1、洪水調節課程設計洪水調節課程設計任務書一、設計目的1、洪水調節目的：定量地找出入庫洪水、下泄洪水、攔蓄洪水的庫容、水庫水位的變化、泄洪建筑物型式和尺寸間的關系，為確定水庫的有關參數和泄洪建筑型式選擇、尺寸確定提供依據；2、掌握列表試算法和平圖解法的基本原理、方法、步驟及各自的特點；3、了解工程設計所需洪水調節計算要解決的課題；4、培養學生分析問題、解決問題的能力。二、設計基本資料某水利樞紐工程以發電為主，兼有防洪、供水、養殖等綜合效益，電站裝機為5000KW ,年發電量1372 X104 kw h,水庫庫容0.55億m3。擋水建筑物為 混凝土面板壩，最大壩高84.80m。溢洪道堰頂高程519.

2、00m ,采用2孔8mx 6m （寬X高）的弧形門控制。水庫正常蓄水位 525.00m。電站發電引用流量為 10m 3/s。本工程采用2孔溢洪道泄洪。在洪水期間洪水來臨時，先用閘門控制下泄流 量q并使其等于洪水來水量 Q,使水庫水位保持在防洪限制水位不變；當洪水 來水量Q繼續增大時，閘門逐漸打開；當閘門達到全開后，就不再用閘門控制， 下泄流量q隨水庫水位z的升高而增大，流態為自由流態，情況與無閘門控制 一樣。上游防洪限制水位Xm （注：X=524.5+學號最后1位/10 ,即 524.5m-525.4m ）,下游無防汛要求。三、設計任務及步驟分別對設計洪水標準、校核洪水標準，按照上述擬定的泄洪

3、建筑物的類型、尺寸和水庫運用方式，分別采用列表試算法和半圖解法推求水庫下泄流量過程，以及相應的庫容、水位變化過程。具體步驟：1、根據工程規模和建筑物的等級，確定相應的洪水標準；2、用列表試算法進行調洪演算：a）根據已知水庫水位容積關系曲線 VZ和泄洪建筑物方案，用水力學公 式求出下泄流量與庫容關系曲線 qZ,并將VZ, qZ繪制在圖上;b）決定開始計算時刻和此時的qi、Vi,然后列表試算，試算過程中，對每 一時段的q2、V2進行試算；c）將計算結果繪成曲線：Qt、qt在一張圖上，Zt曲線繪制在下方。3、用半圖解法進行調洪計算：a） 繪制三條曲線：V/ Zt-q/2=f i（z）、V/ Zt+q

4、/2=f 2（z）、q=f（z）;b）進行圖解計算，將結果列成表格。4、比較分析試算法和平圖解法調洪計算的成果四、時間安排和要求1、設計時間為1周；2、成果要求：設計說明書編寫要求條理清楚、附圖繪制標準。列表試算法要求采用手工計算，熟悉過程后可編程計算，如采用編程計算需提供程序清單及相應說明。設計成果請獨立完成，如有雷同則二者皆取消成績，另提交成果時抽查 質詢。五、參考書：1、水利水電工程等級劃分及洪水標準 (SL252-2000)2、水利水能規劃附錄：一、堰頂溢流公式：q nb m 2gH03/2式中：q通過溢流孔口的下泄流量，m 3/s ;n 溢流孔孔口數；b溢流孔單孔凈寬，m ；g重力加

5、速度，9.81m/s 2；e閘墩側收縮系數，與墩頭形式有關，初步計算可假設為0.92;m 流量系數，與堰頂形式有關，可查表，本工程取0.48;Ho頂水頭，m o二、設計洪水過程時刻(h)Q 實測(m 3/s )各頻率Q (M3/S)0.1%1%2%5%03.325035292011362961961621212312680524432357334913007276025244960200012201040739516702300139011308066129021001290109077579191750119010106988543118085370654194028956475053871

6、032481748340032711294709437362270122646063983262431323454934828921614204477294251195151914402832301761617741426321916217164385245204151181503512241871391913732020417012520123286183152113211102571711421062210224015412796239722614411989249021213511183三、水位一庫容曲線高程（m ）450460470480490500505庫容（104m3）018113

7、.5359.3837.21573.2043.62高程（m ）510515520525530535540庫容（104m3）2583.3201.3895.4683.5593.66707842.337896四、工程分等分級規范和洪水標準表2. L1 永利水電工程分等指除工程等別工程規模水庫總 庫容Cl（jEm3）防洪灌砥供球發電保護城翻及 工礦企叱的 重要性保護表出市）涉積市 泊面 一 a建溉面租小畝）供水對象 重要性裝機C104kW1大門）型510知鬼重要&00:20凸分150特別重要L201大2）型LOb 0英矍5 g7GC150-50重要120 - 303中型1 .。Q中等1OO3d60755

8、05中等305W小m蟲1 口匚1”般2息獸5 5艇51V小（2）型0* 01 - 0. 001V53。,51表山區、丘陡區水利水電工程永久性水工建筑物洪水標準重現期1年兄項 目水工建筑物級別12345設計10(X1-51)000-4001QU-5。50-39JO-20 i校 核土石域可能易人洪水 （PMF）或 CT）0（15C00-2O00 L 2D00100。_J100070。300200在凝土收、 漿砌石壩6000-2(1 DC20001000。（川5。0的。20U2W 10。洪水調節課程設計說明書、設計說明由洪水調節課程設計任務書中提供的材料可知，該水利樞紐工程電站裝機50000KW ,

9、水庫總容積為 0.55億 m3 ,由水利水電工程等級劃分及洪水標準（SL252-2000 ）知，該水利樞紐工程等級為出級， 工程規模為中型，故采用100年一遇（1%） 進行洪水設計，1000年一遇（0.1%）進行洪水校核。溢洪道堰頂高程為519.00m ,采用2孔8m X6m （寬X高）的弧形門控制。水 庫正常蓄水位 525.00m,上游防洪限制水位為 525.0m。電站發電引用流量為 10m 3Zso在洪水期間洪水來臨時，先用閘門控制下泄流量q并使其等于洪水來水量Q,使水庫水位保持在防洪限制水位不變；當洪水來水量Q繼續增大時，閘門逐漸打開；當閘門達到全開后，就不再用閘門控制，下泄流量 q隨水

10、庫水 位z的升高而增大，流態為自由流態，情況與無閘門控制一樣。、計算過程根據該水利樞紐工程水庫一一庫容曲線表（表一）繪出 ZV曲線（圖一）如下:根L：水位庫容曲線庫水位Z （m）庫容V （萬m3）4500.004559.0046018.0046565.75470113.50475236.40480359.30485598.25490837.204951205.405001573.605052043.205102583.305153201.305193756.825203895.705254683.805305593.905356670.005407842.605459015.20（一）、設計洪

11、水的計算A、列表試算法進行調洪演算:.列表計算q-Z曲線關系，計算并繪制q-V曲線閘門全開條件下，根據堰頂溢流公式：q nb mT2gHo3/2 式中：n 2;b 8m;0.92 ;m 0.48; g 9.81m/s2; H0 Z 519m;表二：該水利樞納下泄流量q 水位Z關系曲線庫水位Z(m)堰頂水頭 H(m)溢洪道卜泄流量q溢(m3/s)發電站引用流量q電(m3/s)總泄流量q(m 3/s)庫容V(m3)525.56.5518.6410528.644774.815267579.6210589.624865.82526.57.5642.8210652.824956.835278708.16

12、10718.165047.84527.58.5775.5810785.585138.855289845.0110855.015229.86528.59.5916.4010926.405320.8752910989.6910999.695411.88529.510.51064.84101074.845502.89530111141.79101151.795593.90530.511.51220.52101230.525701.51531121300.98101310.985809.12531.512.51383.13101393.135916.73532131466.94101476.94602

13、4.34* *532.513.51552.38101562.386131.95533141639.42101649.426239.56533.514.51728.03101738.03634717101828.176454.78534.515.51909.84101919.846562.39535162002.99102012.996670.00535.516.52097.61102107.616787.26536172193.67102203.676904.52536.517.52291.16102301.167021.78537182390.05102400.05

14、7139.04537.518.52490.33102500.337256.30538192591.96102601.967373.56538.519.52694.95102704.957490.82539202799.26102809.267608.08539.520.52904.89102914.897725.34540213011.81103021.817842.60由上表可得該水利樞紐的 q Z關系曲線:圖二:某水利柜鈿Q一工關系曲線545圖二:某水利柜鈿Q一工關系曲線545520erm 8 08 000園 nrreo9m CIO口而 8oogCJ 006昌 OCT099I oa -OO

15、I 86區 口, 口 OOI 8 .OQffi OF gm UU Ullb不坦濠望q(支方米/秒)圖三二某水利抵細美系曲或4500.05000.05500.06000.0圖三二某水利抵細美系曲或4500.05000.05500.06000.06500.07000.07500.08000.0庫備(米)制、莉丹以JB-悝旗K.調洪計算求q-t過程和Z-t過程(1)確定調洪起始條件。由于水庫溢洪道由閘門控制，起調水位為防洪限制水位。初始時刻洪水來臨時，在0至1時段，由閘門控制下泄流量 q,使其等于洪水來水量 Q, 水庫水位保持在防洪限制水位525m不變。第2時段開始，洪水來水量 Q繼續增大，溢洪洞閘

16、門逐漸打開直至全開，下泄流量 q 隨水庫水位Z的升高而增大。(2)從第2小時開始調洪，取t=1h=3600s 。根據水量平衡方程 TOC o 1-5 h z 11（Q q）t 1（QiQ2）t 1（qiq?）t Y2M V 22第（3）欄時段入庫平均流量 Q=（Qi+Q2）/2;第（4）欄時段入庫水量為 Q =Q *3600s=0.36 Q （萬m3）;第（5）欄由起始已知時段qi、Vi以及入庫流量Qi、Q2 ,假設時段末下泄流量q2 , 由式即可求出AV,而V2 Vi V;由表二q-V關系曲線由V2線性插值得出q2。 若與假設值相同，則q2即為所求；否則重新假設試算。上一時段末的 q2、V2

17、為 下一時段初的qi、Vi,逐時段求出q-t線；第（6）欄時段下泄流量q qi q2 /2 ;第（7）欄時段下泄水量q t 0.36q （萬m3/s）;第（8）欄時段水量變化 V Q t q t;第（9）欄水庫存水量V2 ViV;第（i0）欄水庫水位Z由q-v曲線線性插值求得。當下泄過程中水位回降到防洪限制水位時，如下表中的 i6時，啟用閘門控 制下泄流量，使水位保持在防洪限制水位 525m不變。結合水庫q=f（V）關系曲線線性插值逐時段對設計洪水進行試算，計算結果 如表三所示：表三：水庫設計洪水（i%）調洪演算時問實測入庫洪水時段平均入庫8M:時段入庫水量下泄8M:時段平均下泄時段下泄水量時

18、段水量變化水庫存水量水庫水位* *流量t(h)Q(m3/s)Q(m 3s)(萬m3)q(m 3/s)q(m3/s)q_At(萬m 3)N(萬m3)V(萬 m3)Z(m)(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)03535.04683.8525.0115.541.6115.541.60.01196196.04683.8525.0360.0129.6335.8120.98.72524475.64692.5525.0625.5225.2491.2176.848.33727506.84740.9525.3973.5350.5556.6200.4150.141220606.54890

19、.9526.11305.0469.8686.6247.2222.651390766.85113.6527.41340.0482.4836.4301.1181.361290906.05294.8528.41240.0446.4948.0341.3105.171190990.05400.0528.91021.5367.7994.0357.89.9* *8853998.15409.9529.0750.0270.0966.5347.9-77.99647935.05331.9528.6565.0203.4889.4320.2-116.810483843.85215.1527.9460.0165.6797

20、.9287.2-121.611437752.05093.5527.3417.5150.3713.3256.8-106.512398674.54987.0526.7373.0134.3640.7230.7-96.413348606.94890.6526.1321.0115.6575.9207.3-91.714294544.84798.9525.6288.5103.9517.9186.4-82.615283490.94716.3525.2273.098.3363.4130.8-32.516263235.84683.8525.0254.091.4240.486.54.917245245.04683.

21、8525.0234.584.4234.584.40.018224224.04683.8525.0214.077.0214.077.00.0* *19204204.04683.8525.0193.569.7193.569.70.020183183.04683.8525.0177.063.7177.063.70.021171171.04683.8525.0162.558.5162.558.50.022154154.04683.8525.0149.053.6149.053.60.023144144.04683.8525.0139.550.2139.550.20.024135135.04683.852

22、5.0Q-t、q-t曲線相交點可能不是最大值，對洪峰附近處加密，結果如下:表四：水庫設計洪水（1%）調洪演算洪峰附近時段加密時間實測入庫洪水時段平均入庫時段入庫水量下泄時段平均下泄時段下泄水量時段水量變化水庫存水量水庫水位TQQQZtQQq （萬N（萬V（Z* *(h)(m 3s)(m 3/s)(萬m3)(m 3/s)(m 3/s)m 3)m3)萬m 3)(m)71190990.05400.528.91105.398.11005.0361.836.307.51021.581020.5436.529.1937.3337.401009.1363.3-25.838853998.15409.529.0

23、801.5288.5973.2350.4-61.898.5750948.35348.528.7698.5251.5941.7339.0-87.519647935.05331.528.69由表三繪制 Qt、q-t以及Z-t曲線:時邕t小時）閨五二某水利隹翅的八關系曲班由上表查得設計洪水最大下泄流量qm=1020.0m 3/s,水庫最高水位為 Zm=529.1mB.半圖解法進行調洪演算：1.計算并繪制單輔助線計算中V取溢洪道堰頂以上庫容，計算時段取 t=1h。計算過程如下:第（3）欄 V=V 總一V519=V 總一3756.82 （m3）;第（4）欄V-（萬m3/s）;t 0.36第（5）欄由表二

24、q-Z關系曲線查得；第（6）欄為第（5）欄的一半；第（7）欄=第（4）欄+第（6）欄；計算結果見表五：q表五：某水利樞紐的f(r)輔助曲線計算表（P=1% ）水庫水位 Z（m）總庫容V（萬 m3）堰頂以上庫容v（萬V/A (m3/s)q(m 3/s)q/2 q(m 3/s)、）* *m3)(m 3s)(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)5254683.8927.02575.0470.0235.02810.0525.54774.81018.02827.8528.6264.33092.15264865.81109.03080.6589.6294.83375.4526.54956.81200.

25、03333.3652.8326.43659.75275047.81291.03586.1718.2359.13945.2527.55138.91382.13839.2785.6392.84232.05285229.91473.14091.9855.0427.54519.4528.55320.91564.14344.7926.4463.24807.95295411.91655.14597.5999.7499.85097.3529.55502.91746.14850.31074.8537.45387.75305593.91837.15103.11151.8575.95679.0530.55701.

26、51944.75401.91230.5615.36017.25315809.12052.35700.81311.0655.56356.3531.55916.72159.95999.71393.1696.66696.35326024.32267.56298.61476.9738.57037.1532.56132.02375.26597.81562.4781.27379.05336239.62482.86896.71649.4824.77721.4533.56347.22590.47195.61738.0869.08064.65346454.82698.07494.41828.2914.18408

27、.5* *534.56562.42805.67793.31919.8959.98753.35356670.02913.28092.22013.01006.59098.7535.56787.33030.58418.12107.61053.89471.95366904.53147.78743.62203.71101.89845.4536.57021.83265.09069.42301.21150.610220.05377139.03382.29395.02400.11200.010595.0537.57256.33499.59720.82500.31250.210971.05387373.6361

28、6.810046.72602.01301.011347.6538.57490.83734.010372.22704.91352.511724.75397608.13851.310698.12809.31404.612102.7539.57725.33968.511023.62914.91457.412481.15407842.64085.811349.43021.81510.912860.3閨六；基/承版包的閨六；基/承版包的，尸rWArW為惆助用1級利用表五中第（5）、（7）兩欄相應的數據繪制成單輔助線如圖六所示:於仁商)刪料利修2、調洪計算求qt過程和Zt過程調洪的起始條件與試算法相同，計

29、算過程如下: 第（1）、（2）欄由題目中給出;第（3）第（4）欄Q （Qi Q2）/2,逐時段求平均值，上一時段Q2為下一時段第（3）第（4）Vq Vq欄(72)2(X2)1Q。；第（5）欄由表五線性插值求得;第（第（5）欄由表五線性插值求得;第（6）欄由表二q-Z關系曲線插值得到;計算結果見表六:表六：某水利樞紐的設計洪水平圖解法計算表 （P=1%）時間t(h)入庫流量Q（m 3/s）平均入庫Q（m3/s）V/ d+q/2(m 3/s)q(m 3/s)Z(m)(1)(2)(3)(4)(5)(6)0352810.035.0525.0115.511962890.5196.0525.0360.02

30、5243054.5520.8525.4625.537273159.2543.1525.6973.5412203589.6637.2526.4* *1305.0513904257.4791.7527.51340.0612904805.6925.8528.51240.0711905119.81005.5529.01021.588535135.81009.6529.1750.096474876.2943.7528.6565.0104834497.5849.7528.0460.0114374107.8756.4527.3417.5123983768.9677.8526.7373.0133483464.

31、1609.3526.2321.0142943175.7546.7525.6288.5152832917.6492.3525.2* *273.0162632874.0263.0525.0254.0172452865.0245.0525.0234.5182242854.5224.0525.0214.0192042844.5204.0525.0193.5201832834.0183.0525.0177.0211712828.0171.0525.0162.5221542819.5154.0525.0149.0231442814.5144.0525.0139.5241352810.0135.0525.0

32、Q-t、q-t曲線相交點可能不是最大值，對洪峰附近處加密，結果如下:* *表七：半圖解法洪峰附近加密計算表(P=1% )時間t(h)入庫流量Q(m 3/s)平均入庫流量Q(m 3/s)V/At+q/2(m 3/s)q(m 3/s)Z(m)711905119.81005.5529.01105.87.51021.55220.11031.4529.2937.388535135.81009.6529.1由以上兩表繪制 Qt、qt以及Zt曲線:530.0 529.0|即。3 526.0525.054.0 C去這關系嗨k1002003004Q0500600TOQ800SOOWOO11COT遑q (立方米/

33、砂)由上表查得設計洪水最大下泄流量qm=1031.4m 3/s ,水庫最高水位為 Zm=529.2m（二）、校核洪水的計算A、試算法.qV, VZ和qZ曲線與設計洪水中的相同。.調洪計算求qt過程和Zt過程。起調水位為525m ,相應庫容查表一為 4683.8萬m3。用試算法對每一時段的q2、V2進行調?計算，計算時段為1ho詳細過程同表三，計算結果見表八:表八：水庫校核洪水（0.1% ）調洪演算時間入庫洪水時段平均入庫時段入庫水量下泄流量時段平均下泄時段下泄水量時段水量變化水庫存水量水庫水位t (h)QQQ q(m 3q(m 3q/1兇VZ(m)* *（m3/s）（m 3s）（萬 m3）/s

34、）/s）（萬 m3）（萬m3）（萬 m3）05050.04683.8525.0173.062.3173.062.30.01296296.04683.8525.0488.0175.7393.9141.833.92680491.84717.7525.2990.0356.4544.9196.2160.231300598.04877.9526.01650.594.0720.0259.2334.8420000841.95212.7527.92150.774.01007.362.8411.25230001173.785623.9530.12200.792.01296.466.6325.4621000141

35、8.515949.3531.71925.693.01481.533.3159.77175001544.246109.0532.41465.527.41534.552.3-24.98118001524.436084.1532.31037.373.51464.527.1-153.6989551403.925930.5531.6856.0308.21338.481.7-173.5* *108171272.005757.0530.8763.0274.71212.436.5-161.8117091152.845595.2530.0657.5236.71088.391.7-155.0126061023.1

36、05440.3529.2577.5207.9966.6348.0-140.113549910.25300.2528.4513.0184.7861.5310.1-125.514477812.95174.7527.7458.5165.1770.9277.5-112.415440728.85062.3527.1427.0153.7694.2249.9-96.216414659.54966.1526.6399.5143.8630.5227.0-83.217385601.54882.9526.1368.0132.5576.2207.4-74.918351550.94808.0525.7335.5120.

37、8528.1190.1-69.319320505.34738.6525.3303.0109.1455.3163.9-54.820286405.44683.8525.0271.597.7331.2119.2-21.5* *21257257.04683.8525.0248.589.5248.589.50.022240240.04683.8525.0233.083.9233.083.90.023226226.04683.8525.0219.078.8219.078.80.024212212.04683.8525.0Q-t、q-t曲線相交點可能不是最大值，對洪峰附近處加密，結果如下:表九：水庫校核洪水

38、（0.1% ）洪峰附近加密計算表時間入庫洪水時段平均入庫時段入庫水量下泄流量時段平均下泄時段下泄水量時段水量變化水庫存水量水庫水位t (h)Q(m3/s)Q(m 3/s)Q.A(萬 m3)Q(m 3/s)Q(m 3/s)qZl(萬m3)兇(萬 m3)V(萬 m3)Z(m)621001418.55949.3531.72012.5724.51492.3537.2187.36.519251566.16136.532.5* *1837.661.51564.563.398.267175051563.276109.532.41607.578.71569.565.013.707.25160851575.46

39、148.532.1393.501.871570.565.4-63.7467.5146581565.666136.532.51322.476.11545.556.2-80.108118051524.406084.532.31由上表繪制 Qt、q-t以及Zt曲線:時刻（時）圖十：樟慌泮木工一寸詞看鰭由上表查得設計洪水最大下泄流量qm=1575.7m 3/s ,水庫最高水位為 Zm=532.6m 。B、半圖解法.由上述列表試算法得到的qV曲線計算并繪制 (f=V/及+q/2)Z 輔助曲線，見表六;.調洪計算求qt過程和Zt過程。詳細計算過程見表十：表十：某水利樞紐的半圖解法校核洪水計算表 (P=1%)時間t(h)入庫流量Q(m 3/s)平均入庫流量Q(m 3/s)V/ d+q/2(m 3/s)q(m 3/s)Z(m)050173.0488.02810.050.0525.012962933.0296.0525.0* *26803125.0535.7525.6990.0313003579.3634.9526.41650.0420004594.3873.5528.12150.0523005870.81196.4530.32200.0621006874.31436.9531.81925.0717507362.41558.2532.51465.081180