洪水調(diào)節(jié)課程設(shè)計

洪水調(diào)節(jié)課程設(shè)計姓名：學(xué)號：指導(dǎo)老師：杜發(fā)興《洪水調(diào)節(jié)課程設(shè)計》任務(wù)書設(shè)計目的洪水調(diào)節(jié)目的：定量地找出入庫洪水、下泄洪水、攔蓄洪水的庫容、水庫水位的變化、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)；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；了解工程設(shè)計所需洪水調(diào)節(jié)計算要解決的課題；培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。設(shè)計基本資料法官泉水庫是一座以灌溉為主的小(一)型水庫,位于夷陵城區(qū)東北20公里處的龍泉鎮(zhèn)法官泉村，水庫攔截長江北岸柏臨河的支流楊柳河，水庫原設(shè)計總庫容407萬m3，其中興利庫容337萬m3，死庫容15萬m3。擋水建筑物為心墻代料土壩，水庫設(shè)有溢洪道一座，土質(zhì)溢洪道。為無閘控制的開敞式寬頂堰。堰頂高程167.Xm（注：X=學(xué)號最后1位/10，即167.0m-167.9m），下游無防汛要求。溢流堰寬度60.Ym（注：Y=學(xué)號倒數(shù)第2位/10，即60.0m-60.9m）。本工程采用溢洪道泄洪，為無閘門控制，當(dāng)水位達(dá)到溢流堰頂高程，下泄流量q隨水庫水位z的升高而增大，流態(tài)為自由流態(tài)。設(shè)計任務(wù)及步驟分別對設(shè)計洪水標(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、尺寸和水庫運用方式，分別采用列表試算法和半圖解法推求水庫下泄流量過程，以及相應(yīng)的庫容、水位變化過程。具體步驟：根據(jù)工程規(guī)模和建筑物的等級，確定相應(yīng)的洪水標(biāo)準(zhǔn)；用列表試算法進(jìn)行調(diào)洪演算：根據(jù)已知水庫水位容積關(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容關(guān)系曲線q～Z，并將V～Z，q～Z繪制在圖上；決定開始計算時刻和此時的q1、V1，然后列表試算，試算過程中，對每一時段的q2、V2進(jìn)行試算；將計算結(jié)果繪成曲線：Q～t、q～t在一張圖上，Z～t曲線繪制在下方。用半圖解法進(jìn)行調(diào)洪計算：繪制兩條曲線：V/△t+q/2=f2(z)、q=f(z)；進(jìn)行圖解計算，將結(jié)果列成表格。比較分析試算法和半圖解法調(diào)洪計算的成果時間安排和要求設(shè)計時間為1周；成果要求：設(shè)計說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算，熟悉過程后可編程計算，如采用編程計算需提供程序清單及相應(yīng)說明。設(shè)計成果請獨立完成，如有雷同則二者皆取消成績，另提交成果時抽查質(zhì)詢。參考書：《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)《水利水能規(guī)劃》附錄：一、堰頂溢流公式：式中m——流量系數(shù)，取0.35；B——溢流堰寬度，60.Ym；H0——堰上水頭，考慮壩前行進(jìn)流速水頭較小，取H0=H。二、設(shè)計洪水過程表1各頻率壩址洪水過程線時段(△t=1h)Q(m3/s)（P=5.0%）Q(m3/s)（P=3.33%）Q(m3/s)（P=0.5%）00.30.40.512.11.83.124.24.31136.16.514.347.98.31759.91016.8611.21219714.213.521.2818.51726.1927.422.125.21068.932.339.81181.779.450.61268.993.884.31350.179.32741434.257.9132.5152339.558.2161626.722.61711.418.813.2188.813.511.7196.510.412.6204.77.711.8213.75.711.32234.46.3232.63.54.9242.33.14.7三、水位－庫容曲線表2法官泉水庫庫容曲線表序號水位(m)庫容（萬m3）1162196.22163221.0843164247.9794165277.0155166307.9046167339.9357168374.4718169411.3319170449.614四、工程分等分級規(guī)范和洪水標(biāo)準(zhǔn)調(diào)洪計算成果表頻率項目設(shè)計洪水校核洪水列表試算法最大泄量（m3/s）91.27253.44水庫最高水位（m）168.21169.16半圖解法最大泄量（m3/s）90.91238.99水庫最高水位（m）168.18169.07姓名：屠立峰學(xué)號：2009105442洪水調(diào)節(jié)課程設(shè)計一、設(shè)計目的1、洪水調(diào)節(jié)目的：定量地找出入庫洪水、下泄洪水、攔蓄洪水的庫容、水庫水位的變化、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；3、了解工程設(shè)計所需洪水調(diào)節(jié)計算要解決的課題；4、培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。二、設(shè)計基本資料法官泉水庫是一座以灌溉為主的小(一)型水庫,位于夷陵城區(qū)東北20公里處的龍泉鎮(zhèn)法官泉村，水庫攔截長江北岸柏臨河的支流楊柳河，水庫原設(shè)計總庫容407萬m3，其中興利庫容337萬m3，死庫容15萬m3。擋水建筑物為心墻代料土壩，水庫設(shè)有溢洪道一座，土質(zhì)溢洪道。為無閘控制的開敞式寬頂堰。堰頂高程167.2m，下游無防汛要求。溢流堰寬度60.4m。本工程采用溢洪道泄洪，為無閘門控制，當(dāng)水位達(dá)到溢流堰頂高程，下泄流量q隨水庫水位z的升高而增大，流態(tài)為自由流態(tài)。三、洪水調(diào)節(jié)演算準(zhǔn)備1、工程等別的確定由設(shè)計對象的基本資料可知，法官泉水庫是一座以灌溉為主的小(一)型水庫,水庫原設(shè)計總庫容407萬m3，其中興利庫容337萬m3，死庫容15萬m3，擋水建筑物為心墻代料土壩，水庫設(shè)有溢洪道一座，土質(zhì)溢洪道。若由?。ㄒ唬┬退畮鞛橹笜?biāo)，根據(jù)下表所示的“水利水電工程分等指標(biāo)”，可將工程等別定為IV；若以水庫總庫容407萬m3為指標(biāo)，則可將工程等別定為IV。綜合兩種指標(biāo)，取IV等為工程最終等別。2、洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定擋水建筑物為心墻代料土壩，水庫設(shè)有溢洪道一座，土質(zhì)溢洪道（基本資料可知），由已確定的為IV等的工程等別，根據(jù)下表《山區(qū)，丘陵區(qū)水利水電工程永久性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)[重現(xiàn)期(年)]》，可查得，該工程設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)選為30年，校核標(biāo)準(zhǔn)選為200年。輔助軟件編程軟件：VisualC++6.0擬合函數(shù)軟件：Mathematica7.0四、洪水調(diào)節(jié)計算1、列表試算法1）基本原理：根據(jù)水庫容積曲線V=f（Z）和堰頂溢流公式q=f（H），得出蓄泄方程q=f（V）。聯(lián)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）。因該式收斂，故可用循環(huán)程序編寫，從而求出q。法官泉水庫庫容曲線表序號水位(m)庫容（萬m3）1162196.22163221.0843164247.9794165277.0155166307.9046167339.9357168374.4718169411.3319170449.6142）主要過程由堰頂溢流公式，得出下泄流量式中m——流量系數(shù)，取0.35；B——溢流堰寬度，60.4m；H0——堰上水頭，考慮壩前行進(jìn)流速水頭較小，取H0=H。2、計算并繪制水庫的下泄流量與庫容關(guān)系曲線水庫q=f(V)關(guān)系曲線計算表庫水位Z（m)167.20167.40167.60167.80168.00168.20168.40168.60溢洪道堰頂水頭H（m)0.000.200.400.600.801.001.201.40溢洪道泄量q溢（m3/s)0.008.3823.6943.5267.0093.64123.09155.11總泄流量q(m3/s)0.008.3823.6943.5267.0093.64123.09155.11庫容V（萬m3)346.84353.75360.66367.56374.47381.84389.22396.59庫水位Z（m)168.80169.00169.20169.40169.60169.80170.00溢洪道堰頂水頭H（m)1.601.802.002.202.402.602.80溢洪道泄量q溢（m3/s)189.51226.13264.85305.55348.15392.57438.72總泄流量q(m3/s)189.51226.13264.85305.55348.15392.57438.72庫容V（萬m3)403.959411.331418.988426.644434.301441.957449.6143、試算函數(shù)（C語言編程）程序：#include<stdio.h>#include<math.h>voidmain(){ floatV1,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<=374.471&&V2>=346.842) q3=(pow((V2-346.842)/34.536,1.5))*93.639; elseif(V2<=411.331&&V2>=374.471) q3=(pow((V2-344.983)/36.86,1.5))*93.639; elseif(V2<=449.614&&V2>=411.331) q3=(pow((V2-342.422)/38.283,1.5))*93.639;} if(fabs(q3-q2)>0.01){ q2=q3; gotoloop;} printf("q2=%f\n",q3); printf("V2=%f\n",V2);}4、計算時段平均入庫流量和入庫水量初選計算時段為△t=1h=3600s,計算結(jié)果如表所示。5、逐時計算泄流過程對于設(shè)計洪水起始計算，q1=2.12m3/s,V1=349.605萬m3，Z1=167.3m,Q1=6.5m3/s,Q2=8.3m3/s。假設(shè)q2=3.12m3/s，則第一時段蓄水量變化值△V=△t*[(Q1+Q2)/2-(q1+q2)/2]=1.721萬m3,時段來水量V2=V1+△V=351.347m3,查下泄流量庫容曲線得q2=2.87m3/s，與原假設(shè)不符,需從設(shè)q2。假設(shè)q2=4.12m3/s,則第三時段蓄水量變化值為△V=△t*[(Q1+Q2)/2-(q1+q2)/2]=1.541m3時段末水庫水量V2=V1+△V=351.145m3，查下泄流量與庫容關(guān)系曲線得q2=4.12m3/s,與原假設(shè)相符,即q2=4.12m3/s，查水位與庫容關(guān)系曲線得Z2=167.35m。時間流量水位庫容下泄流量平均入庫流量平均下泄流量庫容變化值時段末下泄流量36.5167.30349.6052.127.448.3(167.32)(350.045)(3.12)2.621.721(2.87)167.35351.1454.123.121.5424.126、以第一時段末的q2,V2作為第二時段初的q1,V1,重復(fù)類似的試算過程,可求的第四時段的q2,V2,如此連續(xù)試算下去.,可求得以時段為1小時作間隔的泄流過程。列表試算法計算表設(shè)計洪水（P=3.33%）的計算表時間t（h)入庫洪水流量Q(m3/s)時段平均入庫流量Q(m3/s)時段入庫水量Q△t(萬m3)下泄流量q(m3/s）時段平均下泄流量q(m3/s）時段下泄水量q△t（m3）時段內(nèi)水庫存水變化量△V（萬m3)水庫存水量V（萬m3)水庫水位Z(m)00.41.100.400.000.060.020.38346.84167.2011.80.11347.22167.2124.33.051.100.700.410.150.95348.17167.2436.55.401.942.121.410.511.44349.61167.2848.37.402.664.123.121.121.54351.15167.325109.153.296.315.221.881.42352.56167.3761211.003.968.557.432.671.29353.85167.40713.512.754.5910.699.623.461.13354.97167.4481715.255.4912.1511.424.111.20356.17167.46922.119.557.0417.0814.625.261.78357.95167.521032.327.209.7923.2520.177.262.53360.48167.601179.455.8520.1145.5634.4112.397.72368.21167.821293.886.6031.1876.9761.2722.069.12377.33168.0812.192.3593.083.3589.7783.373.003.49380.82168.1712.290.991.633.3091.2790.523.260.40381.22168.1812.389.4590.183.2590.3990.833.27-0.23380.99168.1812.48888.733.1989.0489.723.23-0.36380.63168.1712.586.5587.283.1487.6388.343.18-0.38380.25168.1612.685.185.833.0986.1886.913.13-0.39379.86168.1512.783.6584.383.0484.7485.463.08-0.39379.47168.1412.882.282.932.9983.3084.023.02-0.39379.08168.1212.980.7581.482.9381.8682.582.97-0.39378.68168.111379.380.032.8880.4181.142.92-0.40378.28168.101457.968.6024.7072.0376.2227.44-2.35375.93168.041539.548.7017.5354.0263.0322.69-5.16370.78167.891626.733.1011.9238.7046.3616.69-4.77366.00167.751718.822.758.1927.8233.2611.97-3.78362.22167.651813.516.155.8120.4124.128.68-2.87359.35167.561910.411.954.3015.3417.886.44-2.14357.21167.50207.79.053.2611.8913.624.90-1.64355.57167.45213.75.702.058.6810.293.70-1.65353.92167.402233.351.216.137.412.67-1.46352.46167.36232.62.801.014.675.401.94-0.93351.52167.34242.32.450.883.754.211.52-0.63350.89167.32第4時段，q、V的程序計算截屏圖校核洪水（P=0.05%）的計算表時間t（h)入庫洪水流量Q(m3/s)時段平均入庫流量Q(m3/s)時段入庫水量Q△t(萬m3)下泄流量q(m3/s）時段平均下泄流量q(m3/s）時段下泄水量q△t（m3）時段內(nèi)水庫存水變化量△V（萬m3)水庫存水量V（萬m3)水庫水位Z(m)00.51.800.650.000.110.040.61346.84167.2013.10.22347.45167.222117.052.542.081.150.412.12349.57167.28314.312.654.556.384.231.523.03352.60167.3741715.655.6310.978.683.122.51355.11167.44516.816.906.0814.2012.594.531.55356.66167.4861917.906.4416.3215.265.490.95357.62167.51721.220.107.2418.5417.436.270.96358.58167.54826.123.658.5121.6620.107.241.28359.85167.58925.225.659.2324.1622.918.250.99360.84167.611039.832.5011.7029.5926.889.682.02362.86167.661150.645.2016.2740.3634.9812.593.68366.55167.771284.367.4524.2860.5450.4518.166.12372.67167.9513274179.1564.49159.50110.0239.6124.89397.55168.6313.2245.7259.8518.71253.44206.4714.8719.22416.77169.1413.4217.4231.5516.67232.62243.0317.50-4.13412.64169.0313.6189.1203.2514.63204.76218.6915.75-5.56407.08168.8813.8160.8174.9512.60177.04190.9013.74-5.74401.34168.7314132.5146.6510.56149.56154.5311.13-2.21395.35168.571558.295.3534.33102.89126.2345.44-11.12384.23168.261622.640.4014.5464.7883.8430.18-10.37373.86167.981713.217.906.4430.4247.6017.14-10.69363.16167.671811.712.454.4818.9724.708.89-4.41358.75167.541912.612.154.3714.9716.976.11-1.74357.02167.492011.812.204.3913.4214.205.11-0.72356.30167.472111.311.554.1612.3912.914.65-0.49355.81167.46226.38.803.1710.4811.444.12-0.95354.86167.43234.95.602.028.029.253.33-1.31353.55167.39244.74.801.736.497.262.61-0.88352.67167.37第4時段，q、V的程序計算截屏圖4）列表試算法結(jié)果：頻率項目設(shè)計洪水校核洪水列表試算法最大泄量（m3/s）91.27253.44水庫最高水位（m）168.21169.162、半圖解法計算并繪制輔助曲線水庫水位Z(m)總庫容V總（萬m3)堰頂以上庫容V（萬m3)V/△t(m3/s)q(m3/s)q/2(m3/s)V/△t+q/2(m3/s)167.2346.8420.0000.000.000.000.00168374.47127.62976.7567.0033.50110.25169411.33136.860102.39226.13113.07215.45170449.61438.283106.34438.72219.36325.702)Mathematica擬合q-V/△t+q/2關(guān)系函數(shù)程序：即：q=2.053*+0.124586*+0.00402815*+5.28485**-1.88179**3)半圖解法計算表設(shè)計洪水（P=3.33%）的計算表時間t（h)入庫水量Q（m3/s）平均入庫水量Q（m3/s)V/△t+q/2(m3/s)q(m3/s)Z(m)00.40.000.00167.2011.81.101.100.24167.2224.33.053.910.55167.2336.55.408.761.40167.2648.37.4014.762.73167.295109.1521.184.49167.3361211.0027.696.64167.37713.512.7533.808.99167.4181715.2540.0611.74167.45922.119.5547.8615.67167.501032.327.2059.3922.48167.591179.455.8592.7649.04167.851293.886.60130.3290.91168.181379.386.55125.9585.42168.141457.968.60109.1365.77167.991539.548.7092.0648.38167.841626.733.1076.7835.05167.721718.822.7564.4825.87167.621813.516.1554.7619.60167.551910.411.9547.1115.27167.50207.79.0540.8