水资源规划及利用大作业

1、课程作业科目： 水资源规划及利用 题目： 水利工程规模计算 兴利调节及防洪调节 姓名： 班级： 学号： 目 录第一部分 题目- 1 -一、培养目标- 1 -二、基本任务- 1 -三、基本资料- 1 -（一）兴利计算- 1 -（二）调洪计算- 2 -四、成果要求- 2 -（一）兴利计算- 2 -（二）调洪计算- 3 -第二部分 成果- 8 -一、兴利计算- 8 -（一）绘图- 8 -（二）用水量计算表- 9 -（三）不考虑水量损失的兴利调节计算- 10 -（四）水量损失计算表- 11 -（五）结论：得出兴利库容及正常蓄水位- 12 -二、调洪计算- 12 -（一）调洪计算的步骤及原理- 12 -

2、（二）绘图- 13 -（三）设计洪水位及拦洪库容计算表- 15 -（四）校核洪水位及调洪库容计算表- 18 -（五）结论- 20 -水资源规划及利用课程作业（水利工程规模计算）第一部分 题目水利工程规模计算 兴利调节及防洪调节一、培养目标1.培养学生综合运用课程知识解决实际问题的能力，培养学生分析计算、绘图的能力，培养学生编写报告和文字表达的能力。2.通过本次作业，要求学生掌握水库兴利调节及调洪演算的计算方法。3.通过本次作业，培养学生独立思考，创新思维，克服困难，严谨细致的优良素质。二、基本任务1.由设计来水和用水过程，分析确定水库的兴利库容和正常蓄水位。2.调节洪水，确定水库相关的特征水位

3、及特征库容。三、基本资料某水库规模按年调节设计。相关资料如下：（一）兴利计算1.来水过程采用设计用水保证率为50%的水库入库洪水过程线，见表1。2.用水过程（1）灌溉需水量：本水库灌溉面积5.37万亩；其作物构成和灌溉面积以及灌溉水量见表2；灌溉水量利用系数为0.6。（2）工业供水需求：工业供水需求为每年660104m3，逐时段均匀供水。（3）生态需水量：水库生态流量要求为每年700104m3，按水库入流逐月分配比例下放。3.水库水量损失某水库水量损失仅为蒸发损失，年蒸发增损为641.8mm，分配到各月的蒸发增损值见表3。4.水位库容面积关系见表4。5.死库容为270万m。（二）调洪计算1.初

4、始条件 起调水位即防洪限制水位（防洪限制水位定为正常蓄水位）；初始下泄流量q1=Q1。2.泄洪能力泄洪设备包括泄洪洞和溢洪道，洪水来临时兼具泄洪能力。泄洪洞：其功能包括工业供水和泄洪。其泄流公式为：Q= 45.9823H库水位-1200 0.631 溢洪道：新建开敞式自由溢流溢洪道，其相应的泄流公式为：Q= 62.04H库水位-1223.89 1.578 3.设计标准该水库不承担下游防护任务，设计标准为50年一遇洪水；校核标准为500年一遇洪水，见表5。四、成果要求（一）兴利计算（1）给出详细的计算步骤及原理。（2）绘制水位库容、水位面积关系曲线。（3）用水量计算表。（4）不考虑水量损失的兴利

5、调节计算表。（5）水量损失计算表。（6）考虑水量损失的兴利调节计算表。经迭代计算，当前后两次计算所得的蓄水量接近时，计算终止。（本次作业要求：迭代两次）（7）结论：得出兴利库容及正常蓄水位。（二）调洪计算（1）给出详细的计算步骤及原理。（2）绘制水位库容、水位泄量关系曲线。（3）设计洪水位及拦洪库容计算表（4）校核洪水位及调洪库容计算表（5）结论。青海大学QaiHai University - 20 -表1 某水库坝址历年各月平均流量成果表 单位：m3/s各月平均流量 年平均一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月0.0620.0584.022.673.450.4645.8927.

6、6 7.862.962.080.34.84表2 某水库灌区农作物灌溉制度表作物名称种植面积比例（%）灌水次数灌水定额（m3/亩）作物生长期灌水时间灌溉定额（m3/亩）小麦40170拔节期5.276.5210270孕穗期6.96.17370灌浆期6.247.3玉米30160拔节期6.96.17180260圆锥花絮7.47.12360灌浆期8.28.10土豆10160现蕾期6.186.23120260开花期8.28.7油料8160茎部分枝5.316.5120260花絮形成6.186.23杂粮10160拔节期6.186.23120260抽穗期7.47.9蔬菜21605.275.303002606.1

7、86.213606.307.034607.117.125608.088.10表3 水库蒸发增损表 单位：mm项目各月蒸发增损量 年增损量月份一月二月三月四月五月六月641.8分配1.442.426.0312.5217.3616.46蒸发增损量9.215.538.780.4111.4105.6月份七月八月九月十月十一月十二月分配13.6410.738.56.323.111.47蒸发增损量87.568.954.640.620.09.4表4 某水库水位库容面积关系表水位m库容(万m)库容差(万m)水面面积（）水位m库容(万m)库容差(万m)水面面积（）120027067501217310029029

8、000001201340707000001218339029029000001202420808000001219370031031000001203510909000001220403033033000001204600909000001221440037037000001205700100100000012224780380380000012068001001000000122351804004000000120792012012000001224561043043000001208106014014000001225606045045000001209122016016000001226

9、65304704700000121014001801800000122770104804800000121116102102100000122875105005000000121218202102100000122980305205200000121320502302300000123085605305300000121422902402400000123191005405400000121525402502500000123296505505500000121628102702700000表5 某水库设计洪水过程线 单位：m3/s时间(月.日.时)p0.05%p0.1%p0.2%p1%p2%

10、p5%p10%8.5.4113 102 88.2 58.4 46.1 30.7 20.5 5175 158 137 90.4 71.4 47.5 31.8 6523 470 408 270 213 142 94.9 71210 1070 930 611 482 323 213 81110 980 850 561 443 297 196 9940 832 723 477 376 252 167 10861 762 661 436 344 231 152 11861 762 661 436 344 231 152 12861 762 661 436 344 231 152 13861 762 66

11、1 436 344 231 152 14861 762 661 436 344 231 152 151870 1650 1440 947 747 501 331 161720 1520 1320 869 686 460 304 171410 1250 1080 714 563 377 249 181410 1250 1080 714 563 377 249 191070 947 822 542 428 287 189 201020 903 784 517 408 274 181 211080 952 827 545 430 288 191 221130 996 865 570 450 302

12、199 231200 1060 921 608 479 321 212 241880 1660 1450 954 752 504 333 8.6.152104610400026402080140092423520 3110 2700 1780 1410 942 623 32120 1870 1630 1070 846 567 375 41850 1630 1420 935 738 494 327 51510 1330 1160 763 602 404 267 61130 1000 870 573 452 303 200 7609 548 475 314 248 165 110 8475 427

13、 370 245 193 129 86.1 9343 308 267 177 140 92.9 62.2 10337 303 263 174 137 91.4 61.2 11329 296 256 170 134 89.0 59.7 12312 280 243 161 127 84.4 56.5 13292 262 227 150 119 79.0 52.9 14275 247 214 142 112 74.3 49.8 15257 231 201 133 105 69.7 46.7 16237 213 185 122 96.7 64.3 43.1 时间p0.05%p0.1%p0.2%p1%p

14、2%p5%p10%17243 219 189 125 99.0 65.8 44.1 18260 234 203 134 106 70.5 47.2 19277 249 216 143 113 75.1 50.3 20295 265 230 152 120 79.8 53.4 21303 273 236 156 124 82.1 55.0 22312 280 243 161 127 84.4 56.5 23320 288 250 165 131 86.7 58.1 24329 296 256 170 134 89.0 59.7 8.7.1329 296 256 170 134 89.0 59.7

15、 2332 298 259 171 135 89.8 60.2 3332 298 259 171 135 89.8 60.2 4332 298 259 171 135 89.8 60.2 5335 301 261 172 136 90.6 60.7 6335 301 261 172 136 90.6 60.7 7337 303 263 174 137 91.4 61.2 8337 303 263 174 137 91.4 61.2 9312 280 243 161 127 84.4 56.5 10286 257 223 147 117 77.4 51.9 11257 231 201 133 1

16、05 69.7 46.7 12232 208 181 119 94.4 62.7 42.0 13224 202 175 116 91.5 60.8 40.7 14217 195 169 112 88.6 58.8 39.4 15210 189 164 108 85.6 56.9 38.1 16203 183 158 105 82.7 55.0 36.8 17196 176 153 101 79.8 53.0 35.5 18189 170 147 97.3 76.9 51.1 34.2 19182 163 142 93.6 74.0 49.2 32.9 20174 157 136 89.9 71

17、.1 47.2 31.6 21170 152 132 87.4 69.1 45.9 30.8 22165 148 129 85.1 67.2 44.7 29.9 23160 144 125 82.5 65.3 43.4 29.0 24155 139 121 79.9 63.2 42.0 28.1 8.8.1151 135 117 77.7 61.4 40.8 27.3 2146 131 114 75.2 59.4 39.5 26.5 3141 127 110 72.7 57.4 38.2 25.6 第二部分 成果一、 兴利计算（一）绘图根据表4（某水库水位库容面积关系表）绘制水位库容关系曲线如

18、图1；根据表4（某水库水位库容面积关系表）绘制水位面积关系曲线如图2；图1 水位库容关系曲线图2 水位面积关系曲线（二）用水量计算表表6：某水库灌区农作物灌溉用水表作物名称种植面积比例灌水灌水定额灌水时间灌溉定额用水量实际用水量（%）次数（m3/亩）（m3/亩）m3m3小麦401705.276.5210150360025060002706.96.17150360025060003706.247.315036002506000玉米301606.96.1718096660016110002607.47.1296660016110003608.28.109666001611000土豆101606.1

19、86.231203222005370002608.28.7322200537000油料81605.316.51202577604296002606.186.23257760429600杂粮101606.186.231203222005370002607.47.9322200537000蔬菜21605.275.30300644401074002606.186.21644401074003606.307.03644401074004607.117.12644401074005608.088.1064440107400总计100953712015895200表7：某水库工业用水量月份123456每月

20、用水量（ m3）550000550000550000550000550000550000月份789101112每月用水量（ m3）550000550000550000550000550000550000总计用水量 ( m3)66000000月份123456分配比0.1080.1017.0024.6506.0090.808分配量7559.137071.45490124.36325530.36420629.1156571.57月份789101112分配比10.25948.07213.6905.1563.6230.523分配量718117.533365032.92958302.85360887.59

21、253596.6836576.44表8：水库生态用水量表9：水库用水量月份灌溉用水m3工业用水m3生态用水m3每月总的用水量m3105500007559.13557559.13205500007071.45557071.4530550000490124.361040124.3640550000325530.36875530.3652613400550000420629.113584029.116866360055000056571.579270171.5772362800550000718117.533630917.53822554005500003365032.926170432.92905

22、50000958302.851508302.85100550000360887.59910887.59110550000253596.68803596.6812055000036576.44586576.44总计 m31589520066000006999999.9929495199.99（三）不考虑水量损失的兴利调节计算表10：水库年调节时历列表法（未计水库水量损失）时期时段月份天然来水各部门综合用水多余或不足水量弃水时段末兴利库容蓄水量(106 m3)出库总流量（m3/s）流量水量流量水量多余不足流量水量( m3/s)(106 m3)( m3/s)(106 m3)(106 m3)(106

23、m3)( m3/s)(106 m3)1234567891011丰水期75.8915.4701.3823.631827.672.4932.3496.17097.8620.6450.5741.508枯水期102.967.7750.3470.911112.085.4630.3060.804120.30.7880.2230.58710.0620.1630.2120.55820.0580.1520.2120.55734.0210.5590.3961.04042.677.0130.3330.87653.459.0621.3653.58460.4641.2193.5299.270合计57.414150.80

24、111.23029.495平均4.78512.5670.9362.458（四）水量损失计算表表11：某水库蒸发损失深度 单位 mm项目各月蒸发增损量 年增损量月份一月二月三月四月五月六月641.8分配1.442.426.0312.5217.3616.46蒸发增损量9.215.538.780.4111.4105.6月份七月八月九月十月十一月十二月分配13.6410.738.56.323.111.47蒸发增损量87.568.954.640.6209.4时段天然来水量未计入水量损失情况水量损失计入水量损失情况丰（枯）水期月分用水量时段末水库蓄水量时段平均蓄水量时段内平均水面面积损失水量深度水量损失值

25、毛用水量多余水量不足水量时段末水库蓄水量弃水量106 m3106 m3106 m3106 m3106 m3m106 m3106 m3106 m3106 m3106 m3106 m312345678910111213丰水期715.47 3.63 11.55 7.13 1.10 0.09 0.10 3.73 11.74 11.70 2.74 872.49 6.17 11.55 11.55 1.49 0.07 0.10 6.27 66.22 11.70 66.22 920.65 1.51 11.55 11.55 1.49 0.05 0.08 1.59 19.06 11.70 19.06 枯水期107

26、.78 0.91 11.55 11.55 1.49 0.04 0.06 0.97 6.81 11.70 6.81 115.46 0.80 11.55 11.55 1.49 0.02 0.03 0.83 4.63 11.70 4.63 120.79 0.59 11.55 11.55 1.49 0.01 0.01 0.60 0.19 11.70 0.19 10.16 0.56 11.16 11.35 1.47 0.01 0.01 0.57 0.41 11.29 20.15 0.56 10.75 10.95 1.41 0.02 0.02 0.58 0.43 10.85 310.56 1.04 10.

27、75 10.75 1.41 0.04 0.05 1.09 9.47 10.85 9.47 47.01 0.88 10.75 10.75 1.41 0.08 0.11 0.99 6.02 10.85 6.02 59.06 3.58 10.75 10.75 1.41 0.11 0.16 3.74 5.32 10.85 5.32 61.22 9.27 2.70 6.73 0.96 0.11 0.10 9.37 8.15 2.70 合计150.829.4950.8530.35129.49.00120.4表12：计入水量损失的年度调节计算计入损失计算上式满足校核计算要求（五）结论：得出兴利库容及正常蓄水

28、位 由上表两次试算得此水库的兴利库容为； 根据表4的和库容水位关系曲线查的此水库的正常蓄水位为1206.88m二、调洪计算（一）调洪计算的步骤及原理水库调洪的主要任务是滞洪，即在一次洪峰到来时，将超过下游安全泄量的那部分洪水暂时拦截 在水库中，待洪峰过去后，再将拦蓄的洪水下泄掉，腾出库容来迎接下一次洪水。若水库不需承担下游防护任务，则洪水期下泄量可不受限制，但由于水库本身自然地对洪水有调蓄作用，洪水流量过程经过水库时让然要变形，客观上起着滞洪的作用。洪水在水库中进行时，水库沿程的水位、流量、过水断面、流速等均随时间而变化，其流态属于明渠非均匀流。长期以来，普遍采用的是瞬时太法，即用有限差值来代

29、替微分值，并加以简化，以近似的求解一系列瞬时流态。瞬态法将下式进行简化而得出基本公式，再结合水库特有的条件对基本公式进一步简化，则得专用于水库调洪计算的实用公式如下：式中 Q1、Q2分别为计算时段初、末的入库流量（m3/s）；Q计算时段中的平均入库流量（m3/s），它等于（Q1 + Q2）/2；q1、q2分别计算时段初、末的下泄流量（m3/s）；q计算时段中的平均下泄流量（m3/s），即q=（q1 + q2）/2;V1、V2分别为计算时段初、末水库的蓄水量（m3）；为V1和V2之差；计算时段，一般为16小时，须化为秒； 求出下泄流量与库容的关系曲线 q = f(V)（1）根据已知的水库水位容积

30、关系曲线V=F(Z)和泄洪建筑方案，泄洪洞：其功能包括工业供水和泄洪。其泄流公式： 溢洪道：新建开敞式自由溢流溢洪道，其相应的泄流公式：(2)选取合适的计算时段,以秒为计算単位。(3)决定开始计算的时刻和此时刻的 v1、 q1,值,然后列表计算,计算过程中，对每一计算时段的V2、q2值都要进行试算 。在计算过程中,每一时段中的 Q1、 Q2、 q1、 V1,均为已知。先假定一个q2值,代入式瞬态法公式,求出 V2值。然后按此 V2值在曲线 q = f(V)上査出q2值,将其与假定的 q2值相比较。若两 q2值不相等, 则要重新假定一个 q2值, 重复上述试算过程, 直至两者相等或很接近为止 。

31、 这样多次演算求得的q2、V2值就是下一时段的 V1、 q1值,可依据此值进行下一时段的试算。 逐时段依次试算的结果即为调洪计算的结果。（二）绘图起调水位即防洪限制水位（防洪限制水位定为正常蓄水位）；初始下泄流量q1=Q1。根据表4，在其中插入第一问算出来来的兴利库容对应的（正常蓄水位），再有泄洪能力泄洪设备包括泄洪洞和溢洪道，洪水来临时兼具泄洪能力。泄洪洞：其功能包括工业供水和泄洪。其泄流公式为： （21）溢洪道：新建开敞式自由溢流溢洪道，其相应的泄流公式为： （22） 由上述（21）和（22）可得出相应水位出的下泄流量Q, 在1200m到1223.89m之间的水位就根据下式算出 在水位大于

32、1223.89m之后的下泄量根据下式算出 所以：表13水位下泄流量关系表水位m库容(万m)下泄流量q(m/s)水位m库容(万m)下泄流量q(m/s)12002700.0012162810264.48120134045.9812173100274.80120242071.2112183390284.89120351091.9712193700294.781204600110.2812204030304.471205700126.9512214400313.991206800142.4312224780323.351206.88900155.2812235180332.541207920156.9

33、812245610343.5012081060170.7812256060423.6212091220183.9612266530560.8512101400196.6112277010739.7012111610208.7912287510953.6812121820220.58122980301198.8012132050232.01123085601472.3012142290243.11123191001772.1012152540253.93123296502096.56 所以，水位库容下泄流量关系曲线见图3图3：水位库容下泄流量关系曲线（三）设计洪水位及拦洪库容计算表 试算开始时,

34、先假定 Z2=1206.88m,从上图V=f(Z)和 q=f(Z)两曲线上,査得相应的 V2= 900万 m3、 q2= 155.28 m3/s 。将这些数字填入表的(3)、(4)、 (5)三栏。表中原已填入q1=155m3/s、 V1=900万 m3, 于是q = (q1 + q2)/2 =(155.28十155)/2= 155m3/s, 并可求出相应的v=48万m3。由此, V2值应是 V2 =V+V=900+ 48= 948万m3. ,填入表第 (9)栏, 因此值与第(4)栏中假定的 V2值不符,故采用符号 V2以资区别。Z2=38.04M。显然, V2、q2、Z2与原假定的 V2、q2

35、、Z2相差较大,说明假定值不合适, Z2假定得偏高。重新假定 Z2=38.2m,重复以上试算, 结果仍不合适。第三次，假定 Z2= i8. 1m,结果V2、V2值很接近，其差值可视为计算与查曲线的误差。将表中试算的最后结果 V2、q2、Z2,分别填入表中第5.3小时的第（4） 、(7)、(8) 栏中。按上述试算方法继续逐时段试算,结果均填入表; 由表可见:在8.6.5小时,水库水位 Z=1218m、水库蓄水量 v=3390万m3、 Q=397.5m3/s、 q=284.89m3/s;而在8.6.8小时, Z=1219 m、 V=3460万m3、Q=163.5m3/s、q=286.87m3/s。

36、按前述水库调洪的原理,当 qmax出现时,一定是 q=Q,此时 Z、 V均达最大值。显然qmax将出现在8.6.5小时与8.6.8小时之间, 在表中并未算出 。表14时间 入库洪水流量时段平均入库流量下泄流量时段平均下泄流量时段内水库存水量变化水库存水量水库水位hm3/sm3/sm3/sm3/s万m3万m3m(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)5.35155299155.28159.5843.519001206.888443393.5158.36250.93247.249341207.111344344170.78174.08183.511060120814344453.5177.

37、38180.67287.8211401208.517563485.5196.61187301.611400121020408443.5215.86206.23240.1917361211.623479944.5226.33221.1757.8719351212.58.6.214101006259.2264.4792.7126751212.55602397.5284.89289.84120.55339012188193163.5286.87283.36-129.4534521218.211134123279.85277.33-166.6832451217.514112105.5274.81272

38、.2-180.04310012171799269.629551216.5 1、 8月5日5.35时到8月6日17时的试算过程表15时间tQZVqQ平q平VV21(h)(m3/s)(m)(万m3)(m3/s)(m3/s)(m3/s)(万m3)(万m3)-1-2-3-4-5-6-7-8-95.351551206.88900155.28299159.5842.66942.6684431207.5990163.881207.3962161.12299158.243.08943.081207.1934158.36299156.8243.51943.5184431207.1934158.36393.525

39、0.93153.981361.081134412245610343.512081060170.78393.5164.57247.241181.241134412081060170.78344174.08183.511243.51143441208.51140177.38143441208.51140177.38453.5180.67294.661434.661756312091220183.9612101400196.61453.5187287.821427.821756312101400196.61485.5202.7305.421705.422040812111610208.791211.

40、61736215.86485.5206.23301.611701.61204081211.61736215.86443.5219.93241.461977.46234791212.31889224443.51212.51935226.33443.5221.1240.191976.19234791212.51935226.33944.5234.72766.562701.568.6.2141012142290243.111215.52675259.2944.5242.77757.872692.878.6.214101215.52675259.21006264.4800.933475.9356021

41、216.52955269.612183390284.891006272.01792.713467.71560212183390284.89397.5289.84116.283506.28819312193700294.781218.23452286.87397.5285.9120.553510.5581931218.23452286.87163.5283.36-129.453322.55111341217.53245279.85111341217.53245279.85123277.33-166.683078.321411212173100274.81411212173100274.8105.5269.64-177.272922.73179912162810264.481216.5295526