毕业论文-压碾土石坝设计说明书.doc

目录
摘 要 Ⅰ
Abstract II
第一章 综合说明 1
1.1水库基本概况 1
1.2水库基本资料 1
1.2.1流域概况 1
1.2.2水文及气象特征 1
1.2.3工程地质 4
1.2.4当地建筑材料 5
1.2.5交通条件 5
1.2.6水库水位与库容关系曲线 5
1.2.7工程效益 6
1.2.8水库规划及建筑特性指标 6
第二章 水文水利计算 9
2.1 基本概况 9
2.2 推理公式法推求设计洪水 9
2.2.1洪峰流量计算 9
2.2.2 洪水过程线推求 10
2.2.3设计洪水成果 11
2.3 水库调洪计算 14
2.3.1计算方法 14
2.3.2库容~水位关系曲线 14
2.3.3绘制关系线 15
2.3.4调洪演算 15
第三章 坝线、坝型选择和枢纽布置方案比较 18
3.1 坝轴线的选择 18
3.2 坝型的选择 19
3.3 枢纽布置 22
第四章 大坝剖面确定 23
4.1基本尺寸的拟定 23
4.1.1堰顶高程 23
4.1.2坝顶宽度 26
4.1.3坝坡 27
4.1.4土石坝构造设计 27
第五章 渗流计算分析 30
5.1土石坝渗流分析的目的和方法 30
5.2土石坝渗流分析的水力学法 30
5.2.1渗流基本公式 31
5.2.2心墙土坝的渗流计算 32
5.2.3本设计土坝渗流的具体计算 33
5.2.4渗透稳定验算 35
第六章 稳定分析计算 35
6.1设计说明 35
6.1.1 设计任务 35
6.2 稳定计算情况和安全系数的采用 36
6.2.1 荷载 36

6.2.2 稳定计算情况 36
6.2.3稳定安全系数标准 37
6.3坝坡稳定分析方法 37
6.3.1 最危险滑弧位置的确定 38
6.3.2瑞典圆弧法求坝体稳定安全系数 40
6.4计算步骤 41
6.5 稳定成果分析 42
第七章 溢洪道设计 49
7.1溢洪道形式及轴线选择 49
7.2进水渠设计 49
7.3控制段设计 50
7.4泄槽段设计 51
7.4.1确定泄水槽底坡 51
7.4.2泄槽的平面布置。 52
7.4.3收缩段及扩散段设计。 52
7.4.4 泄槽的横断面尺寸 52
7.4.5泄槽的衬砌设计 53
7.4.6泄槽的排水设计 53
7.5消能防冲段及尾水渠设计 53
7.5.1确定消能方式 53
7.6正槽溢洪道的水力计算 55
7.6.1 控制段水力计算 55
7.6.2 过度段水力计算 57
7.6.3 泄槽水力计算 58
7.6.4 底流消能的水力计算 59
7.7 南山水库溢洪道设计成果 62
7.7.1 溢洪道型式的选择 62
7.7.2 溢洪道各段尺寸的确定 62
第八章 土石坝的坝基处理 67
8.1砂卵石坝基的防渗处理 67
8.2岩石坝基的防渗处理 67
8.3南山水库土坝坝基处理 68
第九章 土石坝的安全监测设计 69
9.1坝面垂直位移和水平位移 69
9.1.1 观测布置 69
9.1.2 观测设施及安装 69
9.1.3 观测方法和相应设施 70
9.2渗流量 70
9.2.1观测布置 70
9.2.2 观测设施及其安装 70
9.2.3 观测方法与要求 71
9.3孔隙水压力 71
9.3.1 观测布置 71
9.3.2 观测仪器及其安装 71
9.3.3 观测方法及要求 71
参考文献 73
致谢 74

摘 要
南山水库位于南康某地区河谷出山口地段，，水库控制流域面积1.2平方公里，库容 226×104m3。
水库以灌溉和工业供水为主，兼顾防洪。
南山水库的主要任务是，改善灌区的灌溉条件，调剂生态用水，减少流域内地下水的开采量，兼顾防洪。本设计以南山水库水文、地形、地质为基础，确定南山水库坝型为
土斜心墙碾压式土石坝。本毕业设计说明书包括工程概况、设计相关基本资料、调洪演算、坝型选择及比选、大坝剖面尺寸、溢洪道以及导游隧洞设计等。最后设计成果为说明书一份，计算书一份，工程设计图纸4张以及其他计算附图附表等。

关键词：南山水库 土石坝 溢洪道

I

Abstract

In a region of nankang nanshan reservoir a mountain river valley of nankang area,this reservoir control a basin of 1.2 square kilometers, capacity of 226 x 104m3.
Reservoir by irrigation and industrial water supply, giving priority to the flood control.
Nanshan reservoir, improve the guarantee is irrigated, adjust the irrigation water, reduce watershed ecological water extraction, mainland needs for flood control. This design with QA reservoir hydrology, topography and geology as the foundation, sure QA reservoir dam clay core wall type for earth-rockfill dam rolling type. The graduation design specifications including engineering survey, design related basic material, flood regulating calculation, dam type selection and voted, dam section size, spillway tunnel and guide design and so on. Finally the design results, accounts for manual a report, the engineering drawings of four tickets and other calculation schedule, etc. Drawings .

Keywords: nanshan reservoir ；earth dam ； spillway

73

南昌工程学院本科毕业设计
第一章 综合说明
1.1水库基本概况
南山水库位于江西省南康市东山街办南山村老虎坑，坝址座落于章江水系二级支流老虎坑河，坝址距离南康市城区4km，地理位置东经114°44′，北纬25°38′。坝址以上控制集水面积1.2km2，坝址多年平均流量0.0293m3/s，多年平均径流量92.4万m3，多年平均径流深770mm。
南山水库是一座以应急供水为主，兼有城市日常生活供水等综合效益水利枢纽工程。根据水库的工程规模及其在国民经济中的作用，枢纽定为Ⅳ等工程。大坝、溢洪道、引水涵管等永久性建筑物为4级，临时建筑物为5级。

1.2水库基本资料
1.2.1流域概况
南山水库位于南康市东山街办南山村老虎坑，坝址座落于章江水系二级支流老虎坑河，坝址以上控制集水面积1.2km2，主河长1.63km，河床平均坡降43‰，属山区性溪河。坝址以上流域呈扇形，右侧较宽，流向自南向北，流域内峰峦重叠，河谷狭窄，地形地貌为中低山丘陵区，植被良好。
1.2.2水文及气象特征
1.径流
（1）径流系列
由于坝址无实测径流资料，流域内也未曾设立水文测站，故本阶段坝址设计径流分析采用水文比拟法进行计算。径流分析选择樟斗水文站为设计参证站。坝址径流系列根据参证站实测径流系列（1982年～2006年）按流域面积比的一次方进行转换，但考虑到小流域的区域径流存在一定的差异，据本工程周边流域南康雨量站资料统计，南山水库多年平均降水量为1556.7mm，而樟斗站多年平均降水量为1608.8mm，两区域多年平均径流深也会有所差异，因此对径流系列经面积比换算后并加以雨量修正，由此可推求坝址历年径流系列。
（2）径流特性
本流域径流的年内、年际变化较大，径流系列中最大年平均流量为0.061m3/s(1984年),为多年平均流量的2.1倍,最小年平均流量为0.013m3/s(1991年)，为多年平均流量的44.8%，丰、枯水年年平均流量相差4.7倍。3～8月径流量占全年径流总量的71.9%，9月～次年2月的径流量仅占全年总量的28.1%，最大月平均流量0.066m3/s（5月），占该年径流总量的18.9%，最小月径流为0.0037m3/s（12月），占该年径流总量的1.06%。各月径流分配见表1-1。根据坝址径流特性，划分3月至次年2月为水文年，9月至次年2月为枯水期，由此可统计坝址水文年及枯水期径流系列。
表1-1　　　　　坝址各月径流分配表
月份
一
二
三
四
五
六
占年径流(%)
2.81
4.27
8.86
11.0
18.8
17.6

月份
七
八
九
十
十一
十二
占年径流(%)
10.6
8.9
6.4
4.55
3.57
2.66
（3）径流计算
根据坝址日历年1982年～2006年、水文年1982年3月～2006年2月、枯水期历年9～2月径流系列，分别进行频率计算，采用PⅢ型曲线适线法确定统计参数。坝址多年平均流量0.0293m3/s，多年平均径流量92.4万m3，多年平均径流深770mm。坝址径流计算成果见表1-2。
表1-2　　　 南山水库坝址设计径流成果表
时段
均值
Cv
Cs/Cv
P（%）
10
20
50
75
80
90
97
日历年
0.0292
0.44
2.5
0.0464
0.0388
0.0269
0.0198
0.0183
0.0150
0.0115
水文年
0.0293
0.44
2.5
0.0466
0.0389
0.0270
0.0198
0.0184
0.0150
0.0116
枯水期9-2月
0.0141
0.44
2.5
0.0224
0.0187
0.0130
0.0096
0.0084
0.00723
0.00557
由于工程坝址下游无实测水位流量资料，本阶段根据实测河道纵、横断面及河床比降等资料，采用水力学计算方法求得坝址水位流量关系。水面比降，根据本次实测确定；河床糙率则根据河床质组成，岸壁特性、水流流态等因素综合选定在0.055～0.06之间。水位流量关系见表1-3。
表1-3 　 水位流量关系成果表
Z(m)
133
134
135
136
Q(m3/s)
0
4.78
28
67.6

2.洪水
（1）洪水特性与成因分析
本流域的洪水主要由暴雨形成，洪水出现季节与暴雨发生季节相一致。洪水多出现在4～6月，其年最大洪水多出现在6月。由于流域内河床坡降较陡，集流时间短，洪水来势猛，涨落急剧，降水至洪峰出现时间一般为2～4h，一次洪水历时约为1d。
（2）洪水推求方法
南山水库地处章江水系二级支流老虎坑河，流域内无水文测站，因此本工程设计洪水计算采用暴雨资料来间接推求设计洪水，并假定暴雨和洪水的频率相同。采用江西省水文局编制刊印的《江西省暴雨洪水查算手册》（以下简称《手册》）提供的方法计算。根据《手册》的使用范围规定：结合我省具体情况，集水面积小于30km2的流域，一般采用推理公式法计算设计洪水。本工程坝址以上集雨面积为1.2km2，结合具体情况，本次洪水计算采用推理公式法推求坝址设计洪水过程线。
（3）坝址设计洪水
根据《手册》及有关规定采用推理公式法推求30年一遇设计洪水和300年一遇校核洪水过程线。通过调洪演算得到水库设计洪水位及校核洪水位。南山水库溢洪道为涵洞式无闸控制自由泄流，溢流堰净宽4m，为克－奥型堰型，水库调洪计算原则为当库水位高于正常蓄水位181.00m时，溢洪道自由泄洪。水库起调水位为181.00m。
3.泥 沙
流域内无实测泥沙资料，本次设计水库泥沙借用邻近水库泥沙淤积资料比拟估算。由于坝址无实测泥沙资料，而流域内植被良好，自然地理和下垫面与上犹江水库相似，所以，本阶段水库泥沙淤积参照上犹江水库实测泥沙资料用类比法估算，据上犹江水库多年实测泥沙淤积资料统计，多年平均淤积量为0.0124万m3/km2，水库使用年限按30年计，计算得水库泥沙淤积量约为0.446万m3，查库容曲线水库可能的淤积高程为146.50m。
4.气象
水库流域区属副热带季风气候区，春夏秋冬四季分明：春秋季短，夏冬季长；无霜期长。春秋时常寒暖交替，天气多变，常有阴雨低温天气出现。盛夏和秋伏，太平洋副高控制本流域，天气炎热干燥，有时受台风影响，出现台风雨或雷阵雨；冬季受西伯利亚冷高压控制，天气晴朗。本流域降水充沛，但在年际、年内分配极不均衡。据南康气象站多年资料统计，多年平均降水量 1556.7 mm,年最大降水量2083.9mm,年最小降水量914.9mm，多年平均气温19.2 ºC ，历年最高气温40.1 ºC ，历年最低气温-4.6 ºC ，多年平均蒸发量1288.1mm。多年平均风速18m/s，吹程1000m。
1.2.3工程地质
本区域内为构造剥蚀侵蚀低山丘陵地貌和河流冲积堆积地貌，章水总体流向自西南向东北，河道弯曲，河床宽度100～200m，地面高程一般在130～200m之间，山顶高程250～500m，山体走向蜿蜒曲折，山坡植被发育良好。
区域内出露地层岩性主要有震旦系上统变质岩、白垩系上统泥质粉砂层和第四系冲积层及残坡积层。
本区域地质构造发育，断裂构造以北东向为主，并发育有北西向构造。
据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001）查得，区域内地震动峰值加速度小于0.05g，相应地震基本烈度小于6度。
区域内水文地质条件简单，地下水类型主要有第四系松散堆积层孔隙潜水和基岩裂隙水两种，前者在章水流域，水量较丰富，在南山水区内水量较贫乏，后者水量则相对较贫乏，两者均接受大气降水补给，短途径流，近源排泄，受季节性影响明显。
拟建坝址属低山丘陵剥蚀地貌。河谷呈不对称“V”型，河道较窄，宽约30m，河道弯曲，河床底高程为132.98～136.43m左右。坝址两岸山高体厚，大部分基岩裸露，左、右岸下部为I级阶地，地表为农田、庄稼地。坝区内未发现有大的崩塌、滑坡等不良物理地质现象，仅在右岸石英脉陡坎处有崩坍现象。
坝区出露地层有震旦系上统变质岩和第四系堆积层。
据区域地质资料，坝区地质构造主要受北东向构造影响，位于大余西华山至赣县王母渡断裂带附近。构造线走向主要为北东向，岩层受挤压较严重，该断裂带走向NE~NW，长约40~50km，碎裂岩充填，两侧有石英脉。坝址位于该断裂带下盘，受其影响，断裂构造比较发育，岩体较破碎，风化较深。坝区节理裂隙发育。
坝基第四系松散堆积层较薄，上部粉土质砂（砾）层，下部岩体为强风化震旦系变质砂岩夹板岩、砂质板岩，节理裂隙发育，岩体破碎，裂隙面大部分呈闭合~微张状，透水性较强。
地表水主要为河水，水质较清，对砼具有溶出型和一般酸性型中等腐蚀，地下水水质清澈，对砼具有一般酸性型和溶出型中等腐蚀。
左岸边坡为岩质边坡，坡度30～40°，呈强风化，岩性为变质砂岩夹板岩，局部覆盖薄层残坡积土，分布不连续，岩层倾向下游偏山体方向，无不利结构面及其组合，边坡基本稳定。
河床段宽度约30m，坝基表层为冲积层，冲积层厚度为0～5m，阶地土土质成分为粉土质砾，河床为砂砾土层。下部基岩岩性为震旦系变质砂岩夹砂质板岩，夹较多5～40cm厚度不等的石英岩脉，岩体节理裂隙比较发育，较破碎。岩层倾向下游，倾角陡，未发现较大缓倾角结构面，坝基岩体较稳定。河床上部强风化基岩为中等透水岩体；下部风化岩体为弱透水岩体。坝基存在渗漏问题，透水层厚度为25.1～25.8m。
右岸坝基出露基岩为震旦系变质砂岩夹板岩，坝基上部地表基岩出露，边坡下部为残坡积层，下部基岩岩性为变质砂岩夹板岩，夹较多5～40cm厚度不等的石英岩脉，其中高程149～157m左右夹一宽度为8m的石英脉，石英脉呈碎块、碎粒状，属软弱岩体，岩体内节理裂隙较发育，岩体较破碎。上部强风化层为中等透水地层。下部强风化岩体为弱透水层，存在渗漏问题。
1.2.4当地建筑材料
据料场调查，天然建筑材料其储量与质量均可满足工程设计要求。
土料场有：库内上游井孜头山沟土料场，运距约3km；井孜头山坡土料场，开采运输方便，运距约2.0km；老虎坑土料场，运距约1.5km；库区内老虎坑公路旁土料场，开采运输方便，运距约2.0km；库内公路旁土料场，运距约1.5km；横坑里料场，运距约3.0km；毛丛岭土料场，运距约1.5km；下涧土料场，运距约3.0km。
块石料场有：川坑石料场，运距12km；苏访贤石料场，运距11km。
砂砾石料场有：浮石砂砾石料场运距约13km，可根据工程需要购买使用；
龙岭砂砾石料场，运距约10km，可根据工程需要购买使用。
1.2.5交通条件
坝顶无重要交通要求。交通布置方面，进库公路利用现有左岸公路进行适当改建，上坝公路布置在坝址左岸。
1.2.6水库水位与库容关系曲线
南山水库水位面积、容积关系曲线系根据2008年6月实测1/1000库区地形图量算而得，成果如下表1-4。
表1-4 南山水库水位与面积、容积关系曲线
Z(m)
143.8
150
155
160
165
170
175
180
185
A(万)m2)
0
0.77
1.87
3.39
4.86
8.15
11.5
15.3
19.7
V(万)m3)
0
2.39
8.99
22.1
42.7
75.2
124
191
279
1.2.7工程效益
水库正常蓄水位181m，库容为207万m3。南山水库建成后将是一座以应急供水为主，兼有城市日常生活供水等综合效益的水利枢纽工程，水库设计水平年2010年，以满足城区18.5万人规模应急供水为要求；水库规划水平年为2020年，以满足城区30万人规模应急供水为要求。
1.2.8水库规划及建筑特性指标
表1-5 工程特性表
序号
名 称
单位
数 量
备 注
一
水 文

1
坝址以上流域面积
km2
1.2

2
多年平均年径流量
万m3
92.4

3
代表性流量

正常运用(设计)洪水标准及流量
m3/s
24.8
P=3.33%

非常运用(校核)洪水标准及流量
m3/s
37.3
P=0.333%

施工导流标准及流量(P=20%)
m3/s
0.56
10～2月

施工度汛标准及流量(P=10%)
m3/s
18.9
全年
4
泥 沙

多年平均淤积量
万t
0.446
估算
二
水 库

1
水库水位

校核洪水位(P=0.333%)
m

设计洪水位(P=3.33%)
m

正常蓄水位
m
181.00

供水死水位
m
150.00

泥沙淤积高程

146.50

2
水库容积

总库容(校核洪水位以下库容)
万m3
226

正常蓄水位以下库容
万m3
207

调节库容
万m3
204.61

供水死库容
万m3
2.39

3
调节特性

年调节
三
下泄流量及相应下游水位

1
设计洪水位时最大泄量
m3/s

相应下游水位
m

2
校核洪水位时最大泄量
m3/s

相应下游水位
m

表1-6 坝基岩石（体）物理力学指标建议值表
岩石风化级别
项 力
目 学
指
标
变质砂岩夹板岩、砂质板岩
全风化
强风化板岩
强风化砂岩夹砂质板岩
弱风化砂岩
容重（KN/m3）

22.5
23
24～25
饱和抗压强度(MPa)

6～7
8～10
30～40
弹性模量(Gpa)

0.4～0.7
0.6～0.8
3～4
抗剪断
强度(岩体)
ƒ′

0.45
0.50
0.55~0.6
C′(MPa)

0.07
0.08
0.25
砼/基岩抗
剪(断)强度
ƒ

0.40
0.45
0.55
ƒ′

0.45
0.55
0.65
C′(MPa)

0.07
0.09
0.25
泊松比

0.40
0.35
0.28
承载力标准值ƒk（KPa）
200
400
450
1000

表1-7 大坝各区渗透系数建议采用值表
部位
上游坝壳土
下游坝壳土
心墙土
排水棱体
渗透系数
2.28×10-4cm/s
4.330×10-4cm/s
6.0×10-6cm/s
2.0×10-1cm/s

部位
帷幕防渗体
坝基

渗透系数
1.0×10-6cm/s
3.0×10-4cm/s

表1-8 各土层分区物理力学参数建议值表
土 层
分 区
参数指标
上游坝壳土
下游坝壳土
心墙土
排水棱体
帷幕防渗体
坝基
天然容重（g/cm3）
1.99
2.0
1.95
1.75
2.35
2.3
饱和容重（g/cm3）
2.1
2.11
2.05
1.79
2.5
2.4
总应力
指标
粘聚力（kPa）
10.8
8.1
18.1
0
150
90
内摩擦角（°）
23.5
25
19
32
40
29
有效应力
指标
粘聚力（kPa）
8.8
6.1
16.85
0
150
90
内摩擦角（°）
25.5
27
20.95
32
40
29

第二章 水文水利计算
2.1 基本概况
由《手册》对计算设计洪水，经相互验证，分析比较，并结合我省具体情况，集水面积大于50平方公里的流域，一般采用瞬时单位线法计算设计洪水；面积小于30平方公里的流域，一般采用推理公式法计算设计洪水；面积在30至50平方公里之间的流域，为两种方法的过渡级，一般采用推理公式法计算。当工程的规模属中型或性质较为重要，而且要求有较精确的设计洪水过程线进行调洪等计算时，宜采用瞬时单位线法计算。本工程坝址以上集雨面积为1.2km2，结合具体情况，本次洪水计算采用推理公式法推求坝址设计洪水过程线。
根据《防洪标准》GB50201—94和《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252—2000，属小（1）型水库，属于Ⅳ等工程，主要建筑物为4级，次要建筑物级别为5级，查得相应的洪水标准为：
设计洪水标准：30年一遇；
校核洪水标准：300年一遇。
2.2 推理公式法推求设计洪水
2.2.1洪峰流量计算
洪峰流量计算公式：
Qmp=0.278φαt,pF (2-1)
流域汇流历时计算公式:
τ=0.278 (2-2)
式中：Qm,p—洪峰流量，m3/s；
φ——洪峰径流系数，无因次；
αt,p——最大τ时段设计暴雨的平均雨强（mm/h);
F — 流域面积；
τ— 流域汇流历时，h；
L — 沿主流从出口断面至分水岭最长距离km；
m — 汇流参数，根据流域形状和下垫面情况，选为江西省水电院的Ⅱ类m～θ关系线进行计算，其中m=0.492θ0.154,其中θ=L/J1/3;
J — 沿流程L的平均比降;
2.2.2 洪水过程线推求
概化五点折腰多边形过程线推求地面流量过程线，各转折点的坐标如表2-1。
表2-1 五点概概化过程线转折点坐标
坐标
a起涨点
b起涨段转折点
c洪峰
d退水段转折点
e终止点
流量Qt(m3/s)
0

0
时间t（h）
0
0.1T
0.25T
0.5T
T

图2-1 五点概概化过程线图 图2-2 地下径流回加量示意图
T为过程线底宽，由下式计算：
T=9.67W/Q´m (h) (2-3)
W为洪水总量，由下式计算：
W=0.1h·F（万m） (2-4)
式中：h 为净雨量（mm）；
Q´m为地面洪峰流量（m/s）
4)地下径流回加量计算公式：
Qd= R下·F/3.6T (2-5)
Qg=Tp/T·Qd (2-6)
Qt=t/T·Qd (2-7)
式中：Qd为地面径流终止点，即地下径流峰值（m/s）；
T为地面径流过程底宽，即地下洪峰流量时间（h）；
R下 为地下径流深（mm）；
Qg为地面洪峰流量对应的地下流量（m/s）；
Qt为任意时刻t对应的地下流量（m/s）；
Tp为地面红洪峰滞时（h）。
2.2.3设计洪水成果
南山水库不同重现期的洪峰流量与汇流历时科通过图2-3、2-4读出，得到表2-2，山塘百年一遇的附近地区洪峰流量与集水面积关系见，从图中可以看出，百年一遇的洪峰流量与附近水库设计的洪峰流量相比较为合理。

图2-2 P=3.33%该流域， 相关图

图2-3 P=0.333%该流域， 相关图

表2-2 南山水库不同重现期的洪峰流量与汇流历时表
重现期（年）
300
30
Qm(m3/s)
26.5
36
τ(h)
0.8
0.9

表2-3 P=3.33%校核洪水位洪水过程线计算成果表
序号
时间
Qm地面（m2/s）
Qm地下（m2/s）
Qτ（m2/s）
T(h)
△t(h)
1
2
3
4
5
6
⑴
0
0
0
0.00
0
⑵
0.5
0.5
2.7
0.17
2.87
⑶
1.3
0.8
26.5
0.44
26.94
⑷
2.7
1.4
5.3
0.92
6.22
⑸
5.3
2.6
0
1.8
1.8
⑹
6.3
1

1.46
1.46
⑺
7.3
1

1.12
1.12
⑻
8.3
1

0.78
0.78
⑼
9.3
1

0.44
0.44
⑽
10.3
1

0.1
0.1
⑾
10.8
1

0
0

表2-4 P=0.333%校核洪水位洪水过程线计算成果表
序号
时间
Qm地面（m2/s）
Qm地下（m2/s）
Qτ（m2/s）
T(h)
△t(h)
1
2
3
4
5
6
⑴
0
0
0
0
0
⑵
0.6
0.6
3.6
0.211
3.811
⑶
1.4
0.8
36
0.523
36.523
⑷
2.9
1.5
7.2
1.108
8.308
⑸
5.7
2.8
0
2.2
2.2
⑹
6.7
1

1.81
1.81
⑺
7.7
1

1.42
1.42
⑻
8.7
1

1.03
1.03
⑼
9.7
1

0.64
0.64
⑽
10.7
1

0.25
0.25
⑾
11.7
1

0
0

图2-3采用推理公式公式推求P=0.333%、P=3.33%设计洪水过程线
2.3 水库调洪计算
调洪计算是在水库入流过程、库容曲线、泄洪建筑物的型式、高程和尺寸、起调水位和调洪方式等一定的情况下，推求水库的出流过程。调洪计算方法按调洪方式划分，有无闸门控制和有闸门控制的调洪计算；按采用的库容曲线情况划分，有采用静库容曲线和动水容积曲线的调洪计算方法。本设计采用的是无闸门控制的调洪计算和静库容曲线，调洪计算的基本方法为列表试算法。
列表失算法联立方程（2 - 8）和式（2 - 9），通过试算求的各时段末的q2、V2。
2.3.1计算方法
调洪演算通过时段水量平衡原理，用试算法逐时段计算。用公式表示为：
公式：
即 （2-8）
式中 Q1、Q2—时段始末的入库流量，m3/s；
q1、q2—时段始末的出库流量，m3/s；
V1、V2—时段始末的水库蓄水量，m3：
△t—计算时段，s。
2.3.2库容~水位关系曲线
根据表2-5南山水库水位库容关系，绘出曲线库容曲线，图2-4所示。
表2-5 南山水库水位与面积、容积关系曲线
Z(m)
143.8
150
155
160
165
170
175
180
185
A(万)m2)
0
0.77
1.87
3.39
4.86
8.15
11.5
15.3
19.7
V(万)m3)
0
2.39
8.99
22.1
42.7
75.2
124
191
279

图2-4 南山水库水位库容曲线
2.3.3绘制关系线
对于溢洪道，其泄流能力q溢按溢流公式计算：
（2-9）
式中：ε，σs ，m—堰的侧收缩系数，淹没系数（自由出流时，σs=1）和流量系数，其值可以查水力学手册或通过模型试验确定；
B—溢洪道宽度，m；
h—堰顶水头，m。
水库蓄泄曲线q-V绘制方法为：假定若干个库水位Z，按泄洪建筑物出流公式计算各水位对应的各个出流量，水库泄洪能力的总和；由各水位Z利用库容曲线Z-V可查得对应的各个库容V，根据q，V关系值，可点绘q-V曲线。
综上所述，水库调洪计算的原理，就是由已知的△t，Q1，Q2,q1，V1，联解式（2-8）和式（2-9），求得q2，V2.依时序逐时段递推计算，可得水库出流过程。
2.3.4调洪演算
计算步骤如下。
（1）确定调洪计算的起调水位。根据防洪限制水位的含义，调洪计算的起调水位应低于或等于防洪限制水位。对于各种频率设计洪水的调洪计算，从不利情况出发，以防洪限制水位作为起调水位；对于水库运用过程中，由预报的入流过程预报水库的最高洪水位时，则应该根据具体情况，确定起调水位。
（2）根据水库的库容曲线Z－V、泄洪建筑物型式、位置、尺寸及出流公式，计算并绘制蓄泄曲线q－Z(图2-5)。
（3）根据水库的出流过程q－t。假设△t=1，每个时间都可以在洪水过程线图中读出相应的入库流量，在假设堰上水头h，即可得到水位Z=181+h，根据公式（2-9）即可得到对应的下泄流量q，再通过计算得出一个水库库容V1 ，先前得到的Z通过查图2-4可得到一个库容V2，对比V1 、V2 是否相近，若相差较大，调整h，直到两值相近为止。
（4）确定最大下泄流量qm。水库的最大下泄流量应发生在入流与出流过程退水段的交点处，即q = Q的时刻，该时刻不一定恰好是所选时段的分界处。精确计算应该在出流过程的峰段，缩小时段Δt，重新试算，使计算的qm等于同时刻入库流量Q；近似处理可取计算表中最大值作为qm，或在同一张图中绘出Q－t与q－t线，然后将q－t线的峰段按曲线的趋势勾绘，并读出两线交点处的流量值作为qm。
（5）确定最大蓄洪量和最高洪水位。利用曲线q－V，可由qm查的水库相应库容Vm总，该值减去起调水位以下库容。即得该次洪水的最大蓄洪量Vm；由Vm总查曲线Z－V得该次洪水的最高洪水位Zm。

图2-5 泄流量q~V曲线
调洪演算结果，表2-6
表2-6 调洪演算成功表
重现期
(年)
起调
水位
(m）
相应
库容
(万m3)
入库洪
峰流量
(m3/s）
最高
水位
(m)
300
181
207
6
181.87
30
181
207
4.1
181.71

调洪过程见表2-7、2-8

表2-7 P=3.33%调洪演算过程
时间t（h）
入库洪水量Q(m3/s)
时段平均Q1+Q2/2(m3/s)
下泄流量q(m3/s)
时段平均下泄流量q1+q2/2(m3/s)
时段内水库存水量变化▽V(104m3)
水库存水量V(104m3)
水库水位Z(m)
0
0
11.25
0
0.34
3.93
207
181.00
1
22.5
0.69
210.93
181.21
1.3
26.94
24.72
1.45
1.07
2.55
213.48
181.34
2
16
21.47
3.36
2.40
4.80
218.29
181.59
3
4.9
10.45
4.43
3.90
2.36
220.64
181.71
3.2
4.5
4.7
4.45
4.44
0.02
220.66
181.71
3.25
4.45
4.48
4.45
4.45
0.00
220.66
181.71
3.4
3.6
3.85
4.45
4.45
-0.03
220.63
181.71
3.6
3.4
3.5
4.39
4.42
-0.07
220.56
181.71
3.8
3
3.2
4.36
4.37
-0.08
220.48
181.70
4
2.8
2.9
4.31
4.34
-0.10
220.37
181.70
5
2.1
2.45
4.02
4.17
-0.62
219.76
181.67

表2-8 P=0.333%调洪演算过程
时间t（h）
入库洪水量Q(m3/s)
时段平均Q1+Q2/2(m3/s)