洪水调节设计-洪水调节课程设计211720612

《洪水调节课程设计》任务书一、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、设计基本资料大米山水库是一座以发电为主的小(一)型水库,距乐天溪镇23km，距宜昌市约70km，水库拦截长江北岸乐天溪河干流，大米山水库1988年防洪复核水库总库容133×104m3。挡水建筑物为浆砌石重力拱坝，溢流坝坝高为24.55m,溢流堰为开敞式实用堰型，河床断面基本全为溢流段，溢流堰顶高程为227.Xm（注：X=227.0+学号最后1位/10，即227.0m-227.9m下游无防汛要求。溢流堰宽度56.Ym（注：Y=56.5+学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)根据已知水库水位容积关系曲线V～Z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q～Z，并将V～Z，q～Z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：Q～t、q～t在一张图上，Z～t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、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。五、参考书：1、《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)2、《水利水能规划》附录：一、堰顶溢流公式：3sB2gHw2式中m——流量系数，其取值见《混凝土重力坝设计规范》SL319-2005附表A.3-1流量系数表，参见表3；B——溢流堰宽度；Hw——堰上水头，考虑坝前行进流速水头较小；C—上游面坡度影响修正系数，当上游面为铅直面时，C取1.0；ε—侧收缩系数，根据闸墩厚度及墩头形状而定，可取ε=0.94；s—淹没系数，视泄流的淹没程度而定，不淹没时σs＝1.0。二、设计洪水过程表1各频率坝址洪水过程线Q(m3/s)（P=5.0%）Q(m3/s)（P=3.33%）Q(m3/s)（P=0.5%）01223.3341.548.854.3474.986.3567248.58345.69521.01009.2888.01247.31300.6933.11318.71556.91577.21244.91587.62197.91085.81443.82429.6893.71206.62270.8704.4958.71884.3545.3731.21433.3408.2546.71042.0300.3402.9220.9289.9212.589.667.883.0三、水位－库容曲线234232230228226224库容V(10m)表2大米山水库库容曲线表序号水位(m)库容（万m3）序号水位(m)1224.940752226.37233.58803227.05233.97854227.9322234.35905228.3025234.72956228.883020235.087229.443521235.448229.98409230.4945230.9850231.4655231.9160232.3565232.7770四、流量系数m值表表3重力坝流量系数表H/HP/H0.40.40.80.9注：P为上游堰高，24.55m；H为定型设计水头，5.4m，按堰顶最大作用水头H的7595％计算。五、工程分等分级规范和洪水标准六、调洪计算成果表设计洪水校核洪水列表试算法最大泄量（m3/s）水库最高水位（m）半图解法最大泄量（m/s）水库最高水位（m）洪水调节课程设计报告姓名：刘晓杰学号：2008101402课程设计（二）班指导老师：杜发兴洪水调节课程设计一、设计基本资料大米山水库是一座以发电为主的小(一)型水库,距乐天溪镇23km，距宜昌市约70km，水库拦截长江北岸乐天溪河干流，大米山水库1988年防洪复核水库总库容133×104m3。挡水建筑物为浆砌石重力拱坝，溢流坝坝高为24.55m,溢流堰为开敞式实用堰型，河床断面基本全为溢流段，溢流堰顶高程为227.Xm（注：X=227.0+学号最后1位/10，即227.0m-227.9m下游无防汛要求。溢流堰宽度56.Ym（注：Y=56.5+学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。二、基本原理和方法（2）蓄泄方程：q=f（v）2、列表试算法。先决定开始计算时刻和此时的q1,V1,然后假定下泄流量q2值，再由水量平衡方程(Q1+Q2)/2(q1+q2)/2=(V2V1)/∆t计算V2值，再查q-V表得出q2'值,比较q2和q2'，若二者基本相等，则假定正确，否则重新试算，直到大致相等为止，依次计算下去，最后根据所计算的数值绘图。3、半图解法。绘制三条曲线V/∇t-q/2=f1(z)，V/∇t+q/2=f2(z),q=f(z)，根据图解计算将结果列成表格。三、列表试算法设计过程大米山水库是小(一)型水库。根据水利水电工程分等指标，本水库为四等水工建筑物，由永久水工建筑物正常运用的洪水标准，该建筑物洪水重现期为30年，P=3.33%。查山区、丘陵区水利水电工程永久建筑物校核洪水标准，该建筑物校核洪水重现期为200年，P=0.5%.(一)、列表试算法设计洪水调洪计算：表2-1大米山水库水位泄流量关系曲线计算表库水位Z（m）堰上水头Hw流量系数M溢流堰宽度B（m）溢流流量Q库容V(万m³)（4）1、根据不同库水位计算Hw和q，用内差法计算相应库容。绘制泄流量和水位关系曲线和库容水位曲线如下：大米山水库库容水位关系曲线水位Z（m） 大米山水库泄流量水位关系曲线水位Z（m）2、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227.20m，下泄流量q随水库水位z的升高而增大，流态为自由流态。q1=0，起始库容有水位库容曲线内差得V1=16.2，由已知起始流量Q进行试算，计算时段平均入流量和时段入库流量。先将表1中p=3.33%洪水过程线划分时段△t=1h=3600s填入下表，按时段摘取入库洪水流量，有水量平和方程可以计算出时段平均入库量和时段入库水量，逐时段试算泄流量。试算过程如下：表2-2大米山水库调洪计算表时间t（h）△t=1h=3600s入库洪水流量Q(m³/s）时段平均入库流量Q(m³/s）时段入库水量Q(万m³)下泄流量时段平均下泄流量时段下泄水量q（万m³)时段内水库存水量变化m³)水库存水量Vm³)水库水位Z(M)001223.3348.8486.3567248.52398345.695018501300.61556.915441572.315711558.81568154014811443.814551206.61230958.7731.2752546.7402.9417289.9299212.52223、将计算时段△t在t=12h与13h之间减小为半个小时，重新试算，以此最终结果重新绘图。绘制设计洪水的Q-t、q-t曲线和水位Z-t曲线如下：大米山水库设计洪水过程线与泄流量过程线180016001400120010008006004002000Q--t曲线q--t曲线T(h）大米山水库水位时间曲线4、推求设计洪水位和最大流量由以上两图和计算表可知，最大泄流量qm发生t=12.8h时刻，查得设计洪水最大泄流量qm=1575.8m³/s，查水位时间曲线与表可知设计洪水位Z=232.83m。(二)、列表试算法校核洪水调洪计算：1、与设计洪水试算法相似，计算时段平均入流量和时段入库流量。先将表1中p=0.5%洪水过程线划分时段△t=1h=3600s填入下表，按时段摘取入库洪水流量，有水量平和方程可以计算出时段平均入库量和时段入库水量，逐时段试算泄流量。试算计算表如下：表2-3大米山水库校核洪水调洪计算表时间t（h）△t=1h=3600s入库洪水流量Q(m³/s）时段平均入库流量Q(m³/s）时段入库水量Q(万m³)下泄流量q（m³/s）时段平均下泄流量q（m³/s）时段下泄水量q（万m³)时段内水库存水量变化m³)水库存水量V(万m³)水库水位Z(M)001227.412345672718943390115165102、将计算时段△t在t=13h与14h之间用二分法重新划分时段，在t=14h到15h间以△t=0.2h位一个时段，重新试算，以此最终结果重新绘图。绘制设计洪水的Q-t、q-t曲线和水位Z-t曲线如下：大米山水库校核洪水过程线与下泄流量过程线 校核洪水Q-T 校核洪水q--t05时间T（h）校核洪水水位时间曲线关系 水位时间曲线Z--T05时间T(h）3、推求校核洪水位和最大泄流量由以上两图和计算表可知，最大泄流量qm发生t=14.2h时刻，查得校核洪水最大泄流量qm=2413.9m³/s，查水位时间曲线与表可知校核洪水位Z=234.57m。四、半图解法设计过程：（一）设计洪水位过程1、划分时段△t=1h3600s，计算并绘制q～v/△t+q/2辅助线。计算过程如下：表2-4大米山水库q=f（v/t+q/2）辅助曲线计算表△T=1h=3600s水库水位Z(M)总库容V总（万m³)堰顶以上库容V(万m³)m³/sqm³/sq/2V/△t+q/2（m³/s）0绘制q～z辅助曲线：大米山水库泄流量水位关系曲线溢流量q--Z曲线水位Z（m）绘制v/△t+q/2～z辅助曲线大米山水库V/s+q/2-Z辅助曲线800.0600.0400.0200.0 V/s+q/2-Z曲线"水位Z（m）2、半图解法设计洪水调洪计算求q～t过程和库水位过程对于第一时段，Q1=9.6m³/s，Q2=11.8m³/s，q1=0.由以上两图查出（V1/△t+q1/2）=0m³/s.代入水量平衡方程求得（V2/t+q2/2）=48.7m³/s.由此可查出q2=8.4m³/s.以此类推求出其他时刻泄量。如下表所示：表2-5大米山水库半图解法设计调洪计算表时间t（h）入库流量Q（m³/s）平均入库流量Q*(m³/s）V/△t+q/2（m³/s）q（m³/s）水位Z(m）001223.323348.841486.381567239895018501300.61556.915441587.615711443.814551206.61230752417299222Z=232.80m由上表绘制Q～t、q～t曲线和水位时间Z～曲线如下：大米山水库Q-T和q-t过程线4000入库流量Q--T曲线溢流量q--t曲线时间T（h）大米山水库水位Z-T曲线水位Z-T曲线05时间T（h）推求设计洪水位和最大泄流量由图中读出设计洪水最大下泄流量qm=1571m³/s，大米山水库设计洪水位3、半图解法推求校核洪水调洪计算求q～t过程和库水位过程对于第一时段，Q1=12.0m³/s，Q2=14.2m³/s，q1=0.由以上两图查出（V1/△t+q1/2）=0m³/s.代入水量平衡方程求得（V2/t+q2/2）=54.9m³/s.由此可查出q2=11.5m³/s.以此类推求出其他时刻泄量。计算结果如下表所示表2-6大米山水库半图解法校核调洪计算表时间t（h）Q(m/s)（P=0.5%）平均入库流量Q*(m³/s）V/△t+q/2（m³/s）q（m³/s）水位Z(m）0123456789由上表数据绘制出Q～t，