调洪演算.doc

3.1基本资料

3.1.1洪水过程线的确定
本设计中枢纽主要任务是发电，兼做防洪之用，所以必须在选定水工建筑物的设计标准外，还要考虑下游防护对象的防洪标准。由资料知混凝土坝按500年一遇（P=0.2%）洪水设计，2000年一遇（P=0.05%）洪水校核。
绘出设计洪水过程线和校核洪水过程线：

图3.1 校核洪水过程线

图3.2 设计洪水过程线

3.1.2相关曲线图

图3.3 水位容量关系曲线图

3.2洪水调节基本原则

在已确定选择混凝土实体重力坝的情况下，从提高泄流能力，便于运用管理和闸门维修，节省工程投资角度出发，泄洪方式以坝顶泄流最为经济。故按坝顶溢流的方式进行洪水调节计算，以确定坝顶高程和最大坝高。调洪演算采用半图解法。
3.2.1确定工程等别和级别
根据SDJ12-78《水利水电工程枢纽等级划分和设计标准（山区、丘陵区部分）》结合宁溪枢纽所给定的特征水位和基本资料，通盘考虑水库总库容、防洪效益、装机容量等因素，该工程为二等大型工程，主要建筑物为2级，次要建筑物为3级，临时建筑物为4级。
表3.1 山区、丘陵区水利水电永久性水工建筑物洪水标准[重现期（年）]
项目
水工建筑物级别
1
2
3
4
5
设计
1000~500
500~100
100~50
50~30
30~20
校核

土石坝
10000~5000
5000~2000
2000~1000
1000~300
300~200
混凝土坝、浆砌石坝
5000~2000
2000~1000
1000~500
500~200
200~100
由表3-2-1可知永久性建筑物设计洪水标准为：正常运用（设计）洪水重现期为500年，非常运用（校核）洪水重现期为2000年。
3.2.2水库防洪要求
本水库的设计标准为500年，校核标准为2000年，S水库洪水调节除保证本工程设计标准以外，还担负着提高下游防洪标准的任务。

3.3调洪演算

3.3.1调洪演算的目的

根据水位～库容曲线以及S坝址设计洪水过程线，孔口尺寸、孔数以及堰顶高程，利用调洪演算来确定设计洪水位和校核洪水位，为后面坝顶高程的确定奠定基础。

3.3.2调洪演算的基本原理和方法

(a)根据库容曲线Z-V，以及用水力学公式计算Q-Z关系

式中：q——过堰流量，单位为；
B——过水断面宽度，单位为m；
m——堰的流量系数；
——局部水头损失系数；
——堰顶全水头，单位为m。
(b)分析确定调洪开始时的起始条件，起调水位357m。
(c)本次调洪计算采用《水能规划》书中介绍的列表试算法计算，依据书中所给的水库洪水调节原理，采用水量平衡方程式

式中：Q1，Q2——分别为计算时段初、末的入库流量（）；
——计算时段中的平均入库流量（m3/s），它等于(Q1+Q2)/2；
q1,q2——分别为计算时段初、末的下泻流量（m3/s）；
——计算时段中的平均下泻流量（m3/s），即= (q1+q2)/2；
V1，V2——分别为计算时段初、末的水库的蓄水量（m3）；
——为V2和V1之差；
——计算时段，一般取1～6小时，需化为秒数。
采用开敞式溢流时，利用下式计算

式中：——溢流流量，单位为；
——为闸孔数；
——过水断面宽度，单位为m；
m——堰的流量系数，本设计中取0.5；
——侧收缩系数，根据闸墩厚度及墩头形状而定，在（0.9~0.95）中取值，本设计中取0.9；
——堰顶全水头，单位为m。
计算说明：
a)由洪水资料获得入库洪水量；
b)时段平均入库流量：由前、后时的入库洪水量取平均值得到；
c)下泄水量：由水库水位确定(水库水位未知)；
d)时段平均下泄流量：由前、后时的下泄流量取平均值得到；
e)时段内水库水量变化：由“时段平均入库流量”-“时段平均下泄流量”×3600得到；
f)水库存水量：与水库水位有关(水库水位未知)。
3.4调洪的基本资料

3.4.1调洪演算方案
调洪演算方案拟定如下，共有两个方案，详细情况列于表1.1

表 1.1 调洪演算方案

堰顶高程(m)
孔口尺寸(m)
孔数
方案一
346
15×21
8
方案二
343
15×23
9
注：表示孔口尺寸(m)(宽´高)，即宽m，高m
3.4.2计算工况
计算工况分校核和设计两种，由设计规范可知：混凝土坝按500年一遇（P=0.2%）洪水设计，2000年一遇（P=0.05%）洪水校核。

3.5调洪演算的过程计
根据以上数据应用下泄流量的计算公式

计算下泄流量，其中ε=0.9，g=9.8,流量系数m=0.5,根据以上数据和不同的堰宽可得不同水深时的下泻流量.
方案一：堰顶高程346m,堰宽为120m,计算下泄流量q见表1.2：
表1.2 下泄流量q
水位m
Ho
库容(亿m3)
下泄流量
346
0
3.4825
0.0000
347
1
3.644
239.2200
348
2
3.8056
676.6163
349
3
3.9671
1243.0236
350
4
4.1347
1913.7600
351
5
4.1347
2674.5609
352
6
4.1347
3515.8016
353
7
4.1347
4430.4164
354
8
4.1347
5412.9307
355
9
5.126
6458.9400
356
10
5.126
7564.8006
357
11
5.126
8727.4328
358
12
5.126
9944.1887
359
13
5.126
11212.7597
360
14
6.3133
12531.1099
361
15
6.3133
13897.4261
362
16
6.3133
15310.0800
363
17
6.3133
16767.5986
364
18
6.3133
18268.6411
365
19
7.6988
19811.9803
366
20
7.6988
21396.4873
367
21
7.6988
23021.1189
368
22
7.6988
24684.9077
369
23
7.6988
26386.9528
370
24
9.3182
28126.4129
371
25
9.3182
29902.5000
372
26
9.3182
31714.4736
373
27
9.3182
33561.6367
374
28
9.3182
35443.3312
375
29
11.177
37358.9346
376
30
11.177
39307.8571
377
31
11.177
41289.5383
378
32
11.177
43303.4456
379
33
11.177
45349.0711
380
34
13.3174
47425.9306

方案二：堰顶高程343m,堰宽为135m,计算下泄流量q见表1.3：
表1.3 下泄流量q
水位
Ho
库容
下泄流量q
343
0
3.058
0
344
1
3.194
268.951715
345
2
3.3271
760.7103259
346
3
3.4771
1397.514105
347
4
3.6317
2151.61372
348
5
3.7920
3006.971587
349
6
3.9593
3952.766803
350
7
4.1347
4981.055468
351
8
4.3181
6085.682608
352
9
4.5086
7261.696305
353
10
4.7066
8505
354
11
4.9123
9812.131179
355
12
5.1260
11180.11284
356
13
5.3477
12606.34959
357
14
5.5773
14088.5524
358
15
5.8147
15624.6827
359
16
6.0600
17212.90976
360
17
6.3133
18851.5776
361
18
6.5740
20539.1788
362
19
6.8420
22274.33358
363
20
7.1182
24055.7727
364
21
7.4036
25882.32344
365
22
7.6988
27752.89798
366
23
8.0039
29666.4836
367
24
8.3182
31622.13443
368
25
8.6420
33618.96437
369
26
8.9753
35656.14112
370
27
9.3182
37732.88085
371
28
9.6701
39848.44374
372
29
10.0310
42002.13
373
30
10.4017
44193.27636
374
31
10.7834
46421.253
375
32
11.1770
48685.46086
376
33
11.5871
50985.3292
377
34
12.0129
53320.31341
378
35
12.4477
55689.89313
379
36
12.8848
58093.57044
380
37
13.3174
60530.86833

根据试算法求设计洪水位以及校核洪水位的最大下泄流量一级水库的最高水位

根据Q-t于q-t曲线可查出
频 率
项 目
设计洪水
校核洪水
方案一
最大泄量（m3/s）
16535m3/s
19223 m3/s
水库最高水位（m）
362.843m
364.622m
方案二

最大泄量（m3/s）
16596m3/s
19305m3/s
水库最高水位（m）
358.616m
360.272m
方案比较：从运用上看9孔，多孔，孔口小，孔口为单数，调节灵活，但开挖量相对大，且整体调节水位相差不大，8孔，开挖量相对较小，可节省一定的成本，为下游的施工减少工程量。综合考虑选择8孔。
此时，枢纽的设计、校核和设计工况情况下上游水位、最大下泄流量和下游水位（根据最大下泄流量由坝址处流量-水位曲线查得）。
1.11 经调洪演算得到的水利水能资料

上游水位(m)
最大下泄流量(m3/s)
下游水位(m)
正常
365.0

287
设计
362.843
16535
287
校核
364.622
19223
287