我的洪水调节课程设计.docx
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我的洪水调节课程设计
洪水调节课程设计
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
法官泉水库是一座以灌溉为主的小
（一）型水库,位于夷陵城区东北20公里处的龙泉镇法官泉村，水库拦截长江北岸柏临河的支流杨柳河，水库原设计总库容407万m3，其中兴利库容337万m3，死库容15万m3。
挡水建筑物为心墙代料土坝，m〔注：
X=学号最后1位/10，即167.0m-167.9m〕，下游无防汛要求。
溢流堰宽度60.Ym〔注：
Y=学号倒数第2位/10，即60.5m-60.9m〕。
本工程采用溢洪道泄洪，为无闸门控制，当水位到达溢流堰顶高程，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、洪水调节演算
（一）洪水标准确实定
1、工程等别确实定
由设计对象的基本资料可知，该是一座以灌溉为主的小
（一）型水库,水库原设计总库容407万m3，其中兴利库容337万m3，死库容15万m3。
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IV。
2．洪水标准确实定
该水利工程的挡水建筑物为心墙代料土坝〔基本资料可知〕，由已确定的为IV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50～30年，校核标准为1000～200，不妨取设计标准为30年，校核洪水标准为200年。
〔二〕洪水调节计算 法官泉水库库容曲线表
序号
水位（m）
库容〔万m3〕
1
162洪水调节计算
2
163
3
164
4
165
5
166
6
167
7
168
8
169
9
170
水位－库容曲线
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+
〔Q2+Q1
q2
q1〕q=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
q=mb
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
〔1〕
式中：
q——通过溢流孔口的下泄流量，m3/s
b——溢流孔单孔净宽，m；
g——2；
m——流量系数，取0.35；
H0——堰顶水头，〔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m，则H=Z-m。
c.水库容积曲线V=f〔Z〕的近似化。
由水库水位——库容曲线知，水位高程可近似按直线计算。
由水位库容表V=f〔Z〕及上式H=Z-m，可得V=f〔H〕，易算出H=g〔V〕=
V—350.296
34.536V
[350.296,374.471]
V—
36.86V
[374.471,411.331]。
。
。
〔2〕
V—
38.283V
[411.331，449.614]
联立〔1〕、〔2〕式得q=mB
g（V）^1.5。
。
。
。
。
。
〔3〕
d.将〔3〕式与水量平衡方程联立。
V2=V1+
〔Q2+Q1
q2
q1〕，
q=mB
g（V）^1.5
e.假定一q值〔q值不能过于极端，稍合理，如〕，算出q，再将q回代至满足精度要求。
以下为C语言程序：
#include
#include
voidmain（）
{floatV1,V2,Q1,Q2,q1,q2,q3,t=0.36;
printf（"V1="）;
scanf（"%f",&V1）;
printf（"Q1="）;
scanf（"%f",&Q1）;
printf（"Q2="）;
scanf（"%f",&Q2）;
printf（"q1="）;
scanf（"%f",&q1）;
printf（"q2="）;
scanf（"%f",&q2）;
loop:
{V2=V1+（Q1+Q2-q2-q1）*t/2;
if（V2<=374.471&&V2>=350.296）q3=（pow（（V2-350.296）/34.536,1.5））*93.436;
elseif（V2<=411.331&&V2>=374.471）q3=（pow（（V2-348.669）/36.860,1.5））*93.436;
elseif（V2<=449.614&&V2>=411.331）q3=（pow（（V2-346.250）/38.283,1.5））*93.436;
}
if（fabs（q3-q2）>0.01）
{
q2=q3;
gotoloop;
}
printf（"q2=%f\n",q3）;
printf（"V2=%f",V2）;
}
3）按设计洪水标准进行调洪演算
（1）确定调洪的起始条件。
起调水位也是防洪限制水位，Z=。
相应库容×104m3。
〔2〕计算时段平均入库流量和时段入库水量。
根据已知的设计洪水过程表，选出设计洪水为30年〔P=%时的过程线〕和相应的计算时段
，分别填入第〔2〕、〔1〕栏，并计算出时段平均入库流量和时段入库水量，分别填入〔3〕〔4〕栏。
〔3〕计算各时段泄流过程q~t。
由堰顶溢流公式〔1〕，得q=Q=
。
下泄流量由程序计算。
最后，将各时段所得到的下泄流量填入第〔5〕栏，库容体积填入第〔8〕栏。
由q~t计算所得的时段平均下泄流量和平均下泄水量填入〔6〕、〔7〕栏。
〔4〕从表中第〔1〕、〔5〕栏可绘制下泄流量过程线。
〔1〕、〔10〕栏可绘制水位过程线。
（5）绘制Q~t与q~t曲线，如下图。
最大下泄流量qmax=m/s发生在t=13时，正好是q~t曲线与Q~t曲线的交点，即为所求的最大下泄流量。
洪水调节计算表
时间t（h）
Q实测〔m3/s〕
平均入库流量〔m3/s〕
时段入库水量〔万m3〕
下泄流量q〔m3/s〕
时段平均下泄流量〔m3/s〕
时段下泄流量〔m3/s〕
时段内水库存水量变化〔万m3〕
水库存水量V〔万m3〕
水库水位Z〔m）
0
1.10
0.40
0.00
0.02
0.01
0.39
167.300
1
0.04
167.306
2
3.05
1.10
0.48
0.26
0.09
1.00
167.330
3
5.40
1.94
1.88
1.18
0.42
1.52
167.374
4
7.40
2.66
3.92
2.90
1.04
1.62
167.421
5
10
9.15
3.29
6.18
5.05
1.82
1.48
167.464
6
12
11.00
3.96
8.47
7.33
2.64
1.32
167.502
7
12.75
4.59
10.65
9.56
3.44
1.15
167.535
8
17
15.25
5.49
13.12
11.89
4.28
1.21
167.570
9
19.55
7.04
16.77
14.95
5.38
1.66
167.618
10
27.20
9.79
23.10
19.94
7.18
2.62
167.694
11
55.85
20.11
45.47
34.29
12.34
7.76
167.919
12
86.60
31.18
76.41
60.94
21.94
9.24
168.174
13
86.55
31.16
84.36
80.39
28.94
2.22
168.225
14
68.60
24.70
72.02
78.19
28.15
-3.45
168.141
15
48.70
17.53
54.51
63.27
22.78
-5.24
374.410
167.998
16
33.10
11.92
38.82
46.67
16.80
-4.88
167.857
17
22.75
8.19
27.87
33.35
12.00
-3.81
167.746
18
16.15
5.81
20.43
24.15
8.69
-2.88
167.663
19
11.95
4.30
15.41
17.92
6.45
-2.15
167.601
20
9.05
3.26
11.88
13.65
4.91
-1.65
167.553
21
6.70
2.41
9.18
10.53
3.79
-1.38
167.513
22
5.05
1.82
7.16
8.17
2.94
-1.12
167.481
23
3.95
1.42
5.68
6.42
2.31
-0.89
167.455
24
3.30
1.19
4.65
5.17
1.86
-0.67
167.435
第4时段，q、V的程序计算截屏图
Z~t曲线图
Q~t、q~t过程曲线图
4）按校核洪水标准进行调洪演算过程与按设计洪水计算一样。
成果见下表：
时间t（h）
Q实测〔m3/s〕
平均入库流量〔m3/s〕
时段入库水量〔万m3〕
下泄流量q〔m3/s〕
时段平均下泄流量〔m3/s〕
时段下泄流量〔m3/s〕
时段内水库存水量变化〔万m3〕
水库存水量V〔万m3〕
水库水位Z〔m）
0
1.80
0.65
0.00
350.296
167.300
1
0.22
0.11
0.04
0.61
350.905
167.318
2
11
7.05
2.54
2.08
1.15
0.41
2.12
353.030
167.379
3
12.65
4.55
6.37
4.23
1.52
3.03
356.062
167.467
4
17
15.65
5.63
10.97
8.67
3.12
2.51
358.574
167.540
5
16.90
6.08
14.19
12.58
4.53
1.56
360.128
167.585
6
19
17.90
6.44
16.31
15.25
5.49
0.95
361.081
167.612
7
20.10
7.24
18.54
17.43
6.27
0.96
362.044
167.640
8
23.65
8.51
21.65
20.10
7.23
1.28
363.326
167.677
9
25.65
9.23
24.16
22.91
8.25
0.99
364.313
167.706
10
32.50
11.70
29.59
26.88
9.68
2.03
366.340
167.765
11
45.20
16.27
40.34
34.97
12.59
3.68
370.024
167.871
12
67.45
24.28
60.29
50.32
18.11
6.17
376.194
168.047
13
274
179.15
64.49
110.01
85.15
30.65
33.84
392.018
168.518
14
203.25
73.17
132.25
121.13
43.61
29.56
393.561
168.553
15
95.35
34.33
106.85
119.55
43.04
-8.71
388.977
168.394
16
40.40
14.54
54.65
80.75
29.07
-14.53
374.450
167.999
17
17.90
6.44
28.46
41.56
14.96
-8.52
365.932
167.753
18
12.45
4.48
18.39
23.43
8.43
-3.95
361.981
167.638
19
12.15
4.37
14.76
16.58
5.97
-1.59
360.389
167.592
20
12.20
4.39
13.33
14.05
5.06
-0.66
359.724
167.573
21
11.55
4.16
12.36
12.85
4.62
-0.47
359.260
167.560
22
8.80
3.17
10.47
11.42
4.11
-0.94
358.321
167.532
23
5.60
2.02
8.01
9.24
3.33
-1.31
357.010
167.494
24
4.80
1.73
6.49
7.25
2.61
-0.88
356.130
167.469
第19时段，q、V的程序计算截屏图
最大下泄流量qm=1m3/s发生在t=14时，正好是q~t曲线与Q~t曲线的交点，即为所求的最大下泄流量。
Z~t曲线图
Q~t、q~t过程曲线图
〔1〕按设计洪水标准进行调洪演算
1）计算并绘制q~
辅助线。
计算时段
。
由公式q=mb
及水位库容曲线绘出q~
辅助线如下。
水库水位Z〔m）
总库容V总〔万m3）
堰顶以上库容V〔万m3）
V/t（m3/s）
q（m3/s）
q/2（m3/s）
V/t+q/2（m3/s）
0
0
0
0
0
168
67.153
27.361
94.514
169
169.542
103.552
273.093
170
275.883
207.267
483.150
2〕调洪计算求q~t过程和库水位过程。
令x=
，求得拟合函数为q=-1.92012*10^（-14）+0.472054*x+0.00108798*x^2+4.44749*10^（-7）*x^3-2.15944*10^（-9）*x^4.。
水位Z=167.3+〔q/m/b/
）^（2/3）。
结果见下表：
时间t〔h）
Q实测〔m3/s〕
平均入库流量〔m3/s〕
下泄流量q（m3/s）
q/2（m3/s）
V/t+q/2（m3/s）
水库水位Z〔m〕
水库库容〔万m3/s〕
0
0
0
0.00
167.300
350.296
1
1.10
0.52
0.26
1.10
167.331
351.379
2
3.05
1.73
0.86
3.63
167.370
352.708
3
5.40
3.51
1.75
7.30
167.412
354.164
4
7.40
5.42
2.71
11.20
167.450
355.470
5
10
9.15
7.29
3.64
14.92
167.483
356.599
6
12
11.00
9.18
4.59
18.64
167.513
357.646
7
12.75
11.02
5.51
22.21
167.541
358.602
8
17
15.25
13.25
6.62
26.43
167.572
359.683
9
19.55
16.63
8.32
32.74
167.616
361.223
10
27.20
22.51
11.26
43.30
167.687
363.665
11
55.85
42.70
21.35
76.64
167.893
370.783
12
86.60
73.04
36.52
120.55
168.149
380.284
86.59
75.07
37.54
123.25
168.164
380.852
88
86.58
77.11
38.55
125.95
168.179
381.420
86.57
79.14
39.57
128.65
168.195
381.988
86.56
81.18
40.59
131.36
168.210
382.556
13
86.55
83.21
41.61
134.06
168.226
383.125
14
68.60
72.23
36.11
119.45
168.142
380.052
15
48.70
55.50
27.75
95.92
168.007
375.051
16
33.10
40.70
20.35
73.52
167.875
370.139
17
22.75
29.65
14.82
55.57
167.765
366.360
18
16.15
21.81
10.91
42.07
167.679
363.387
19
11.95
16.35
8.17
32.21
167.613
361.096
20
9.05
12.44
6.22
24.91
167.561
359.299
21
6.70
9.45
4.73
19.17
167.517
357.792
22
5.05
7.21
3.61
14.77
167.481
356.553
23
3.95
5.58
2.79
11.51
167.453
355.569
24
3.30
4.45
2.23
9.23
167.431
354.832
q~V/△t+q/2曲线
Q~t、q~t过程曲线图
由图可知，最大下泄流量qmm3/s发生在t=13时，正好是q~t曲线与Q~t曲线的交点，即为所求的最大下泄流量。
〔2〕按校核洪水标准进行调洪演算
计算过程与按设计洪水计算一样，结果见下表：
时间〔h）
Q实测〔m3/s〕
平均入库流量〔m3/s〕
下泄流量q（m3/s）
q/2（m3/s）
V/t+q/2（m3/s）
水库水位Z〔m〕
水库库容〔万m3/s〕
0
0.00
0.00
0.00
167.300
350.296
1
1.80
0.85
0.42
1.80
167.344
351.798
2
11
7.05
3.78
1.89
8.00
167.418
354.361
3
12.65
7.97
3.98
16.87
167.494
356.983
4
17
15.65
11.59
5.80
24.56
167.549
358.884
5
16.90
14.10
7.05
29.87
167.583
360.081
6
19
17.90
15.89
7.95
33.67
167.607
360.895
7
20.10
17.88
8.94
37.88
167.632
361.760
8
23.65
20.60
10.30
43.65
167.665
362.897
9
25.65
22.98
11.49
48.70
167.693
363.850
10
32.50
27.46
13.73
58.23
167.742
365.560
11
45.20
35.79
17.89
75.96
167.827
368.508
12
67.45
50.52
25.26
107.63
167.964
373.214
13
274
179.15
104.80
52.40
236.26
168.380
387.576
183.97
110.02
55.01
255.95
168.414
388.768
188.79
115.24
57.62
275.64
168.449
389.959
193.61
120.46
60.23
295.33
168.483
391.151
198.43
125.68
62.84
315.02
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