水資源規(guī)劃課程設計--洪水調節(jié)設計

1、<p>　　水資源規(guī)劃與管理課程設計</p><p>　　設計題目： 洪水調節(jié)設計 </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、設計目的 </b></p><p><b>　　二、設計基本資料</b></p>

2、<p><b>　　設計任務及步驟</b></p><p><b>　　四、設計計過程</b></p><p>　?。ㄒ唬?洪水標準的確定</p><p>　?。ǘ?特性曲線的繪制</p><p><b>　　五、列表試算法運用</b></p>&l

3、t;p>　　（一） 方案I設計洪水標準計算</p><p>　?。ǘ?方案I校核洪水標準計算</p><p>　?。ㄈ?方案II設計洪水標準計算</p><p>　?。ㄋ模?方案II校核洪水標準計算</p><p>　　五、計算成果選擇以及課程總結</p><p>　?。ㄒ唬?調洪計算成果表以及方案

4、選擇</p><p>　?。ǘ?課程設計總結</p><p>　　六、附錄：原始資料表格及附表</p><p><b>　　七、參考文獻</b></p><p><b>　　洪水調節(jié)課程設計</b></p><p><b>　　一、設計目的</b>&

5、lt;/p><p>　　洪水調節(jié)目的：定量地找出入庫洪水、下泄洪水、攔蓄洪水的庫容、水庫水位的變化、泄洪建筑物型式和尺寸間的關系，為確定水庫的有關參數(shù)和泄洪建筑型式選擇、尺寸確定提供依據(jù)；</p><p>　　掌握列表試算法的基本原理、方法、步驟及各自的特點；</p><p>　　了解工程設計所需洪水調節(jié)計算要解決的課題；</p><p>　　培

6、養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。</p><p><b>　　二、設計基本資料</b></p><p>　　某水庫以灌溉、防洪為主，兼有發(fā)電、供水、養(yǎng)殖等綜合效益的大(2)型水利水電樞紐工程，水庫承雨面積450km2，水庫總庫容2.408億m3。擋水建筑物為粘土心墻代料壩，最大壩高38.26m。溢洪道為開敞式寬頂堰，溢洪道堰頂高程102.70m，采用3孔8m×

7、;6m（寬×高）的弧形門控制。水庫正常蓄水位107.00m。</p><p>　　洪水調度自正常蓄水位起調，當設計洪水小于正常蓄水位所對應的最大下泄流量時，控制閘門開度，使下泄流量與來水流量相等；當?shù)扔?、大于這一下泄流量時，則閘門全開。洪峰過后，水位回落至正常蓄水位，則下閘控制，維持正常蓄水位不變。</p><p>　　由于該水庫需進行除險加固方案設計，現(xiàn)對2個不同溢洪道改建方案

8、進行方案比選。</p><p>　　方案I：保持溢洪道堰頂高程和單孔寬度不變，由現(xiàn)在的3孔改為5孔；</p><p>　　方案II：降低溢洪道堰頂高程至Xm，擴大單孔寬度至12m，保持孔數(shù)不變；（注：X=101.00+學號最后1位/10，即101.00m-101.90m），下游無防汛要求。</p><p><b>　　三、設計任務及步驟</b>

9、</p><p>　　分別對設計洪水標準、校核洪水標準，按照上述擬定的泄洪建筑物的類型、尺寸和水庫運用方式，分別采用列表試算法推求不同溢洪道改建方案的水庫下泄流量過程，以及相應的庫容、水位變化過程，并給出最后的比選方案建議。具體步驟：</p><p>　　根據(jù)工程規(guī)模和建筑物的等級，確定相應的洪水標準；</p><p>　　用列表試算法進行調洪演算：</p&g

10、t;<p>　　根據(jù)已知水庫水位容積關系曲線V～Z和泄洪建筑物方案，用水力學公式求出下泄流量與庫容關系曲線q～Z，并將V～Z，q～Z繪制在圖上；</p><p>　　決定開始計算時刻和此時的q1、V1，然后列表試算，試算過程中，對每一時段的q2、V2進行試算；</p><p>　　將計算結果繪成曲線：Q～t、q～t在一張圖上，Z～t曲線繪制在下方。</p>&l

11、t;p>　　對不同改建方案做對比分析并給出方案比選建議：</p><p><b>　　四、設計過程</b></p><p>　?。ㄒ唬?、洪水標準的確定</p><p>　　有基本資料信息得，該水庫設計洪水標準為500年一遇，即選擇P=0.2%的典型洪水過程線；水庫的校核洪水標準為2000年一遇，即選擇P=0.05%的典型洪水過程線；（典型

12、洪水過程線見附錄）。</p><p>　?。ǘ⑻匦郧€的繪制</p><p><b>　　運用水力學公式：</b></p><p><b>　?。ㄔ敿氁姼戒洠?lt;/b></p><p>　　計算不同水位Z對應的最大下泄流量q并繪制相關曲線。</p><p>　　1、根據(jù)已給

13、的數(shù)據(jù)繪制水庫水位容積曲線V-Z如下：</p><p>　　圖表1 某水庫容積特性曲線</p><p>　　2、繪制下泄流量與水庫水位關系的q-Z曲線以及與容積關系的q-V曲線。</p><p>　　a、方案I：堰頂高程102.7m，5孔8m×6m（寬×高）</p><p>　　圖表2某水庫下泄流量與水位關系q-Z曲線&l

14、t;/p><p>　　圖表3某水庫下泄流量與庫容q-V曲線</p><p>　　b、方案II：堰頂高程X=101.40m，3孔12m×6m（寬×高）</p><p>　　圖表4 某水庫下泄流量與水位關系q-Z曲線</p><p>　　圖表5某水庫下泄流量與庫容q-V曲線</p><p>　　五、列表試算

15、法的運用</p><p>　?。ㄒ唬⒎桨窱設計洪水標準計算</p><p>　　表一 水庫調洪計算表</p><p>　　試算法計算過程如下：</p><p>　　1、確定調洪的起始條件。本題洪水調度自正常蓄水位起調，即Z=107.0m，相應的庫容V=16173(萬m3），另由信息得初始下泄流量q1=2

16、0（m3/s）。</p><p>　　2、計算時段平均入庫流量和時段入庫水量。先將p=0.2%洪水過程線劃分計算時段，選擇計算時段Δt=1h=3600s。</p><p>　　第（1）欄：時間段Δt=1h，合計48個時間段，即洪水過程一共48小時。</p><p>　　第（2）欄：將500年一遇的洪水即P=0.2%的洪水過程線填入。</p><p

17、>　　第（3）欄：時段平均入庫流量=（Q1+Q2）/2，例如= （20+21）/2=20.5 m3/s。 </p><p>　　第（4）欄：時段入庫水量Δt，例如20.5×0.36=7.4(萬m3）。</p><p>　　3、逐時段試算求泄流過程q~t。因時段末下泄流量q2與該時段水庫內蓄水量變化有關，而蓄水量的變化程度又決定了q2的大小，故需試算q2，并將試算加過填入。

18、</p><p><b>　　第（5）欄：</b></p><p>　?。╝）、當入庫流量Q≤697.7（m3/s）(Z=107.00m對應的下泄量)時，取q=Q,來多少水就下泄多少水。例如t=0時，Q1=20 m3/s、Q2=21 m3/s，則q1=20 m3/s、q2=21 m3/s 。</p><p>　?。╞）、當入庫流量Q>69

19、7.7（m3/s）時，假定一個合適的q2，按照ΔV=V2-V1，計算得到V2，根據(jù)V2用線性內插查q-V曲線得到一相應的q2并與假定的q2比較，如相等則假定正確，否則重新假定直到相等為止。例如t=17h時，V1=16173 m3、Q1=514 m3/s、Q2=934m3/s，假定q2=703.6 m3 /s，則ΔV=Δt-Δt=260.6-219.2=41.4(萬m3），時段末水庫水量V2=V1+ΔV=16173+41.4=16214.

20、4(萬m3），查詢q-V曲線的q2=703.6 m3 /s，與原假定符合，假定值正確。</p><p>　　（C）、以上一時段求得正確的q2、V2作為下一時段的q1、V1，繼續(xù)重復以上b的演算步驟，此步驟用計算機excle完成。</p><p>　　第（6）欄：時段平均下泄流量=（q1-q2）/2。例如t=0, (20+21)/2=20.5 m3/s</p><p&g

21、t;　　第（7）欄：時段下泄水量Δt (萬m3）</p><p>　　第（8）欄: 時段內水量變化ΔV=(Δt -Δt )(萬m3）</p><p>　　第（9）欄: 水庫存水量V=(V1+ΔV)(萬m3）</p><p>　　第（10）欄:有V的值查詢V-Z曲線得到相應的Z的值。</p><p>　　4、從上表第（1）、（2）、（5）欄可繪

22、制洪水流量過程線。第（1）、（10）欄可以繪制水庫調洪后的水位過程線。</p><p>　　5、繪制Q-q-t曲線和Z-t曲線，推求最大下泄流量qmax和設計洪水位Z設。</p><p>　　按照Δt=1h，從繪制的Q-q-t曲線可知，最大下泄流量qmax發(fā)生在t=27h時刻，正好是q-t曲線與Q-t曲線的交點，即qmax=1423.5 m3 /s ，此時對應的Z設=109.61m。<

23、;/p><p>　　圖表1-1某水庫設計洪水過程線與下泄流量過程線</p><p>　　圖表1-2某水庫調洪后的水位過程線</p><p>　　（6）、推求設計洪水位Z設。利用表中第（9）欄各時段末的庫容值V，由庫容曲線上即可查得各時段末的相應水位Z，即表中第（10）欄。qmax=1423.5 m3 /s對應的即為Z設=109.61m。</p><p

24、>　?。ǘ⒎桨窱校核洪水標準計</p><p>　　表二 水庫調洪計算表</p><p>　　試算法過程同方案I設計洪水標準的計算。</p><p>　　根據(jù)列表數(shù)據(jù)繪制Q-q-t曲線和Z-t曲線。</p><p>　　推求最大下泄流量qmax和設計洪水位Z設。</p>&l

25、t;p>　　按照Δt=1h，從繪制的Q-q-t曲線可知，最大下泄流量qmax發(fā)生在t=27h時刻，正好是q-t曲線與Q-t曲線的交點，即qmax=1651.0 m3 /s ，此時對應的Z設=110.33m。</p><p>　　圖表2-1某水庫設計洪水過程線與下泄流量過程線</p><p>　　圖表1-2某水庫調洪后的水位過程線</p><p>　　（三）方案

26、二設計洪水標準計算 </p><p>　　表三 水庫調洪計算表</p><p>　　試算法過程同方案I設計洪水標準的計算。</p><p>　　1、根據(jù)列表數(shù)據(jù)繪制Q-q-t曲線和Z-t曲線。</p><p>　　2、推求最大下泄流量qmax和設計洪水位Z設。</p><p>

27、　　按Δt=1h，從繪制的Q-q-t曲線可知，最大下泄流量qmax發(fā)生在t=27h時刻，正好是q-t曲線與Q-t曲線的交點，即qmax=1560 m3 /s ，此時對應的Z設=109.28m。</p><p>　　圖表3-1某水庫設計洪水過程線與下泄流量過程線</p><p>　　圖表3-2某水庫調洪后的水位過程線</p><p>　?。ㄋ模⒎桨付：撕樗畼藴视嬎?/p>

28、</p><p>　　表四 水庫調洪計算表 </p><p>　　試算法過程同方案I設計洪水標準的計算。</p><p>　　根據(jù)列表數(shù)據(jù)繪制Q-q-t曲線和Z-t曲線。</p><p>　　推求最大下泄流量qmax和設計洪水位Z設。</p><p>　　按照Δt=1h，從繪制

29、的Q-q-t曲線可知，最大下泄流量qmax發(fā)生在t=27h時刻，正好是q-t曲線與Q-t曲線的交點，即qmax=1783.1 m3 /s ，此時對應的Z設=110.02m。</p><p>　　圖表4-1某水庫設計洪水過程線與下泄流量過程線</p><p>　　圖表4-2某水庫調洪后的水位過程線</p><p>　　六、調洪計算成果以及課程總結</p>

30、<p>　?。ㄒ唬┱{洪計算成果表以及方案選擇</p><p>　　表五 調洪計算成果表</p><p>　　根據(jù)表五可以得到到，同樣的典型洪水時，方案II的設計洪水位Z設和校核洪水位Z校均小于方案I；也即方案II的泄流能力大于方案I的泄流能力，從大壩防洪安全的角度分析，泄流能力大，大壩的安全度叫高，能夠抵御更稀遇的洪水，單從對大壩的安全角度分析應該選擇

31、方案II。</p><p>　　這只是一個初略的篩選，最終方案還要考慮更多的因素。例如要考慮防洪、發(fā)電、航運、灌溉等多方面的綜合因素，對大壩兩個方案投資國名經濟評價和財務評價最終做出決定。</p><p><b>　?。ǘ┱n程總結</b></p><p>　　通過一周的水資源規(guī)劃課程設計，在這次課設中不僅檢驗了我所學的知識，也培養(yǎng)我如何去把我

32、一件事情，如何去做一件事情，又如何去完成一件事。在次過程中，培養(yǎng)我了獨立完成任務的能力，提高了自己的實際操作能力，同時學會了運用所學內容解決實際問題。</p><p>　　通過此次課設，我覺得我在多發(fā)面得到了提高。尤其是office的使用，在之前看來是很簡單的工具，可真正用的時候卻不是那么簡單。同時也覺得課本知識的欠缺，通過這次洪水調節(jié)課程設計，對洪水調節(jié)有了更加全面深刻的認識，特別是調節(jié)過程中運用的列表試算法，

33、學會了用excle編程推求試算結果。</p><p>　　課程設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，是我們走向工作崗位必不可少的過程。我們應該一步一個腳印，踏踏實實的完成課設。為以后的工作打下基礎。</p><p>　　七、附錄：原始資料表格及附表</p><p>　?。ㄒ唬?、堰頂溢流公式：</p><p>　　式中：q——通過溢流孔口的

34、下泄流量，m3/s；</p><p>　　n——溢流孔孔口數(shù)；</p><p>　　b——溢流孔單孔凈寬，m ；</p><p>　　g——重力加速度，9.81m/s2；</p><p>　　ε——閘墩側收縮系數(shù)，與墩頭形式有關，初步計算可假設為0.92；</p><p>　　m——流量系數(shù)，與堰頂形式有關，可查表，本

35、工程取0.48；</p><p>　　H0——堰頂水頭，m。</p><p>　　（二）、水位－庫容曲線</p><p><b>　　八、參考文獻</b></p><p>　　《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252-2000)</p><p>　　《水力學》（第四版，吳持恭主編）</