1、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： 洪水调节课程设计1、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。2、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，电站装机为 5000KW，年发电量 13721
2、04 kwh，水库库容 0.55 亿 m3。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8m6m（宽高）的弧形门控制。水库正常蓄水位 525m,电站发电引用流量为10m3/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。3、洪水
3、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 0.5 104kW，水库库容 0.55 108m3。若仅由装机容量0.5 104kW 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 0.55 108m3 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 标工程等别 工 程类 型 工 程 规模 水 库总 库容(亿方 )防 洪 治 涝 灌 溉 供 水 发 电保 护 城镇及 工 矿企 业 保 护 农田(万 亩 )治 涝 面 积
4、(万 亩 )灌 溉 面 积(万 亩 )供 水 对象重 要 性 装 机 容 量(万 千 瓦 ) 大 1)型 10特 别 重要 50 20 150特 别 重要 120 大 2型 .重 要 1 6 重 要 3 中 型 01中 等 30 15 中 等 5 小 (1)型 一 般 5 3 0.5一 般 1 小 2型 . 2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，校核标准为 1000500 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
5、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 0-550-110-550-30-2校核 土 石 坝 21混 凝 土 坝、 浆 砌 石 2 21二、洪水调节计算水位库容关系高程（m） 450 460 470 480 490 500 505库容（10 4m3）0 18 113.5 359.3 837.2 1573.6 2043.2高程（m） 510 515 520 525 530 535 540库容（10 4m3）2583.3 3201.3 3895.7 4683.8 5593.9 6670 7842.6某 水 利 枢 纽 水 位 与 库 容 曲 线
6、 图4504604704804905005105205305400 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000容 积 (万 立 方 米 )水位(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 + （Q 2+Q1 q2 q1） tq=f(V)可得 q=f(V)=g（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a.已知的电站发电引用流量为 10m3/s，结合堰顶溢流公式，得出下泄流 q=nb m +10 。 。 。
7、 。 。 。 。 。 （1）230Hg式中：q通过溢流孔口的下泄流量，m 3/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 的关系。基本材料可知溢洪道堰顶高程为 519m，则 H=Z-519m。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
8、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。 V2 =V1 + （Q 2+Q1 q2 q1） t，q=nb m +10230Hge 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，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
9、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。B 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 +10230Hg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 q1.V1值，然后列表计算，计算过程中，对每一计算时段的q2,V2值都要进行试算。图 1 Z-V 图某 水 利 枢 纽 水 位 与 库 容 曲 线 图4504604704804905005105205305400 1000 2000 3000 4000 5000 6
10、000 7000 8000容 积 (万 立 方 米 )水位(米)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） 520 521 522 523 524 524.5 525 526 527 528 529溢洪道堰顶水头 H（m） 0 1 2 3 4 5 5.5 6 7 8 9 10库容 V（万 m） 3756.82 3895.7 4053.32 4210.94 4368.56 4526.18 4604.99 4683.8 4865.82 5047.84 5229.86 5411.88溢洪道泄量 q溢（m/s） 0 31.296 88.52 162.62
11、250.37 349.9 403.684 459.96 579.62 708.16 845 989.69发电洞泄量 q电（m/s） 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10总泄量 q（m/s） 10 41.296 98.52 172.62 260.37 359.9 413.684 469.96 589.62 718.16 855 999.69库水位 Z(m） 530 531 532 533 534 535 536 537 538 539 540溢洪道堰顶水头 H（m） 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21库容 V（万 m） 5593.9
12、 5809.12 6024.34 6239.56 6454.78 6670 6904.52 7139.04 7373.56 7608.08 7842.6溢洪道泄量 q溢（m/s） 1141.79 1300.98 1466.94 1639.42 1818.17 2002.98 2193.67 2390.05 2591.96 2799.26 3011.8发电洞泄量 q电（m/s） 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10总泄量 q（m/s） 1151.79 1310.98 1476.94 1649.42 1828.27 2012.98 2203.67 2400.05 260
13、1.96 2809.26 3021.8水库容积与水位曲线水 库 容 积 与 水 位 曲 线 V-Z（ 万 m）30003500400045005000550060006500700075008000515 520 525 530 535 540 545库 容 V（ 万 m）水库的 q=f（Z）曲线总 泄 量 q-z曲 线 （ m/s）0500100015002000250030003500515 520 525 530 535 540 545总 泄 量 q（ m/s）水库的 q=f（v）曲线总 泄 量 q-v曲 线 （ m/s）050010001500200025003000350030003
14、5004000450050005500600065007000750080008500总 泄 量 q（ m/s）计洪水为 100 年,试算过程如下 表 2（P=1%）时间t（h）入库洪水流量（m/s）时段平均入库流量（m/s）时段入库水量（m）下泄流量（m/s）时段平均下泄流量（m/s）时段下泄量（m）时段水量变化（m）水库存水容量 V（m）水库水位（m）0 35 35 4604.99 524.51 196 115.5 41.58 196 115.5 41.58 0 4604.99 524.52 524 360 129.6 435.736 315.868 113.712 15.888 4620
15、.878 524.6013 727 625.5 225.18 469.579 452.658 162.957 62.223 4683.101 524.9964 1220 973.5 350.46 589.213 529.397 190.583 159.877 4842.978 525.8755 1390 1305 469.8 759.325 674.269 242.737 227.063 5070.041 527.1226 1290 1340 482.4 897.326 828.325 298.197 184.203 5254.244 528.1347 1190 1240 446.4 978.
16、765 938.0455 337.696 108.704 5362.948 528.7317.195 1007.515 1190 231.977964 1007.515 993.13995 193.602 38.376 5401.324 528.9428 853 1021.5 367.74 988.9211 998.21805 359.358 8.382 5371.329 528.8069 647 750 270 932.14 960.53055 345.791 -75.791 5295.538 528.38910 483 565 203.4 844.887 888.51335 319.865
17、 -116.465 5179.073 527.74911 437 460 165.5 753.349 799.11825 287.683 -122.183 5056.891 527.07812 398 417.5 150.3 673.533 713.4413 256.839 -106.539 4950.352 526.49313 348 373 134.28 602.109 637.821 229.616 -95.336 4855.016 525.96914 294 321 115.56 535.303 568.70545 204.7342 -89.174 4765.842 525.47915
18、 283 288.5 103.86 476.648 505.97465 182.151 -78.291 4687.552 525.0490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16 263 273 98.28 438.659 457.653 164.755 -66.475 4621.0765 524.63517 245 254 91.44 245 341.829 123.059 -31.619 4604.99 524.518 224 234.5 84.42 224 234.5 84.42 0 4604.99 524.519 204 214 77.04 204 21
19、4 77.04 0 4604.99 524.520 183 193.5 69.66 183 193.5 69.66 0 4604.99 524.521 171 177 63.72 171 177 63.72 0 4604.99 524.522 154 162.5 58.5 154 162.5 58.5 0 4604.99 524.523 144 149 53.64 144 149 53.64 0 4604.99 524.524 135 139.5 50.22 135 139.5 50.22 0 4604.99 524.5020040060080010001200140016000 5 10 1
20、5 20 25 30入 库 洪 水 流 量 （ m/s）下 泄 流 量 （ m/s）Zt 关系曲线水 库 水 位 （ m）524524.5525525.5526526.5527527.5528528.5529529.50 5 10 15 20 25 30水 库 水 位 （ m）库容 v 与时间 t 曲线水 库 存 水 容 量 V（ m）450046004700480049005000510052005300540055000 5 10 15 20 25 30水 库 存 水 容 量 V（ m）结果：最大下泄流量 q=1007.515m/s,发生在 t=7.195h 时，正好是两曲线的交点，即为所
21、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 m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%）时间t（h）入库洪水流量（m/s）时段平均入库流量（m/s）时段入库水量（m）下泄流量（m/s）时段平均下泄流量（m/s）时段下泄量（m）时段水量变化（m）水库存水容量 V（m）水库水位（m）0 50 50 4604.99 524.51 296 173 62.28 296 115.5 41.58 0 4604.99 524.52 680 488 175.68 449.647 372.823 134.
22、216 41.464 4646.454 524.7613 1300 990 356.4 571.310 510.479 183.772 172.628 4819.081 525.7434 2000 1650 594 827.668 699.489 251.816 342.183 5161.265 527.6235 2300 2150 774 1141.929 984.799 354.527 419.472 5580.737 529.9276 2100 2200 792 1407.793 1274.861 458.949 333.050 5913.787 531.0487 1750 1925 6
23、93 1538.039 1472.916 530.249 162.750 6076.538 532.2427.12706 1548.816 1649.408 209.579 1548.816 1543.428 196.113 13.466 6090.004 532.3058 1180 1465 527.4 1519.646 1528.843 550.383 -22.983 6053.554 532.1359 895 1037.5 373.5 1398.229 1458.938 525.217 -151.717 5901.837 531.43010 817 856 308.16 1261.68
24、1329.955 478.783 -170.623 5731.213 530.63811 709 763 274.68 1136.982 1199.331 431.759 -157.079 5574.134 529.89112 606 657.5 236.7 1023.03 1080.006 388.802 -152.102 5422.032 529.05513 549 577.5 207.9 917.1468 970.088 349.231 -141.331 5280.700 528.27914 477 513 184.68 821.099 869.123 312.884 -128.204
25、5152.496 527.57415 440 458.5 165.06 734.925 778.012 280.084 -115.024 5037.472 526.94316 414 427 153.72 661.744 698.334 251.400 -97.680 4939.791 526.40617 385 399.5 143.82 599.420 630.582 227.009 -83.189 4856.602 525.94918 351 368 132.48 544.422 571.921 205.891 -73.411 4783.190 525.54619 320 335.5 12
26、0.78 494.77 519.596 187.054 -66.274 4716.916 525.18120 286 303 109.08 454.377 474.573 170.846 -61.766 4655.149 524.81821 257 271.5 97.74 257 355.688 128.047 -30.307 4604.99 524.522 240 248.5 89.46 240 248.5 89.46 0 4604.99 524.523 226 233 83.88 226 233 83.88 0 4604.99 524.524 212 219 78.84 212 219 7
27、8.84 0 4604.99 524.5入库流量过程线与下泄流量过程线050010001500200025000 5 10 15 20 25 30入 库 洪 水 流 量 （ m/s）下 泄 流 量 （ m/s）水位 Z与 t的关系曲线水 库 水 位 （ m）5245255265275285295305315325330 5 10 15 20 25 30水 库 水 位 （ m）库容 V与时间 t曲线水 库 存 水 容 量 V（ m）4000420044004600480050005200540056005800600062000 5 10 15 20 25 30水 库 存 水 容 量 V（ m）
28、结果最大下泄流量 q=1548.816m/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 m2.半图解法(1)按设计洪水标准进行调洪演算1）计算并绘制：V/t-q/2=f 1(z) 辅助线、V/t+q/2=f 2(z) 辅助线、q=f(z)曲线。计算时段取 。计算过程见下表。利用表中第 7、8 栏的相应数ht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=f 1(z) 辅助线。由于分段中， 随 q 值的变化快慢的程度不大，所以辅助tV线为方便计算
29、，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%)水库水位 Z 总库容 V 总 堰顶以上库容 V V/t q/2V/ t-q/2(m/s V/t+q/2 q(万 m) (万 m) (万 m) (m/s) (m/s) （ m/s） (m/s) (m/s)1 2 3 4 5 6 7 8519 3756.82 0 0 0 0 0 0520 3895.7 138.88 385.78 15.65 365.127 401.43 31.3521 4053.32 296.5 823.61 44.26 774.351 867
30、.87 88.52522 4210.94 454.12 1261.44 81.31 1175.134 1342.76 162.62523 4368.56 611.74 1699.28 125.19 1569.097 1824.46 250.37524 4526.18 769.36 2137.11 174.95 1957.151 2312.06 349.91525 4683.8 926.98 2574.94 229.98 2339.954 2804.93 459.97526 4865.82 1109 3080.56 289.81 2785.745 3370.37 579.62527 5047.8
31、4 1291.02 3586.17 354.08 3227.086 3940.25 708.16528 5229.86 1473.04 4091.78 422.51 3664.277 4514.28 845.01529 5411.88 1655.06 4597.39 494.84 4097.538 5092.23 989.69530 5593.9 1837.08 5103 570.9 4527.11 5673.9 1141.79531 5809.12 2052.3 5700.83 650.49 5045.348 6351.32 1300.98532 6024.34 2267.52 6298.6
32、7 733.47 5560.196 7032.14 1466.94533 6239.56 2482.74 6896.5 819.71 6071.79 7716.21 1639.42534 6454.78 2697.96 7494.33 909.09 6580.253 8403.42 1818.17535 6670 2913.18 8092.17 1001.49 7085.666 9093.66 2002.99536 6904.52 3147.7 8743.61 1096.84 7641.781 9840.45 2193.67537 7139.04 3382.22 9395.06 1195.03
33、 8195.035 10590.08 2390.05538 7373.56 3616.74 10046.5 1295.98 8745.52 11342.48 2591.96539 7608.08 3851.26 10697.94 1399.63 9293.314 12097.58 2799.26540 7842.6 4085.78 11349.39 1505.9 9838.478 12855.29 3011.81V/t-q/2=f 1(z) 辅助线V/ t-q/2与 水 位 Z曲 线 （ m/s）-200002000400060008000100001200050050551051552052
34、5530535540545550555560V/ t-q/2(m/s （ m/s）V/t+q/2=f 2(z) 辅助线V/ t+q/2与 水 位 Z曲 线 (m/s)-200002000400060008000100001200014000500505510515520525530 535540545550555560V/ t+q/2 (m/s)q=f(z)曲线q 与 水 位 Z关 系 曲 线 (m/s)-5000500100015002000250030003500500 505 510 515 520 525 530 535 540 545 550 555 56010q (m/s)2）调洪
35、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 、mqZ(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%）时刻t(h)频率0.1%Q(m3/s)时段平均入库流量(m3/s)q/t+q/2 q(m/s) z（m） 库容 v0 35 2373.5 35 524.5 4604.991 196 115.5 2454 196 524.5 4604.992 524 360 2618 435.78 524.61 4622.3283 727 625.5 2807.74 469.51 524.99 4682.2244 1220 973.5 3311.73 58
36、9.287 525.873 4842.7035 1390 1305 4027.443 759.397 527.1217 5069.9926 1290 1340 4608.046 897.3922 528.1336 5254.1787 1190 1240 4950.654 978.823 528.7307 5362.8628 853 1021.5 4993.331 988.968 528.861 5386.5799 647 750 4754.363 932.1686 528.389 5300.66610 483 565 4387.194 844.902 527.747 5183.80911 43
37、7 460 4002.292 753.417 527.078 5062.03812 398 417.5 3666.375 673.578 526.4923 4955.42813 348 373 3365.797 602.136 525.969 4860.17714 294 321 3084.661 535.317 525.4779 4770.78715 283 288.5 2837.844 476.651 525.0486 4692.6416 263 273 2634.193 438.676 524.633 4625.4817 245 254 2449.517 245 524.5 4604.9
38、918 224 234.5 2439.017 224 524.5 4604.9919 204 214 2429.017 204 524.5 4604.9920 183 193.5 2418.517 183 524.5 4604.9921 171 177 2412.517 171 524.5 4604.9922 154 162.5 2404.017 154 524.5 4604.9923 144 149 2399.017 144 524.5 4604.9924 135 139.5 2394.517 135 524.5 4604.99V-t 曲线库 容 v-t曲 线4500460047004800
39、49005000510052005300540055000 5 10 15 20 25 30库 容 vZ-t 关系曲线z-t曲 线 （ m）5245255265275285295300 5 10 15 20 25 30z（ m）Qt、qt 过程曲线图Q-t、 q-t曲 线020040060080010001200140016000 5 10 15 20 25 30频 率 0.1%Q(m3/s)q(m/s)最大下泄流量 qmax =988.968m/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,
40、V=5386.579 万 m（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（h）入库流量（m/s）平均入库流量（m/s）v/t+q/2平均入库流量（m/s）q（m/s） z（m） 库容 v0 50 2381.028 50 524.5 4604.991 296 173 2504.028 173 296 524.5 4604.992 680 488 2696.028 488 442.9466 524.8014 4652.4973 1300 990
41、 3243.081 990 572.9689 525.7549 4821.2074 2000 1650 4320.112 1650 828.9578 527.6318 5162.845 2300 2150 5641.154 2150 1142.406 529.9447 5583.8346 2100 2200 6698.749 2200 1408.769 531.4909 5898.4747 1750 1925 7214.98 1925 1538.783 532.2462 6077.2848 1180 1465 7141.197 1465 1520.202 532.141 6054.6869 8
42、95 1037.5 6658.495 1037.5 1398.628 531.4321 5902.11710 817 856 6115.867 856 1261.966 530.6379 5731.18911 709 763 5616.901 763 1137.177 529.8918 5574.20512 606 657.5 5137.224 657.5 1023.169 529.0557 5422.01913 549 577.5 4691.555 577.5 917.2418 528.2792 5280.67914 477 513 4287.314 513 821.1628 527.574
43、5 5152.4115 440 458.5 3924.651 458.5 734.9644 526.9426 5037.39216 414 427 3616.686 427 661.7685 526.4057 4939.66617 385 399.5 3354.418 399.5 599.4323 525.9489 4856.49918 351 368 3122.986 368 544.426 525.5449 4782.98319 320 335.5 2914.06 335.5 494.768 525.1816 4716.74620 286 303 2722.292 303 454.391
44、524.816 4654.79821 257 271.5 2539.401 271.5 257 524.5 4604.9922 240 248.5 2530.901 248.5 240 524.5 4604.9923 226 233 2523.901 233 226 524.5 4604.9924 212 219 2516.901 219 212 524.5 4604.99库容时间曲线库 容 v时 间 t曲 线4000450050005500600065000 5 10 15 20 25 30库 容 vQt、qt 过程曲线图qt与 Q-t曲 线050010001500200025000 5 1
45、0 15 20 25 30入 库 流 量 （ m/s）q（ m/s）水库水位与时间关系曲线z-t曲 线 （ m）5245255265275285295305315325330 5 10 15 20 25 30z（ m）结果最大下泄流量 q=1538.783m/s，t=7h，在 Z=532.246m，V=6077.327 万 m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。四、成果总结调 洪 计 算 成 果 表频 率项 目设计洪水 校核洪水列表试算法最大泄量（m/s） 1007.515 m/s1548.816m/s水库最高水位（m）528.942m 532.305 m最大泄量（m/s） 988.968m/s1538.783m/s半图解法水库最高水位（m）528.805m 532.246m
