《洪水调节课程设计》任务书一、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.掌握列表试算法和半图解法的基本原理、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；培养学生分析问题、解决问题的能力。

二、设计基本资料1.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10 m3/s。

2.本工程采用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。

3.上游防洪限制水位524.8m（注：X=524.5+学号最后1位/10，即524.5m-525.4m），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和半图解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：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：①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；②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；③ 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. 用半图解法进行调洪计算：① 绘制三条曲线：()2t 1q V Z f -=∆，()2t 2q V Z f +=∆，()Z f=q ；② 进行图解计算，将结果列成表格。

4. 比较分析试算法和半图解法调洪计算的成果。

四、 时间安排和要求1. 设计时间为1周；2. 成果要求：① 设计说明书编写要求条理清楚、附图绘制标准；② 列表试算法要求采用手工计算，熟悉过程后可编程计算，如采用编程计算需提供程序清单及相应说明；③ 设计成果请独立完成，如有雷同则二者皆取消成绩，另提交成果时抽查质询。

五、 参考书3. 《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)4. 《水利水能规划》 附录：一、 堰顶溢流公式2/302q H g m nb ⋅=ε式中：q ——通过溢流孔口的下泄流量，m 3/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/s 2；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；H 0——堰顶水头，m 。

二、设计洪水过程三、水位－库容曲线和库容表某水利枢纽水位与库容曲线图450460470480490500510520530540010002000300040005000600070008000容积(万立方米)水位(米)库容表高程（m ） 450 460 470 480 490 500 505 库容（104m 3） 0 18 113.5 359.3 837.2 1573.6 2043.2 高程（m ） 510 515 520 525 530 535 540 库容（104m 3）2583.33201.33895.74683.85593.966707842.6四、 工程分等分级规范和洪水标准五、调洪计算成果表洪水调节演算过程一、洪水标准的确定1.工程等别的确定：由设计对象的基本资料可知，该水利枢纽工程以发电为主，兼有防洪、供水、养殖等其他综合效益，电站装机为5000kW，水库库容0.55⨯108m3。

若仅由装机容量5000kW为指标，根据“水利水电工程分等指标”，可将工程等别定为Ⅴ；若仅以水库总库容0.55⨯108m3为指标，则可将工程等别定为Ⅲ。

综合两种指标，取等级最高的Ⅲ等为工程最终等别。

2.洪水标准的确定：该水利工程的挡水建筑物为混凝土面板坝，由已确定的为Ⅲ等的工程等别，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”，可查得，该工程设计洪水标准为100~50年，校核标准为1000~500年，不妨取设计标准为100年，校核洪水标准为1000年。

二、试算法洪水调节计算1.计算并绘制水库的q=f(V)关系曲线：应用式2/32q Hgmnb⋅=ε，根据不同水库水位计算H与q,再由H~V关系曲线查得V，并计算于下表，绘制q=f(V) 关系曲线图如下。

2.3.4.5. 确定调洪的起始条件：起调水位也是防洪限制水位，Z=525.2m 。

相应库容4720.20×104m 3。

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。

由公式：10H 2g m nb Q q 230+⋅==ε=2⨯8⨯0.92⨯0.48()5.12.681.92⨯+10= 483.2m 3/s 得调洪开始时的下泄流量为483.2 m 3/s 。

所以在第一时段，以闸门控制入库流量等于下泄流量；以后时段闸门全开不再控制，下泄流量由试算计算。

6. 列表试算泄流量q ，本过程采用C 语言编程试算。

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 （H ），得出蓄泄方程q=f （V ）。

联立水量平衡方程)q (2t121212q Q Q V V --++=∆f(V)q =可得q=f(V)=g （q ），即q=g （q ）。

② 编程公式的主要过程a) 已知的电站发电引用流量为10m 3/s ，结合堰顶溢流公式，得出下泄流q=nb εm 230H g 2+10。

（1） b) 水位高程Z 与堰顶水头H 的关系。

基本材料可知溢洪道堰顶高程为519m 则H=Z-519m ；c) 水库容积曲线V=f （Z ）的近似化。

根据该设计的蓄泄情况，水位高程的变化范围在525m~535m 之间，又由于水库容积曲线在水位高程属525m~535m 之间的变化率较小，为方便计算，故可将其分段直线化以简化、近似计算。

由水位—库容表V=f （Z ）及上式H=Z -519m ，可得V=f （H ），易算出H=g （V ）= 02.18268.3591V - []9.55938.4683V ，∈ 22.21548.3226V - []0.66709.5593V ，∈。

（2）联立（1）、（2）式得10V g g 2m nb =q 23+）（ε。

（3） d ）将（3）式与水量平衡方程联立。

得 )q (2t 121212q Q Q V V --++=∆10V g g 2m nb =q 23+）（ε。

（4） e ）C 语言程序源代码如下：#include<stdio.h> #include<math.h> void main(){float V1,V2,Q1,Q2,q1,q2,q3, t=0.36;printf("V1=");scanf("%f",&V1);printf("Q1=");scanf("%f",&Q1);printf("Q2=");scanf("%f",&Q2);printf("q1=");scanf("%f",&q1);printf("q2=");scanf("%f",&q2);printf("\n\n");loop:{V2=V1+ (Q1+Q2-q2-q1) * t/2;if (V2>=4683.8 && V2<=5593.9)q3=(pow((V2-3591.68)/182.02,1.5))*31.281+10;else if (V2>=5593.9 && V2<=6670.0)q3=(pow((V2-3226.48)/215.22,1.5))*31.281+10;}if (fabs(q3-q2)>0.01){q2=q3;goto loop;}printf("q2=%f\n",q3);printf("V2=%f\n\n\n",V2);}7.对设计洪水计算时段平均入库流量和时段入库水量。

①将洪水过程表中P=1%的洪水过程线划分计算时段，初选时段Δt=1h=3600填入下表第一栏，表中第二栏为按计算时段摘录的入库洪水流量，计算的时段平均入库流量和时段入库水量分别填入第三栏和第四栏。

泄流量的计算见第五，六，七栏。

从表中第一，五栏可绘制下泄流量过程线。

第一，十栏可绘制水位过程线；②为了枯水期能保证兴利部门的用水需求，当水位再次下降到调洪水位时，又需要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。

见第15时段q=f（V）的程序计算截图；q =996.78 m3/s③绘制Q~t与q~t曲线，如图所示。

最大下泄流量m ax发生在t=8h时，正好是q~t曲线与Q~t曲线的交点，即为所求的最大下泄流量；④ 推求设计调洪库容设V 和设计洪水位设Z 。

m ax q =996.78对应的库容和水位分别为5408.93万m 3和528.98m ，减去堰顶以下的库容3756.82万m 3 即可得设V =1652.11万m 3，设Z =528.98 m 。

第2时段试算法程序计算截图第7.4375时段试算法的程序计算截图设计洪水调节计算表时间t(h) 入库洪水流量Q（m3/s）时段平均入库流量Q(平均)（m3/s）时段入库水量Q(平均)△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(平均)△t（万m3）时段内水库存水量变化△V（万m3）水库存水量V（万m3）水库水位 Z(m)1 2 3 4 5 6 7 8 9 100 35115.5 41.58 35115.5 41.58 04652.276 524.81 196 196 4652.276 524.82 524 360 129.6 455.77 325.89 117.3186 12.2814 4664.56 524.883 727 625.5 225.18 492.21 473.99 170.6364 54.5436 4719.1 525.194 1220 973.5 350.46 594.85 543.53 195.6708154.7892 4873.89 526.045 1390 1305 469.8 756.51 675.68 243.2448226.5552 5100.45 527.298. 对校核洪水计算时段平均入库流量和时段入库水量。