洪水调节专业课程设计三峡大学.doc

《水资源规划及运用》课程设计
计算阐明书

姓 名：何明明
学 号：101227
专 业：水利水电工程

三峡大学水利与环境学院
1 月
目 录
1、设计目 1
2、设计基本资料 1
3、洪水原则拟定 1
3.1设计洪水原则 2
3.2校核洪水原则 3
4、洪水调节方案 3
4.1 设计原则洪水调节 3
4.1.1下泄流量计算 3
4.1.2列表试算法调洪演算 5
4.2校核原则洪水调节 8
5、成果分析及结论 18
6、小结 18

洪水调节
1、设计目
1) 洪水调节目：定量地找出入库洪水、下泄洪水、拦蓄洪水库容、水库水位变化、泄洪建筑物型式和尺寸间关系，为拟定水库关于参数和泄洪建筑型式选取、尺寸拟定提供根据；
2) 掌握列表试算法基本原理、办法、环节及各自特点；
3) 理解工程设计所需洪水调节计算要解决课题；
4) 培养学生分析问题、解决问题能力。
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53.96%，河长43.7km，河床比降14.3‰。近年平均径流量为11.2m3/s，近年平均径流总量为3.53亿m3，近年平均径流深为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，其相应死库容为407万m3，调节库容1333万m3，库容系数3.8%。根据《防洪原则》(GB50201—94)和《水利水电工程级别划分及洪水原则》（SL252—），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）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，启用并控制闸门启动度，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，并不不大于闸孔全开泄量时，闸门全开敞泄库水位上升，直至达到最高洪水位。
3、洪水原则拟定
1) 分别对设计洪水原则、校核洪水原则，按照上述拟定泄洪建筑物类型、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，以及相应库容、水位变化过程。详细环节：
2) 依照工程规模和建筑物级别，拟定相应洪水原则；
3) 用列表试算法进行调洪演算：
a) 依照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q1、V1，然后列表试算，试算过程中，对每一时段q2、V2进行试算；
c) 将计算成果绘成曲线：Q～t、q～t在一张图上，Z～t曲线绘制在下方。
4) 将计算成果填写在调洪成果表中

3.1设计洪水原则
设计洪水：为解决各类防洪问题，所提供作为规划设计根据各种设计原则洪水，设计洪水三要素：设计洪峰流量、设计洪量、设计洪水过程线，依照“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；依照《山区，丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物洪水原则[重现期(年)]》，可查得，该工程设计洪水原则选为1（即百年一遇(1%)洪水进行设计）。洪水过程线如表（一）。
3.2校核洪水原则
依照“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；依照《山区，丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物洪水原则[重现期(年)]》，可查得，该工程校核原则选为5（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 设计原则洪水调节
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，与墩头形式关于，初步计算可假设为0.92；
m——流量系数，与堰顶形式关于，可查表，本工程取0.48；
H0——堰顶水头，m。
计算不同库水位相应下泄流量q，由水位库容曲线查得相应库容V，计算成果见表(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2 q=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
.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1 q=f（V）关系曲线

图2 V~Z关系曲线

图3 q~Z关系曲线

4.1.2列表试算法调洪演算
1）基本原理：依照水库容积曲线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中查得需要调节起始流量为 =1310.00m³/s，因在前19个小时内Q均不大于，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，计算成果如表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4 Q-t关系曲线和q-t关系曲线

图5 Z-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校核原则洪水调节
详细环节和办法同上述4.1,运用公式（1）和（2）即可得到下表：
表4 校核5一遇洪水（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
.045
721.0962
1848.3
1654.65
595.674
125.4222
0.1855
566.573
21
2472.35
2351.98
846.7128
2204.2
2026.25
729.45
117.2628
0.1972
568.015
22
2470.73
2471.54
889.7544
2391.15
2297.675
827.163
62.5914
0.2035
568.741
22.3
2415.002
2442.866
879.43176
2406.8
2398.975
863.631
15.80076
0.203974
568.8006
22.35
2405.714
2410.358
867.72888
2407.6
2407.2
866.592
1.13688
0.20398
568.8013
22.4
2396.426
2401.07
864.3852
2407.4
2407.5
866.7
-2.3148
0.203977
568.8009
22.5
2377.85
2387.138
859.36968
2406.3
2406.85
866.466
-7.09632
0.203963
568.799
22.6
2359.274
2368.562
852.68232
2403.5
2404.9
865.764
-13.08168
0.2039
568.788
23
2284.97
2387.138
859.36968
2382.5
2400.75
864.27
-4.90032
0.2032
568.708
24
1998.89
2141.93
771.0948
2214.3
2298.4
827.424
-56.3292
0.1976
568.054
25
1683.64
1841.265
662.8554
1949.5
2081.9
749.484
-86.6286
0.1889
566.992
26
1384.26
1533.95
552.222
1656.7
1803.1
649.116
-96.894
0.1792
565.759
27
1118.38
1251.32
450.4752
1118.38
1398.542
503.4752
-53
0.1739
565
28
888.45
1003.415
361.2294
888.45
1003.415
361.2294
0
0.1739
565
29
694.38
791.415
284.9094
694.38
791.415
284.9094
0
0.1739
565
30
535.22
614.8
221.328
535.22
614.8
221.328
0
0.1739
565
31
408.75
471.985
169.9146
408.75
471.985
169.9146
0
0.1739
565
32
311.49
360.12
129.6432
311.49
360.12
129.6432
0
0.1739
565
33
238.95
275.22
99.0792
238.95
275.22
99.0792
0
0.1739
565
34
186.36
212.655
76.5558
186.36
212.655
76.5558
0
0.1739
565
35
149.25
167.805
60.4098
149.25
167.805
60.4098
0
0.1739
565
36
123.75
136.5
49.14
123.75
136.5
49.14
0
0.1739
565
37
106.71
115.23
41.4828
106.71
115.23
41.4828
0
0.1739
565
38
95.64
101.175
36.423
95.64
101.175
36.423
0
0.1739
565
39
88.73
92.185
33.1866
88.73
92.185
33.1866
0
0.1739
565
40
84.55
86.64
31.1904
84.55
86.64
31.1904
0
0.1739
565
41
81.55
83.05
29.898
81.55
83.05
29.898
0
0.1739
565
42
81.06
81.305
29.2698
81.06
81.305
29.2698
0
0.1739
565
43
81.36
81.21
29.2356
81.36
81.21
29.2356
0
0.1739
565
44
82.15
81.755
29.4318
82.15
81.755
29.4318
0
0.1739
565
45
83.18
82.665
29.7594
83.18
82.665
29.7594
0
0.1739
565
46
84.37
83.775
30.159
84.37
83.775
30.159
0
0.1739
565
47
85.64
85.005
30.6018
85.64
85.005
30.6018
0
0.1739
565
48
83.56
84.6
30.456
83.56
84.6
30.456
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）
22
2470.73
2471.54
889.7544
2391.15
2297.68
827.163
62.5914
0.2035
568.741
22.3
2415.002
2442.87
879.4318
2406.8
2398.98
863.631
15.80076
0.203974
568.8006
22.35
2405.714
2410.36
867.7289
2407.6
2407.20
866.592
1.13688
0.20398
568.8013
22.4
2396.426
2401.07
864.3852
2407.4
2407.50
866.7
-2.3148
0.203977
568.8009
22.5
2377.85
2387.14
859.3697
2406.3
2406.85
866.466
-7.09632
0.203963
568.799
22.6
2359.274
2368.56
852.6823
2403.5
2404.90
865.764
-13.0817
0.2039
568.788
23
2284.97
2387.14
859.3697
2382.5
2400.75
864.27
-4.90032
0.2032
568.708

1) 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6 Q-t关系曲线和q-t关系曲线

图7 Z-t关系曲线

2) 由上述图6和图7可知，最大下泄流量发生在t=22.35h时刻,=2407.6 m³/s时,此时最高水位以及=568.8013m。

表5 调洪计算成果表
频 率
项 目
设计洪水
校核洪水
设计方案
最大泄量（m3/s）
1779.8m³/s
2407.6 m³/s
水库最高水位（m）
566.285m
568.8m

5、成果分析及结论
1) 本次采用办法是列表试算法，用excel计算存在一定误差，为了减少一定误差，使用内插法增长水位和库容相应组数。
6、小结
1）本次课程设计室与咱们专业息息有关，规定咱们掌握更多基本技能，对于这次来说，如果会纯熟使用计算机程序（MATLAB或者C语言）就会事半功倍，这也就阐明作为一名普通大学生来说，除了要努力学习专业知识外，还要理解或纯熟操作一门计算机语言。
2）课程不但仅是一门课程，而是综合能力和综合素质体现，无论对课本如何理解，如果不运用到实际中去话，那就相称于白学，对自己能力没有任何提高，这让我深刻结识到在后来学习中要不断思考，坚持不懈才干学到真本领恒心。
3）在课程设计过程中，咱们不断遇到困难，在教师和同窗协助下，我才将困难一一化解，面对困难只有不屈不挠，敢于摸索才有也许将困难逐个化解，在生活中要善于去寻找解决困难方略，尚有要善于分析和总结，所谓失败是成功之母，只有不断总结过去，将来才会更加光明。