y=56.5+學(xué)本工程采用溢洪道泄洪，為無(wú)閘門控制，當(dāng)水位達(dá)到溢流堰頂高程，下泄流量q隨水庫(kù)水位z的升高而增大，流態(tài)為自由流態(tài)。二、基本原理和方法（2）蓄泄方程：q=f（v）2、列表試算法。先決定開(kāi)始計(jì)算時(shí)刻和此時(shí)的q1,V1,然后假定下泄流量q2值，再由水量平衡方程(Q1+Q2)/2(q1+q2)/2=(V2V1)/?t計(jì)算V2值，再查q-V表得出q2'值,比較q2和q2'，若二者基本相等，則假定正確，否則重新試算，直到大致相等為止，依次計(jì)算下去，最后根據(jù)所計(jì)算的數(shù)值繪圖。3、半圖解法。繪制三條曲線V/?t-q/2=f1(z)，V/?t+q/2=f2(z),q=f(z)，根據(jù)圖解計(jì)算將結(jié)果列成表格。三、列表試算法設(shè)計(jì)過(guò)程大米山水庫(kù)是小(一)型水庫(kù)。根據(jù)水利水電工程分等指標(biāo)，本水庫(kù)為四等水工建筑物，由永久水工建筑物正常運(yùn)用的洪水標(biāo)準(zhǔn)，該建筑物洪水重現(xiàn)期為30年，P=3.33%。查山區(qū)、丘陵區(qū)水利水電工程永久建筑物校核洪水標(biāo)準(zhǔn)，該建筑物校核洪水重現(xiàn)期為200年，P=0.5%.(一)、列表試算法設(shè)計(jì)洪水調(diào)洪計(jì)算：表2-1大米山水庫(kù)水位泄流量關(guān)系曲線計(jì)算表庫(kù)水位Z（m）堰上水頭Hw流量系數(shù)M溢流堰寬度B（m）溢流流量Q庫(kù)容V(萬(wàn)m3)（4）1、根據(jù)不同庫(kù)水位計(jì)算Hw和q，用內(nèi)差法計(jì)算相應(yīng)庫(kù)容。繪制泄流量和水位關(guān)系曲線和庫(kù)容水位曲線如下：大米山水庫(kù)庫(kù)容水位關(guān)系曲線水位Z（m） 大米山水庫(kù)泄流量水位關(guān)系曲線水位Z（m）2、本工程采用溢洪道泄洪，為無(wú)閘門控制，當(dāng)水位達(dá)到溢流堰頂高程227.20m，下泄流量q隨水庫(kù)水位z的升高而增大，流態(tài)為自由流態(tài)。q1=0，起始庫(kù)容有水位庫(kù)容曲線內(nèi)差得V1=16.2，由已知起始流量Q進(jìn)行試算，計(jì)算時(shí)段平均入流量和時(shí)段入庫(kù)流量。先將表1中p=3.33%洪水過(guò)程線劃分時(shí)段△t=1h=3600s填入下表，按時(shí)段摘取入庫(kù)洪水流量，有水量平和方程可以計(jì)算出時(shí)段平均入庫(kù)量和時(shí)段入庫(kù)水量，逐時(shí)段試算泄流量。試算過(guò)程如下：表2-2大米山水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算表時(shí)間t（h）△t=1h=3600s入庫(kù)洪水流量Q(m3/s）時(shí)段平均入庫(kù)流量Q(m3/s）時(shí)段入庫(kù)水量Q(萬(wàn)m3)下泄流量時(shí)段平均下泄流量時(shí)段下泄水量q（萬(wàn)m3)時(shí)段內(nèi)水庫(kù)存水量變化m3)水庫(kù)存水量Vm3)水庫(kù)水位Z(M)001223.3348.8486.3567248.52398345.695018501300.61556.915441572.315711558.81568154014811443.814551206.61230958.7731.2752546.7402.9417289.9299212.52223、將計(jì)算時(shí)段△t在t=12h與13h之間減小為半個(gè)小時(shí)，重新試算，以此最終結(jié)果重新繪圖。繪制設(shè)計(jì)洪水的Q-t、q-t曲線和水位Z-t曲線如下：大米山水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線與泄流量過(guò)程線180016001400120010008006004002000Q--t曲線q--t曲線T(h）大米山水庫(kù)水位時(shí)間曲線4、推求設(shè)計(jì)洪水位和最大流量由以上兩圖和計(jì)算表可知，最大泄流量qm發(fā)生t=12.8h時(shí)刻，查得設(shè)計(jì)洪水最大泄流量qm=1575.8m3/s，查水位時(shí)間曲線與表可知設(shè)計(jì)洪水位Z=232.83m。(二)、列表試算法校核洪水調(diào)洪計(jì)算：1、與設(shè)計(jì)洪水試算法相似，計(jì)算時(shí)段平均入流量和時(shí)段入庫(kù)流量。先將表1中p=0.5%洪水過(guò)程線劃分時(shí)段△t=1h=3600s填入下表，按時(shí)段摘取入庫(kù)洪水流量，有水量平和方程可以計(jì)算出時(shí)段平均入庫(kù)量和時(shí)段入庫(kù)水量，逐時(shí)段試算泄流量。試算計(jì)算表如下：表2-3大米山水庫(kù)校核洪水調(diào)洪計(jì)算表時(shí)間t（h）△t=1h=3600s入庫(kù)洪水流量Q(m3/s）時(shí)段平均入庫(kù)流量Q(m3/s）時(shí)段入庫(kù)水量Q(萬(wàn)m3)下泄流量q（m3/s）時(shí)段平均下泄流量q（m3/s）時(shí)段下泄水量q（萬(wàn)m3)時(shí)段內(nèi)水庫(kù)存水量變化m3)水庫(kù)存水量V(萬(wàn)m3)水庫(kù)水位Z(M)001227.412345672718943390115165102、將計(jì)算時(shí)段△t在t=13h與14h之間用二分法重新劃分時(shí)段，在t=14h到15h間以△t=0.2h位一個(gè)時(shí)段，重新試算，以此最終結(jié)果重新繪圖。繪制設(shè)計(jì)洪水的Q-t、q-t曲線和水位Z-t曲線如下：大米山水庫(kù)校核洪水過(guò)程線與下泄流量過(guò)程線 校核洪水Q-T 校核洪水q--t05時(shí)間T（h）校核洪水水位時(shí)間曲線關(guān)系 水位時(shí)間曲線Z--T05時(shí)間T(h）3、推求校核洪水位和最大泄流量由以上兩圖和計(jì)算表可知，最大泄流量qm發(fā)生t=14.2h時(shí)刻，查得校核洪水最大泄流量qm=2413.9m3/s，查水位時(shí)間曲線與表可知校核洪水位Z=234.57m。四、半圖解法設(shè)計(jì)過(guò)程：（一）設(shè)計(jì)洪水位過(guò)程1、劃分時(shí)段△t=1h3600s，計(jì)算并繪制q～v/△t+q/2輔助線。計(jì)算過(guò)程如下：表2-4大米山水庫(kù)q=f（v/t+q/2）輔助曲線計(jì)算表△T=1h=3600s水庫(kù)水位Z(M)總庫(kù)容V總（萬(wàn)m3)堰頂以上庫(kù)容V(萬(wàn)m3)m3/sqm3/sq/2V/△t+q/2（m3/s）0繪制q～z輔助曲線：大米山水庫(kù)泄流量水位關(guān)系曲線溢流量q--Z曲線水位Z（m）繪制v/△t+q/2～z輔助曲線大米山水庫(kù)V/s+q/2-Z輔助曲線800.0600.0400.0200.0 V/s+q/2-Z曲線"水位Z（m）2、半圖解法設(shè)計(jì)洪水調(diào)洪計(jì)算求q～t過(guò)程和庫(kù)水位過(guò)程對(duì)于第一時(shí)段，Q1=9.6m3/s，Q2=11.8m3/s，q1=0.由以上兩圖查出（V1/△t+q1/2）=0m3/s.代入水量平衡方程求得（V2/t+q2/2）=48.7m3/s.由此可查出q2=8.4m3/s.以此類推求出其他時(shí)刻泄量。如下表所示：表2-5大米山水庫(kù)半圖解法設(shè)計(jì)調(diào)洪計(jì)算表時(shí)間t（h）入庫(kù)流量Q（m3/s）平均入庫(kù)流量Q*(m3/s）V/△t+q/2（m3/s）q（m3/s）水位Z(m）001223.323348.841486.381567239895018501300.61556.915441587.615711443.814551206.61230752417299222Z=232.80m由上表繪制Q～t、q～t曲線和水位時(shí)間Z～曲線如下：大米山水庫(kù)Q-T和q-t過(guò)程線4000入庫(kù)流量Q--T曲線溢流量q--t曲線時(shí)間T（h）大米山水庫(kù)水位Z-T曲線水位Z-T曲線05時(shí)間T（h）推求設(shè)計(jì)洪水位和最大泄流量由圖中讀出設(shè)計(jì)洪水最大下泄流量qm=1571m3/s，大米山水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水位3、半圖解法推求校核洪水調(diào)洪計(jì)算求q～t過(guò)程和庫(kù)水位過(guò)程對(duì)于第一時(shí)段，Q1=12.0m3/s，Q2=14.2m3/s，q1=0.由以上兩圖查出（V1/△t+q1/2）=0m3/s.代入水量平衡方程求得（V2/t+q2/2）=54.9m3/s.由此可查出q2=11.5m3/s.以此類推求出其他時(shí)刻泄量。計(jì)算結(jié)果如下表所示表2-6大米山水庫(kù)半圖解法校核調(diào)洪計(jì)算表時(shí)間t（h）Q(m/s)（P=0.5%）平均入庫(kù)流量Q*(m3/s）V/△t+q/2（m3/s）q（m3/s）水位Z(m）0123456789由上表數(shù)據(jù)繪制出Q～t，