三峡大学洪水调节课程设计报告书

1、下载可编辑在此先预祝老师新春快乐，合家幸福，万事如意！课程名称：洪水调节课程设计指导老师：玄英姬班级：网选 1 班学号：姓名：.专业 .整理 .下载可编辑洪水调节课程设计一、课程设计目的洪水调节目的：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。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。二、设计基本资料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

2、3为 5000KW，年发电量 1372× 104 kw·h，水库库容 0.55 亿 m。挡水建筑物为混凝土面板坝， 最大坝高 84.80m。溢洪道堰顶高程 519.00m，采用 3 孔 8m×6m（宽×高）的弧形门控制。水库正常蓄水位3525m,电站发电引用流量为 10m/s 。本工程采用 3 孔溢洪道泄洪， 设计洪水来临时， 用左右 2 孔泄洪；校核洪水来临时，用 3 孔泄洪。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

3、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。三、洪水调节演算一、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， 并兼有其他综合效益，电站装机为 0.5483410 kW，水库库容 0.5510 m。若仅由装机容量 0.5 10 kW为指标，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；若仅以水库总库容 0.558310 m 为指标，则可将工程等别定为。综合两种指标，取等级最高的等为工程最终等别。水利水电工程分等指标.专业 .整理 .下载可编辑工工程水库防洪治涝灌溉供水发电总库保护城程类型保护农供水对容

4、镇治涝面积灌溉面积装机容量等工程规田象(亿及工矿( 万亩)( 万亩)(万千瓦)别模(万亩重要性方)企业)大(1)10特别重500200150特别重120型要要大(2)10重要5002006015050重要120 30型1.0100中型1.0中等10060 15505中等30 50.130小(1)0.10一般30 51535 0.5一般5 1型0.01小(2)0.01<5<3<0.5<1型0.0012洪水标准的确定该水里工程的挡水建筑物为混凝土面板坝（基本资料可知） ，由已确定的为等的工程等别，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 10050 年，校

5、核标准为 1000 500 年，不妨取设计标准为 100 年，校核洪水标准为 1000 年。山区、丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物洪水标准【重现期（年）】项目水工建筑物级别12345设计1000-500500-100100-5050-3030-20校土石坝10000-50005000-20002000-10001000-300300-200混凝土坝核5000-20002000-10001000-500500-200200-100、浆砌石二、洪水调节计算水位库容关系高程（ m）450460470480490500505库容（ 104m3）018113.5359.3837.21573.62043

6、.2高程（ m）510515520525530535540库容（ 104m3）2583.33201.33895.74683.85593.966707842.6.专业 .整理 .下载可编辑某水利枢纽水位与库容曲线图540530520)510米(500位 490 水 480470460450010002000300040005000600070008000容积 ( 万立方米)1. 列表试算法1）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 =V1 +t （ Q2+Q1 q2 q1 ）2q=f(V)可得 q=f(V)=g

7、 （ q），即 q=g（q）。因该式收敛，故可用循环程序编写，从而求出 q。2）主要过程3a. 已知的电站发电引用流量为10m/s ，结合堰顶溢流公式，得出下泄流 q=nb m2gH 03+10。（ ）213式中： q通过溢流孔口的下泄流量，m/s ；n溢流孔孔口数；其中计算设计洪水时 n 取 2，校核洪水时 n 取 3；b 溢流孔单孔净宽， m ；g 重力加速度， 9.81m/s 2；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 ；H0堰顶水头， 519m（已知，设计基本资料给出） 。b. 水位高程 Z 与堰顶水头 H 的

8、关系。基本材料可知溢洪道堰顶高程为519m，则 H=Z-519m。.专业 .整理 .下载可编辑c. 水库容积曲线V=f（Z）的近似化。根据该设计的蓄泄情况，水位高程的变化范围在 520m535m之间，又由于水库容积曲线在水位高程属于520m535m之间的变化率较小，为方便计算，故可将其分段直线化以简化、近似计算d. 将（ 1）式与水量平衡方程联立。 V=V+t（Q+Qqq ） ，21221213q=nbm 2gH 0 2+10e 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

9、，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。上游防洪限制水位524.5m, 下游无防汛要求。3）按设计洪水标准进行调洪演算A根据水库汛期的控制运用方式，确定调洪计算的起始条件，起调水位524.5m，库容 4604.99 万立方米。3B 根据水库容积曲线V=f(Z) 和泄洪建筑物的泄洪能力，由 q=nb m 2gH 0 2 +10求出下泄流量与库容的关系曲线 q=f(V).C选取合适的计算时段，由设计洪水位过程线摘录Q1， Q2 ， .决定起始计算时刻的q . V 值，然后列表计算，计算过程中，对每一计

10、算时段的q ,V11值都要进行试算。22图1Z-V图某水利枢纽水位与库容曲线图540530520)510米(500位 490 水 480 470 460 450010002000300040005000600070008000容积 ( 万立方米).专业 .整理 .下载可编辑水库的总泄流量、水位、库容关系计算表水库的总泄流量、水位、库容关系计算表库水位 Z(m）520521522523524524.5525526527528529溢洪道堰顶水头 H（m）0123455.5678910库容 V（万 m3）3756.823895.74053.324210.944368.564526.184604.9

11、94683.84865.825047.845229.865411.88溢洪道泄量 q 溢（m3/s ）031.29688.52162.62250.37349.9403.684459.96579.62708.16845989.69发电洞泄量 q 电（m3/s ）101010101010101010101010总泄量 q（m3/s ）1041.29698.52172.62260.37359.9413.684469.96589.62718.16855999.69库水位 Z(m）530531532533534535536537538539540溢洪道堰顶水头 H（m）11121314151617181

12、92021库容 V（万 m3）5593.95809.126024.346239.566454.7866706904.527139.047373.567608.087842.6溢洪道泄量 q 溢（m3/s ）1141.791300.981466.941639.421818.172002.982193.672390.052591.962799.263011.8发电洞泄量 q 电（m3/s ）1010101010101010101010总泄量 q（m3/s ）1151.791310.981476.941649.421828.272012.982203.672400.052601.962809.263

13、021.8水库容积与水位曲线水库容积与水位曲线 V-Z（万 m3）800075007000650060005500库容 V（万 m3）50004500400035003000515520525530535540545水库的 q=f （Z）曲线.专业 .整理 .下载可编辑总泄量 q-z 曲线（ m3/s）3500300025002000总泄量 q（m3/s）150010005000515520525530535540545水库的 q=f （v）曲线总泄量 q-v 曲线（ m3/s）3500300025002000总泄量 q（m3/s）1500100050003000 3500 4000 4500

14、 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500计洪水为 100 年, 试算过程如下表 2（P=1%）.专业 .整理 .下载可编辑时段平入库洪水均入库时段平均时间 t流量（ m3流量（ m时段入库水下泄流量下泄流量时段下泄量时段水量变水库存水容水库水位（h）/s ）3/s ）量（ m3）（m3/s ）（m3/s ）（ m3）化（ m3）量 V（ m3）（m）035354604.99524.51196115.541.58196115.541.5804604.99524.52524360129.6435.736315.868113.71215.8884620.878

15、524.6013727625.5225.18469.579452.658162.95762.2234683.101524.99641220973.5350.46589.213529.397190.583159.8774842.978525.875513901305469.8759.325674.269242.737227.0635070.041527.122612901340482.4897.326828.325298.197184.2035254.244528.134711901240446.4978.765938.0455337.696108.7045362.948528.7317.195

16、1007.5151190231.9779641007.515993.13995193.60238.3765401.324528.94288531021.5367.74988.9211998.21805359.3588.3825371.329528.8069647750270932.14960.53055345.791-75.7915295.538528.38910483565203.4844.887888.51335319.865-116.4655179.073527.74911437460165.5753.349799.11825287.683-122.1835056.891527.0781

17、2398417.5150.3673.533713.4413256.839-106.5394950.352526.49313348373134.28602.109637.821229.616-95.3364855.016525.96914294321115.56535.303568.70545204.7342-89.1744765.842525.47915283288.5103.86476.648505.97465182.151-78.2914687.552525.04901626327398.28438.659457.653164.755-66.4754621.0765524.63517245

18、25491.44245341.829123.059-31.6194604.99524.518224234.584.42224234.584.4204604.99524.51920421477.0420421477.0404604.99524.520183193.569.66183193.569.6604604.99524.52117117763.7217117763.7204604.99524.522154162.558.5154162.558.504604.99524.52314414953.6414414953.6404604.99524.524135139.550.22135139.55

19、0.2204604.99524.5.专业 .整理 .下载可编辑设计洪水位过程线于下泄流量过程线如下图入库洪水过程线与下泄流量过程线1600140012001000入库洪水流量（ m3/s）800下泄流量（ m3/s）6004002000051015202530Zt 关系曲线.专业 .整理 .下载可编辑水库水位（ m）529.5529528.5528527.5527水库水位（ m）526.5526525.5525524.5524051015202530库容 v 与时间 t 曲线水库存水容量 V（m3）550054005300520051005000水库存水容量 V（m3）490048004700

20、46004500051015202530.专业 .整理 .下载可编辑结果：最大下泄流量q=1007.515m3/s, 发生在 t=7.195h 时，正好是两曲线的交点，即为所求的最大下泄流量，此时是高水位，即设计洪水位，则 z=528.942m,V=5401.324 万 m3同理，通过试算算出校核洪水位为 1000 年水库的调洪计算表如下图所示：调洪计算表（ p=0.1%）入库洪水时段平均时间 t流量（ m3入库流量时段入库水下泄流量（ m时段平均下泄时段下泄量时段水量变水库存水容水库水位（ h）/s ）（m3/s ）量（ m3）3/s ）流量（ m3/s ）（ m3）化（ m3）量 V（m3

21、）（ m）050504604.99524.5129617362.28296115.541.5804604.99524.52680488175.68449.647372.823134.21641.4644646.454524.76131300990356.4571.310510.479183.772172.6284819.081525.743420001650594827.668699.489251.816342.1835161.265527.6235230021507741141.929984.799354.527419.4725580.737529.9276210022007921407.7

22、931274.861458.949333.0505913.787531.0487175019256931538.0391472.916530.249162.7506076.538532.2427.127061548.8161649.408209.5791548.8161543.428196.11313.4666090.004532.305811801465527.41519.6461528.843550.383-22.9836053.5545325373.51398.2291458.938525.217-151.7175901.837531.430.专业 .整理 .下

23、载可编辑10817856308.161261.681329.955478.783-170.6235731.213530.63811709763274.681136.9821199.331431.759-157.0795574.134529.89112606657.5236.71023.031080.006388.802-152.1025422.032529.05513549577.5207.9917.1468970.088349.231-141.3315280.700528.27914477513184.68821.099869.123312.884-128.2045152.496527.57

24、415440458.5165.06734.925778.012280.084-115.0245037.472526.94316414427153.72661.744698.334251.400-97.6804939.791526.40617385399.5143.82599.420630.582227.009-83.1894856.602525.94918351368132.48544.422571.921205.891-73.4114783.190525.54619320335.5120.78494.77519.596187.054-66.2744716.916525/p>

25、109.08454.377474.573170.846-61.7664655.149524.81821257271.597.74257355.688128.047-30.3074604.99524.522240248.589.46240248.589.4604604.99524.52322623383.8822623383.8804604.99524.52421221978.8421221978.8404604.99524.5入库流量过程线与下泄流量过程线250020001500入库洪水流量（ m3/s）下泄流量（ m3/s）10005000051015202530水位 Z 与 t 的关系曲线

26、.专业 .整理 .下载可编辑水库水位（ m）533532531530529528527526525524水库水位（ m）051015202530库容 V与时间 t 曲线水库存水容量 V（m3）6200600058005600540052005000水库存水容量 V（m3）48004600440042004000051015202530结果最大下泄流量q=1548.816m3/s 发生在 t=7.127h 时，正好是两曲线的交点，即为所求的最大下泄流量， 此时是高水位，即校核洪水位。则 z= 532.305 m ，V=6090.004 万 m32. 半图解法.专业 .整理 .下载可编辑(1) 按

27、设计洪水标准进行调洪演算1）计算并绘制 ：V/ t-q/2=f1 (z)辅助线、V/ t+q/2=f 2(z)辅助线、q=f(z)曲线。计算时段取t1h 。计算过程见下表。利用表中第 7、8 栏的相应数值绘制的 V/ t+q/2=f 2(z) 辅助线如图，由 6、8 栏可绘出 V/ t-q/2=f1 (z)Vq辅助线。由于分段中，t2 随 q 值的变化快慢的程度不大，所以辅助线为方便计算，可看作由分段直线段组成，不难算出其分段方程水库设计洪水q=f(v/ t+q/2) 与 q=f （ v/ t-q/2 ）单辅助曲线计算表(P=1%)V/ V/ 水库水位 Z总库容 V总堰顶以上库容 VV/ tq

28、/2t- q/2(m3/st+q/2q( 万 m3)( 万 m3)( 万 m3)(m3/s)(m3/s)（m3/s）(m3/s)(m3/s)123456785193756.820000005203895.7138.88385.7815.65365.127401.4331.35214053.32296.5823.6144.26774.351867.8788.525224210.94454.121261.4481.311175.1341342.76162.625234368.56611.741699.28125.191569.0971824.46250.375244526.18769.362137

29、.11174.951957.1512312.06349.915254683.8926.982574.94229.982339.9542804.93459.975264865.8211093080.56289.812785.7453370.37579.625275047.841291.023586.17354.083227.0863940.25708.165285229.861473.044091.78422.513664.2774514.28845.015295411.881655.064597.39494.844097.5385092.23989.695305593.91837.085103

30、570.94527.115673.91141.795315809.122052.35700.83650.495045.3486351.321300.985326024.342267.526298.67733.475560.1967032.141466.945336239.562482.746896.5819.716071.797716.211639.425346454.782697.967494.33909.096580.2538403.421818.1753566702913.188092.171001.497085.6669093.662002.995366904.523147.78743

31、.611096.847641.7819840.452193.675377139.043382.229395.061195.038195.03510590.082390.055387373.563616.7410046.51295.988745.5211342.482591.965397608.083851.2610697.941399.639293.31412097.582799.265407842.64085.7811349.391505.99838.47812855.293011.81.专业 .整理 .下载可编辑V/ t-q/2=f1(z)辅助线V/ t-q/2与水位 Z曲线 （m3/s）

32、V/ t-q/2(m3/s （m312000/s ）1000080006000400020000-2000 500 505 510 515 520 525 530 535 540 545 550 555 560V/ t+q/2=f 2(z)辅助线V/ t+q/2 与水位 Z曲线 (m3/s)V/ t+q/2 (m3/s)14000120001000080006000400020000-2000500 505 510 515 520 525 530 535 540 545 550 555 560q=f(z) 曲线.专业 .整理 .下载可编辑q 与水位 Z关系曲线 (m3/s)q (m3/s)35

33、00300025002000150010005000-500 500505510515520 525530535540545550 555560102）调洪计算求qt 过程和库水位过程。3）绘制 Qt 与 qt 过程线以及 qZ 过程线，求 qm 、 Zm(1) 按校核洪水标准进行调洪演算·半图解法调洪计算表（q=1%）时段平均入库时刻频率流量q/ t(h)33t+q/2q(m3/s)z（m）库容 v0.1%Q(m/s)(m /s)0352373.535524.54604.991196115.52454196524.54604.9925243602618435.78524.61462

34、2.3283727625.52807.74469.51524.994682.22441220973.53311.73589.287525.8734842.7035139013054027.443759.397527.12175069.9926129013404608.046897.3922528.13365254.1787119012404950.654978.823528.73075362.86288531021.54993.331988.968528.8615386.57996477504754.363932.1686528.3895300.666104835654387.194844.9

35、02527.7475183.809114374604002.292753.417527.0785062.03812398417.53666.375673.578526.49234955.428133483733365.797602.136525.9694860.177142943213084.661535.317525.47794770.78715283288.52837.844476.651525.04864692.64.专业 .整理 .下载可编辑162632732634.193438.676524.6334625.48172452542449.517245524.54604.9918224

36、234.52439.017224524.54604.99192042142429.017204524.54604.9920183193.52418.517183524.54604.99211711772412.517171524.54604.9922154162.52404.017154524.54604.99231441492399.017144524.54604.9924135139.52394.517135524.54604.99V-t 曲线库容 v-t 曲线550054005300520051005000库容v49004800470046004500051015202530Z-t关系曲

37、线z-t 曲线（ m）530529528527z（m）526525524051015202530Qt、 qt 过程曲线图.专业 .整理 .下载可编辑Q-t 、q-t 曲线16001400120010008006004002000频率 0.1%Q(m3/s)q(m3/s)051015202530最大下泄流量 qmax=988.968m3/s 发生在 t=8 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。相应时刻也是水位最大值，即为设计洪水位 z=528.805m,V=5386.579 万 m3（ 2）按校核洪水标准进行调洪演算同理，由调洪计算求 q-t 过程和库水位过程。调洪的起始条件是防洪限制水位， Z=524.5m.半图解法调洪计算表（ p=0.1%）半图解法调洪计算表（ p=0.1%）时刻 t入库流量平均入库流量v/ 平均入库流量（h）（m3/s ）（m3/s ）t+q/2（m3/s ）q（m3/s ） z（m）库容 v0502381.02850524.54604.9912961732504.028173296524.54604.9926804882696.028488442.9466524.80144652.49731300