洪水调节课程设计说明书

1、洪水调节课程设计计算说明书指导老师：玄英姬 学生姓名：李应周 学号： 2009101509一、 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。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

2、，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，水库设有溢洪道一座，土质溢洪道。为无闸控制的开敞式宽顶堰。堰顶高程167.9m，下游无防汛要求。溢流堰宽度60.0m。本工程采用溢洪道泄洪，为无闸门控制，当水位达到溢流堰顶高程，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、 设计任务及步骤分别对设计洪水标准、校核洪水标准，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：a) 根据已知水

3、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；b) 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；c) 将计算结果绘成曲线：Qt、qt在一张图上，Zt曲线绘制在下方。3、 用半图解法进行调洪计算：a) 绘制两条曲线： V/t+q/2=f2(z)、q=f(z)；b) 进行图解计算，将结果列成表格。4、 比较分析试算法和半图解法调洪计算的成果四、 设计成果1、 法官泉水库是一座以灌溉为主的小(一)型水库，挡水建筑物为心墙代料土坝。根据水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252-2000)

4、，法官泉水库设计洪水重现期为5030年，校核洪水重现期为500200年，故选择频率为3.33%的洪水为设计洪水，选择频率为0.5%的洪水为校核洪水；2、 用列表试算法进行调洪演算：a) 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qV(如图1所示)，并将VZ，qZ绘制在图上(如图2所示),；堰顶溢流公式：根据已知的库容曲线表(见表1)，利用堰顶溢流公式得下泄流量q与库容V的关系(见表2)。表1 法官泉水库库容曲线表序号水位(m)库容(万m）1162196.22163221.0843164247.9794165277.0155166307.904616

5、7339.9357168374.4718169411.3319170449.614表2 法官泉水库q-V计算表水位Z(m)167.9168168.5169169.5170堰顶高程(m)167.9168168.5169169.5170下泄流量q(m/s)0.000 2.940 43.209 107.260 188.160 282.928 库容V(万m)371.017374.471392.901411.371430.473449.614图1 法官泉水库q-V关系曲线图2 法官泉水库q-Z、V-Z关系曲线b) 首先进行设计洪水的计算，选取P=3.33%的洪水为设计洪水。试算的基本步骤如下：分析调洪开

6、始时的起始条件，即起调水位和与之相应的库容、下泄流量。从调洪开始，试算各时段末的q2、V2 。对于第一时段， Q1、Q2、 q1、V1及t均为已知，假设q2 ，可由水量平衡方程求得V2 ，由V2在q-V关系曲线上又可查得q2，若两者相等，假设的q2即为所求。否则，应重设，重复上述计算过程，直到两者相等为止。这样，求得的q2、V2 ，又是下一时段的q1、V1。以此类推，直到调度期末，即得所需的下泄流量过程qt。同样的对P=0.5%的校核洪水进行试算。试算结果如表3、4所示。c) 将计算结果绘成曲线：Qt、qt在一张图上，Zt曲线绘制在下方结果分别如图3、4所示。图3 法官泉水库设计洪水（P=3.

7、33%）Qt、qt关系曲线法官泉水库设计洪水（P=3.33%）zt关系曲线图4 法官泉水库校核洪水（P=0.5%）Qt、qt关系曲线法官泉水库校核洪水（P=0.5%）zt关系曲线表3 法官泉设计洪水(P=3.33%)Q-t q-t试算法计算表时段 (t=1h)入库洪水流量Q (m/s)平均入库流量(m/s)水量(万m)下泄流量q1 (m/s)试算下泄流量q2(m/s)V1 (万m)V2 (万m)试算下泄流量q2 (m/s)时段平均下泄流量(m/s)时段下泄水量(万m)时段内水库存水量变化V(万m)水库存水量(万m)水库水位Z(m)00.4167.900 11.81.10 0.3960.000

8、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 1.366 373.587 167.974 48.37.40 2.6642.188 4.283 373.587 375.086 4.284 3.236 1.165 1.499 375.086

9、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 11.235 377.369 378.268 11.235 10.254 3.691 0.899 378.268 168.103 81715.25 5.4911.235 13.502 378.268 379.305 1

10、3.502 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 2.657 383.524 168.246 1179.455.85 20.10622.722 41.424 383.524 392.084 41.424 32.073 11.546 8.560 392.084

11、 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 6.440479.283 81.544 403.281 403.932 81.544 80.414 5.790 0.651 403.932 168.799 12.685.186.55 6.2

12、31681.544 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 82.405 404.315 404.179 82.405 82.642 5.950 -0.136 404.179 168.806 1457.968.60 24.69682.405 71.780 404.179 401

13、.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 16.802 -4.886 391.125 168.452 1718.822.75 8.1939.328 29.969 391.125 386.841 29.969 34.649 12.473

14、-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 -2.640 380.631 168.167 207.79.05 3.25816.399 12.250 380.631 378.732 12.250 14.325 5.157 -1.899 378.732 168.116 表4 法官泉水库校

15、核洪水(P=0.5%) Q-t q-t 试算法计算表时段(t=1h)入库洪水流量Q(m/s)时段平均入库流量(m/s)时段入库水量(万m)下泄流量q1(m/s)试算下泄流量q2(m/s)V1(万m)V2(万m)试算下泄流量q2(m/s)时段平均下泄流量(m/s)时段下泄水量(万m)时段内水库存水量变化 (万m)水库存水量(万m)水库水位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

16、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 41715.65 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.

17、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 18.549 380.695 381.615 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.

18、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 2.245 386.268 168.320 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 17.42

19、6 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 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 2.8

20、73 432.364 169.549 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 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 -2.78

21、9 428.289 169.443 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 14.544106.734 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

22、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 16.891 383.669 380.856 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、 用半图解法进行调洪计算：半图解法的依据是水量平衡方程。

23、水量平衡方程写为用、代入上式，整理得由此式可以看出是的函数，可依据资料绘制两者的关系曲线。a) 绘制两条曲线： V/t+q/2=f2(z)、q=f(z)；利用VZ和qV曲线绘制所需的辅助曲线(见表5、图5).表5 法官泉水库单辅助曲线计算表水库水位Z(m)总库容V(万m)堰顶以上库容V(万m)V/t(m/s)q(m/s)q/2(m/s)V/t+q/2(m/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

24、21.604 82.393 169411.331 40.314 111.983 107.260 53.630 165.613 169.5430.473 59.456 165.156 188.160 94.080 259.236 170449.614 78.597 218.325 282.928 141.464 359.789 图5 法官泉水库qV/t+q/2辅助曲线b) 进行图解计算，将结果列成表格。基本步骤如下：对于第一时段，已知、和，于是由查图5得，代入水量平衡方程求得，以此查得，同法依此类推，可求出其他时段的泄流量。半图解法结果如表6、7和图6、7所示。图6 法官泉水库设计洪水（P=3.

25、33%）Qt、qt关系曲线法官泉水库设计洪水（P=3.33%）zt关系曲线图7 法官泉水库校核洪水（P=0.5%）Qt、qt关系曲线 法官泉水库校核洪水（P=0.5%）zt关系曲线表6 法官泉水库设计洪水(P=3.33%)Q-t q-t半图解法计算表时段t (h)入库流量 (m/s)平均入库流量 (m/s)q1 (m/s)V1/t+q1/2 (m/s)V2/t+q2/2 (m/s)q2 (m/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

26、.40 1.03 3.858 8.233 2.19 168.046 48.37.40 2.19 8.233 13.445 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 1

27、6.92 35.821 46.105 22.72 168.246 1179.455.85 22.72 46.105 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

28、 39.34 168.452 1718.822.75 39.34 75.544 58.952 29.98 168.336 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 法官泉水库校核洪水(P=0.5%)Q-t q-t半图解法计算表时段t (h)入库流量 (m/s)平均入库流量(m/s)q1 (m/s)V1/t+q1/2 (m/s)V2/t+q2/2 (m/s)q2

29、(m/s)Z (m)00.5167.900 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 38.71

30、3 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 14132.5203.25 156.85 222.997 269.401