三峡大学洪水调节课程设计.docx
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三峡大学洪水调节课程设计
三峡大学洪水调节课程设计
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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（0。
1％）洪水进行校核。
防洪限制水位为Z0=524.04m.
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）
450
460
470
480
490
500
505
库容（104m³）
0
18
113。
5
359。
3
837。
2
1573.6
2043。
2
高程（m）
510
515
520
525
530
530
540
库容（104m³）
2583。
3
3201.3
3895.7
4683.8
5593。
9
6670
7842.6
（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：
·························
（1）
其中b=8m,e=0。
92，m=0。
48，g=9.81,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）
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
q（m³/s）
0
31。
3
88。
52
162。
62
250.37
349。
91
459.97
579。
62
708.16
845。
01
989.69
Z（m）
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
q（m³/s）
1141。
79
1300.98
1466.94
1639.42
1818。
17
2002。
99
2193.67
2390。
05
2591。
96
2799.26
3011.81
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=524.04m可从图二中查得需要调节的起始流量为q0=354。
12m³/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
·······
（2）
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
时间
入库洪水流量
时段平均入库流量
时段入
库水量
下泄
流量
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
t（h）
Q（m³/s）
Q均（m³/s）
Q均△t（万m³）
q（m³/s）
q均（m³/s）
q均△t（万m³）
△V（万m³）
V（万m³）
Z（m）
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
（8）
（9）
（10）
0
35
35.00
4652.28
524.80
115.50
41.58
115.50
41。
58
0。
00
1
196
196。
00
4652。
28
524.80
360.00
129.60
321。
79
115。
84
13.76
2
524
447.57
4666。
04
524。
89
625。
50
225。
18
468。
31
168.59
56.59
3
727
489.06
4722。
62
525。
21
973。
50
350。
46
546。
62
196.78
153.68
4
1220
604。
19
4876。
30
526.06
1305。
00
469。
80
687.46
247.49
222.31
5
1390
770.74
5098。
62
527。
28
1340.00
482。
40
838.38
301。
82
180.58
6
1290
906。
03
5279.20
528.27
1240.00
446.40
945。
71
340。
45
105。
95
7
1190
985。
39
5385。
14
528.85
1021。
50
367。
74
989。
69
356。
29
11.45
8
853
993.98
5396。
60
528.92
750.00
270。
00
964.99
347。
39
-77。
39
9
647
935.99
5319。
20
528.49
565.00
203.40
891.91
321.09
—117。
69
10
483
847。
83
5201。
51
527.84
460.00
165.60
801.74
288.63
—123.03
11
437
755。
66
5078.49
527.17
417。
50
150.30
715.48
257。
57
—107.27
12
398
675.30
4971。
22
526.58
373.00
134.28
639。
37
230.17
-95.89
13
348
603.45
4875。
32
526.05
321.00
115。
56
569。
89
205。
16
—89.60
14
294
536.33
4785。
72
525。
56
288。
50
103.86
506.88
182。
48
-78。
62
15
283
477。
44
4707。
11
525.13
273。
00
98.28
397。
76
143.19
-44。
91
16
263
318。
08
4662.19
524.86
254。
00
91.44
281.54
101.35
—9。
91
17
245
245.00
4652.28
524。
80
234.50
84。
42
234.50
84。
42
0。
00
18
224
224。
00
4652。
28
524.80
214.00
77。
04
214.00
77.04
0.00
19
204
204.00
4652。
28
524。
80
193.50
69.66
193。
50
69。
66
0。
00
20
183
183。
00
4652。
28
524。
80
177。
00
63.72
177。
00
63。
72
0。
00
21
171
171.00
4652。
28
524.80
162。
50
58.50
162。
50
58。
50
0。
00
22
154
154。
00
4652.28
524。
80
149。
00
53。
64
149。
00
53.64
0.00
23
144
144。
00
4652.28
524.80
139.50
50。
22
139。
50
50。
22
0.00
24
135
135。
00
4652。
28
524。
80
在表三中，t=17h后水库水位将小于防洪限制水位524。
8m，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=7。
6h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=528.92m.
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（
）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
q/2
（万m³）
（万m³）
（万m³）
（m³/s）
（m³/s）
（m³/s）
（m³/s）
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
519
3756.82
0。
00
0.00
0。
00
0。
00
0。
00
520
3895。
70
138.88
385。
78
31.30
15.65
401。
43
521
4053。
32
296。
50
823。
61
88.52
44。
26
867。
87
522
4210。
94
454.12
1261。
44
162.62
81。
31
1342。
76
523
4368.56
611。
74
1699.28
250。
37
125。
19
1824.46
524
4526。
18
769.36
2137。
11
349.91
174。
95
2312.06
525
4683.80
926。
98
2574.94
459。
97
229。
98
2804.93
526
4865.82
1109。
00
3080。
56
579。
62
289。
81
3370.37
527
5047.84
1291.02
3586。
17
708。
16
354。
08
3940.25
528
5229。
86
1473。
04
4091.78
845。
01
422.51
4514。
28
529
5411.88
1655。
06
4597。
39
989。
69
494.84
5092。
23
530
5593.90
1837。
08
5103.00
1141。
79
570。
90
5673.90
531
5809。
12
2052.30
5700。
83
1300。
98
650。
49
6351。
32
532
6024.34
2267.52
6298。
67
1466.94
733.47
7032.14
533
6239。
56
2482.74
6896。
50
1639。
42
819.71
7716。
21
534
6454。
78
2697.96
7494。
33
1818。
17
909.09
8403。
42
535
6670。
00
2913.18
8092。
17
2002。
99
1001。
49
9093.66
536
6904。
52
3147.70
8743。
61
2193.67
1096.84
9840.45
537
7139。
04
3382.22
9395.06
2390.05
1195。
03
10590.08
538
7373.56
3616。
74
10046.50
2591.96
1295.98
11342.48
539
7608.08
3851。
26
10697。
94
2799.26
1399.63
12097。
58
540
7842.60
4085。
78
11349.39
3011。
81
1505。
90
12855。
29
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
Z
（h）
（m³/s）
（m³/s）
（m³/s）
（m³/s）
m
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
0
35
431.59
35。
00
524。
80
115.50
1
196
431.59
196。
00
524.80
360.00
2
524
2750。
00
447.57
524.89
625。
50
3
727
2927。
93
486。
00
525.19
973.50
4
1220
3415.43
588.00
525。
94
1305.00
5
1390
4132.43
754。
00
527.16
1340.00
6
1290
4718.43
896。
00
528.20
1240。
00
7
1190
5062。
43
986。
00
528。
86
1021。
50
8
853
5097.93
992.00
528。
90
750.00
9
647
4855.93
930。
00
528.45
565.00
10
483
4490。
93
841.00
527.79
460。
00
11
437
4109。
93
748.00
527.11
417。
50
12
398
3779。
43
673。
00
526。
56
373.00
13
348
3479。
43
604.00
526.06
321.00
14
294
3196。
43
544.00
525。
62
288。
50
15
283
2940.93
487.00
525。
20
273.00
16
263
2726。
93
442。
00
524.87
254.00
17
245
245.00
524.80
234.50
18
224
224。
00
524.80
214.00
19
204
204。
00
524。
80
193.50
20
183
183。
00
524.80
177.00
21
171
171。
00
524.80
162.50
22
154
154。
00
524。
80
149。
00
23
144
144.00
524.80
139。
50
24
135
135。
00
524。
80
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=7。
6h时刻，正好是q～t曲线与Q～t曲线的交即为所求。
Qm=993m³/s，Zm=528。
91m.
（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：
························
（1）
其中b=8m，ε=0.92，m=0。
48，g=9。
81，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）
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
q（m³/s）
0
46。
95
132.78
243。
93
375.56
524.86
689.95
869.43
1062。
25
1267。
52
1484。
53
Z（m）
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
q（m³/s）
1712.69
1951.47
2200.42
2459.13
2727。
26
3004。
48
3290.51
3585。
08
3887。
95
4198.89
4517.71
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=524.8m可从图九中查得需要调节的起始流量为q0=655。
74m³/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
··········
（2）
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（0.1%）调洪计算表
时
间
入库洪水流量
时段平均入库流量
时段入库水量
下泄流量
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
t
Q
△t
q
△t
△V
V
Z
（h）
（m³/s）
（m³/s）
（万m³）
（m³/s）
（m³/s）
（万m³）
（万m³）
（万m³）
（m）
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
（8）
（9）
（10）
0
50
50.00
4652。
28
524.80
173。
00
62。
28
173.00
62。
28
0.00
1
296
296.00
4652。
28
524.80
488.00
175.68
477。
41
171.87
3。
81
2
680
658.81
4656.09
524.85
990.00
356.40
714。
54
257。
23
99。
17
3
1300
770。
26
4755.26
525。
39
1650。
00
594。
00
918.27
330。
58
263。
42
4
2000
1066。
28
5018.68
526。
84
2150.00
774.00
1248。
61
449。
50
324。
50
5
2300
1430。
94
5343.18
528.62
2200。
00
792.00
1560.33
561。
72
230。
28
6
2100
1689。
72
5573。
46
529.89
1925。
00
693。
00
1730.89
623。
12
69。
88
7
1750
1772.05
5643.34
530。
23
1465.00
527.40
1718.81
618.77
-91.37
8
1180
1665。
57
5551.97
529.77
1037.50
373.50
1559。
90
561。
57
—188。
07
9
895
1454.23
5363.91
528。
74
856。
00
308.16
1353。
58
487.29
—179。
13
10
817
1252.93
5184。
78
527.75
763。
00
274.68
1170。
50
421。
38
—146。
70
11
709
1088.08
5038。
08
526.95
657。
50
236.70
1015.63
365.63
—128.93
12
606
943。
19
4909。
15
526.24
577。
50
207。
90
881。
66
317.40
—109.50
13
549
820.14
4799。
65
525。
64
513。
00
184。
68
768.46
276.65
—91.97
14
477
716。
79
4707.68
525。
13
458.50
165。
06
595.40
214.34
-49。
28
15
440
474。
00
4658.40
524。
80
427.00
153.72
444。
00
159。
84
—6。
12
16
414
414.00
4652。
28
524。
80
399.50
143.82
399.50
143.82
0。
00
17
385
385。
00
4652.28
524。
80
368.00
132.48
368.00
132.48
0.00
18
351
351。
00
4652.28
524。
80
335。
50
120。
78
335.50
120。
78
0。
00
19
320
320.00
4652.28
524。
80
303。
00
109。
08
303。
00
109.08
0.00
20
286
286.00
4652.28
524。
80
271.50
97。
74
271.50
97。
74
0.00
21
257
257。
00
4652。
28
524.80
248。
50
89.46
248。
50
89.46
0。
00
22
240
240.00
4652.28
524。
80
233。
00
83.88
233。
00
83。
88
0.00
23
226
226.00
4652.28
524。
80
219。
00
78。
84
219.00
78。
84
0。
00
24
212
212。
00
4652.28
524。
80
在表七中，t=16h后水库水位将小于防洪限制水位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=6。
8h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=530。
23m。
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（
）辅助曲线计算表（P=0。
1％）
水库水位Z
总库容V总
堰顶以上库容V
q
（万m³）
（万m³）
（万m³）
（m³/s）
（m³/s）
（m³/s）
（m³/s）
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
519
3756.82
0.00
0.00
0.00
0.00
0。
00
520
3895。
70
138。
88
385。
78
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