洪水调节课程设计

正 文 一、确定防洪标准大米山水库是一座以发电为主的小(一)型水库，下游无防汛要求。查表2.1.1可知工程等别为级，再查表3.2.1可知该水库设计洪水标准为30年一遇的洪水，校核标准为200年一遇的洪水。二、用列表试算法进行调洪演算l 计算原理（1） 水量平衡方程：式中： 分别为计算时段初、末的入库流量， 。 分别为计算时段初、末水库的蓄水量， ； 分别为计算时段初、末的下泄流量， ； 计算时段，取为1小时。（2）无闸门控制的水库堰顶溢流公式：式中m流量系数，其取值见混凝土重力坝设计规范SL319-2005附表A.3-1流量系数表，参见表3；B溢流堰宽度；Hw堰上水头，考虑坝前行进流速水头较小；C上游面坡度影响修正系数，当上游面为铅直面时，C 取1.0；侧收缩系数，根据闸墩厚度及墩头形状而定，可取0.94；s淹没系数，视泄流的淹没程度而定，不淹没时s1.0。l 主要步骤a） 设计标准下的调洪计算1. 引用设计洪水过程线因为设计标准为30年一遇，则p=3.33时的洪水过程线即为设计洪水过程线，如下表1：表1 设计洪水过程线时段Q(m3/s)7248.516958.7(t=1h)（P=3.33%）8345.617731.209.6952118546.7111.81088819402.9223.3111300.620289.9348.8121556.921212.5486.3131587.622152.35132141443.823111.36182.2151206.624832. 求下泄流量与库容关系曲线列出q与V关系曲线计算表表2 大米山水库下泄流量与库容关系表库水位Z（m）溢洪道堰顶水头H（m）流量系数m下泄泄量q(m/s)库容V（万m）227.700.4360.00 20.17227.90.20.4369.21 21.76228.10.40.43626.04 23.38228.30.60.43647.84 25228.50.80.43673.66 26.72228.710.436102.94 28.45228.91.20.436135.32 30.18229.11.40.436170.53 31.96229.31.60.436208.34 33.89229.51.80.436248.60 35.56229.720.436291.17 37.41229.92.20.436335.92 39.26230.12.40.443388.90 41.18230.32.60.448443.46 43.14230.52.80.454502.24 45.1230.730.459563.13 47.14230.93.20.464627.13 49.18231.13.40.468692.75 51.25231.33.60.472761.22 53.33231.53.80.476832.52 55.44231.740.48906.66 57.67231.94.20.484983.63 59.89232.14.40.4871061.26 62.16232.34.60.491141.42 64.43232.54.80.4931224.12 66.79232.750.4961309.34 69.17232.95.20.4981394.28 71.58233.15.40.5011484.37 74.02233.35.60.5031573.85 76.5233.55.80.5051665.51 79233.760.5071759.34 81.53233.96.20.5081851.68 84.1234.16.40.511949.64 86.71234.36.60.5112045.74 89.34234.56.80.5122143.62 92.03234.770.5132243.26 94.73根据表2可以画出qZ、VZ、QV曲线分别如下图所示：3. 确定起始条件并列表试算大米山水库堰顶高程为227.7m，对应库容为20.17万m。当水位达到溢流堰顶高程，下泄流量q随水库水位z的升高而增大，流态为自由流态。所以水库起始条件为：水位为227.7m，相应库容为20.17万m，相应泄量为0。列表试算：表3 设计标准下大米山水库调洪计算时间t（h）入库洪水流量Q （m/s） 时段平均入库流量 （m/s）时段入库水量 （万m）下泄流量q（m）时段平均下泄流量（m/s）时段下泄水量 （万m）时段内水库水量变化 （万m）水库容水量V （万m）水库水位Z（m）09.610.73.85 05.72.05 1.80 20.17 227.70 111.811.421.97 227.93 223.317.556.32 19.415.45.54 0.77 22.74 228.02 348.836.0512.98 42.430.911.12 1.85 24.60 228.25 486.367.5524.32 78.960.6521.83 2.48 27.08 228.54 5132109.1539.29 125.110236.72 2.57 29.66 228.84 6182.2157.156.56 175150.0554.02 2.54 32.19 229.12 7248.5215.3577.53 23920774.52 3.01 35.20 229.46 8345.6297.05106.94 333.1286.05102.98 3.96 39.16 229.89 9521433.3155.99 500.7416.9150.08 5.90 45.06 230.50 10888704.5253.62 848.1674.4242.78 10.84 55.90 231.54 111300.61094.3393.95 1272.51060.3381.71 12.24 68.14 232.61 121556.91428.75514.35 1543.21407.85506.83 7.52 75.66 233.23 131587.61572.25566.01 1593.61568.4564.62 1.39 77.05 233.34 13.051576.8151582.20828.48 1588.31590.9528.64 -0.16 76.89 233.33 13.11566.031576.81528.38 1582.51585.428.54 -0.15 76.74 233.32 13.21544.461566.0356.38 1545.41563.9556.30 0.07 75.71 233.24 13.51515.71530.08165.25 1518.41531.9165.45 -0.20 74.97 233.18 141443.81479.75266.36 1459.21488.8267.98 -1.63 73.34 233.04 151206.61325.2477.07 1227.71343.1483.52 -6.44 66.88 232.51 16958.71082.65389.75 977.41102.55396.92 -7.16 59.72 231.88 17731.2844.95304.18 750863.7310.93 -6.75 52.97 231.27 18546.7638.95230.02 560.6655.3235.91 -5.89 47.08 230.69 19402.9474.8170.93 416.4488.5175.86 -4.93 42.15 230.20 20289.9346.4124.70 300.6358.5129.06 -4.36 37.79 229.74 21212.5251.290.43 220.6260.693.82 -3.38 34.41 229.36 22152.3182.465.66 160.6190.668.62 -2.95 31.46 229.04 23111.3131.847.45 118.1139.3550.17 -2.72 28.74 228.73 248397.1534.97 84101.0536.38 -1.40 27.33 228.50 说明：在t=13h时，水库存水量变化量为正值，而在t=14h时，水库存水量变化量为负值，故在这之间内插四个值。得出最大库容为77.05万m，相应最高水位为233.34m，相应最大泄量为1593.6m/s。并的到入库洪水过程线、下泄洪水过程线以及Zt曲线分别如下图：b） 校核标准下的调洪计算1. 引用校核洪水过程线表4时段Q(m3/s)7278.2161884.3(t=1h)（P=0.5%）8342.3171433.30129445.2181042114.210614.719740.1224.111933.120518.5354.3121577.221362.64102.2132197.922256.85158.2142429.6231876217.2152270.824132.12. 求下泄流量与库容关系曲线该关系如表2所示。3. 列表试算注：初始条件与设计标准调洪相同。表5 大米山水库列表试算计算表（p=0.5）时间t（h）入库洪水流量Q （m/s） 时段平均入库流量 （m/s）时段入库水量 （万m）下泄流量q（m）时段平均下泄流量（m/s）时段下泄水量 （万m）时段内水库水量变化 （万m）水库容水量V （万m）水库水位Z（m）0.0 12.0 13.10 4.72 0.0 7.25 2.61 2.11 20.17 227.70 1.0 14.2 14.5 22.28 227.96 2.0 24.1 19.15 6.89 20.6 17.55 6.32 0.58 22.85 228.03 3.0 54.3 39.20 14.11 46.0 33.30 11.99 2.12 24.98 228.30 4.0 102.2 78.25 28.17 94.1 70.05 25.22 2.95 27.93 228.64 5.0 158.2 130.20 46.87 149.7 121.90 43.88 2.99 30.92 228.98 6.0 217.2 187.70 67.57 209.0 179.35 64.57 3.01 33.92 229.30 7.0 278.2 247.70 89.17 271.7 240.35 86.53 2.65 36.57 229.61 8.0 342.3 310.25 111.69 334.2 302.95 109.06 2.63 39.20 229.89 9.0 445.2 393.75 141.75 433.4 383.80 138.17 3.58 42.78 230.26 10.0 614.7 529.95 190.78 596.4 514.90 185.36 5.42 48.20 230.80 11.0 933.1 773.90 278.60 899.9 748.15 269.33 9.27 57.47 231.68 12.0 1577.2 1255.15 451.85 1513.9 1206.90 434.48 17.37 74.84 233.17 13.0 2197.9 1887.55 679.52 2162.8 1838.35 661.81 17.71 92.55 234.54 14.0 2429.6 2313.75 832.95 2424.0 2293.40 825.62 7.33 99.87 235.07 15.0 2270.8 2350.20 846.07 2296.5 2360.25 849.69 -3.62 96.26 234.81 16.0 1884.3 2077.55 747.92 1916.6 2106.55 758.36 -10.44 85.82 234.03 17.0 1433.3 1658.80 597.17 1468.9 1692.75 609.39 -12.22 73.59 233.07 18.0 1042.0 1237.65 445.55 1068.7 1268.80 456.77 -11.21 62.38 232.12 19.0 740.1 891.05 320.78 763.3 916.00 329.76 -8.98 53.40 231.31 20.0 518.5 629.30 226.55 535.0 649.15 233.69 -7.15 46.25 230.61 21.0 362.6 440.55 158.60 376.7 455.85 164.11 -5.51 40.74 230.05 22.0 256.8 309.70 111.49 267.0 321.85 115.87 -4.37 36.37 229.59 23.0 187.0 221.90 79.88 194.5 230.75 83.07 -3.19 33.18 229.23 24.0 132.1 159.55 57.44 140.0 167.25 60.21 -2.77 30.41 228.93 说明：在t=14h时，水库存水量变化量为正值，而在t=15h时，水库存水量变化量为负值，故在这之间内插二个值。得出最大库容为103.31万m，相应最高水位为235.07m，最大泄量为2424m/s。并的到入库洪水过程线、下泄洪水过程线以及Zt曲线分别如下图：三、用半图解法进行调洪演算 求单辅助线表6 大米山水库q与V/t+q/2关系曲线计算表水库水位Z（m）总库容V（万m）堰顶以上库容V（万m）V/t（m/s）q（m/s）q/2（m/s）V/t+q/2（m/s）227.720.17000.00 0.00 0.00 227.921.761.594.42 9.21 4.60 9.02 228.123.383.218.92 26.04 13.02 21.94 228.3254.8313.42 47.84 23.92 37.34 228.526.726.5518.19 73.66 36.83 55.02 228.728.458.2823.00 102.94 51.47 74.47 228.930.1810.0127.81 135.32 67.66 95.47 229.131.9611.7932.75 170.53 85.26 118.01 229.333.8913.7238.11 208.34 104.17 142.28 229.535.5615.3942.75 248.60 124.30 167.05 229.737.4117.2447.89 291.17 145.58 193.47 229.939.2619.0953.03 335.92 167.96 220.99 230.141.1821.0158.36 388.90 194.45 252.81 230.343.1422.9763.81 443.46 221.73 285.53 230.545.124.9369.25 502.24 251.12 320.37 230.747.1426.9774.92 563.13 281.57 356.48 230.949.1829.0180.58 627.13 313.56 394.15 231.151.2531.0886.33 692.75 346.38 432.71 231.353.3333.1692.11 761.22 380.61 472.72 231.555.4435.2797.97 832.52 416.26 514.23 231.757.6737.5104.17 906.66 453.33 557.50 231.959.8939.72110.33 983.63 491.82 602.15 232.162.1641.99116.64 1061.26 530.63 647.27 232.364.4344.26122.94 1141.42 570.71 693.66 232.566.7946.62129.50 1224.12 612.06 741.56 232.769.1749136.11 1309.34 654.67 790.78 232.971.5851.41142.81 1394.28 697.14 839.94 233.174.0253.85149.58 1484.37 742.19 891.77 233.376.556.33156.47 1573.85 786.93 943.40 233.57958.83163.42 1665.51 832.76 996.17 233.781.5361.36170.44 1759.34 879.67 1050.11 233.984.163.93177.58 1851.68 925.84 1103.42 234.186.7166.54184.83 1949.64 974.82 1159.65 234.389.3469.17192.14 2045.74 1022.87 1215.01 234.592.0371.86199.61 2143.62 1071.81 1271.42 234.794.7374.56207.11 2243.26 1121.63 1328.74 主要步骤1) 设计标准下用半图解法进行调洪计算表7 大米山水库半图解法调洪计算表（p=3.33）时间t（h）入库流量Q（m/s）平均入库流量（m/s）V/t+q/2（m/s）q（m/s）Z（m）09.610.70.0 0.0 227.70 111.810.7 11.4 227.69223.317.5516.9 19.4 227.99 348.836.0533.5 42.2 228.36 486.367.5558.8 79.4 228.98 5132109.1588.6 124.7 229.11 6182.2157.1121.0 175.1 229.32 7248.5215.35161.2 239.1 229.70 8345.6297.05219.2 332.9 229.99 9521433.3319.6 500.9 230.42 10888704.5523.2 847.8 231.24 111300.61094.3769.6 1272.7 232.63 121556.91428.75925.7 1543.1 233.32 131587.61572.25954.8 1593.7 233.48 141443.81515.7876.8 1458.4 233.24 151206.61325.2743.6 1227.7 232.67 16958.71082.65598.6 977.5 231.82 17731.2844.95466.0 749.8 231.25 18546.7638.95355.2 561.0 230.55 19402.9474.8269.0 416.0 230.10 20289.9346.4199.5 300.9 229.58 21212.5251.2149.7 220.5 229.39 22152.3182.4111.7 160.6 229.10 23111.3131.882.8 115.9 228.73 248397.1564.1 87.4 228.38 说明：t=13h时水位最高，为233.48m。最大泄量为1593.7m/s。2) 校核标准下用半图解法进行调洪计算表4 大米山水库半图解法调洪计算表（p=0.5）时间t（h）入库流量Q（m/s）平均入库流量（m/s）V/t+q/2（m/s）q（m/s）Z（m）0.00 12.00 13.10 0.00 0.00 227.70 1.00 14.20 13.10 14.52 227.992.00 24.10 19.15 17.73 20.55 228.133.00 54.30 39.20 36.37 46.48 228.42 4.00 102.20 78.25 68.15 93.42 228.75 5.00 158.20 130.20 104.93 150.09 229.026.00 217.20 187.70 142.53 208.75 229.38 7.00 278.20 247.70 181.48 271.85 229.56 8.00 342.30 310.25 219.88 334.12 229.98 9.00 445.20 393.75 279.51 433.42 230.31 10.00 614.70 529.95 376.05 596.37 230.85 11.00 933.10 773.90 553.57 899.94 231.56 12.00 1577.20 1255.15 908.79 1513.86 233.22 13.00 2197.90 1887.55 1282.47 2162.83 234.55 14.00 2429.60 2313.75 1433.39 2425.17 235.24 15.00 2270.80 2350.20 1358.42 2296.50 234.65 16.00 1884.30 2077.55 1139.47 1914.47 234.04 17.00 1433.30 1658.80 883.79 1470.51 233.12 18.00 1042.00 1237.65 650.94 1067.60 232.10 19.00 740.10 891.05 474.39 764.08 231.31 20.00 518.50 629.30 339.60 534.67 230.58 21.00 362.60 440.55 245.48 376.70 230.02 22.00 256.80 309.70 178.48 267.02 229.54 23.00 187.00 221.90 133.36 194.44 229.20 24.00 132.10 159.55 98.47 140.01 228.91 说明：t=14h时，水位最高为235.24m。最大泄量为2425.17m/s。四、调洪演算成果 表10 频 率项 目设计洪水校核洪水列表试算法最大泄量（m3/s）1593.62424水库最高水位（m）233.34235.07半图解法最大泄量（m3/s）1593.72425.17水库最高水位（m）233.48235.24五、对比两种方法总结1、两种方法计算的最大泄量和最高水位相差不大，表明计算比较精确。2、在计算过程中，将曲线图上的相临两点之间近似成直线，故所取点越多结果越准确。为了使结果精确，应尽量多取点。3、经比较：试算法精确度较高，但算法繁琐；半图解法算法较简单，但精确度比试算法低。4、半图解法只适用于时段相等的调洪计算。否则，只能用列表试算法，因为列表试算法不仅适用于时段相等时的调洪计算，也适用于时段不相等时的调洪计算。