洪水調(diào)節(jié)課程設(shè)計(jì)1

1、洪水調(diào)節(jié)課程設(shè)計(jì)1、 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)生分析問題、解決問題的能力。2、 設(shè)計(jì)基本資料法官泉水庫(kù)是一座以灌溉為主的小(一)型水庫(kù), 位于夷陵城區(qū)東北20公里處的龍泉鎮(zhèn)法官泉村，水庫(kù)攔截長(zhǎng)江北岸柏臨河的支流楊柳河，水庫(kù)原設(shè)計(jì)總庫(kù)容407萬(wàn)m3，其中興利庫(kù)容337萬(wàn)m3，死庫(kù)容15萬(wàn)m3。擋水建筑物為心墻代料土壩，水

2、庫(kù)設(shè)有溢洪道一座，土質(zhì)溢洪道。為無(wú)閘控制的開敞式寬頂堰。堰頂高程167.xm（注：x=學(xué)號(hào)最后1位/10，即167.0m-167.9m），下游無(wú)防汛要求。溢流堰寬度60.ym（注：y=學(xué)號(hào)倒數(shù)第2位/10，即60.5m-60.9m）。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)。3、 洪水調(diào)節(jié)演算（1） 洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定 1、工程等別的確定由設(shè)計(jì)對(duì)象的基本資料可知，該是一座以灌溉為主的小(一)型水庫(kù),水庫(kù)原設(shè)計(jì)總庫(kù)容407萬(wàn)m3，其中興利庫(kù)容337萬(wàn)m3，死庫(kù)容15萬(wàn)m3。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i

3、v。 2洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定 該水利工程的擋水建筑物為心墻代料土壩（基本資料可知），由已確定的為iv等的工程等別，根據(jù)下表水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)，可查得，該工程設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為5030年，校核標(biāo)準(zhǔn)為1000200，不妨取設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為30年，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為200年。（二）洪水調(diào)節(jié)計(jì)算 法官泉水庫(kù)庫(kù)容曲線表序號(hào)水位(m)庫(kù)容（萬(wàn)m3）1162洪水調(diào)節(jié)計(jì)算196.22163221.0843164247.9794165277.0155166307.9046167339.9357168374.4718169411.3319170449.614水位庫(kù)容曲線1. 列表試算法 1）基本原理：根據(jù)水庫(kù)容積曲線v=f（z）和堰

4、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。2） 主要過程 a.由堰流公式得下泄流量 q=mb 。（1）式中：q通過溢流孔口的下泄流量，m3/s b溢流孔單孔凈寬，m ； g重力加速度，9.81m/s2；m流量系數(shù)，取0.35； h0堰頂水頭，167.3m（已知，設(shè)計(jì)基本資料給出） b.水位高程z與堰頂水頭h的關(guān)系。基本材料可知溢洪道堰頂高程為167.3m，則h=z-167.3m。 c.水庫(kù)容積曲線v=f（z）的近似化。由水庫(kù)水位

5、庫(kù)容曲線知，水位高程可近似按直線計(jì)算。由水位庫(kù)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聯(lián)立（1）、（2）式得q=mbg(v)1.5 。（3） d.將（3）式與水量平衡方程聯(lián)立。 v2 =v1 +（q2+q1q2q1） ， q=mbg(v)1.5 e.假定一q值（q值不能過于極端，稍合理，如0.1），算出q，再將q回代至滿足精度要求。以下為c語(yǔ)言程序：

6、#include<stdio.h>#include<math.h>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&

7、quot;,&q1); printf("q2="); scanf("%f",&q2); loop: v2=v1+ (q1+q2-q2-q1) * t/2;if (v2<=374.471 && v2>=350.296) q3=(pow(v2-350.296)/34.536,1.5)*93.436; else if (v2<=411.331 && v2>=374.471) q3=(pow(v2-348.669)/36.860,1.5)*93.436; else if (v2<=44

8、9.614 && 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)按設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)洪演算 (1)確定調(diào)洪的起始條件。起調(diào)水位也是防洪限制水位，z=167.3m。相應(yīng)庫(kù)容350.296×104m3。 （2）計(jì)算時(shí)段平均入庫(kù)流量和時(shí)段入庫(kù)水量。根據(jù)已知的設(shè)計(jì)洪水過程表，選出設(shè)計(jì)洪水為30年（p=33

9、.3%時(shí)的過程線）和相應(yīng)的計(jì)算時(shí)段，分別填入第（2）、（1）欄，并計(jì)算出時(shí)段平均入庫(kù)流量和時(shí)段入庫(kù)水量，分別填入（3）（4）欄。（3）計(jì)算各時(shí)段泄流過程qt。由堰頂溢流公式（1），得q=q=。下泄流量由程序計(jì)算。最后，將各時(shí)段所得到的下泄流量填入第（5）欄，庫(kù)容體積填入第（8）欄。由qt計(jì)算所得的時(shí)段平均下泄流量和平均下泄水量填入（6）、（7）欄。（4）從表中第（1）、（5）欄可繪制下泄流量過程線。（1）、（10）欄可繪制水位過程線。（5） 繪制qt與qt曲線，如圖所示。最大下泄流量qmax =84.36m/s發(fā)生在t=13時(shí)，正好是qt曲線與qt曲線的交點(diǎn)，即為所求的最大下泄流量。洪 水 調(diào)

10、 節(jié) 計(jì) 算 表 時(shí)間t(h)q實(shí)測(cè)（m3/s）平均入庫(kù)流量（m3/s）時(shí)段入庫(kù)水量（萬(wàn)m3）下泄流量q（m3/s）時(shí)段平均下泄流量（m3/s）時(shí)段下泄流量（m3/s）時(shí)段內(nèi)水庫(kù)存水量變化（萬(wàn)m3）水庫(kù)存水量v（萬(wàn)m3）水庫(kù)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 48.37.40 2.

11、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 1032.327.

12、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 63.27

13、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 -1.65 359.028167.

14、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時(shí)段，q、v的程序計(jì)算截屏圖zt曲線圖 qt、qt過程曲線圖4） 按校核洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)洪演算過程與按設(shè)計(jì)洪水計(jì)算一樣。成果見下表：時(shí)間t(h)q實(shí)測(cè)（m3/s）平均入庫(kù)流量（m3

15、/s）時(shí)段入庫(kù)水量（萬(wàn)m3）下泄流量q（m3/s）時(shí)段平均下泄流量（m3/s）時(shí)段下泄流量（m3/s）時(shí)段內(nèi)水庫(kù)存水量變化（萬(wàn)m3）水庫(kù)存水量v（萬(wàn)m3）水庫(kù)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 2.51 358.

16、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 11.70 29

17、.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 34.33 106.85 119.

18、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 -0.66 3

19、59.724 167.573 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時(shí)段，q、v的程序計(jì)算截屏圖最大下泄流量qm =132.25m3/s發(fā)生在t=14時(shí)，正好是qt曲線與qt曲線的交點(diǎn)，即 為所求的最大下

20、泄流量。zt曲線圖 qt、qt過程曲線圖2.半圖解法（1）按設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)洪演算1)計(jì)算并繪制q輔助線。計(jì)算時(shí)段。由公式q=mb及水位庫(kù)容曲線繪出q輔助線如下。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)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 170449.61499.318275.883 414.533207.267 483.

21、150 2）調(diào)洪計(jì)算求qt過程和庫(kù)水位過程。令x=，求得擬合函數(shù)為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)。結(jié)果見下表：時(shí)間t（h)q實(shí)測(cè)（m3/s）平均入庫(kù)流量（m3/s）下泄流量q(m3/s)q/2(m3/s)v/t+q/2(m3/s)水庫(kù)水位z（m）水庫(kù)庫(kù)容（萬(wàn)m3/s）00.4000.00 167.300 350.296 11.81.10 0.52 0.26 1.10 167.331 351.379 24.33.05 1

22、.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 16.63 8.32

23、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 39.57 128.65 168.195 38

24、1.988 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 1813.516.15 2

25、1.81 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+q/2曲線

26、qt、qt過程曲線圖 由圖可知，最大下泄流量qm=83.21m3/s發(fā)生在t=13時(shí)，正好是qt曲線與qt曲線的交點(diǎn)，即為所求的最大下泄流量。（2）按校核洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)洪演算計(jì)算過程與按設(shè)計(jì)洪水計(jì)算一樣，結(jié)果見下表：時(shí)間（h)q實(shí)測(cè)（m3/s）平均入庫(kù)流量（m3/s）下泄流量q(m3/s)q/2(m3/s)v/t+q/2(m3/s)水庫(kù)水位z（m）水庫(kù)庫(kù)容（萬(wàn)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 8.00 167.418 354.361

27、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 48.70 167.693 363.850 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.