洪水調(diào)節(jié)課程設(shè)計說明書

1、.洪水調(diào)節(jié)課程設(shè)計計算說明書指導(dǎo)老師：玄英姬 學(xué)生姓名：李應(yīng)周 學(xué)號： 2009101509一、 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(diǎn)；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m

2、3，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167.9m，下游無防汛要求。溢流堰寬度60.0m。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、 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(yùn)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：1、 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)；2、 用列表試算法進(jìn)行調(diào)洪演算：a) 根據(jù)已知

3、水庫水位容積關(guān)系曲線VZ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qZ，并將VZ，qZ繪制在圖上；b) 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；c) 將計算結(jié)果繪成曲線：Qt、qt在一張圖上，Zt曲線繪制在下方。3、 用半圖解法進(jìn)行調(diào)洪計算：a) 繪制兩條曲線： V/t+q/2=f2(z)、q=f(z)；b) 進(jìn)行圖解計算，將結(jié)果列成表格。4、 比較分析試算法和半圖解法調(diào)洪計算的成果四、 設(shè)計成果1、 法官泉水庫是一座以灌溉為主的小(一)型水庫，擋水建筑物為心墻代料土壩。根據(jù)水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)(SL252-2000

4、)，法官泉水庫設(shè)計洪水重現(xiàn)期為5030年，校核洪水重現(xiàn)期為500200年，故選擇頻率為3.33%的洪水為設(shè)計洪水，選擇頻率為0.5%的洪水為校核洪水；2、 用列表試算法進(jìn)行調(diào)洪演算：a) 根據(jù)已知水庫水位容積關(guān)系曲線VZ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qV(如圖1所示)，并將VZ，qZ繪制在圖上(如圖2所示),；堰頂溢流公式：根據(jù)已知的庫容曲線表(見表1)，利用堰頂溢流公式得下泄流量q與庫容V的關(guān)系(見表2)。表1 法官泉水庫庫容曲線表序號水位(m)庫容(萬m³）1162196.22163221.0843164247.9794165277.0155166307

5、.9046167339.9357168374.4718169411.3319170449.614表2 法官泉水庫q-V計算表水位Z(m)167.9168168.5169169.5170堰頂高程(m)167.9168168.5169169.5170下泄流量q(m³/s)0.000 2.940 43.209 107.260 188.160 282.928 庫容V(萬m³)371.017374.471392.901411.371430.473449.614圖1 法官泉水庫q-V關(guān)系曲線圖2 法官泉水庫q-Z、V-Z關(guān)系曲線b) 首先進(jìn)行設(shè)計洪水的計算，選取P=3.33%的洪水為設(shè)

6、計洪水。試算的基本步驟如下：分析調(diào)洪開始時的起始條件，即起調(diào)水位和與之相應(yīng)的庫容、下泄流量。從調(diào)洪開始，試算各時段末的q2、V2 。對于第一時段， Q1、Q2、 q1、V1及t均為已知，假設(shè)q2 ，可由水量平衡方程求得V2 ，由V2在q-V關(guān)系曲線上又可查得q2，若兩者相等，假設(shè)的q2即為所求。否則，應(yīng)重設(shè)，重復(fù)上述計算過程，直到兩者相等為止。這樣，求得的q2、V2 ，又是下一時段的q1、V1。以此類推，直到調(diào)度期末，即得所需的下泄流量過程qt。同樣的對P=0.5%的校核洪水進(jìn)行試算。試算結(jié)果如表3、4所示。c) 將計算結(jié)果繪成曲線：Qt、qt在一張圖上，Zt曲線繪制在下方結(jié)果分別如圖3、4所

7、示。圖3 法官泉水庫設(shè)計洪水（P=3.33%）Qt、qt關(guān)系曲線法官泉水庫設(shè)計洪水（P=3.33%）zt關(guān)系曲線圖4 法官泉水庫校核洪水（P=0.5%）Qt、qt關(guān)系曲線法官泉水庫校核洪水（P=0.5%）zt關(guān)系曲線;14表3 法官泉設(shè)計洪水(P=3.33%)Q-t q-t試算法計算表時段 (t=1h)入庫洪水流量Q (m³/s)平均入庫流量(m³/s)水量(萬m³)下泄流量q1 (m³/s)試算下泄流量q2(m³/s)V1 (萬m³)V2 (萬m³)試算下泄流量q2 (m³/s)時段平均下泄流量(m³/

8、s)時段下泄水量(萬m³)時段內(nèi)水庫存水量變化V(萬m³)水庫存水量(萬m³)水庫水位Z(m)00.4167.900 11.81.10 0.3960.000 0.293 371.017 371.360 0.292 0.147 0.053 0.343 371.360 167.910 24.33.05 1.0980.293 1.025 371.360 372.221 1.025 0.659 0.237 0.861 372.221 167.935 36.55.40 1.9441.025 2.188 372.221 373.587 2.187 1.607 0.578 1.

9、366 373.587 167.974 48.37.40 2.6642.188 4.283 373.587 375.086 4.284 3.236 1.165 1.499 375.086 168.017 5109.15 3.2944.283 7.031 375.086 376.343 7.031 5.657 2.037 1.257 376.343 168.051 61211.00 3.967.031 9.272 376.343 377.369 9.272 8.152 2.935 1.025 377.369 168.079 713.512.75 4.599.272 11.235 377.369

10、378.268 11.235 10.254 3.691 0.899 378.268 168.103 81715.25 5.4911.235 13.502 378.268 379.305 13.502 12.369 4.453 1.037 379.305 168.131 922.119.55 7.03813.502 16.917 379.305 380.868 16.916 15.210 5.475 1.563 380.868 168.174 1032.327.20 9.79216.917 22.722 380.868 383.524 22.722 19.820 7.135 2.657 383.

11、524 168.246 1179.455.85 20.10622.722 41.424 383.524 392.084 41.424 32.073 11.546 8.560 392.084 168.478 1293.886.60 31.17641.424 75.546 392.084 402.206 75.546 58.485 21.055 10.121 402.206 168.752 12.290.992.35 6.649275.546 79.283 402.206 403.281 79.283 77.415 5.574 1.075 403.281 168.782 12.48889.45 6

12、.440479.283 81.544 403.281 403.932 81.544 80.414 5.790 0.651 403.932 168.799 12.685.186.55 6.231681.544 82.658 403.932 404.252 82.658 82.101 5.911 0.320 404.252 168.808 12.882.283.65 6.022882.658 82.878 404.252 404.315 82.878 82.768 5.959 0.064 404.315 168.810 1379.380.75 5.81482.878 82.405 404.315

13、404.179 82.405 82.642 5.950 -0.136 404.179 168.806 1457.968.60 24.69682.405 71.780 404.179 401.122 71.780 77.093 27.753 -3.057 401.122 168.723 1539.548.70 17.53271.780 54.016 401.122 396.011 54.016 62.898 22.643 -5.111 396.011 168.584 1626.733.10 11.91654.016 39.328 396.011 391.125 39.328 46.672 16.

14、802 -4.886 391.125 168.452 1718.822.75 8.1939.328 29.969 391.125 386.841 29.969 34.649 12.473 -4.283 386.841 168.336 1813.516.15 5.81429.969 22.167 386.841 383.271 22.167 26.068 9.384 -3.570 383.271 168.239 1910.411.95 4.30222.167 16.399 383.271 380.631 16.399 19.283 6.942 -2.640 380.631 168.167 207

15、.79.05 3.25816.399 12.250 380.631 378.732 12.250 14.325 5.157 -1.899 378.732 168.116 表4 法官泉水庫校核洪水(P=0.5%) Q-t q-t 試算法計算表時段(t=1h)入庫洪水流量Q(m³/s)時段平均入庫流量(m³/s)時段入庫水量(萬m³)下泄流量q1(m³/s)試算下泄流量q2(m³/s)V1(萬m³)V2(萬m³)試算下泄流量q2(m³/s)時段平均下泄流量(m³/s)時段下泄水量(萬m³)時段內(nèi)水庫

16、存水量變化 (萬m³)水庫存水量(萬m³)水庫水位Z(m)00.5167.900 13.11.80 0.6480.000 0.478 371.017 371.579 0.478 0.239 0.086 0.562 371.579 167.916 2117.05 2.5380.478 2.225 371.579 373.630 2.225 1.352 0.487 2.051 373.630 167.976 314.312.65 4.5542.225 7.306 373.630 376.469 7.305 4.766 1.716 2.838 376.469 168.054 41

17、715.65 5.6347.306 12.016 376.469 378.625 12.016 9.661 3.478 2.156 378.625 168.113 516.816.90 6.08412.016 14.773 378.625 379.887 14.773 13.395 4.822 1.262 379.887 168.147 61917.90 6.44414.773 16.539 379.887 380.695 16.539 15.656 5.636 0.808 380.695 168.169 721.220.10 7.23616.539 18.549 380.695 381.61

18、5 18.549 17.544 6.316 0.920 381.615 168.194 826.123.65 8.51418.549 21.429 381.615 382.933 21.429 19.989 7.196 1.318 382.933 168.230 925.225.65 9.23421.429 23.812 382.933 384.023 23.812 22.621 8.143 1.091 384.023 168.259 1039.832.50 11.723.812 28.717 384.023 386.268 28.717 26.265 9.455 2.245 386.268

19、168.320 1150.645.20 16.27228.717 38.022 386.268 390.527 38.022 33.370 12.013 4.259 390.527 168.436 1284.367.45 24.28238.022 58.787 390.527 397.384 58.788 48.405 17.426 6.856 397.384 168.622 13274179.15 64.49458.787 156.881 397.384 423.057 156.880 107.834 38.820 25.674 423.057 169.306 13.2245.7259.85

20、 18.7092156.881 184.105 423.057 429.491 184.105 170.493 12.275 6.434 429.491 169.474 13.4217.4231.55 16.6716184.105 199.193 429.491 432.364 199.193 191.649 13.799 2.873 432.364 169.549 13.6189.1203.25 14.634199.193 200.591 432.364 432.606 200.591 199.892 14.392 0.242 432.606 169.556 13.8160.8174.95

21、12.5964200.591 191.756 432.606 431.078 191.756 196.174 14.124 -1.528 431.078 169.516 14132.5146.65 10.5588191.756 179.017 431.078 428.289 179.017 185.387 13.348 -2.789 428.289 169.443 1558.295.35 34.326179.017 106.734 428.289 411.179 106.733 142.876 51.435 -17.109 411.179 168.996 1622.640.40 14.5441

22、06.734 55.679 411.179 396.489 55.679 81.207 29.234 -14.690 396.489 168.597 1713.217.90 6.44455.679 26.602 396.489 388.122 32.768 41.141 14.811 -8.367 388.122 168.370 1811.712.45 4.48226.602 23.038 388.122 383.669 23.038 24.820 8.935 -4.453 383.669 168.250 1912.612.15 4.37423.038 16.891 383.669 380.8

23、56 16.891 19.965 7.187 -2.813 380.856 168.173 2011.812.20 4.39216.891 14.243 380.856 379.644 14.243 15.567 5.604 -1.212 379.644 168.140 3、 用半圖解法進(jìn)行調(diào)洪計算：半圖解法的依據(jù)是水量平衡方程。水量平衡方程寫為用、代入上式，整理得由此式可以看出是的函數(shù)，可依據(jù)資料繪制兩者的關(guān)系曲線。a) 繪制兩條曲線： V/t+q/2=f2(z)、q=f(z)；利用VZ和qV曲線繪制所需的輔助曲線(見表5、圖5).表5 法官泉水庫單輔助曲線計算表水庫水位Z(m)總庫容V&#

24、39;(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)167.9371.017 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 168374.471 3.454 9.594 2.940 1.470 11.064 168.5392.901 21.884 60.789 43.209 21.604 82.393 169411.331 40.314 111.983 107.260 53.630 165.613 169.5430.473 59.456 165.156 18

25、8.160 94.080 259.236 170449.614 78.597 218.325 282.928 141.464 359.789 圖5 法官泉水庫qV/t+q/2輔助曲線b) 進(jìn)行圖解計算，將結(jié)果列成表格。基本步驟如下：對于第一時段，已知、和，于是由查圖5得，代入水量平衡方程求得，以此查得，同法依此類推，可求出其他時段的泄流量。半圖解法結(jié)果如表6、7和圖6、7所示。圖6 法官泉水庫設(shè)計洪水（P=3.33%）Qt、qt關(guān)系曲線法官泉水庫設(shè)計洪水（P=3.33%）zt關(guān)系曲線圖7 法官泉水庫校核洪水（P=0.5%）Qt、qt關(guān)系曲線 法官泉水庫校核洪水（P=0.5%）zt關(guān)系曲線表6

26、法官泉水庫設(shè)計洪水(P=3.33%)Q-t q-t半圖解法計算表時段t (h)入庫流量 (m³/s)平均入庫流量 (m³/s)q1 (m³/s)V1/t+q1/2 (m³/s)V2/t+q2/2 (m³/s)q2 (m³/s)Z (m)00.4167.900 11.81.10 0.00 0.000 1.100 0.29 167.935 24.33.05 0.29 1.100 3.858 1.03 167.974 36.55.40 1.03 3.858 8.233 2.19 168.046 48.37.40 2.19 8.233 13.

27、445 4.28 168.017 5109.15 4.28 13.445 18.311 7.03 168.051 61211.00 7.03 18.311 22.280 9.27 168.079 713.512.75 9.27 22.280 25.758 11.24 168.103 81715.25 11.24 25.758 29.773 13.50 168.131 922.119.55 13.50 29.773 35.821 16.92 168.174 1032.327.20 16.92 35.821 46.105 22.72 168.246 1179.455.85 22.72 46.105

28、 79.233 41.42 168.478 1293.886.60 41.42 79.233 124.408 75.55 168.752 1379.386.55 75.55 124.408 135.412 84.02 168.819 1457.968.60 84.02 135.412 119.997 72.15 168.726 1539.548.70 72.15 119.997 96.546 54.10 168.585 1626.733.10 54.10 96.546 75.544 39.34 168.452 1718.822.75 39.34 75.544 58.952 29.98 168.

29、336 1813.516.15 29.98 58.952 45.127 22.17 168.239 1910.411.95 22.17 45.127 34.907 16.40 168.167 207.79.05 16.40 34.907 27.557 12.25 168.116 表7 法官泉水庫校核洪水(P=0.5%)Q-t q-t半圖解法計算表時段t (h)入庫流量 (m³/s)平均入庫流量(m³/s)q1 (m³/s)V1/t+q1/2 (m³/s)V2/t+q2/2 (m³/s)q2 (m³/s)Z (m)00.5167.900

30、 13.11.80 0.00 0.000 1.800 0.48 167.916 2117.05 0.48 1.800 8.372 2.22 167.976 314.312.65 2.22 8.372 18.797 7.31 168.054 41715.65 7.31 18.797 27.142 12.02 168.113 516.816.90 12.02 27.142 32.025 14.77 168.147 61917.90 14.77 32.025 35.152 16.54 168.169 721.220.10 16.54 35.152 38.713 18.55 168.194 826.123.65 18.55 38.713 43.814 21.43 168.230 925.225.65 21.43 43.814 48.035 23.81 168.259 1039.832.50 23.81 48.035 56.723 28.72 168.320 1150.645.20 28.72 56.723 73.206 38.02 168.436 1284.367.45 38.02 73.206 102.634 58.79 168.622 13274179.15 58.79 102.634 222.997 156.85 169.306 14132.52