洪水调节设计课程.docx
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洪水调节设计课程
洪水调节课程设计
选课班级:
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姓名:
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学号。
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21
指导老师:
玄英姬
一、题目:
某水利枢纽工程以发电为主,兼有防洪、供水、养殖等综合效益,电站装机为5000kW,年发电量1372×104kW·h,水库库容0.55亿m3。
挡水建筑物为混凝土面板坝,最大坝高84.80m。
溢洪道堰顶高程519.00m,采用2孔8m×6m(宽×高)的弧形门控制。
水库正常蓄水位525.00m。
电站发电引用流量为10m3/s。
上游防洪限制水位X=(524.5+1/10)=524.6m,下游无防汛要求。
二、分析:
该水利枢纽没有下游防洪要求,一般在洪水来临时,水库将预泄库水至水库防洪限制水位,以便有足够的库容蓄洪或滞洪。
防洪限制水位是水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位,调洪计算从水位524.6m起调。
本工程设计洪水和校核洪水均采用2孔溢洪道泄洪,在洪水期间洪水来临时,先用闸门控制下泄流量q并使其等于洪水来水量Q,使水库水位保持在防洪限制水位不变;当洪水来水量Q继续增大时,闸门逐渐打开;当闸门达到全开后,就不再用闸门控制,下泄流量q随水库水位Z的升高而增大,流态为自由流态,情况与无闸门控制一样。
由题设的条件可以将此工程级别定为中型,则对应的设计洪水重现期可以定为百年一遇(P=1%),校核洪水可以定为千年一遇(P=0.1%),由下表可以定出来水流量,进行演算。
1、工程分等分级规范和洪水标准
2、设计洪水过程
时刻(h)
Q实测(m3/s)
各频率Q(M3/S)
0.1%
1%
2%
5%
0
3.32
50
35
29
20
1
136
296
196
162
121
2
312
680
524
432
357
3
349
1300
727
602
524
4
960
2000
1220
1040
739
5
1670
2300
1390
1130
806
6
1290
2100
1290
1090
775
7
919
1750
1190
1010
698
8
543
1180
853
706
541
9
402
895
647
505
387
10
324
817
483
400
327
11
294
709
437
362
270
12
264
606
398
326
243
13
234
549
348
289
216
14
204
477
294
251
195
15
191
440
283
230
176
16
177
414
263
219
162
17
164
385
245
204
151
18
150
351
224
187
139
19
137
320
204
170
125
20
123
286
183
152
113
21
110
257
171
142
106
22
102
240
154
127
96
23
97
226
144
119
89
24
90
212
135
111
83
三、设计原理及公式:
水量平衡原理:
Q1,Q2—分别为计算时段初、末的入库流量,m3/s;
v1,v2—分别为计算时段初、末水库的蓄水量,m3;
q1,q2—分别为计算时段初、末的下泄流量,m3/s;
--计算时段,本题中取1小时。
蓄泄方程:
式中:
q——通过溢流孔口的下泄流量,m3/s;
n——溢流孔孔口数;
b——溢流孔单孔净宽,m;
g——重力加速度,9.81m/s2;
ε——闸墩侧收缩系数,与墩头形式有关,初步计算可假设为0.92;
m——流量系数,与堰顶形式有关,本工程取0.48;
H0——堰顶水头,m。
四、列表式算法:
1.设计洪水位(P=1%):
(1)根据水位-库容曲线可画出下泄流量和库容曲线图和下泄流量和水位曲线:
库水位Z(m)
溢洪道堰顶水头H(m)
(设计洪水)溢洪道泄量q溢(m3/s)
发电泄量q电(m3/s)
总泄流量q(m3/s)
库容(万m3)
524.6
5.6
414.74
10
424.74
4620.752
525
6
459.97
10
469.97
4683.8
526
7
579.62
10
589.62
4865.82
527
8
708.16
10
718.16
5047.84
528
9
845.01
10
855.01
5229.86
529
10
989.69
10
999.69
5411.88
530
11
1141.79
10
1151.79
5593.9
531
12
1300.98
10
1310.98
5809.12
532
13
1466.94
10
1476.94
6024.34
533
14
1639.42
10
1649.42
6239.56
534
15
1818.17
10
1828.17
6454.78
535
16
2002.99
10
2012.99
6670
536
17
2193.67
10
2203.67
6904.52
537
18
2390.05
10
2400.05
7139.04
538
19
2591.96
10
2601.96
7373.56
539
20
2799.26
10
2809.26
7608.08
540
21
3011.81
10
3021.81
7842.6
(2)列表试算并画出Q-t和q-t以及Z-t、V-t图:
时间t(h)
入库洪水流量Q(m3/s)
时段平均入库流量Q均(m3/s)
时段入库水量Q△t(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q△t(万m3)
时段内存水量变化△V(万m3)
水库存水量V(万m3)
水库水位Z(m)
0
35
0
0
35
0
0
0
4620.752
524.6
1
196
115.5
41.58
196
115.5
41.58
0
4620.752
524.6
2
524
360
129.6
436.092
316.046
113.77656
15.82344
4636.57544
524.7003898
3
727
625.5
225.18
479.782
457.937
164.85732
60.32268
4696.89812
525.07195978
4
1220
973.5
350.46
597.116
538.449
193.84164
156.61836
4853.51648
525.93240567
5
1390
1305
469.8
765.347
681.2315
245.24334
224.55666
5078.07314
527.1660979
6
1290
1340
482.4
901.916
833.6315
300.10734
182.29266
5260.3658
528.16759587
7
1190
1240
446.4
982.263
942.0895
339.15222
107.24778
5367.61358
528.75680464
7.5
1021.5
1105.75
199.035
997.863
990.063
178.21134
20.82366
5388.43724
528.87120778
7.5625
1000.438
1010.969
22.7468025
998.082
997.9725
22.45438125
0.29242125
5388.7296613
528.87281431
7.625
979.375
989.9065
22.27289625
997.945
998.0135
22.45530375
-0.1824075
5388.5472538
528.87181218
7.75
937.25
958.3125
43.1240625
996.631
997.288
44.87796
-1.7538975
5386.7933563
528.86217644
8
853
895.125
80.56125
990.01
993.3205
89.398845
-8.837595
5377.9557613
528.81362356
9
647
750
270
932.971
961.4905
346.13658
-76.13658
5301.8191813
528.39533667
10
483
565
203.4
845.522
889.2465
320.12874
-116.72874
5185.0904413
527.75404044
11
437
460
165.6
753.901
799.7115
287.89614
-122.29614
5062.7943013
527.08215746
12
398
417.5
150.3
673.954
713.9275
257.0139
-106.7139
4956.0804013
526.49588178
13
348
373
134.28
602.431
638.1925
229.7493
-95.4693
4860.6111013
525.97138282
14
294
321
115.56
535.548
568.9895
204.83622
-89.27622
4771.3348813
525.48090804
15
283
288.5
103.86
476.836
506.192
182.22912
-78.36912
4692.9657613
525.05035579
16
263
273
98.28
263
369.918
133.17048
0
4692.9657613
524.6
17
245
254
91.44
245
254
91.44
0
4692.9657613
524.6
18
224
234.5
84.42
224
234.5
84.42
0
4620.752
524.6
19
204
214
77.04
204
214
77.04
0
4620.752
524.6
20
183
193.5
69.66
183
193.5
69.66
0
4620.752
524.6
21
171
177
63.72
171
177
63.72
0
4620.752
524.6
22
154
162.5
58.5
154
162.5
58.5
0
4620.752
524.6
23
144
149
53.64
144
149
53.64
0
4620.752
524.6
24
135
139.5
50.22
135
139.5
50.22
0
4620.752
524.6
由Q-t和q-t图可得,在t=7.5625h时达到最大泄流量qm=998.082(m3/s),此时最高水位Zm=528.872m
2.校核洪水位(P=0.1%):
(1)根据水位-库容曲线可画出下泄流量和库容曲线图和下泄流量和水位曲线:
库水位Z(m)
溢洪道堰顶水头H(m)
(设计洪水)溢洪道泄量q溢(m3/s)
发电泄量q电(m3/s)
总泄流量q(m3/s)
库容(万m3)
524.6
5.6
414.74
10
424.74
4620.752
525
6
459.97
10
469.97
4683.8
526
7
579.62
10
589.62
4865.82
527
8
708.16
10
718.16
5047.84
528
9
845.01
10
855.01
5229.86
529
10
989.69
10
999.69
5411.88
530
11
1141.79
10
1151.79
5593.9
531
12
1300.98
10
1310.98
5809.12
532
13
1466.94
10
1476.94
6024.34
533
14
1639.42
10
1649.42
6239.56
534
15
1818.17
10
1828.17
6454.78
535
16
2002.99
10
2012.99
6670
536
17
2193.67
10
2203.67
6904.52
537
18
2390.05
10
2400.05
7139.04
538
19
2591.96
10
2601.96
7373.56
539
20
2799.26
10
2809.26
7608.08
540
21
3011.81
10
3021.81
7842.6
(2)列表试算并画出Q-t和q-t以及Z-t、V-t图
时间t(h)
入库洪水流量Q(m3/s)
时段平均入库流量Q均(m3/s)
时段入库水量Q△t(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q△t(万m3)
时段内存水量变化△V(万m3)
水库存水量V(万m3)
水库水位Z(m)
0
50
0
0
50
0
0
0
4620.752
524.6
1
296
173
62.28
296
173
62.28
0
4620.752
524.6
2
680
488
175.68
453.932
374.966
134.98776
40.69224
4661.44424
524.85816673
3
1300
990
356.4
580.704
517.318
186.23448
170.16552
4831.60976
525.8120523
4
2000
1650
594
834.826
707.765
254.7954
339.2046
5170.81436
527.67560905
5
2300
2150
774
1147.382
991.104
356.79744
417.20256
5588.01692
529.96767894
6
2100
2200
792
1412.2
1279.791
460.72476
331.27524
5919.29216
531.78767256
7
1750
1925
693
1541.339
1476.7695
531.63702
161.36298
6080.65514
532.67418492
7.25
1607.5
1678.75
151.0875
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11.937105
6092.592245
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7.35
1550.5
1579
56.844
1551.69
1551.291
55.846476
0.997524
6093.589769
532.74524651
7.5
1465
1507.75
81.4185
1549.831
1550.7605
83.741067
-2.322567
6091.267202
532.73248655
8
1180
1322.5
238.05
1519.284
1534.5575
276.22035
-38.17035
6053.096852
532.5227824
9
895
1037.5
373.5
1397.956
1458.62
525.1032
-151.6032
5901.493652
531.68988931
10
817
856
308.16
1261.475
1329.7155
478.69758
-170.53758
5730.956072
530.7529726
11
709
763
274.68
1136.836
1199.1555
431.69598
-157.01598
5573.940092
529.89034223
12
606
657.5
236.7
1022.92
1079.878
388.75608
-152.05608
5421.884012
529.05496106
13
549
577.5
207.9
917.065
969.9925
349.1973
-141.2973
5280.586712
528.27868757
14
477
513
184.68
821.037
869.051
312.85836
-128.17836
5152.408352
527.57448825
15
440
458.5
165.06
734.879
777.958
280.06488
-115.00488
5037.403472
526.94266274
16
414
427
153.72
661.711
698.295
251.3862
-97.6662
4939.737272
526.40609423
17
385
399.5
143.82
599.395
630.553
226.99908
-83.17908
4856.558192
525.94911654
18
351
368
132.48
544.403
571.899
205.88364
-73.40364
4783.154552
525.54584415
19
320
335.5
120.78
494.757
519.58
187.0488
-66.2688
4716.885752
525.18176987
20
286
303
109.08
449.185
471.971
169.90956
-60.82956
4656.056192
524.84757824
21
257
271.5
97.74
393.3348
421.2599
151.653564
-53.913564
4602.142628
524.48193521
22
240
248.5
89.46
240
316.6674
114.000264
0
4602.142628
524.6
23
226
233
83.88
226
233
83.88
0
4602.142628
524.6
24
212
219
78.84
212
219
78.84
0
4602.142628
524.6
说明:
7.35小时达到最高水位Zm=532.745(m)qm=1551.69(m3/s)
五.半图解法:
1.设计洪水位(P=1%):
(1).计算并绘制q-V/△t+q/2、q-V/△t-q/2辅助曲线和q=f(z)曲线:
水库水位Z(m)
总库容V总(万m3)
堰顶以上库容V(万m3)
V/Δt(m3/s)
q(m3/s)
q/2(m3/s)
V/Δt+q/2(m3/s)
519
3756.82
0
0
10
5
5
524.6
4620.752
863.932
2399.8111111
424.74
212.37
2612.1811111
525
4683.8
926.98
2574.9444444
469.97
234.985
2809.9294444
526
4865.82
1109
3080.5555556
589.62
294.81
3375.3655556
527
5047.84
1291.02
3586.1666667
718.16
359.08
3945.2466667
528
5229.86
1473.04
4091.7777778
855.01
427.505
4519.2827778
529
5411.88
1655.06
4597.3888889
999.69
499.845
5097.2338889
530
5593.9
1837.08
5103
1151.79
575.895
5678.895
531
5809.12
2052.3
5700.8333333
1310.98
655.49
6356.3233333
532
6024.34
2267.52
6298.6666667
1476.94
738.47
7037.1366667
533
6239.56
2482.74
6896.5
1649.42
824.71
7721.21
534
6454.78
2697.96
7494.3333333
1828.17
914.085
8408.4183333
535
6670
2913.18
8092.1666667
2012.99
1006.495
9098.6616667
536
6904.52
3147.7
8743.6111111
2203.67
1101.835
9845.4461111
537
7139.04
3382.22
9395.0555556
2400.05
1200.025
10595.080556
538
7373.56
3616.74
10046.5
2601.96
1300.98
11347.48
539
7608.08
3851.26
10697.944444
2809.26
1404.63
12102.574444
540
7842.6
4085.78
11349.388889
3021.81
1510.905
12860.293889
(2)调洪计算
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