水资源规划与管理课程设计终极版本.docx
《水资源规划与管理课程设计终极版本.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水资源规划与管理课程设计终极版本.docx（33页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
水资源规划与管理课程设计终极版本
水资源规划与管理课程设计
设计题目：
洪水调节设计
网选班级：
2班
学号：
2012101204
姓名：
黄辉
指导老师：
徐刚
2015年1月11日
目录
一、设计目的2
二、设计基本资料2
三、设计任务及步骤3
四、设计计过程4
（一）洪水标准的确定4
（二）特性曲线的绘制4
五、列表试算法运用5
（一）方案I设计洪水标准计算5
（二）方案I校核洪水标准计算8
（三）方案II设计洪水标准计算11
（四）方案II校核洪水标准计算14
六、计算成果选择以及课程总结16
（一）调洪计算成果表以及方案选择16
（二）课程设计总结16
七、附录：
原始资料表格及附表17
（一）、堰顶溢流公式17
（二）、水位－库容曲线17
八、参考文献17
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
某水库以灌溉、防洪为主，兼有发电、供水、养殖等综合效益的大
（2）型水利水电枢纽工程，水库承雨面积450km2，水库总库容2.408亿m3。
挡水建筑物为粘土心墙代料坝，最大坝高38.26m。
溢洪道为开敞式宽顶堰，溢洪道堰顶高程102.70m，采用3孔8m×6m（宽×高）的弧形门控制。
水库正常蓄水位107.00m。
洪水调度自正常蓄水位起调，当设计洪水小于正常蓄水位所对应的最大下泄流量时，控制闸门开度，使下泄流量与来水流量相等；当等于、大于这一下泄流量时，则闸门全开。
洪峰过后，水位回落至正常蓄水位，则下闸控制，维持正常蓄水位不变。
由于该水库需进行除险加固方案设计，现对2个不同溢洪道改建方案进行方案比选。
方案I：
保持溢洪道堰顶高程和单孔宽度不变，由现在的3孔改为5孔；
方案II：
降低溢洪道堰顶高程至Xm，扩大单孔宽度至12m，保持孔数不变；（注：
X=101.00+学号最后1位/10，即101.00m-101.90m），下游无防汛要求。
三、设计任务及步骤
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推求不同溢洪道改建方案的水库下泄流量过程，以及相应的库容、水位变化过程，并给出最后的比选方案建议。
具体步骤：
1、根据工程规模和建筑物的等级，确定相应的洪水标准；
2、用列表试算法进行调洪演算：
a）根据已知水库水位容积关系曲线V～Z和泄洪建筑物方案，用水力学公式求出下泄流量与库容关系曲线q～Z，并将V～Z，q～Z绘制在图上；
b）决定开始计算时刻和此时的q1、V1，然后列表试算，试算过程中，对每一时段的q2、V2进行试算；
c）将计算结果绘成曲线：
Q～t、q～t在一张图上，Z～t曲线绘制在下方。
3、对不同改建方案做对比分析并给出方案比选建议：
四、设计过程
（一）、洪水标准的确定
由基本资料信息得，取该水库设计洪水标准为500年一遇，即选择P=0.2%的典型洪水过程线；取水库的校核洪水标准为2000年一遇，即选择P=0.05%的典型洪水过程线；（典型洪水过程线见附录）。
（二）、特性曲线的绘制
运用水力学公式：
（详细见附录）计算不同水位Z对应的最大下泄流量q并绘制相关曲线。
1、根据已给的数据绘制水库水位容积曲线V-Z如下：
图表1某水库容积特性曲线
2、绘制下泄流量与水库水位关系的q-Z曲线以及与容积关系的q-V曲线。
a、方案I：
堰顶高程102.7m，5孔8m×6m（宽×高）
图表2某水库下泄流量与水位关系q-Z曲线
图表3某水库下泄流量与库容q-V曲线
b、方案II：
堰顶高程X=101.40m，3孔12m×6m（宽×高）
图表4某水库下泄流量与水位关系q-Z曲线
图表5某水库下泄流量与库容q-V曲线
五、列表试算法的运用
（一）、方案I设计洪水标准计算
表一水库调洪计算表
时间
t
（h）
入库流量
Q
（m3/s）
时段平均入库流量
（m3/s）
时段入库水量
Δt（万m3）
下泄流量
q
（m3/s）
时段平均下泄流量
（m3/s）
时段下泄水量
Δt（万m3）
时段内水量变化
ΔV
（万m3）
水库存水量
V
（万m3）
水库水位
Z
（m）
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
（8）
（9）
（10）
0
20
20.5
7.4
20.0
20.5
7.4
0.0
16173.0
107.00
1
21
21.0
16173.0
107.00
2
23
22
7.9
23.0
22
7.9
0.0
16173.0
107.00
3
24
23.5
8.5
24.0
23.5
8.5
0.0
16173.0
107.00
4
26
25
9.0
26.0
25
9.0
0.0
16173.0
107.00
5
28
27
9.7
28.0
27
9.7
0.0
16173.0
107.00
6
29
28.5
10.3
29.0
28.5
10.3
0.0
16173.0
107.00
7
31
30
10.8
31.0
30
10.8
0.0
16173.0
107.00
8
32
31.5
11.3
32.0
31.5
11.3
0.0
16173.0
107.00
9
34
33
11.9
34.0
33
11.9
0.0
16173.0
107.00
10
36
35
12.6
36.0
35
12.6
0.0
16173.0
107.00
11
45
40.5
14.6
45.0
40.5
14.6
0.0
16173.0
107.00
12
64
54.5
19.6
64.0
54.5
19.6
0.0
16173.0
107.00
13
96
80
28.8
96.0
80
28.8
0.0
16173.0
107.00
14
150
123
44.3
150.0
123
44.3
0.0
16173.0
107.00
15
278
214
77.0
278.0
214
77.0
0.0
16173.0
107.00
16
514
396
142.6
514.0
396
142.6
0.0
16173.0
107.00
17
934
724
260.6
703.6
608.8
219.2
41.5
16214.5
107.02
18
1654
1294
465.8
733.1
718.35
258.6
207.2
16421.7
107.14
19
2431
2042.5
735.3
798.6
765.85
275.7
459.6
16881.3
107.39
20
3020
2725.5
981.2
894.9
846.75
304.8
676.4
17557.7
107.77
21
3301
3160.5
1137.8
1008.7
951.8
342.6
795.1
18352.8
108.19
22
3284
3292.5
1185.3
1124.0
1066.35
383.9
801.4
19154.2
108.60
23
3053
3168.5
1140.7
1227.3
1175.65
423.2
717.4
19871.6
108.96
24
2699
2876
1035.4
1310.9
1269.1
456.9
578.5
20450.1
109.24
25
2296
2497.5
899.1
1371.1
1341
482.8
416.3
20866.4
109.44
26
1897
2096.5
754.7
1407.9
1389.5
500.2
254.5
21121.0
109.56
27
1532
1714.5
617.2
1423.5
1415.7
509.7
107.6
21228.5
109.61
28
1216
1374
494.6
1421.0
1422.25
512.0
-17.4
21211.2
109.60
29
953
1084.5
390.4
1403.9
1412.45
508.5
-118.1
21093.1
109.54
30
741
847
304.9
1375.6
1389.75
500.3
-195.4
20897.7
109.45
31
573
657
236.5
1339.2
1357.4
488.7
-252.1
20645.6
109.33
32
444
508.5
183.1
1297.0
1318.1
474.5
-291.5
20354.1
109.20
33
346
395
142.2
1251.2
1274.1
458.7
-316.5
20037.6
109.05
34
273
309.5
111.4
1203.6
1227.4
441.9
-330.4
19707.2
108.88
35
219
246
88.6
1155.2
1179.4
424.6
-336.0
19371.2
108.71
36
179
199
71.6
1107.0
1131.1
407.2
-335.6
19035.6
108.54
37
151
165
59.4
1059.4
1083.2
390.0
-330.6
18705.1
108.37
38
130
140.5
50.6
1013.0
1036.2
373.0
-322.5
18382.6
108.21
39
114
122
43.9
968.0
990.5
356.6
-312.7
18069.9
108.05
40
103
108.5
39.1
924.9
946.45
340.7
-301.7
17768.3
107.88
41
90
96.5
34.7
883.5
904.2
325.5
-290.8
17477.5
107.72
42
88
89
32.0
843.8
863.65
310.9
-278.9
17198.6
107.57
43
87
87.5
31.5
760.0
801.9
288.7
-257.2
16941.5
107.43
44
89
88
31.7
660.0
710
255.6
-223.9
16717.5
107.30
45
90
89.5
32.2
565.0
612.5
220.5
-188.3
16529.3
107.20
46
92
91
32.8
474.0
519.5
187.0
-154.3
16375.0
107.11
47
93
92.5
33.3
373.0
423.5
152.5
-119.2
16255.8
107.05
48
91
92
33.1
272.0
322.5
116.1
-83.0
16172.9
107.00
27
1532
1714.5
1423.50
21228.5
109.61
27.5
1374
1453
261.5
1424.25
1423.875
256.3
5.2
21233.8
109.61
28
1216
1295
233.1
1421.00
1422.625
256.1
-23.0
21210.8
109.60
27
1532
1423.50
21228.5
109.61
27.25
1453
1492.5
134.3
1424.39
1423.945
128.2
6.2
21234.7
109.61
27.5
1374
1413.5
127.2
1424.25
1424.32
128.2
-1.0
21233.7
109.61
27.25
1453
1424.39
0.0
21234.7
109.61
27.33
1426.7
1439.83
43.2
1424.44
1424.415
42.7
0.5
21235.2
109.61
27.42
1400.3
1413.5
42.4
1424.41
1424.425
42.7
-0.3
21234.8
109.61
27.5
1374
1387.16
41.6
1424.25
1424.345
42.7
-1.1
21234.1
109.61
试算法计算过程如下：
1、确定调洪的起始条件。
本题洪水调度自正常蓄水位起调，即Z=107.0m，相应的库容V=16173（万m3），另由信息得初始下泄流量q1=20（m3/s）。
2、计算时段平均入库流量和时段入库水量。
先将p=0.2%洪水过程线划分计算时段，选择计算时段Δt=1h=3600s。
第
（1）栏：
时间段Δt=1h，合计48个时间段，即洪水过程一共48小时。
第
（2）栏：
将500年一遇的洪水即P=0.2%的洪水过程线填入。
第（3）栏：
时段平均入库流量
=（Q1+Q2）/2，例如
=（20+21）/2=20.5m3/s。
第（4）栏：
时段入库水量
Δt，例如20.5×0.36=7.4（万m3）。
3、逐时段试算求泄流过程q~t。
因时段末下泄流量q2与该时段水库内蓄水量变化有关，而蓄水量的变化程度又决定了q2的大小，故需试算q2，并将试算加过填入。
第（5）栏：
（a）、当入库流量Q≤697.7（m3/s）（Z=107.00m对应的下泄量）时，取q=Q,来多少水就下泄多少水。
例如t=0时，Q1=20m3/s、Q2=21m3/s，则q1=20m3/s、q2=21m3/s。
（b）、当入库流量Q>697.7（m3/s）时，假定一个合适的q2，按照ΔV=V2-V1，计算得到V2，根据V2用线性内插查q-V曲线得到一相应的q2并与假定的q2比较，如相等则假定正确，否则重新假定直到相等为止。
例如t=17h时，V1=16173m3、Q1=514m3/s、Q2=934m3/s，假定q2=703.6m3/s，则ΔV=
Δt-
Δt=260.6-219.2=41.4（万m3），时段末水库水量V2=V1+ΔV=16173+41.4=16214.4（万m3），查询q-V曲线的q2=703.6m3/s，与原假定符合，假定值正确。
（C）、以上一时段求得正确的q2、V2作为下一时段的q1、V1，继续重复以上b的演算步骤，此步骤用计算机excle完成。
第（6）栏：
时段平均下泄流量
=（q1-q2）/2。
例如t=0,
（20+21）/2=20.5m3/s
第（7）栏：
时段下泄水量
Δt（万m3）
第（8）栏:
时段内水量变化ΔV=（
Δt-
Δt）（万m3）
第（9）栏:
水库存水量V=（V1+ΔV）（万m3）
第（10）栏:
有V的值查询V-Z曲线得到相应的Z的值。
4、从上表第
（1）、
（2）、（5）栏可绘制洪水流量过程线。
第
（1）、（10）栏可以绘制水库调洪后的水位过程线。
5、绘制Q-q-t曲线和Z-t曲线，推求最大下泄流量qmax和设计洪水位Z设。
按照Δt=1h，从绘制的Q-q-t曲线可知，Q=qmax发生在t=27h~28h之间时。
取t=30min、15min、5min为时间段进行线性内插找到qmax的值。
由上表可以得到近似的qmax=1424.44（m3/s），对应的t=27.33h=27h20min，查询q-Z曲线得到Z设=109.61m。
图表1-1某水库设计洪水过程线与下泄流量过程线
图表1-2某水库调洪后的水位过程线
（二）、方案I校核洪水标准计
表二水库调洪计算表
时间
t
（h）
入库流量
Q
（m3/s）
时段平均入库流量
（m3/s）
时段入库水量
Δt（万m3）
下泄流量
q
（m3/s）
时段平均下泄流量
（m3/s）
时段下泄水量
Δt（万m3）
时段内水量变化
ΔV
（万m3）
水库存水量
V
（万m3）
水库水位
Z
（m）
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
（8）
（9）
（10）
0
22
22.85
8.2
22
22.85
8.2
0.0
16173.0
107.00
1
23.7
23.7
16173.0
107.00
2
25.5
24.6
8.9
25.5
24.6
8.9
0.0
16173.0
107.00
3
27.2
26.35
9.5
27.2
26.35
9.5
0.0
16173.0
107.00
4
28.9
28.05
10.1
28.9
28.05
10.1
0.0
16173.0
107.00
5
30.6
29.75
10.7
30.6
29.75
10.7
0.0
16173.0
107.00
6
32.4
31.5
11.3
32.4
31.5
11.3
0.0
16173.0
107.00
7
34.1
33.25
12.0
34.1
33.25
12.0
0.0
16173.0
107.00
8
35.8
34.95
12.6
35.8
34.95
12.6
0.0
16173.0
107.00
9
37.5
36.65
13.2
37.5
36.65
13.2
0.0
16173.0
107.00
10
39.6
38.55
13.9
39.6
38.55
13.9
0.0
16173.0
107.00
11
45
42.3
15.2
45
42.3
15.2
0.0
16173.0
107.00
12
60.6
52.8
19.0
60.6
52.8
19.0
0.0
16173.0
107.00
13
89.9
75.25
27.1
89.9
75.25
27.1
0.0
16173.0
107.00
14
150.4
120.15
43.3
150.4
120.15
43.3
0.0
16173.0
107.00
15
323.5
236.95
85.3
323.5
236.95
85.3
0.0
16173.0
107.00
16
650.9
487.2
175.4
650.9
487.2
175.4
0.0
16173.0
107.00
17
1228.8
939.85
338.3
710.9
680.9
245.1
93.2
16266.2
107.05
18
2194.8
1711.8
616.2
761.0
735.95
264.9
351.3
16617.5
107.25
19
3194.6
2694.7
970.1
857.7
809.35
291.4
678.7
17296.3
107.62
20
3905.6
3550.1
1278.0
992.7
925.2
333.1
945.0
18241.2
108.13
21
4180.4
4043
1455.5
1146.7
1069.7
385.1
1070.4
19311.6
108.68
22
4062.1
4121.25
1483.7
1297.2
1221.95
439.9
1043.7
20355.4
109.20
23
3680.8
3871.45
1393.7
1427.8
1362.5
490.5
903.2
21258.6
109.62
24
3167.9
3424.35
1232.8
1529.2
1478.5
532.3
700.5
21959.1
109.95
25
2622.4
2895.15
1042.3
1599.2
1564.2
563.1
479.1
22438.2
110.17
26
2107.4
2364.9
851.4
1638.5
1618.85
582.8
268.6
22706.8
110.29
27
1655.4
1881.4
677.3
1651.0
1644.75
592.1
85.2
22792.0
110.33
28
1278.6
1467
升级会员 