水資源規(guī)劃課程設(shè)計(jì)--洪水調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)

1、<p>　　水資源規(guī)劃與管理課程設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 洪水調(diào)節(jié)設(shè)計(jì) </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)目的 </b></p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)基本資料</b></p>

2、<p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)及步驟</b></p><p><b>　　四、設(shè)計(jì)計(jì)過(guò)程</b></p><p>　　（一） 洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定</p><p>　?。ǘ?特性曲線的繪制</p><p><b>　　五、列表試算法運(yùn)用</b></p>&l

3、t;p>　　（一） 方案I設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算</p><p>　?。ǘ?方案I校核洪水標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算</p><p>　　（三） 方案II設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算</p><p>　?。ㄋ模?方案II校核洪水標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算</p><p>　　五、計(jì)算成果選擇以及課程總結(jié)</p><p>　?。ㄒ唬?調(diào)洪計(jì)算成果表以及方案

4、選擇</p><p>　　（二） 課程設(shè)計(jì)總結(jié)</p><p>　　六、附錄：原始資料表格及附表</p><p><b>　　七、參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　洪水調(diào)節(jié)課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)目的</b>&

5、lt;/p><p>　　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)；</p><p>　　掌握列表試算法的基本原理、方法、步驟及各自的特點(diǎn)；</p><p>　　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；</p><p>　　培

6、養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)基本資料</b></p><p>　　某水庫(kù)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(kù)承雨面積450km2，水庫(kù)總庫(kù)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(kù)正常蓄水位107.00m。</p><p>　　洪水調(diào)度自正常蓄水位起調(diào)，當(dāng)設(shè)計(jì)洪水小于正常蓄水位所對(duì)應(yīng)的最大下泄流量時(shí)，控制閘門開度，使下泄流量與來(lái)水流量相等；當(dāng)?shù)扔?、大于這一下泄流量時(shí)，則閘門全開。洪峰過(guò)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(kù)需進(jìn)行除險(xiǎn)加固方案設(shè)計(jì)，現(xiàn)對(duì)2個(gè)不同溢洪道改建方案

8、進(jìn)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(kuò)大單孔寬度至12m，保持孔數(shù)不變；（注：X=101.00+學(xué)號(hào)最后1位/10，即101.00m-101.90m），下游無(wú)防汛要求。</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)任務(wù)及步驟</b>

9、</p><p>　　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)運(yùn)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(kù)下泄流量過(guò)程，以及相應(yīng)的庫(kù)容、水位變化過(guò)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(jí)，確定相應(yīng)的洪水標(biāo)準(zhǔn)；</p><p>　　用列表試算法進(jìn)行調(diào)洪演算：</p&g

10、t;<p>　　根據(jù)已知水庫(kù)水位容積關(guān)系曲線V～Z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q～Z，并將V～Z，q～Z繪制在圖上；</p><p>　　決定開始計(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；</p><p>　　將計(jì)算結(jié)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(duì)不同改建方案做對(duì)比分析并給出方案比選建議：</p><p><b>　　四、設(shè)計(jì)過(guò)程</b></p><p>　?。ㄒ唬?、洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定</p><p>　　有基本資料信息得，該水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為500年一遇，即選擇P=0.2%的典型洪水過(guò)程線；水庫(kù)的校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為2000年一遇，即選擇P=0.05%的典型洪水過(guò)程線；（典型

12、洪水過(guò)程線見(jiàn)附錄）。</p><p>　　（二）、特性曲線的繪制</p><p><b>　　運(yùn)用水力學(xué)公式：</b></p><p><b>　?。ㄔ敿?xì)見(jiàn)附錄）</b></p><p>　　計(jì)算不同水位Z對(duì)應(yīng)的最大下泄流量q并繪制相關(guān)曲線。</p><p>　　1、根據(jù)已給

13、的數(shù)據(jù)繪制水庫(kù)水位容積曲線V-Z如下：</p><p>　　圖表1 某水庫(kù)容積特性曲線</p><p>　　2、繪制下泄流量與水庫(kù)水位關(guān)系的q-Z曲線以及與容積關(guān)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(kù)下泄流量與水位關(guān)系q-Z曲線&l

14、t;/p><p>　　圖表3某水庫(kù)下泄流量與庫(kù)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(kù)下泄流量與水位關(guān)系q-Z曲線</p><p>　　圖表5某水庫(kù)下泄流量與庫(kù)容q-V曲線</p><p>　　五、列表試算

15、法的運(yùn)用</p><p>　　（一）、方案I設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算</p><p>　　表一 水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算表</p><p>　　試算法計(jì)算過(guò)程如下：</p><p>　　1、確定調(diào)洪的起始條件。本題洪水調(diào)度自正常蓄水位起調(diào)，即Z=107.0m，相應(yīng)的庫(kù)容V=16173(萬(wàn)m3），另由信息得初始下泄流量q1=2

16、0（m3/s）。</p><p>　　2、計(jì)算時(shí)段平均入庫(kù)流量和時(shí)段入庫(kù)水量。先將p=0.2%洪水過(guò)程線劃分計(jì)算時(shí)段，選擇計(jì)算時(shí)段Δt=1h=3600s。</p><p>　　第（1）欄：時(shí)間段Δt=1h，合計(jì)48個(gè)時(shí)間段，即洪水過(guò)程一共48小時(shí)。</p><p>　　第（2）欄：將500年一遇的洪水即P=0.2%的洪水過(guò)程線填入。</p><p

17、>　　第（3）欄：時(shí)段平均入庫(kù)流量=（Q1+Q2）/2，例如= （20+21）/2=20.5 m3/s。 </p><p>　　第（4）欄：時(shí)段入庫(kù)水量Δt，例如20.5×0.36=7.4(萬(wàn)m3）。</p><p>　　3、逐時(shí)段試算求泄流過(guò)程q~t。因時(shí)段末下泄流量q2與該時(shí)段水庫(kù)內(nèi)蓄水量變化有關(guān)，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(guò)填入。

18、</p><p><b>　　第（5）欄：</b></p><p>　?。╝）、當(dāng)入庫(kù)流量Q≤697.7（m3/s）(Z=107.00m對(duì)應(yīng)的下泄量)時(shí)，取q=Q,來(lái)多少水就下泄多少水。例如t=0時(shí)，Q1=20 m3/s、Q2=21 m3/s，則q1=20 m3/s、q2=21 m3/s 。</p><p>　?。╞）、當(dāng)入庫(kù)流量Q>69

19、7.7（m3/s）時(shí)，假定一個(gè)合適的q2，按照ΔV=V2-V1，計(jì)算得到V2，根據(jù)V2用線性內(nèi)插查q-V曲線得到一相應(yīng)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(shí)，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(wàn)m3），時(shí)段末水庫(kù)水量V2=V1+ΔV=16173+41.4=16214.

20、4(萬(wàn)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>　?。–）、以上一時(shí)段求得正確的q2、V2作為下一時(shí)段的q1、V1，繼續(xù)重復(fù)以上b的演算步驟，此步驟用計(jì)算機(jī)excle完成。</p><p>　　第（6）欄：時(shí)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(shí)段下泄水量Δt (萬(wàn)m3）</p><p>　　第（8）欄: 時(shí)段內(nèi)水量變化ΔV=(Δt -Δt )(萬(wàn)m3）</p><p>　　第（9）欄: 水庫(kù)存水量V=(V1+ΔV)(萬(wàn)m3）</p><p>　　第（10）欄:有V的值查詢V-Z曲線得到相應(yīng)的Z的值。</p><p>　　4、從上表第（1）、（2）、（5）欄可繪

22、制洪水流量過(guò)程線。第（1）、（10）欄可以繪制水庫(kù)調(diào)洪后的水位過(guò)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(shè)計(jì)洪水位Z設(shè)。</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(shí)刻，正好是q-t曲線與Q-t曲線的交點(diǎn)，即qmax=1423.5 m3 /s ，此時(shí)對(duì)應(yīng)的Z設(shè)=109.61m。<

23、;/p><p>　　圖表1-1某水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線與下泄流量過(guò)程線</p><p>　　圖表1-2某水庫(kù)調(diào)洪后的水位過(guò)程線</p><p>　　（6）、推求設(shè)計(jì)洪水位Z設(shè)。利用表中第（9）欄各時(shí)段末的庫(kù)容值V，由庫(kù)容曲線上即可查得各時(shí)段末的相應(yīng)水位Z，即表中第（10）欄。qmax=1423.5 m3 /s對(duì)應(yīng)的即為Z設(shè)=109.61m。</p><p

24、>　　（二）、方案I校核洪水標(biāo)準(zhǔn)計(jì)</p><p>　　表二 水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算表</p><p>　　試算法過(guò)程同方案I設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)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(shè)計(jì)洪水位Z設(shè)。</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(shí)刻，正好是q-t曲線與Q-t曲線的交點(diǎn)，即qmax=1651.0 m3 /s ，此時(shí)對(duì)應(yīng)的Z設(shè)=110.33m。</p><p>　　圖表2-1某水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線與下泄流量過(guò)程線</p><p>　　圖表1-2某水庫(kù)調(diào)洪后的水位過(guò)程線</p><p>　?。ㄈ┓桨?/p>

26、二設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算 </p><p>　　表三 水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算表</p><p>　　試算法過(guò)程同方案I設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)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(shè)計(jì)洪水位Z設(shè)。</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(shí)刻，正好是q-t曲線與Q-t曲線的交點(diǎn)，即qmax=1560 m3 /s ，此時(shí)對(duì)應(yīng)的Z設(shè)=109.28m。</p><p>　　圖表3-1某水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線與下泄流量過(guò)程線</p><p>　　圖表3-2某水庫(kù)調(diào)洪后的水位過(guò)程線</p><p>　?。ㄋ模⒎桨付：撕樗畼?biāo)準(zhǔn)計(jì)算

28、</p><p>　　表四 水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算表 </p><p>　　試算法過(guò)程同方案I設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)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(shè)計(jì)洪水位Z設(shè)。</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(shí)刻，正好是q-t曲線與Q-t曲線的交點(diǎn)，即qmax=1783.1 m3 /s ，此時(shí)對(duì)應(yīng)的Z設(shè)=110.02m。</p><p>　　圖表4-1某水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線與下泄流量過(guò)程線</p><p>　　圖表4-2某水庫(kù)調(diào)洪后的水位過(guò)程線</p><p>　　六、調(diào)洪計(jì)算成果以及課程總結(jié)</p>

30、<p>　?。ㄒ唬┱{(diào)洪計(jì)算成果表以及方案選擇</p><p>　　表五 調(diào)洪計(jì)算成果表</p><p>　　根據(jù)表五可以得到到，同樣的典型洪水時(shí)，方案II的設(shè)計(jì)洪水位Z設(shè)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(duì)大壩的安全角度分析應(yīng)該選擇

31、方案II。</p><p>　　這只是一個(gè)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(yùn)、灌溉等多方面的綜合因素，對(duì)大壩兩個(gè)方案投資國(guó)名經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)最終做出決定。</p><p><b>　?。ǘ┱n程總結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)一周的水資源規(guī)劃課程設(shè)計(jì)，在這次課設(shè)中不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)的知識(shí)，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(guò)程中，培養(yǎng)我了獨(dú)立完成任務(wù)的能力，提高了自己的實(shí)際操作能力，同時(shí)學(xué)會(huì)了運(yùn)用所學(xué)內(nèi)容解決實(shí)際問(wèn)題。</p><p>　　通過(guò)此次課設(shè)，我覺(jué)得我在多發(fā)面得到了提高。尤其是office的使用，在之前看來(lái)是很簡(jiǎn)單的工具，可真正用的時(shí)候卻不是那么簡(jiǎn)單。同時(shí)也覺(jué)得課本知識(shí)的欠缺，通過(guò)這次洪水調(diào)節(jié)課程設(shè)計(jì)，對(duì)洪水調(diào)節(jié)有了更加全面深刻的認(rèn)識(shí)，特別是調(diào)節(jié)過(guò)程中運(yùn)用的列表試算法，

33、學(xué)會(huì)了用excle編程推求試算結(jié)果。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，是我們走向工作崗位必不可少的過(guò)程。我們應(yīng)該一步一個(gè)腳印，踏踏實(shí)實(shí)的完成課設(shè)。為以后的工作打下基礎(chǔ)。</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(guò)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(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；</p><p>　　m——流量系數(shù)，與堰頂形式有關(guān)，可查表，本

35、工程取0.48；</p><p>　　H0——堰頂水頭，m。</p><p>　?。ǘ?、水位－庫(kù)容曲線</p><p><b>　　八、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)</p><p>　　《水力學(xué)》（第四版，吳持恭主編）</