三峡大学洪水调节课程设计

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班级：洪水调节课程设计1班

目录

一、设计说明 ........................................ 错误!未定义书签。 二、计算过程 ........................................ 错误!未定义书签。 (一)设计洪水的计算 ................................ 错误!未定义书签。 (二)校核洪水的计算 ................................ 错误!未定义书签。 三、调洪计算结果及分析 .............................. 错误!未定义书签。 (一)调洪计算成果表 ................................ 错误!未定义书签。 (二)成果分析及结论 ................................ 错误!未定义书签。 四、参考文献 ........................................ 错误!未定义书签。

洪水调节课程设计

一、设计说明

由《洪水调节课程设计》任务书中提供的材料可知，该水利枢纽工程工程等别为Ⅲ，工程规模为中型，故采用100年一遇(1%)洪水进行设计，1000年一遇%)洪水进行校核。防洪限制水位为Z0=。

二、计算过程

根据高程库容关系表(表一)绘出水利枢纽Z~V关系曲线(图一)如下。

表一： 高程(m) 库容(10m³) 高程(m) 库容(10m³)

44450 0 510 460 18 515 470 520 480 525 490 530 500 530 6670 505 540 (一)设计洪水的计算

A、试算法

1、计算并绘制q-V曲线

根据堰顶溢流公式：

32qnbme2gH0·························(1)

其中b=8m，e=，m=，g=，H0=Z-519，在设计洪水下n=2。

将Z=[519，540]中的每个整数带入公式计算出所对应的q值，填入表二如下。

表二：

Z(m) q(m³/s) Z(m) 519 0 530 520 531 521 532 522 533 523 534 524 535 525 536 526 537 527 538 528 539 529 540

q(m³/s) 由表二中的数据可绘制水库q=f(Z)曲线如图二。

由图二和图一可绘制水库q=f(V)关系曲线如图三。

2、调洪计算求q~t过程和Z~t过程

由起调水位Z限=可从图二中查得需要调节的起始流量为q0=³/s，因在前两小时内q均小于q0，故q=Q。

从第三小时开始调洪，取△t=1h=3600s。根据水量平衡方程

(Qq)t11······(2) (Q1Q2)t(q1q2)tV2V1V·

22结合水库q=f(V)关系曲线逐时段对设计洪水进行试算，计算结果如表三所示。

表三：

水库设计洪水(1%)调洪计算表 入库洪时间 水流量 Q(m³/st(h) ) (1) 0 1 2 3 4 5 6 7 (2) 35 196 524 727 1220 1390 1290 1190

时段平均入库流量 Q均时段入 库水量 下泄 流量 q(m³/s时段平均下泄流量 时段下 泄水量 时段水 量变化 水库存 水容量 水库水位 Q均△t(万m³) (m³/s) (3) (4) ) (5) q均(m³/s) q均△t(万m³) △V(万m³) V(万m³) Z(m) (6) (7) (8) (9) (10)

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 853 647 483 437 398 348 294 283 263 245 224 204 183 171 154 144 135 在表三中， t=17h后水库水位将小于防洪限制水位，所以不须再进行调洪，只须操作闸门将库水位控制在防洪限制水位即可。 3、绘制调洪曲线

利用表三中第(1)、(2)、(5)三栏的数据绘制成Q~t，q~t关系曲线，如图四所示。

然后利用表三中(1)、(10)两栏数据绘成Z~t关系曲线，如图五所示。

查图四与图五可知，最大下泄流量qm发生在t=时刻，正好是q~t曲线与Q~t曲线的交点，即为所求，qm=995m³/s， Zm=。

B、半图解法

1、计算并绘制单辅助线

计算中V取溢洪道堰顶以上库容，计算时段取△t=1h。计算过程见表四。

表四：

水库设计洪水q=f(Vq)单辅助曲线计算表(P=1%) t2水库水位Z (万m³) (1) 519 520 521 522 523 524 525 526 527 528 529 530 531 532 533 534 535 536 537 538 539 540

总库容V总 (万m³) (2) 堰顶以上库容V (万m³) (3) V/△t (m³/s) (4) q (m³/s) (5) q/2 (m³/s) (6) Vqt2 (m³/s) (7) 利用表四中第(5)、(7)两栏相应的数据绘制成单辅助线如图六所示。

2、调洪计算求q~t过程和Z~t过程

调洪的起始条件与试算法相同，计算过程见表五。

表五：

某水库半图解法调洪计算表(P=1%) 时间t 入库流量Q 时段平均入库流量Q Vq t2q Z

(h) (1) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 (m³/s) (2) 35 196 524 727 1220 1390 1290 1190 853 647 483 437 398 348 294 283 263 245 224 204 183 171 154 144 135 (m³/s) (3) (m³/s) (4) (m³/s) (5) m (6) 在表五中，t=17h后库水位将于洪限制水位524.8m，所以不需再进行调洪，只需操作闸门将库水位控制在防洪限制水位即可。 3、绘制调洪曲线

利用表五中第(1)、(2)、(5)三栏相应的数据绘制成Q~t，q~t关系曲线，如图七所示。

然后利用第(1)、(6)栏相应的数据绘制成Z~t关系曲线，如图八所示。

查图七与图八可知，最大下泄流量qm发生在t=时刻，正好是q~t曲线与Q~t曲线的交即为所求。Qm=993m³/s，Zm=。

(二)校核洪水的计算

A、试算法

1、计算并绘制q-V曲线

根据堰顶溢流公式：

32qnb·m2gH0························(1)

其中b=8m，ε=，m=，g=，H0=Z-519，在校核洪水下n=3。

将Z=[519，540]中的每个整数带入公式计算出所对应的q值，填入表六如下。

表六：

Z(m) q(m³/s) Z(m) q(m³/s) 519 0 530 520 531 521 532 522 533 523 534 524 535 525 536 526 537 527 538 528 539 529 540 由表六中的数据可绘制水库q=f(Z)曲线如图九。

由图九和图一可绘制水库q=f(V)关系曲线如图十。

2、调洪计算求q~t过程和Z~t过程

由起调水位Z限=可从图九中查得需要调节的起始流量为q0=³/s，因在前两小时内q均小于q0，故q=Q。

从第三小时开始调洪，取△t=1h=3600s。根据水量平衡方程

(Qq)t11·········(2) (Q1Q2)t(q1q2)tV2V1V·

22结合水库q=f(V)关系曲线逐时段对校核洪水进行试算，计算结果如表七所示。

表七：

水库校核洪水%)调洪计算表 时 间 t (h) (1) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 入库洪水流量 Q (m³/s) (2) 50 296 680 1300 2000 2300 2100 1750 1180 895 817 709 606 549 477 440 414 385 351 320 286 时段平均入库流量 (m³/s) (3) 时段入库水量 △t (万m³) (4) 下泄流量 q (m³/s) (5)

时段平均下泄q (m³/s) (6) 时段下泄水量 q△t (万m³) (7) 时段水水库存水库水位 Z (m) (10) 量变化 水容量 △V V (万m(8) (万m³) (9)

21 22 23 24 257 240 226 212 在表七中，t=16h后水库水位将小于防洪限制水位，所以不需再进行调洪，只需操作闸门将库水位控制在防洪限制水位即可。 3、绘制调洪曲线

利用表三中第(1)、(2)、(5)三栏的数据绘制成Q~t，q~t关系曲线，如图十一所示。

然后利用表三中(1)、(10)两栏的数据绘制成Z~t关系曲线，如图十二所示。

查图十一与图十二可知，最大下泄流量qm发生在t=时刻，正好是q~t曲线与Q~t曲线的交点，即为所求。qm=1772m³/s，Zm=。 B、半图解法

1、计算并绘制单辅助线

计算中V取溢洪道堰顶以上库容，计算时段取△t=1h。计算过程见表八。

表八：

某水库q=f(Vq)辅助曲线计算表(P=%) t2水库水位Z (万m³) (1) 519 520 521 522 523 524 525 526 527 528 529 总库容V总 (万m³) (2) 堰顶以上库容V (万m³) (3) V tq (m³/s) (5) q2 Vqt2 (m³/s) (4)

(m³/s) (6) (m³/s) (7)

530 531 532 533 534 535 536 537 538 539 540

利用表中第(5)、(7)两栏相应的数据绘制成单辅助线如图十三所示。

2、调洪计算求q~t过程和Z~t过程

调洪的起始条件与试算法相同，计算过程见表九。

表九：

水库半图解法调洪计算表(P=%) 时间t (h) (1) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 入库流量Q (m³/s) (2) 50 296 680 1300 2000 2300 2100 1750 1180 895 817 709 606 549 477 时段平均入库流量Q (m³/s) (3)

Vq t2q (m³/s) (5) Z m (6) (m³/s) (4)

15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 440 414 385 351 320 286 257 240 226 212 在表九中，t=16h后库水位将于洪限制水位524.8m，所以不需再进行调洪，只需操作闸门将库水位控制在防洪限制水位即可。 3、绘制调洪曲线

利用表五中第(1)、(2)、(5)三栏相应的数据绘制成Q~t，q~t关系曲线，如图十四所示。

然后利用第(1)、(6)栏相应的数据绘制成Z~t关系曲线，如图十五所示。

查图十四与图十五可知，最大下泄流量qm发生在t=时刻，正好是q~t曲线与Q~t曲线的交即为所求。Qm=1777m³/s，Zm=。

三、调洪计算结果及分析

(一)调洪计算成果表

频率 设计洪水(1%) 项目 最大泄量(m³/s) 列表试算法 水库最高水位(m) 最大泄量(m³/s) 半图解法 水库最高水位(m) 993 1777 995 1772 校核洪水%)

(二)成果分析及结论

1、两种标准下的洪水均用两种方法进行调洪计算，从成果表的成果对比可以看出两种计算方法所得结果均在允许误差范围内，且基本一致，从而验证了计算的精度。

2、因为是用手算，在计算过程中列表试算法用时较多，但精度较高；半图解法过程相对简单些，可达一定精度，适用于手算。

3、遇设计洪水(百年一遇)时，调洪后水库最大泄量为994 m³/s，水库最高水位为528.915m；

遇校核洪水(千年一遇)时，调洪后水库最大泄量为1774.5 m³/s，水库最

高水位为530.235m。

四、参考文献

[1].何俊仕，林洪孝主编.水资源规划及应用.北京：中国水利水电出版社，2006