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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 14 页二、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， m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， 当水位到达溢流堰顶高程， 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）洪水标准确实定1、工程等别确实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IV。2洪水标准确实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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 14 页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 m31 162洪水调节计算2 163 3 164 4 165 5 166 6 167 7 168 8 169 9 170 水位库容曲线161162163164165166167168169170171150200250300350400450500库容V(104m3)水位Z(m)1.列表试算法1基本原理：根据水库容积曲线V=fZ和堰顶溢流公式q=fH ，得出蓄精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 14 页泄方程 q=fV 。联立水量平衡方程V2 =V1 +2tQ2+Q1q2q1q=f(V可得 q=f(V)=g q ，即 q=gq 。因该式收敛，故可用循环程序编写，从而求出 q。2）主要过程q=mb230Hg2。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 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 2；m 流量系数，取0.35；H0堰顶水头，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m，则H=Z-m。c.水库容积曲线 V=fZ的近似化。由水库水位库容曲线知，水位高程可近似按直线计算。由水位库容表V=fZ及上式 H=Z-m，可得 V=fH ，易算出 H=gV= V350.296 34.536 V350.296,374.471 V36.86 V374.471,411.331 。 。 。 2V38.283 V411.331，449.614 联立 1 、 2式得 q=mBg2g(V)1.5 。 。 。 。 。 。 3d.将3式与水量平衡方程联立。V2 =V1 +2tQ2+Q1q2q1 ，q=mBg2g(V)1.5 e.假定一 q 值q 值不能过于极端，稍合理，如 ，算出 q，再将 q 回代至满足精度要求。以下为 C 语言程序：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 14 页#include #include void 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 (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=。相应库容104m3。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 30 年 P=%时的过程线和相应的计算时段t ， 分别填入第2 、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 14 页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=230Hg2mb。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， 如下图。最大下泄流量 qmax =m/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。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 qm3/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Zm) 0 1.10 0.40 0.00 0.02 0.01 0.39 167.300 1 0.04 167.306 2 3.05 1.10 0.48 0.26 0.09 1.00 167.330 3 5.40 1.94 1.88 1.18 0.42 1.52 167.374 4 7.40 2.66 3.92 2.90 1.04 1.62 167.421 5 10 9.15 3.29 6.18 5.05 1.82 1.48 167.464 6 12 11.00 3.96 8.47 7.33 2.64 1.32 167.502 7 12.75 4.59 10.65 9.56 3.44 1.15 167.535 8 17 15.25 5.49 13.12 11.89 4.28 1.21 167.570 9 19.55 7.04 16.77 14.95 5.38 1.66 167.618 10 27.20 9.79 23.10 19.94 7.18 2.62 167.694 11 55.85 20.11 45.47 34.29 12.34 7.76 167.919 12 86.60 31.18 76.41 60.94 21.94 9.24 168.174 13 86.55 31.16 84.36 80.39 28.94 2.22 168.225 14 68.60 24.70 72.02 78.19 28.15 -3.45 168.141 15 48.70 17.53 54.51 63.27 22.78 -5.24 374.410 167.998 16 33.10 11.92 38.82 46.67 16.80 -4.88 167.857 17 22.75 8.19 27.87 33.35 12.00 -3.81 167.746 18 16.15 5.81 20.43 24.15 8.69 -2.88 167.663 19 11.95 4.30 15.41 17.92 6.45 -2.15 167.601 20 9.05 3.26 11.88 13.65 4.91 -1.65 167.553 21 6.70 2.41 9.18 10.53 3.79 -1.38 167.513 22 5.05 1.82 7.16 8.17 2.94 -1.12 167.481 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 14 页23 3.95 1.42 5.68 6.42 2.31 -0.89 167.455 24 3.30 1.19 4.65 5.17 1.86 -0.67 167.435 第 4 时段， q、 V 的程序计算截屏图Zt 曲线图Qt、qt 过程曲线图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 14 页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平均入库流量m3/s时段入库水量万m3 下泄流量 qm3/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 Zm) 0 1.80 0.65 0.00 350.296 167.300 1 0.22 0.11 0.04 0.61 350.905 167.318 2 11 7.05 2.54 2.08 1.15 0.41 2.12 353.030 167.379 3 12.65 4.55 6.37 4.23 1.52 3.03 356.062 167.467 4 17 15.65 5.63 10.97 8.67 3.12 2.51 358.574 167.540 5 16.90 6.08 14.19 12.58 4.53 1.56 360.128 167.585 6 19 17.90 6.44 16.31 15.25 5.49 0.95 361.081 167.612 7 20.10 7.24 18.54 17.43 6.27 0.96 362.044 167.640 8 23.65 8.51 21.65 20.10 7.23 1.28 363.326 167.677 9 25.65 9.23 24.16 22.91 8.25 0.99 364.313 167.706 10 32.50 11.70 29.59 26.88 9.68 2.03 366.340 167.765 11 45.20 16.27 40.34 34.97 12.59 3.68 370.024 167.871 12 67.45 24.28 60.29 50.32 18.11 6.17 376.194 168.047 13 274 179.15 64.49 110.01 85.15 30.65 33.84 392.018 168.518 14 203.25 73.17 132.25 121.13 43.61 29.56 393.561 168.553 15 95.35 34.33 106.85 119.55 43.04 -8.71 388.977 168.394 16 40.40 14.54 54.65 80.75 29.07 -14.53 374.450 167.999 17 17.90 6.44 28.46 41.56 14.96 -8.52 365.932 167.753 18 12.45 4.48 18.39 23.43 8.43 -3.95 361.981 167.638 19 12.15 4.37 14.76 16.58 5.97 -1.59 360.389 167.592 20 12.20 4.39 13.33 14.05 5.06 -0.66 359.724 167.573 21 11.55 4.16 12.36 12.85 4.62 -0.47 359.260 167.560 22 8.80 3.17 10.47 11.42 4.11 -0.94 358.321 167.532 23 5.60 2.02 8.01 9.24 3.33 -1.31 357.010 167.494 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 14 页24 4.80 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 =1m3/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。Zt 曲线图Qt 、qt 过程曲线图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 14 页1按设计洪水标准进行调洪演算1)计算并绘制 q2qtV辅助线。计算时段h1t。 由公式 q=mb230Hg2及水位库容曲线绘出q2qtV辅助线如下。水库水位 Zm) 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) 0 0 0 0 0 168 67.153 27.361 94.514 169 169.542 103.552 273.093 170 275.883 207.267 483.150 2调洪计算求 qt 过程和库水位过程。令x=2qtV，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*精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 14 页10(-9)*x4. 。水位 Z=167.3+q/m/b/g2)(2/3)。结果见下表：时间 th) 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Zm 水库库容万m3/s0 0 0 0.00 167.300 350.296 1 1.10 0.52 0.26 1.10 167.331 351.379 2 3.05 1.73 0.86 3.63 167.370 352.708 3 5.40 3.51 1.75 7.30 167.412 354.164 4 7.40 5.42 2.71 11.20 167.450 355.470 5 10 9.15 7.29 3.64 14.92 167.483 356.599 6 12 11.00 9.18 4.59 18.64 167.513 357.646 7 12.75 11.02 5.51 22.21 167.541 358.602 8 17 15.25 13.25 6.62 26.43 167.572 359.683 9 19.55 16.63 8.32 32.74 167.616 361.223 10 27.20 22.51 11.26 43.30 167.687 363.665 11 55.85 42.70 21.35 76.64 167.893 370.783 12 86.60 73.04 36.52 120.55 168.149 380.284 86.59 75.07 37.54 123.25 168.164 380.852 88 86.58 77.11 38.55 125.95 168.179 381.420 86.57 79.14 39.57 128.65 168.195 381.988 86.56 81.18 40.59 131.36 168.210 382.556 13 86.55 83.21 41.61 134.06 168.226 383.125 14 68.60 72.23 36.11 119.45 168.142 380.052 15 48.70 55.50 27.75 95.92 168.007 375.051 16 33.10 40.70 20.35 73.52 167.875 370.139 17 22.75 29.65 14.82 55.57 167.765 366.360 18 16.15 21.81 10.91 42.07 167.679 363.387 19 11.95 16.35 8.17 32.21 167.613 361.096 20 9.05 12.44 6.22 24.91 167.561 359.299 21 6.70 9.45 4.73 19.17 167.517 357.792 22 5.05 7.21 3.61 14.77 167.481 356.553 23 3.95 5.58 2.79 11.51 167.453 355.569 24 3.30 4.45 2.23 9.23 167.431 354.832 q V/t+q/2 曲线精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 14 页Qt 、qt 过程曲线图由图可知，最大下泄流量qmm3/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/s0 0.00 0.00 0.00 167.300 350.296 1 1.80 0.85 0.42 1.80 167.344 351.798 2 11 7.05 3.78 1.89 8.00 167.418 354.361 3 12.65 7.97 3.98 16.87 167.494 356.983 4 17 15.65 11.59 5.80 24.56 167.549 358.884 5 16.90 14.10 7.05 29.87 167.583 360.081 6 19 17.90 15.89 7.95 33.67 167.607 360.895 7 20.10 17.88 8.94 37.88 167.632 361.760 8 23.65 20.60 10.30 43.65 167.665 362.897 9 25.65 22.98 11.49 48.70 167.693 363.850 10 32.50 27.46 13.73 58.23 167.742 365.560 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 14 页11 45.20 35.79 17.89 75.96 167.827 368.508 12 67.45 50.52 25.26 107.63 167.964 373.214 13 274 179.15 104.80 52.40 236.26 168.380 387.576 183.97 110.02 55.01 255.95 168.414 388.768 188.79 115.24 57.62 275.64 168.449 389.959 193.61 120.46 60.23 295.33 168.483 391.151 198.43 125.68 62.84 315.02 168.518 392.342 14 203.25 130.90 65.45 334.71 168.552 393.534 15 95.35 123.93 61.96 299.16 168.507 391.984 16 40.40 97.12 48.56 215.63 168.326 385.732 17 17.90 63.65 31.82 136.41 168.074 377.030 18 12.45 40.11 20.06 85.21 167.869 369.947 19 12.15 27.00 13.50 57.25 167.737 365.390 20 12.20 20.03 10.02 42.45 167.658 362.664 21 11.55 16.03 8.02 33.97 167.609 360.957 22 8.80 12.62 6.31 26.74 167.563 359.385 23 5.60 9.31 4.65 19.72 167.515 357.715 24 4.80 7.18 3.59 15.21 167.481 356.536 q V/t+q/2 曲线Qt、 qt 过程曲线图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 14 页最大下泄流量 qm =1m3/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 水库最高水位m 半图解法最大泄量 m3/s 水库最高水位m 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 14 页