洪水调节设计(试算法和半现用图解法)实用模板-带试算C语言程序

1、洪水调节课程设计任务书1、 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； 培养学生分析问题、 解决 问题的能力。2、 设计基本资料1. 某水利枢纽工程以发电为主，兼有防洪、供水、养殖等综合效益，电站装机为5000KW,年发电量1372X104 kwh,水库库容0.55亿m3。挡水 建筑物为混凝土面板坝，最大坝高84.80m。溢洪道土1顶高程519

2、.00m,采用2孔8mx6m （宽W）的弧形门控制。水库正常蓄水位525.00m。电站发电引用流量为 10 m3/s。2. 本工程采用 2 孔溢洪道泄洪。在洪水期间洪水来临时，先用闸门控制下泄流量q并使其等于洪水来水量Q,使水库水位保持在防洪限制水位不变；当洪水来水量Q 继续增大时，闸门逐渐打开；当闸门达到全开后，就不再用闸门控制， 下泄流量 q 随水库水位z 的升高而增大， 流态为自由流态，情况与无闸门控制一样。3. 上游防洪限制水位524.8m （注：X=524.5+学号最后1位/10,即 524.5m-525.4m） ，下游无防汛要求。3、 设计任务及步骤分别对设计洪水标准、校核洪水标准

3、，按照上述拟定的泄洪建筑物的类型、尺寸和水库运用方式，分别采用列表试算法和半图解法推求水库下泄流量过程，以及相应的库容、水位变化过程。具体步骤：1 . 根据工程规模和建筑物的等级，确定相应的洪水标准；2 . 用列表试算法进行调洪演算： 根据已知水库水位容积关系曲线VZ和泄洪建筑物方案，用水力学公式求出下泄流量与库容关系曲线qZ,并将VZ, qZ绘制在图上； 决定开始计算时刻和此时的q1、 V1 ，然后列表试算，试算过程中，对每一时段的q2 、 V2 进行试算； 将计算结果绘成曲线：Qt、qt在一图上，Zt曲线绘制在下方。3 .用半图解法进行调洪计算：绘制三条曲线：fz tQ,fz 上9,q f

4、 Z 1t 22t 2进行图解计算，将结果列成表格。4 .比较分析试算法和平图解法调洪计算的成果。4、 时间安排和要求1 .设计时间为1周；2 .成果要求：设计说明书编写要求条理清楚、附图绘制标准； 列表试算法要求采用手工计算，熟悉过程后可编程计算，如采用编程 计算需提供程序清单及相应说明； 设计成果请独立完成，如有雷同则二者皆取消成绩，另提交成果时抽 查质询。5、 参考书3 .水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252-2000)4 .水利水能规划附录：一、堰顶溢流公式_3/2q nb m . 2gH0式中：q通过溢流孔口的下泄流量，m3/s；n溢流孔孔口数；b 溢流孔单孔净宽，m ;g 重

5、力加速度，9.81m/s2; -闸墩侧收缩系数，与墩头形式有关，初步计算可假设为0.92;m流量系数，与堰顶形式有关，可查表，本工程取0.48;Ho堰顶水头，m。二、设计洪水过程时刻(h)Q 实测(m3/s)各频率Q (m3/s)0.1%1%2%5%03.3250352920113629619616212123126805244323573349130072760252449602000122010407395167023001390113080661290210012901090775791917501190101069885431180853706541940289564750538710

6、32481748340032711294709437362270122646063983262431323454934828921614204477294251195151914402832301761617741426321916217164385245204151181503512241871391913732020417012520123286183152113211102571711421062210224015412796239722614411989249021213511183水位-库容曲线和库容表540530520L 510T 500Iaqa某水利枢纽水位与库容曲线图一t【49

7、0480470460450Jc010002000300040005000600070008000容积（万立方米）库容表高程（m）450460470480490500505库容（104m3）018113.5359.3837.21573.62043.2高程（m）510515520525530535540库容（104m3）2583.33201.33895.74683.85593.966707842.6四、工程分等分级规和洪水标准Z 1 J 水利水电工程分等搞标，工 银 等剧工程健检水鹿总 序容明洪浩船灌氟供水发电你中城破父 工矿企业的 取去性保妒农田£1。1 亩）泊的 而视 （10&quo

8、t;南）底演面积（IO1供水 前出/案性裳机 摩星 cyoI型1;烟*10特时1节整界3W>150新则重要界120IK( * ' 型18，1. 0*饕5 87 心口1305。重要120-30IL . qQ. 1C中节1OGEO4。一155Q品中等3。5Wth ri i 型门.1门n- 61一殿13一5 0. !5-限5- 1小刷G* 口0. CXJ1Y5<3<0. 5VI表3 山区.丘隆区水利水电工程永包性水工姓筑初洪水标准重现期1年）1我P1杈 1 建流物级*别4 S设计U-3gfiOQ- 11)0H2一后 95。一3。g30校核土石用可能般人法” (PrVTF)或

9、 100CKJ StXJCl?门门门7 lOOrtJOOO* - 300加0-2力7混股王坝.55020 UOJ V7(>-50U5 M E W川口调洪计算成果表j'频率项目-'''一设计洪水校核洪水列表试算法最大泄量（m3/s）1003.35m3/s1550.73 m3/s水库最高水位（m）529.03m532.44m半图解法最大泄量（m3/s）1004.54m3/s1558.92m3/s水库最高水位（m）528.92m532.36m洪水调节演算过程1、 洪水标准的确定1 .工程等别的确定：由设计对象的基本资料可知，该水利枢纽工程以发电 为主，兼有防洪、

10、供水、养殖等其他综合效益，电站装机为5000kW,水库库容0.55 1 08m3。若仅由装机容量5000kW为指标，根据 水利水电 工程分等指标”，可将工程等别定为V;若仅以水库总库容 0.55 108m3 为指标，则可将工程等别定为田。综合两种指标，取等级最高的田等为 工程最终等别。2 .洪水标准的确定：该水利工程的挡水建筑物为混凝土面板坝，由已确定 的为田等的工程等别，根据 山区，丘陵区水利水电工程永久性水工建筑 物洪水标准”，可查得，该工程设计洪水标准为 10050年，校核标准为 1000500年，不妨取设计标准为100年，校核洪水标准为1000年。2、 试算法洪水调节计算1 .计算并绘

11、制水库的q=f(V)关系曲线：应用式q nb m"2gH03/2,根据不 同水库水位计算H与q,再由HV关系曲线查得V,并计算于下表，绘制 q=f(V)关系曲线图如下。2 .1032481748340032711294709437362270122646063983262431323454934828921614204477294251195151914402832301761617741426321916217164385245204151181503512241871391913732020417012520123286183152113211102571711421062210

12、2240154127962397226144119892490212135111833.） 米Z440某水利枢纽水位与库容曲线图（VZ）2000400060008000库容V （万立方米）55054053052051050049048047046045010000位 水4.水库q=f（V）关系曲线计算表水位/m堰顶水头/mq 溢(m3/s)q 电(m3/s)总泄流量q库容 V/10A4m35190010103756.82520131.29671041.2973895.7521288.520441098.524053.325223162.622410172.624210.945234250.37

13、3610260.374368.565245349.907710359.914526.185256459.965710469.974683.85267579.62310589.624865.825278708.163510718.165047.845289845.010910855.015229.8652910989.688610999.695411.88530111141.794101151.85593.9531121300.9791013115809.12532131466.944101476.96024.34533141639.421101649.46239.56534151818.174

14、101828.26454.78535162002.9891020136670536172193.673102203.76904.52537182390.052102400.17139.04538192591.9641026027373.56539202799.262102809.37608.08540213011.809103021.87842.6JS/3mz(q量 泄 总水库水位谷量关系曲线00 45524529库水位Z (m)5345390058007500560055容库0053519量泄总ooo ooo 5 0 53 3 2oo oo0 5 2 100o5水库q=f (V)关系曲线水库

15、q=f (V)关系曲 线o50345005500650075008500库容V (万m35.确定调洪的起始条件：起调水位也是防洪限制水位，Z=525.2m。相应库3q Q nb m . 2gH02 10 =2m3/s得调洪开始时的下泄流量为容4720.20 »04m3。在洪水期间洪水来临时，先用闸门控制下泄流量 q并 使其等于洪水来水量Q,使水库水位保持在防洪限制水位不变；当洪水 来水量Q继续增大时，闸门逐渐打开；当闸门达到全开后，就不再用闸 门控制，下泄流量q随水库水位z的升高而增大，流态为自由流态，情况 与无闸门控制一样。由公式：8 0.92 0.48 2 9.81 6.2 1.

16、5+10=483.2483.2 m3/s。所以在第一时段，以闸门控制入库流量等于下泄流量；以后时段闸门全开不再控制，下泄流量由试 算计算。6.列表试算泄流量q,本过程米用C语言编程试算。 基本原理：根据水库容积曲线 V=f (Z)和堰顶溢流公式q=f (H),得 出蓄泄方程q=f (V)。联立水量平衡方程V2 Vi T(Q2 Qi q2 q1)q f(V)可得 q=f(V)=g (q),即 q=g (q)。编程公式的主要过程a)已知的电站发电引用流量为10m3/s,结合堰顶溢流公式，得出下泄流q=nb一 3,2gH0W+1000000000000000000000000000000000000

17、00000(1)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q2 q14683 .8,5593 .95593 .9,6670 .0。(2)000000000000000000000000000033q = nb mj2gg2(V)e) C语言程序源代码如下：1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0(4)519m WJ H=Z-519m；c)水库容积曲线V=f (Z)的近似化。根据该设计的蓄泄情况，水位高程 的变化围在525m535m之间，又由于水库容积曲线在水位高程属 525m535m之间的变化率较小，

18、为方便计算，故可将其分段直线化以 简化、近似计算。由水位一库容表V=f (Z)及上式H=Z 519m,可得V=f (H),易算出 H=g (V)=V 3591 .68 v182 .02V 3226 .48 v 215 .22联立(1)、(2)式得3q = nb m、;'2gg2(V) 10。 d)将(3)式与水量平衡方程联立。#include<stdio.h>#include<math.h>void main()float V1,V2,Q1,Q2,q1,q2,q3, t=0.36;printf("V1=");scanf("%f&qu

19、ot;,&V1);printf("Q1=");scanf("%f",&Q1);printf("Q2=");scanf("%f",&Q2);printf("q1=");scanf("%f",&q1);printf("q2=");scanf("%f",&q2);printf("nn");loop:V2=V1+ (Q1+Q2-q2-q1) * t/2;if (V2>=4683.

20、8 && V2<=5593.9)q3=(pow(V2-3591.68)/182.02,1.5)*31.281+10;else if (V2>=5593.9 && V2<=6670.0) q3=(pow(V2-3226.48)/215.22,1.5)*31.281+10; if (fabs(q3-q2)>0.01)q2=q3;goto loop;printf("q2=%fn",q3);printf("V2=%fnnn",V2);7. 对设计洪水计算时段平均入库流量和时段入库水量。 将洪水过程表中P=1

21、%的洪水过程线划分计算时段，初选时段A t=1h=360(tt入下表第一栏，表中第二栏为按计算时段摘录的入库洪 水流量，计算的时段平均入库流量和时段入库水量分别填入第三栏和第四栏。泄流量的计算见第五，六，七栏。从表中第一，五栏可绘制下泄流量过程线。第一，十栏可绘制水位过程线； 为了枯水期能保证兴利部门的用水需求，当水位再次下降到调洪水位时，又需要用闸门控制下泄流量 q并使其等于洪水来水量 Q,使水库 水位保持在防洪限制水位不变。见第15 时段 q=f( V )的程序计算截图； 绘制Qt与qt曲线，如图所示。最大下泄流量qmax =996.78 m3/s发生在 t=8h 时，正好是qt 曲线与

22、Qt 曲线的交点， 即为所求的最大下泄流量；推求设计调洪库容V设和设计洪水位Z设。qmax=996.78对应的库容和水位分别为5408.93万m3和528.98m,减去堰顶以下的库容 3756.82 万 m3 即可得 V设=1652.11 万 m3, Z设=528.98 m。第 2 时段 试算法程序计算截图第7.4375时段试算法的程序计算截图可"E:cgBMDebugCppl.&xeBm |' B I 亘设计洪水调节计算表时间t(h)入库洪水流量Q（m3/s）时段平均 入库流量 Q（平均）（m3/s）时段入 库水量 Q（平均） t（万 m3）下泄流量q（m3/s）时

23、段平均下泄 流量（m3/s）时段下 泄水量 q（平均） t（万m3时段水库存水量变化 V（万 m3）水库存水量V（万m3水库水位 Z（m）12345678910035115.541.5835115.541.5804652.276524.811961964652.276524.82524360129.6455.77325.89117.318612.28144664.56524.883727625.5225.18492.21473.99170.636454.54364719.1525.1941220973.5350.46594.85543.53195.6708154.78924873.89526.

24、04513901305469.8756.51675.68243.2448226.55525100.45527.29612901340482.4897.66827.09297.7506184.64945285.1528.3711901240446.4983.72940.69338.6484107.75165392.85528.97.51021.51105.75398.07996.53990.13356.44541.6255408.6528.987.58751000.4381010.9688363.9488996.78996.66358.79585.152955408.93528.987.6759

25、79.375989.90625356.3663996.66996.72358.8192-2.452955408.77528.987.75937.25958.3125344.9925995.3995.98358.5528-13.56035407.11528.978853937.25337.41971.39977.56351.9198-14.50985377.61528.819647750270915.68943.54339.6726-69.67265307.94528.4310483565203.4841.17878.43316.233-112.8335212.47527.91114374601

26、65.6750795.59286.4106-120.8115091.66527.2412398417.5150.3673.07711.54256.152-105.854985.81526.666313348373134.28605.83639.45230.202-95.9224889.89526.1314294321115.56544.34575.09207.0306-91.47064798.96525.6315283288.5103.86485.39514.87185.3514-81.49144708.46525.141626327398.28410.07447.73161.1828-62.

27、90284652.276524.81724525491.44245327.54117.9126-26.47264652.276524.818224234.584.42224234.584.4204652.276524.81920421477.0420421477.0404652.276524.820183193.569.66183193.569.6604652.276524.82117117763.7217117763.7204652.276524.822154162.558.5154162.558.504652.276524.82314414953.6414414953.6404652.27

28、6524.824135139.550.22135139.550.2204652.276524.8Qt、qt曲线图1600140012001000q(800600400200 00246810 12 14 16 18 20 22 24时间t (h)水库水位时间关系曲线（Zt）530529m528Z( 527水52652552402468 10 12 14 16 18 20 22 24时间t (h)水，；二、皇之臣矢夏左继8.对校核洪水计算时段平均入库流量和时段入库水量。 将洪水过程表中P=0.1%的洪水过程线划分计算时段，初选时段A t=1h=360（tt入下表第一栏，表中第二栏为按计算时段摘录

29、的入库洪 水流量，计算的时段平均入库流量和时段入库水量分别填入第三栏和 第四栏。泄流量的计算见第五，六，七栏。从表中第一，五栏可绘制 下泄流量过程线。第一，十栏可绘制水位过程线。 为了枯水期能保证兴利部门的用水需求，当水位再次下降到调洪水位时，又需要用闸门控制下泄流量 q并使其等于洪水来水量 Q,使水库 水位保持在防洪限制水位不变。见第 20时段q=f (V)的程序计算截 图。 绘制Qt与qt曲线，如图所示。最大下泄流量 qmax=1548.52m3/s发生在t=8h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。 推求校核调洪库容V校和设计洪水位Z校。qmax=1548.52对

30、应的库容和水位分别为6115.59万m3和532.42m,减去堰顶以下的库容 3756.82万 m3 即可得 V 校=2358.77 万 m3, Z校=532.42 m。第7.34375时段试算法程序计算截图"3 "E:ci§ugCpp 1,ese|百一回 |百W16115.43Hll =1571.875梅-1554.K25W=1548.39,2 -1548(2=1548.521362U2-6115.593262PrBSs &ny key to cont inue校核洪水调节计算表时间t(h)入库洪水流量Q（m3/s）时段平均 入库流量 Q（平均）（m3/

31、s）时段入库水量Q（平均）t（万m3下泄流量q （m3/s）时段平均下泄流量（m3/s）时段下泄水量q（平均） t（万m3时段水库存水量变化 V（万 m3）水库存水量V（万m3水库水位Z（m）1234567891005017362.285017362.2804652.276524.812962964652.276524.82680488175.68473.32384.66138.477637.20244689.48525.0331300990356.4582.53527.93190.053166.3474855.83525.95420001650594828.43705.48253.97283

32、40.02725195.88527.815230021507741163.81996.12358.6032415.39685611.285306210022007921410.361287.1463.3506328.64945939.93531.617175019256931537.871474.1530.6814162.31866102.25532.367.251607.51678.75604.351547.641542.8555.391848.95826114.49532.427.31251571.8751589.6875572.28751548.391548557.285415.0021

33、6115.43532.427.343751554.0631562.9688562.66881548.521548.5557.44385.224956115.59532.47.3751536.251545.1563556.25631548.51548.5557.4636-1.207356115.56532.427.514651500.625540.2251547.21547.9557.226-17.0016113.94532.46811801465527.41519.621528.7550.3482-22.94826079.3532.2698951037.5373.51400.51460.152

34、5.6216-152.1225927.18531.5510817856308.161269.481335480.5964-172.4365754.74530.7311709763274.681151.071210.3435.699-161.0195593.72529.9212606657.5236.71020.651085.9390.9096-154.215439.33529.1413549577.5207.9909.28964.97347.3874-139.4875299.84528.3814477513184.68812.25860.77309.8754-125.1955174.65527

35、.715440458.5165.06728.44770.35277.3242-112.2645062.39527.0816414427153.72659.22693.83249.7788-96.05884966.33526.5517385399.5143.82604.57631.9227.4822-83.66224888.07526.1218351368132.48553.13578.85208.386-75.9064812.16525.7119320335.5120.78507.04530.09190.8306-70.05064742.11525.3220286303109.08464.31

36、485.68174.843-65.7634676.38524.9521257271.597.74323.99394.15141.894-44.1544652.276524.822240248.589.46240282101.5182-12.05824652.276524.82322623383.8822623383.8804652.276524.82421221978.8421221978.8404652.276524.8某水库校核调洪计算表Qt、qt过程曲线25002000s3 1500 mq( 1000Q50000246810 12 14 16 18 20 22 24时间t (h)534水

37、位时间关系曲线（Zt）02468 10 12 14 16 18 20 22 24时间h (t)m幺位水水库存水量时间关系曲线三、半图解法洪水调节计算（以设计洪水标准进行调洪演算为例子）V q1 .计算并绘制q- 3辅助线。计算时段取 t 1ho计算过程见下表。利用表中第五，七栏的相应数值绘制的辅助线如图。qL q辅助曲线计算表t 2q=f（V/ A t+q/2）辅助曲线计算表水库水位 Z （n）总库容V（万 m3）堰顶以上 库容（万 m3）V/ t(m 3 /s)q(m3/s)q/2(m 3/s)V/ A t+q/2 (m3/s)519.003756.820.000.0010.005.005.

38、00522.004210.94454.121261.44172.6286.311347.76525.004683.80926.982574.94469.97234.982809.93528.005229.861473.044091.78855.01427.514519.28531.005809.122052.305700.831310.98655.496356.32534.006454.782697.967494.331828.17914.098408.42537.007139.043382.229395.062400.051200.0310595.08540.007842.604085.78

39、11349.393021.811510.9012860.29519524529534539544Zta)(<s)q=f(V/ At+q/2)辅助曲线3500.003000.00s 2500.00 sm 2000.00(1500.00q 1000.00500.00 0.000.005000.0010000.0015000.00V/ A t+q/2q=f(V/ A t+q/2)辅助曲q'ZZ(m)(如>曰)m>2v/AV/At-q/g ZZ(lTi)2 .调洪计算求qt过程和库水位过程：由于作辅助线时t需取固定值，且V qq f（ 2）是由蓄泄曲线q=f （V）转换而来的

40、，故该法只适用于自由泄流（无闸或闸门全开）和t固定的情况。当有闸门控制泄流时，应按控制的流量调洪。所以对于第一时段Q<Q限时，起调水位也是防洪限制水位，Z=525.2m。 相应库容4720.20 X04m3。在洪水期间洪水来临时，先用闸门控制下泄流量 q 并使其等于洪水来水量 Q,使水库水位保持在防洪限制水位不变，即 q=Q;可直接求出（V1 曳）=13129.167 m3/s和（V2 曳）=13209.667 m3/s。从第二t 2t 2时段开始闸门全开，Q2= 196 m3/s, Q3=524 m3/s, q? =196 m3/s,将(Vi ")=13209.667 m3/

41、s 代入 Vi? 誓=()+Q qi ,求得t 2t 2 t 2V3 q3V q(: 彳)=13373.667 m3/s,由式 q f(匚 力得，= =250.199m3/s。同法依 t 2t 2 q 3次类推，可求出其他时段的泄量。其成果如表第四，六栏所示。3.绘制Qt与qt过程线以及qZ,过程线，求qmax。利用表中第一，二，四 栏数值，可绘出Qt与qt过程线。取Qt与qt两曲线的交点的纵坐标数 值，作为qmax=1004.54m3/s, t=8h时。利用表中的库水位Z与泄流能力q,可绘制Zq关系曲线，如图所示半图解法调洪计算表(设计 P=1%时间t(h)入库流量 Q (n3/s)平均入库

42、流量 Q'(m3/s)V/At+q/2 (m 3/s)q(m3/s)水库水位Z(m»0352504.87835524.81196115.52583.378196524.825243602747.378457.306524.8793727625.52915.572493.767525.19241220973.53395.305601.851526.0635139013054098.454760.271527.2996129013404678.183894.45528.2527119012405023.733980.215528.86188531021.55065.018990.

43、462528.93496477504824.556930.78528.51104835654458.776841.451527.876114374604077.325755.51527.26512398417.53739.315679.356526.687133483733432.959610.335526.131142943213143.624545.148525.60615283288.52886.976487.325525.14162632732672.651442.106524.8172452542609.878245524.818224234.52599.378224524.8192042142589.378204524.820183193.52578.878183524.8211711772572.878171524.822154162.52564.378154524.8231441492559.378144524.824135139.52554.878135524.84.推求设计调洪库容V设和设计洪水位Z设。qmax =990.