洪水調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)(試算法和半圖解法)模板 - 帶試算C語(yǔ)言程序

1、洪水調(diào)節(jié)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、 設(shè)計(jì)目的1. 洪水調(diào)節(jié)目的：定量地找出入庫(kù)洪水、下泄洪水、攔蓄洪水的庫(kù)容、水庫(kù)水位的變化、泄洪建筑物型式和尺寸間的關(guān)系，為確定水庫(kù)的有關(guān)參數(shù)和泄洪建筑型式選擇、尺寸確定提供依據(jù)；2. 掌握列表試算法和半圖解法的基本原理、方法、步驟及各自的特點(diǎn)；3. 了解工程設(shè)計(jì)所需洪水調(diào)節(jié)計(jì)算要解決的課題；培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。二、 設(shè)計(jì)基本資料1. 某水利樞紐工程以發(fā)電為主，兼有防洪、供水、養(yǎng)殖等綜合效益，電站裝機(jī)為5000KW，年發(fā)電量1372104 kwh，水庫(kù)庫(kù)容0.55億m3。擋水建筑物為混凝土面板壩，最大壩高84.80m。溢洪道堰頂高程519.00m，采用2

2、孔8m6m（寬高）的弧形門控制。水庫(kù)正常蓄水位525.00m。電站發(fā)電引用流量為10 m3/s。2. 本工程采用2孔溢洪道泄洪。在洪水期間洪水來(lái)臨時(shí)，先用閘門控制下泄流量q并使其等于洪水來(lái)水量Q，使水庫(kù)水位保持在防洪限制水位不變；當(dāng)洪水來(lái)水量Q繼續(xù)增大時(shí)，閘門逐漸打開(kāi)；當(dāng)閘門達(dá)到全開(kāi)后，就不再用閘門控制，下泄流量q隨水庫(kù)水位z的升高而增大，流態(tài)為自由流態(tài)，情況與無(wú)閘門控制一樣。3. 上游防洪限制水位524.8m（注：X=524.5+學(xué)號(hào)最后1位/10，即524.5m-525.4m），下游無(wú)防汛要求。三、 設(shè)計(jì)任務(wù)及步驟分別對(duì)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)、校核洪水標(biāo)準(zhǔn)，按照上述擬定的泄洪建筑物的類型、尺寸和水庫(kù)

3、運(yùn)用方式，分別采用列表試算法和半圖解法推求水庫(kù)下泄流量過(guò)程，以及相應(yīng)的庫(kù)容、水位變化過(guò)程。具體步驟：1. 根據(jù)工程規(guī)模和建筑物的等級(jí)，確定相應(yīng)的洪水標(biāo)準(zhǔn)；2. 用列表試算法進(jìn)行調(diào)洪演算： 根據(jù)已知水庫(kù)水位容積關(guān)系曲線VZ和泄洪建筑物方案，用水力學(xué)公式求出下泄流量與庫(kù)容關(guān)系曲線qZ，并將VZ，qZ繪制在圖上； 決定開(kāi)始計(jì)算時(shí)刻和此時(shí)的q1、V1，然后列表試算，試算過(guò)程中，對(duì)每一時(shí)段的q2、V2進(jìn)行試算； 將計(jì)算結(jié)果繪成曲線：Qt、qt在一張圖上，Zt曲線繪制在下方。3. 用半圖解法進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算： 繪制三條曲線：，； 進(jìn)行圖解計(jì)算，將結(jié)果列成表格。4. 比較分析試算法和半圖解法調(diào)洪計(jì)算的成果。四、

4、 時(shí)間安排和要求1. 設(shè)計(jì)時(shí)間為1周；2. 成果要求： 設(shè)計(jì)說(shuō)明書編寫要求條理清楚、附圖繪制標(biāo)準(zhǔn)； 列表試算法要求采用手工計(jì)算，熟悉過(guò)程后可編程計(jì)算，如采用編程計(jì)算需提供程序清單及相應(yīng)說(shuō)明； 設(shè)計(jì)成果請(qǐng)獨(dú)立完成，如有雷同則二者皆取消成績(jī)，另提交成果時(shí)抽查質(zhì)詢。五、 參考書3. 水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)(SL252-2000)4. 水利水能規(guī)劃附錄：一、 堰頂溢流公式式中：q通過(guò)溢流孔口的下泄流量，m3/s； n溢流孔孔口數(shù)；b溢流孔單孔凈寬，m ；g重力加速度，9.81m/s2；閘墩側(cè)收縮系數(shù)，與墩頭形式有關(guān)，初步計(jì)算可假設(shè)為0.92； m流量系數(shù)，與堰頂形式有關(guān)，可查表，本工程取0.4

5、8； H0堰頂水頭，m。二、 設(shè)計(jì)洪水過(guò)程時(shí)刻（h）Q實(shí)測(cè)（m3/s）各頻率Q（m3/s）0.1%1%2%5%03.32503529201136296196162121231268052443235733491300727602524496020001220104073951670230013901130806612902100129010907757919175011901010698854311808537065419402895647505387103248174834003271129470943736227012264606398326243132345493482892161420

6、4477294251195151914402832301761617741426321916217164385245204151181503512241871391913732020417012520123286183152113211102571711421062210224015412796239722614411989249021213511183三、 水位庫(kù)容曲線和庫(kù)容表庫(kù)容表高程（m）450460470480490500505庫(kù)容（104m3）018113.5359.3837.21573.62043.2高程（m）510515520525530535540庫(kù)容（104m3）2583.3

7、3201.33895.74683.85593.966707842.6四、 工程分等分級(jí)規(guī)范和洪水標(biāo)準(zhǔn)五、 調(diào)洪計(jì)算成果表 頻 率項(xiàng) 目 設(shè)計(jì)洪水校核洪水列表試算法最大泄量（m3/s）1003.35m3/s1550.73 m3/s水庫(kù)最高水位（m）529.03m532.44m半圖解法最大泄量（m3/s）1004.54m3/s1558.92m3/s水庫(kù)最高水位（m）528.92m532.36m洪水調(diào)節(jié)演算過(guò)程一、 洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定1. 工程等別的確定：由設(shè)計(jì)對(duì)象的基本資料可知，該水利樞紐工程以發(fā)電為主，兼有防洪、供水、養(yǎng)殖等其他綜合效益，電站裝機(jī)為5000kW，水庫(kù)庫(kù)容0.55108m3。若僅由裝機(jī)

8、容量5000kW為指標(biāo)，根據(jù) “水利水電工程分等指標(biāo)”，可將工程等別定為；若僅以水庫(kù)總庫(kù)容0.55108m3為指標(biāo)，則可將工程等別定為。綜合兩種指標(biāo)，取等級(jí)最高的等為工程最終等別。2. 洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定：該水利工程的擋水建筑物為混凝土面板壩，由已確定的為等的工程等別，根據(jù)“山區(qū)，丘陵區(qū)水利水電工程永久性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)”，可查得，該工程設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為10050年，校核標(biāo)準(zhǔn)為1000500年，不妨取設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為100年，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為1000年。二、 試算法洪水調(diào)節(jié)計(jì)算1. 計(jì)算并繪制水庫(kù)的q=f(V)關(guān)系曲線：應(yīng)用式，根據(jù)不同水庫(kù)水位計(jì)算H與q,再由HV關(guān)系曲線查得V，并計(jì)算于下表，繪制q=f(

9、V) 關(guān)系曲線圖如下。2.10324817483400327112947094373622701226460639832624313234549348289216142044772942511951519144028323017616177414263219162171643852452041511815035122418713919137320204170125201232861831521132111025717114210622102240154127962397226144119892490212135111833.4.水庫(kù)q=f(V)關(guān)系曲線計(jì)算表水位/m堰頂水頭/mq溢(m/s)q

10、電(m/s)總泄流量q庫(kù)容V/104m5190010103756.82520131.29671041.2973895.7521288.520441098.524053.325223162.622410172.624210.945234250.373610260.374368.565245349.907710359.914526.185256459.965710469.974683.85267579.62310589.624865.825278708.163510718.165047.845289845.010910855.015229.8652910989.688610999.695411.8

11、8530111141.794101151.85593.9531121300.9791013115809.12532131466.944101476.96024.34533141639.421101649.46239.56534151818.174101828.26454.78535162002.9891020136670536172193.673102203.76904.52537182390.052102400.17139.04538192591.9641026027373.56539202799.262102809.37608.08540213011.809103021.87842.65.

12、 確定調(diào)洪的起始條件：起調(diào)水位也是防洪限制水位，Z=525.2m。相應(yīng)庫(kù)容4720.20104m3。在洪水期間洪水來(lái)臨時(shí)，先用閘門控制下泄流量q并使其等于洪水來(lái)水量Q，使水庫(kù)水位保持在防洪限制水位不變；當(dāng)洪水來(lái)水量Q繼續(xù)增大時(shí)，閘門逐漸打開(kāi)；當(dāng)閘門達(dá)到全開(kāi)后，就不再用閘門控制，下泄流量q隨水庫(kù)水位z的升高而增大，流態(tài)為自由流態(tài)，情況與無(wú)閘門控制一樣。由公式：=280.920.48+10= 483.2 m3/s得調(diào)洪開(kāi)始時(shí)的下泄流量為483.2 m3/s。所以在第一時(shí)段，以閘門控制入庫(kù)流量等于下泄流量；以后時(shí)段閘門全開(kāi)不再控制，下泄流量由試算計(jì)算。6. 列表試算泄流量q，本過(guò)程采用C語(yǔ)言編程試算

13、。 基本原理：根據(jù)水庫(kù)容積曲線V=f（Z）和堰頂溢流公式q=f（H），得出蓄泄方程q=f（V）。聯(lián)立水量平衡方程 可得q=f(V)=g（q），即q=g（q）。 編程公式的主要過(guò)程a) 已知的電站發(fā)電引用流量為10m3/s，結(jié)合堰頂溢流公式，得出下泄流q=nbm+10。（1）b) 水位高程Z與堰頂水頭H的關(guān)系?；静牧峡芍绾榈姥唔敻叱虨?19m則H=Z-519m；c) 水庫(kù)容積曲線V=f（Z）的近似化。根據(jù)該設(shè)計(jì)的蓄泄情況，水位高程的變化范圍在525m535m之間，又由于水庫(kù)容積曲線在水位高程屬525m535m之間的變化率較小，為方便計(jì)算，故可將其分段直線化以簡(jiǎn)化、近似計(jì)算。由水位庫(kù)容表V=f

14、（Z）及上式H=Z519m，可得V=f（H），易算出H=g（V） = 。（2）聯(lián)立（1）、（2）式得。（3）d）將（3）式與水量平衡方程聯(lián)立。 得 。（4）e）C語(yǔ)言程序源代碼如下：#include#includevoid 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(

15、nn); loop: V2=V1+ (Q1+Q2-q2-q1) * t/2;if (V2=4683.8 & V2=5593.9 & V20.01) q2=q3; goto loop; printf(q2=%fn,q3); printf(V2=%fnnn,V2);7. 對(duì)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算時(shí)段平均入庫(kù)流量和時(shí)段入庫(kù)水量。 將洪水過(guò)程表中P=1%的洪水過(guò)程線劃分計(jì)算時(shí)段，初選時(shí)段t=1h=3600填入下表第一欄，表中第二欄為按計(jì)算時(shí)段摘錄的入庫(kù)洪水流量，計(jì)算的時(shí)段平均入庫(kù)流量和時(shí)段入庫(kù)水量分別填入第三欄和第四欄。泄流量的計(jì)算見(jiàn)第五，六，七欄。從表中第一，五欄可繪制下泄流量過(guò)程線。第一，十欄可繪制水位過(guò)程

16、線； 為了枯水期能保證興利部門的用水需求，當(dāng)水位再次下降到調(diào)洪水位時(shí)，又需要用閘門控制下泄流量q并使其等于洪水來(lái)水量Q，使水庫(kù)水位保持在防洪限制水位不變。見(jiàn)第15時(shí)段q=f（V）的程序計(jì)算截圖； 繪制Qt與qt曲線，如圖所示。最大下泄流量 =996.78 m3/s發(fā)生在t=8h時(shí)，正好是qt曲線與Qt曲線的交點(diǎn)，即為所求的最大下泄流量； 推求設(shè)計(jì)調(diào)洪庫(kù)容和設(shè)計(jì)洪水位。=996.78對(duì)應(yīng)的庫(kù)容和水位分別為5408.93萬(wàn)m3和528.98m，減去堰頂以下的庫(kù)容3756.82萬(wàn)m3 即可得=1652.11萬(wàn)m3，=528.98 m。第2時(shí)段試算法程序計(jì)算截圖第7.4375時(shí)段試算法的程序計(jì)算截圖設(shè)

17、計(jì)洪水調(diào)節(jié)計(jì)算表時(shí)間 t(h) 入庫(kù)洪水流量 Q （m3/s） 時(shí)段平均入庫(kù)流量 Q(平均) （m3/s）時(shí)段入庫(kù)水量 Q(平均)t （萬(wàn)m3）下泄流量 q（m3/s）時(shí)段平均下泄流量（m3/s）時(shí)段下泄水量q(平均)t （萬(wàn)m3）時(shí)段內(nèi)水庫(kù)存水量變化 V （萬(wàn)m3）水庫(kù)存 水量V （萬(wàn)m3）水庫(kù) 水位 Z (m)12345678910035115.541.5835115.541.5804652.276524.811961964652.276524.82524360129.6455.77325.89117.318612.28144664.56524.883727625.5225.18492.2

18、1473.99170.636454.54364719.1525.1941220973.5350.46594.85543.53195.6708154.78924873.89526.04513901305469.8756.51675.68243.2448226.55525100.45527.29612901340482.4897.66827.09297.7506184.64945285.1528.3711901240446.4983.72940.69338.6484107.75165392.85528.97.51021.51105.75398.07996.53990.13356.44541.625

19、5408.6528.987.58751000.4381010.9688363.9488996.78996.66358.79585.152955408.93528.987.675979.375989.90625356.3663996.66996.72358.8192-2.452955408.77528.987.75937.25958.3125344.9925995.3995.98358.5528-13.56035407.11528.978853937.25337.41971.39977.56351.9198-14.50985377.61528.819647750270915.68943.5433

20、9.6726-69.67265307.94528.4310483565203.4841.17878.43316.233-112.8335212.47527.9111437460165.6750795.59286.4106-120.8115091.66527.2412398417.5150.3673.07711.54256.1526-105.8534985.81526.6613348373134.28605.83639.45230.202-95.9224889.89526.1314294321115.56544.34575.09207.0306-91.47064798.96525.6315283

21、288.5103.86485.39514.87185.3514-81.49144708.46525.141626327398.28410.07447.73161.1828-62.90284652.276524.81724525491.44245327.54117.9126-26.47264652.276524.818224234.584.42224234.584.4204652.276524.81920421477.0420421477.0404652.276524.820183193.569.66183193.569.6604652.276524.82117117763.7217117763

22、.7204652.276524.822154162.558.5154162.558.504652.276524.82314414953.6414414953.6404652.276524.824135139.550.22135139.550.2204652.276524.88. 對(duì)校核洪水計(jì)算時(shí)段平均入庫(kù)流量和時(shí)段入庫(kù)水量。 將洪水過(guò)程表中P=0.1%的洪水過(guò)程線劃分計(jì)算時(shí)段，初選時(shí)段t=1h=3600填入下表第一欄，表中第二欄為按計(jì)算時(shí)段摘錄的入庫(kù)洪水流量，計(jì)算的時(shí)段平均入庫(kù)流量和時(shí)段入庫(kù)水量分別填入第三欄和第四欄。泄流量的計(jì)算見(jiàn)第五，六，七欄。從表中第一，五欄可繪制下泄流量過(guò)程線。第一，十

23、欄可繪制水位過(guò)程線。 為了枯水期能保證興利部門的用水需求，當(dāng)水位再次下降到調(diào)洪水位時(shí)，又需要用閘門控制下泄流量q并使其等于洪水來(lái)水量Q，使水庫(kù)水位保持在防洪限制水位不變。見(jiàn)第20時(shí)段q=f（V）的程序計(jì)算截圖。 繪制Qt與qt曲線，如圖所示。最大下泄流量=1548.52m3/s發(fā)生在t=8h時(shí)，正好是qt曲線與Qt曲線的交點(diǎn)，即為所求的最大下泄流量。 推求校核調(diào)洪庫(kù)容和設(shè)計(jì)洪水位。=1548.52對(duì)應(yīng)的庫(kù)容和水位分別為6115.59萬(wàn)m3和532.42m，減去堰頂以下的庫(kù)容3756.82萬(wàn)m3 即可得=2358.77萬(wàn)m3，=532.42 m。第2時(shí)段試算法程序計(jì)算截圖第7.34375時(shí)段試算

24、法程序計(jì)算截圖校核洪水調(diào)節(jié)計(jì)算表時(shí)間 t(h) 入庫(kù)洪水流量 Q （m3/s） 時(shí)段平均入庫(kù)流量 Q(平均) （m3/s）時(shí)段入庫(kù)水量 Q(平均)t （萬(wàn)m3）下泄流量 q（m3/s）時(shí)段平均下泄流量（m3/s）時(shí)段下泄水量q(平均)t （萬(wàn)m3）時(shí)段內(nèi)水庫(kù)存水量變化 V （萬(wàn)m3）水庫(kù)存 水量V （萬(wàn)m3）水庫(kù) 水位 Z (m)1234567891005017362.285017362.2804652.276524.812962964652.276524.82680488175.68473.32384.66138.477637.20244689.48525.0331300990356.458

25、2.53527.93190.053166.3474855.83525.95420001650594828.43705.48253.9728340.02725195.88527.815230021507741163.81996.12358.6032415.39685611.285306210022007921410.361287.1463.3506328.64945939.93531.617175019256931537.871474.1530.6814162.31866102.25532.367.251607.51678.75604.351547.641542.8555.391848.9582

26、6114.49532.427.31251571.8751589.6875572.28751548.391548557.285415.00216115.43532.427.343751554.0631562.9688562.66881548.521548.5557.44385.224956115.59532.47.3751536.251545.1563556.25631548.51548.5557.4636-1.207356115.56532.427.514651500.625540.2251547.21547.9557.226-17.0016113.94532.46811801465527.4

27、1519.621528.7550.3482-22.94826079.3532.2698951037.5373.51400.51460.1525.6216-152.1225927.18531.5510817856308.161269.481335480.5964-172.4365754.74530.7311709763274.681151.071210.3435.699-161.0195593.72529.9212606657.5236.71020.651085.9390.9096-154.215439.33529.1413549577.5207.9909.28964.97347.3874-13

28、9.4875299.84528.3814477513184.68812.25860.77309.8754-125.1955174.65527.715440458.5165.06728.44770.35277.3242-112.2645062.39527.0816414427153.72659.22693.83249.7788-96.05884966.33526.5517385399.5143.82604.57631.9227.4822-83.66224888.07526.1218351368132.48553.13578.85208.386-75.9064812.16525.711932033

29、5.5120.78507.04530.09190.8306-70.05064742.11525.3220286303109.08464.31485.68174.843-65.7634676.38524.9521257271.597.74323.99394.15141.894-44.1544652.276524.822240248.589.46240282101.5182-12.05824652.276524.82322623383.8822623383.8804652.276524.82421221978.8421221978.8404652.276524.8某水庫(kù)校核調(diào)洪計(jì)算表三、 半圖解法

30、洪水調(diào)節(jié)計(jì)算（以設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)洪演算為例子）1. 計(jì)算并繪制輔助線。計(jì)算時(shí)段取。計(jì)算過(guò)程見(jiàn)下表。利用表中第五，七欄的相應(yīng)數(shù)值繪制的輔助線如圖。 輔助曲線計(jì)算表q=f(V/t+q/2)輔助曲線計(jì)算表水庫(kù)水位Z（m）總庫(kù)容V（萬(wàn)m）堰頂以上庫(kù)容（萬(wàn)m）V/t(m/s)q(m/s)q/2(m/s)V/t+q/2 (m/s)519.00 3756.82 0.00 0.00 10.00 5.00 5.00 522.00 4210.94 454.12 1261.44 172.62 86.31 1347.76 525.00 4683.80 926.98 2574.94 469.97 234.98 280

31、9.93 528.00 5229.86 1473.04 4091.78 855.01 427.51 4519.28 531.00 5809.12 2052.30 5700.83 1310.98 655.49 6356.32 534.00 6454.78 2697.96 7494.33 1828.17 914.09 8408.42 537.00 7139.04 3382.22 9395.06 2400.05 1200.03 10595.08 540.00 7842.60 4085.78 11349.39 3021.81 1510.90 12860.29 2. 調(diào)洪計(jì)算求qt過(guò)程和庫(kù)水位過(guò)程：由于

32、作輔助線時(shí)需取固定值，且是由蓄泄曲線q=f（V）轉(zhuǎn)換而來(lái)的，故該法只適用于自由泄流（無(wú)閘或閘門全開(kāi)）和固定的情況。當(dāng)有閘門控制泄流時(shí)，應(yīng)按控制的流量調(diào)洪。所以對(duì)于第一時(shí)段QQ限時(shí)，起調(diào)水位也是防洪限制水位，Z=525.2m。相應(yīng)庫(kù)容4720.20104m3。在洪水期間洪水來(lái)臨時(shí)，先用閘門控制下泄流量q并使其等于洪水來(lái)水量Q，使水庫(kù)水位保持在防洪限制水位不變，即q=Q；可直接求出= 13129.167 m3/s和= 13209.667 m3/s。從第二時(shí)段開(kāi)始閘門全開(kāi)，Q2= 196 m3/s，=524 m3/s，=196 m3/s，將=13209.667 m3/s代入 =（）+，求得=1337

33、3.667 m3/s，由式得，=250.199 m3/s。同法依次類推，可求出其他時(shí)段的泄量。其成果如表第四，六欄所示。3. 繪制Qt與qt過(guò)程線以及qZ，過(guò)程線，求。利用表中第一，二，四欄數(shù)值，可繪出Qt與qt過(guò)程線。取Qt與qt兩曲線的交點(diǎn)的縱坐標(biāo)數(shù)值，作為=1004.54m3/s，t=8h時(shí)。利用表中的庫(kù)水位Z與泄流能力q，可繪制Zq關(guān)系曲線，如圖所示。半圖解法調(diào)洪計(jì)算表（設(shè)計(jì)P=1%）時(shí)間t(h)入庫(kù)流量Q（m/s)平均入庫(kù)流量Q(m/s)V/t+q/2 (m/s)q(m/s)水庫(kù)水位Z（m）0352504.87835524.81196115.52583.378196524.82524

34、3602747.378457.306524.8793727625.52915.572493.767525.19241220973.53395.305601.851526.0635139013054098.454760.271527.2996129013404678.183894.45528.2527119012405023.733980.215528.86188531021.55065.018990.462528.93496477504824.556930.78528.51104835654458.776841.451527.876114374604077.325755.51527.26512

35、398417.53739.315679.356526.687133483733432.959610.335526.131142943213143.624545.148525.60615283288.52886.976487.325525.14162632732672.651442.106524.8172452542609.878245524.818224234.52599.378224524.8192042142589.378204524.820183193.52578.878183524.8211711772572.878171524.822154162.52564.378154524.8231441492559.378144524.824135139.52554.878135524.84. 推求設(shè)計(jì)調(diào)洪庫(kù)容和設(shè)計(jì)洪水位。=990.462對(duì)應(yīng)的水位為528