完整word版洪水调节课程设计 三峡大学.docx

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完整word版洪水调节课程设计三峡大学

《水资源规划及利用》课程设计

计算说明书

姓名：

何明明

学号：

2013101227

专业：

水利水电工程

三峡大学水利与环境学院

2016年1月

洪水调节

1、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。

2、设计基本资料

大峡水电站枢纽位于湖北省竹溪县境内，泉河流域规划中梯级电站的第三级，工程距天宝乡3km，距竹溪县城83km。

拦截堵河西支泗河上游的一级支流泉河。

河流全长82.2km，流域面积894.6km2，大峡电站坝址以上流域面积482.70km2，占全流域的53.96%，河长43.7km，河床比降14.3‰。

多年平均径流量为11.2m3/s，多年平均径流总量为3.53亿m3，多年平均径流深为733.9mm。

大峡电站水库正常蓄水位选为565m，汛限水位563.5m，死水位552m，其相应的死库容为407万m3，调节库容1333万m3，库容系数3.8%。

依据《防洪标准》（GB50201—94）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000），本工程项目为中型水库。

电站总装机容量20MW，保证出力1.9MW，年发电量0.603亿kW·h。

水库挡水建筑物为混凝土重力坝，最大坝高88m。

溢洪形式表孔泄流，溢洪道堰顶高程555m，采用2孔12×10.5（宽×高）的弧形门控制。

大峡水库调洪规则如下：

起调水位取Xm（注：

X=563.5+学号最后1位/10，即563.5m-564.5m），当来量较小时，启用并控制闸门开启度，使泄量等于来量，水库水位维持正常蓄水位不变；当来水增大，并大于闸孔全开的泄量时，闸门全开敞泄库水位上升，直至达到最高洪水位。

3、洪水标准确定

1）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水库下泄流量过程，以及相应的库容、水位变化过程。

具体步骤：

2）根据工程规模和建筑物的等级，确定相应的洪水标准；

3）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。

4）将计算结果填写在调洪成果表中

3.1设计洪水标准

设计洪水：

为解决各类防洪问题，所提供的作为规划设计依据的各种设计标准的洪水，设计洪水三要素：

设计洪峰流量、设计洪量、设计洪水过程线，根据“水利水电工程分等指标”，将该水利枢纽工程工程等别定为中型；根据《山区，丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物洪水标准[重现期（年）]》，可查得，该工程设计洪水标准选为100年（即百年一遇（1%）洪水进行设计）。

洪水过程线如表

（一）。

3.2校核洪水标准

根据“水利水电工程分等指标”，将该水利枢纽工程工程等别定为中型；根据《山区，丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物洪水标准[重现期（年）]》，可查得，该工程校核标准选为500年（即五百年一遇（0.2%）洪水进行校核）。

表1设计洪水过程

时间t（h）

Q（m³/s）（设计）P=1%

Q（m³/s）（校核）P=0.2%

时间t（h）

Q（m³/s）（设计）P=1%

Q（m³/s）（校核）P=0.2%

时间t（h）

Q（m³/s）（设计）P=1%

Q（m³/s）（校核）P=0.2%

0

15.22

17.89

17

621.14

887.55

34

213.32

186.36

1

16.47

19.33

18

853.06

1252.6

35

170.26

149.25

2

17.73

20.77

19

1196.28

1774.48

36

138.69

123.75

3

18.98

22.21

20

1532.37

2231.61

37

116.12

106.71

4

20.23

23.65

21

1759.31

2472.35

38

100.22

95.64

5

21.48

25.08

22

1838.51

2470.73

39

89.29

88.73

6

22.74

26.79

23

1785.29

2284.97

40

81.68

84.55

7

24.36

32.14

24

1641.03

1998.89

41

74.83

81.55

8

30.14

52.51

25

1449.58

1683.64

42

72.87

81.06

9

48.03

97.77

26

1245

1384.26

43

72.18

81.36

10

82.79

165.52

27

1046.66

1118.38

44

72.3

82.15

11

133.25

247.19

28

863.34

888.45

45

72.8

83.18

12

195.57

335.42

29

699.86

694.38

46

73.55

84.37

13

266.22

426.91

30

558.91

535.22

47

74.45

85.64

14

341.11

518.28

31

441.2

408.75

48

72.51

83.56

15

418.9

612.22

32

345.83

311.49

16

504.13

720.56

33

270.84

238.95

4、洪水调节方案一

4.1设计标准洪水调节

4.1.1下泄流量计算

堰顶溢流公式：

…………………

（1）

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，可查表，本工程取0.48；

H0——堰顶水头，m。

计算不同库水位对应的下泄流量q，由水位库容曲线查得相应的库容V，计算结果见表

（2）。

绘制q=f（V）曲线关系、V~Z关系曲线和q~Z关系曲线，如图1、图2和图3所示。

表2q=f（V）关系曲线计算表

水位

Z（m）

堰顶水头H（m）

泄流量q（m3/s）

库容V（亿m3）

564.2

9.2

1310.00

0.1674

564.7

9.7

1418.23

0.1715

565.2

10.2

1529.29

0.1753

565.7

10.7

1643.11

0.1788

566.2

11.2

1759.61

0.1825

566.7

11.7

1878.75

0.1866

567.2

12.2

2000.46

0.1906

567.7

12.7

2124.69

0.1947

568.2

13.2

2251.39

0.1988

568.7

13.7

2380.51

0.2031

568.99

13.99

2456.50

0.2056

图1q=f（V）关系曲线

图2V~Z关系曲线

图3q~Z关系曲线

4.1.2列表试算法调洪演算

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（Z），得出蓄泄方程q=f（V）。

联立水量平衡方程

2）调洪计算求q~t过程和Z~t过程由起调水位

=564.2m可从图3中查得需要调节的起始流量为

=1310.00m³/s，因在前19个小时内Q均小于

，故q=Q，从20小时开始调洪，从Q>

开始调洪，保持溢洪道堰顶高程和单孔宽度不变，两孔全开,取△t=1h=3600s，联立水量平衡方程以及蓄泄方程，计算结果如表3所示。

表3设计百年一遇洪水（P=1%）

时间t（h）

入库洪水流量Q（m³/s）

时段平均入库流量Q’（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）

时段内水库存水量变化△V（万m³）

水库存水量V（亿m³

）

水库水位Z（m）

0

15.22

15.845

5.7042

15.22

15.845

5.7042

0

0.1739

565

1

16.47

16.47

0.1739

565

2

17.73

17.1

6.156

17.73

17.1

6.156

0

0.1739

565

3

18.98

18.355

6.6078

18.98

18.355

6.6078

0

0.1739

565

4

20.23

19.605

7.0578

20.23

19.605

7.0578

0

0.1739

565

5

21.48

20.855

7.5078

21.48

20.855

7.5078

0

0.1739

565

6

22.74

22.11

7.9596

22.74

22.11

7.9596

0

0.1739

565

7

24.36

23.55

8.478

24.36

23.55

8.478

0

0.1739

565

8

30.14

27.25

9.81

30.14

27.25

9.81

0

0.1739

565

9

48.03

39.085

14.0706

48.03

39.085

14.0706

0

0.1739

565

10

82.79

65.41

23.5476

82.79

65.41

23.5476

0

0.1739

565

11

133.25

108.02

38.8872

133.25

108.02

38.8872

0

0.1739

565

12

195.57

164.41

59.1876

195.57

164.41

59.1876

0

0.1739

565

13

266.22

230.895

83.1222

266.22

230.895

83.1222

0

0.1739

565

14

341.11

303.665

109.3194

341.11

303.665

109.3194

0

0.1739

565

15

418.9

380.005

136.8018

418.9

380.005

136.8018

0

0.1739

565

16

504.13

461.515

166.1454

504.13

461.515

166.1454

0

0.1739

565

17

621.14

562.635

202.5486

621.14

562.635

202.5486

0

0.1739

565

18

853.06

737.1

265.356

853.06

737.1

265.356

0

0.1739

565

19

1196.28

1024.67

368.8812

1196.28

1024.67

368.8812

0

0.1739

565

20

1532.37

1364.325

491.157

1381.9

1289.09

464.0724

27.0846

0.1701

564.532

21

1759.31

1645.84

592.5024

1561

1471.45

529.722

62.7804

0.176278

565.3397

22

1838.51

1798.91

647.6076

1704.81

1632.905

587.8458

59.7618

0.1807

565.965

23

1785.29

1811.9

652.284

1779.8

1742.305

627.2298

25.0542

0.1832

566.285

23.05

1778.077

1781.684

641.40606

1779.8

1779.8

640.728

0.67806

0.1832

566.285

23.1

1770.864

1778.077

640.10772

1779.35

1779.65

640.674

-0.56628

0.1832

566.283

24

1641.03

1713.16

616.7376

1733.9

1768.2125

636.5565

-19.8189

0.1816

566.09

25

1449.58

1545.305

556.3098

1594.55

1664.225

599.121

-42.8112

0.1773

565.488

26

1245

1347.29

485.0244

1245

1441.73

519.0244

-34.0000

0.1739

565

27

1046.66

1145.83

412.4988

1046.66

1145.83

412.4988

0

0.1739

565

28

863.34

955

343.8

863.34

955

343.8

0

0.1739

565

29

699.86

781.6

281.376

699.86

781.6

281.376

0

0.1739

565

30

558.91

629.385

226.5786

558.91

629.385

226.5786

0

0.1739

565

31

441.2

500.055

180.0198

441.2

500.055

180.0198

0

0.1739

565

32

345.83

393.515

141.6654

345.83

393.515

141.6654

0

0.1739

565

33

270.84

308.335

111.0006

270.84

308.335

111.0006

0

0.1739

565

34

213.32

242.08

87.1488

213.32

242.08

87.1488

0

0.1739

565

35

170.26

191.79

69.0444

170.26

191.79

69.0444

0

0.1739

565

36

138.69

154.475

55.611

138.69

154.475

55.611

0

0.1739

565

37

116.12

127.405

45.8658

116.12

127.405

45.8658

0

0.1739

565

38

100.22

108.17

38.9412

100.22

108.17

38.9412

0

0.1739

565

39

89.29

94.755

34.1118

89.29

94.755

34.1118

0

0.1739

565

40

81.68

85.485

30.7746

81.68

85.485

30.7746

0

0.1739

565

41

74.83

78.255

28.1718

74.83

78.255

28.1718

0

0.1739

565

42

72.87

73.85

26.586

72.87

73.85

26.586

0

0.1739

565

43

72.18

72.525

26.109

72.18

72.525

26.109

0

0.1739

565

44

72.3

72.24

26.0064

72.3

72.24

26.0064

0

0.1739

565

45

72.8

72.55

26.118

72.8

72.55

26.118

0

0.1739

565

46

73.55

73.175

26.343

73.55

73.175

26.343

0

0.1739

565

47

74.45

74

26.64

74.45

74

26.64

0

0.1739

565

48

72.51

73.48

26.4528

72.51

73.48

26.4528

0

0.1739

565

时间t（h）

入库洪水流量Q（m³/s）

时段平均入库流量Q’（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）

时段内水库存水量变化△V（万m³）

水库存水量V（亿m³

）

水库水位Z（m）

23

1785.29

1811.90

652.2840

1779.8

1742.305

627.2298

25.0542

0.1832

566.285

23.05

1778.077

1781.68

641.4061

1779.8

1779.8

640.7280

0.6781

0.1832

566.285

23.1

1770.864

1778.08

640.1077

1779.35

1779.65

640.6740

-0.5663

0.1832

566.283

24

1641.03

1713.16

616.7376

1733.9

1768.213

636.5565

-19.8189

0.1816

566.090

3）将入库流量Q-t，q-t绘于一张图上，另作Z-t曲线，如下图：

图4Q-t关系曲线和q-t关系曲线

图5Z-t关系曲线

4）由上述图4和图5可知，最大下泄流量

发生在t=23h时刻,

=1779.8m³/s时,此时最高水位以及

=566.285m。

4.2校核标准洪水调节

具体的步骤和方法同上述4.1,运用公式

（1）和

（2）即可得到下表：

表4校核500年一遇洪水（P=0.2%）

时间t（h）

入库洪水流量Q（m³/s）

时段平均入库流量Q’（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）

时段内水库存水量变化△V（万m³）

水库存水量V（亿m³

）

水库水位Z（m）

0

17.89

18.61

6.6996

17.89

18.61

6.6996

0

0.1739

565

1

19.33

19.33

0.1739

565

2

20.77

20.05

7.218

20.77

20.05

7.218

0

0.1739

565

3

22.21

21.49

7.7364

22.21

21.49

7.7364

0

0.1739

565

4

23.65

22.93

8.2548

23.65

22.93

8.2548

0

0.1739

565

5

25.08

24.365

8.7714

25.08

24.365

8.7714

0

0.1739

565

6

26.79

25.935

9.3366

26.79

25.935

9.3366

0

0.1739

565

7

32.14

29.465

10.6074

32.14

29.465

10.6074

0

0.1739

565

8

52.51

42.325

15.237

52.51

42.325

15.237

0

0.1739

565

9

97.77

75.14

27.0504

97.77

75.14

27.0504

0

0.1739

565

10

165.52

131.645

47.3922

165.52

131.645

47.3922

0

0.1739

565

11

247.19

206.355

74.2878

247.19

206.355

74.2878

0

0.1739

565

12

335.42

291.305

104.8698

335.42

291.305

104.8698

0

0.1739

565

13

426.91

381.165

137.2194

426.91

381.165

137.2194

0

0.1739

565

14

518.28

472.595

170.1342

518.28

472.595

170.1342

0

0.1739

565

15

612.22

565.25

203.49

612.22

565.25

203.49

0

0.1739

565

16

720.56

666.39

239.9004

720.56

666.39

239.9004

0

0.1739

565

17

887.55

804.055

289.4598

887.55

804.055

289.4598

0

0.1739

565

18

1252.6

1070.075

385.227

1252.6

1070.075

385.227

0

0.1739

565

19

1774.48

1513.54

544.8744

1461

1356.8

488.448

56.4264

0.173

564.894

20

2231.61

2003.045

721.0962

1848.3

1654.65

595.674

125.4222

0.1855

566.573

21

2472.35

2351.98

846.7128

22