调洪演算

1.5 调洪演算调洪演算的基本原理是水量平衡，其方程为121221--22Q Q q qt t V V ++∆∆= 式中： Q 1、Q 2分别为计算时段Δt 始、末入库流量； q 1、q 2分别为计算时段Δt 始、末出库流量； V 1、V 2分别为计算时段Δt 始、末水库库容； Δt 为计算时段。

采用列表试算法，计算工作量较大，这里采用半图解法（单辅助线法）。

将水量平衡方程变形得：2212111222V q Q Q V q q t t +⎛⎫+=-++ ⎪∆∆⎝⎭式中右边为已知项，左边为未知项。

我们可以先确定q 与2V q t ⎛⎫+ ⎪∆⎝⎭之间的关系，绘制2q V q t ⎛⎫+ ⎪∆⎝⎭～的辅助曲线。

方法为由已知的q 查上游水位与泄流量关系曲线得上游水位H 上，在查水位库容关系曲线得相应的库容，Δt 为计算时段，在这里为24h ，进而求得对应的2V q t ⎛⎫+ ⎪∆⎝⎭。

从第一时段开始，由入库洪水过程和起始条件就可以知道Q 1、Q 2、q 1、V 1，由上式求得222V q t ⎛⎫+ ⎪∆⎝⎭，然后由2q V q t ⎛⎫+ ⎪∆⎝⎭～的辅助曲线查的对应的q 值即为q 2，然后按此方法依次计算q 。

计算过程如下，先确定q 与2V q t ⎛⎫+ ⎪∆⎝⎭之间的关系。

表1.19A q 与2V q t ⎛⎫+ ⎪∆⎝⎭关系表绘制2q V q t ⎛⎫+ ⎪∆⎝⎭～的辅助曲线:图1.7A 2q V q t ⎛⎫+ ⎪∆⎝⎭～的辅助曲线然后进行调洪演算，过程如下：表1.20A 调洪演算过程表图1.8A 调洪演算过程曲线调洪演算后的最大泄流量为两线的交点，表中计算的q max=4819m3/s，对应的Q=4800 m3/s，不相等，但很接近，则q max比4819m3/s稍微大些，参照图得q max=4825m3/s。

调洪演算报告一、引言调洪演算是指利用数学模型和计算机技术对洪水进行模拟和预测的过程。

它是现代水利工程中非常重要的一项技术，能够帮助水利部门预测洪水的发生及其对河流、湖泊等水域的影响，为防洪工作提供科学依据。

本报告将介绍调洪演算的基本原理、方法和应用，并对其在实际工程中的应用进行案例分析。

二、调洪演算的原理和方法1. 数学模型调洪演算主要依靠数学模型来描述洪水的传播过程。

常用的数学模型有水动力模型、水质模型和沉积模型等。

水动力模型用于模拟洪水的传播过程，水质模型用于模拟洪水对水质的影响，沉积模型用于模拟洪水沿河道的泥沙运动过程。

这些数学模型基于流体力学原理和质量守恒原理，通过求解偏微分方程组得到洪水的水位、流速和泥沙浓度等参数。

2. 数据采集和处理调洪演算需要大量的实测数据来进行模拟和预测。

这些数据包括雨量、水位、流量、泥沙浓度等。

数据采集可以通过自动气象站、水文站和水质监测站等设备来实现。

采集到的数据需要经过处理和校正，以保证数据的准确性和可靠性。

3. 模型参数的确定数学模型中有许多参数需要通过实测或估计来确定。

这些参数包括水动力模型中的水力半径、河床粗糙度系数等，水质模型中的污染物扩散系数、沉积模型中的沉积速率等。

确定这些参数的方法有试验室实测、现场观测、文献资料归纳等。

4. 模拟和预测在确定了数学模型和模型参数后，可以利用计算机进行模拟和预测。

模拟过程是根据已有的数据和模型参数，对洪水的传播过程进行数值计算，得到洪水的水位、流速和泥沙浓度等参数。

预测过程是在模拟的基础上，预测未来一段时间内的洪水情况，以便采取相应的防洪措施。

三、调洪演算的应用案例1. 洪水预警调洪演算可以提供洪水的预测结果，帮助水利部门及时发布洪水预警信息，提醒周边居民采取防洪措施，减少人员和财产损失。

2. 洪水调度调洪演算可以模拟不同调度方案对洪水传播的影响，帮助水利部门制定合理的调度方案，最大限度地减少洪水对下游地区的影响。

调洪演算报告(一)
调洪演算报告
研究背景
•调洪演算是水利工程中的重要研究方向之一
•目的在于准确预测雨洪过程中的洪峰流量和洪峰流量到达时间，以指导洪水调度管理
调洪演算方法
物理模型法
•基于流体力学原理，将水流运动过程进行数学建模和求解
•通过求解一维或二维托马斯方程、穿堤断面方程等，得到洪峰流量和到达时间
统计模型法
•基于历史洪水数据和统计分析方法，建立概率模型
•利用频率分析、概率分布函数等方法，预测未来洪峰流量和到达时间
目前存在问题
•物理模型法需要准确的地形数据和边界条件，对计算资源要求高
•统计模型法需要大量的历史数据，并假设未来洪水的概率分布与历史信息相似
研究方向及展望
数据驱动的调洪演算方法
•基于机器学习和人工智能技术，从大量数据中自动提取特征和建立模型
•可以避免对地形数据和边界条件的要求，提高调洪演算的效率和准确性
集成模型的开发
•结合物理模型和统计模型的优点，构建一体化的调洪演算模型•通过数据同化和模型校正等技术，改进预测结果的准确性和稳定性
结论
•调洪演算是水利工程中的重要研究方向，对于洪水调度管理具有重要意义
•现有方法存在一定的局限性，需要不断探索新的研究方向和方法•数据驱动的调洪演算方法和集成模型的开发是未来的研究重点。

调洪演算计算说明书一、 相关资料中包水利枢纽工程是三等工程，溢洪道设计洪水标准为五十年一遇（P=2%）至一百年一遇（P=1%）,校核洪水标准为千年一遇（P=0.1%）.二、基本原理1.泄水建筑物尺寸：溢洪道堰顶高程519m ，采用3孔86m m ⨯(宽⨯高)的弧形门控制。

由2/302q H g m nb ⋅=ε （其中侧收缩系数ε=0.92,n 为所开孔数, 流量系数m=0.48，单孔堰顶宽度b=8m ，g=9.812/m s ,堰顶水头0H =水位Z-堰顶高程,。

不计流速水头。

） 计算出下泄流量2.设计洪水来临时，用左右2孔泄洪；校核洪水来临时，用3孔泄洪。

3.基本计算公式为：()()()t V V q q Q Q ∆-=+-+/2/2/122121式中： Q 1, Q 2--分别为计算时段初、末的入库流量，m 3/s ； v 1，v 2--分别为计算时段初、末水库的蓄水量，m 3 ； q 1，q 2--分别为计算时段初、末的下泄流量，m 3/s ； t ∆--计算时段，一般取1小时。

4.下游安全泄量及起调水位该水利枢纽没有下游防洪要求，一般在洪水来临时，水库将预泄库水至水库防洪限制水位，以便有足够的库容蓄洪或滞洪。

防洪限制水位是水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位，则调洪计算从水位525.3m 起调。

5.水库运行方式根据题目分析，本工程采用3孔溢洪道泄洪，设计洪水来临时，用左右2孔泄洪；校核洪水来临时，用3孔泄洪。

在洪水期间洪水来临时，先用闸门控制下泄流量q 并使其等于洪水来水量Q，使水库水位保持在防洪限制水位525.3m不变；当洪水来水量Q继续增大时，闸门逐渐打开；当闸门达到全开后，就不再用闸门控制，下泄流量q随水库水位z 的升高而增大，流态为自由流态，情况与无闸门控制一样。

6.计算方法：先决定开始计算时刻和此时的q1、V1,然后假定下泄流量q2值，再由计算V2值，再查q-V表得出q2’值,水量平衡方程()()()t-+2/2/=+/VV-qqQ∆Q211122比较q2和q2’，若二者基本相等，则假定正确，否则重新试算，直到大致相等为止，依次计算下去。

**铁矿尾矿库调洪演算
一、排洪设施
尾矿库采用塔—管式排洪系统，现使用？#溢流塔，塔底与排水管相连接，溢流塔采用了框架式结构，塔内直径2.5m，每块叠梁高300mm，厚100mm，排水管直墙断面尺寸为0.8×1.0m。

目前？#溢流塔和排水管质量较好，排水管出水清澈，运行效
二、
*
（1
（2
（3
（1
（2
（3）2
查尾矿库库容曲线，可知调洪幅度ΔH对应调洪库容V0=38.88万m3，而200年一遇24小时洪水流量为10.58万m3，即在目前情况下，该库调洪库容均大于24小时一次洪水流量。

因此，目前尾矿库的调洪库容满足要求。

三、泄洪能力复核
按照规范要求，只要24小时一次洪水量能在72小时内排空，该库就能满足200年一遇洪水的调洪高度要求。

下面即对一次洪水的排空时间进行计算。

根据冶金设计研究院计算压力流泄流计算：Q=u×Fx×(2gH)1/2式中：Fx-----隧洞出口断面积，Fx=0.8 m2
u-----压力泄流的流量系数，u=0.6
g------重力g=9.8m/s2
H----库水位与隧洞出口断面中心之间高差，单位米，H=45.0m。

1/23。

参莴工程3.1 设计洪水与校核洪水A河洪水由于暴雨集中，强度大，加之两岸地形较陡。

因而水情变化具有山区特性。

洪水历时短，涨落急剧，来势凶猛，洪峰、洪量相对较小，经常泛滥成灾。

从历史洪水调查及实测资料统计分析，A河较大洪水发生时间均在7～8月份，有时9月上旬也有发生，因此汛期定为每年7月1日～9月10日。

对可利用的水文系列年限经过综合考虑分析，根据SL252—2000《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》的规定，选取设计洪峰流量Ｑ设＝24800m3/s（ｐ＝0.1%），校核洪峰流量Ｑ较＝34500m3/s（ｐ＝0.01％）。

表3-1 山区、丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物洪水标准表3-2 A河S水库最近的实测洪峰分析成果表3-3 典型洪水过程表（单位：m3/s）由资料知P=0.01%时，最大洪峰为34500m3/s.将资料中典型洪水过程线按同倍比放大法推求校核洪水过程线如下：表3-4 校核情况下的洪水过程线由P=0.1%时，最大洪峰为24800m3/s，将典型洪水过程线按同倍比放大法推求设计洪水过程线如下:表3-5 设计情况下的洪水过程线3.3 调洪演算3.3.1 基本资料根据工程的泥沙和水位资料：多年平均含沙量：201万吨，实测最大含沙量：151万吨；正常蓄水位：▽96.6m ，防洪限制水位：▽77.8m ，死水位：▽70m ，工程开发的主要目的和任务、现状，拟定泄水建筑物型式为坝顶表孔和泄洪底孔。

水库Z ～V 如表5所示：表3-6 坝址水位-库容关系曲线表P=0.01%时，最大洪峰为34500m 3/s. P=0.1%时，最大洪峰为24800万m 3/s 。

3.3.2 演算原理依据《水能规划》所给的水库洪水调节计算原理，采用水量平衡方程式：tV tV V q q Q Q q Q ∆∆=∆-=+-+=-122121)(21)(21，式中：21,Q Q ——分别为计算时段初，末的入库流量（s m /3）；Q——计算时段中的平均入库流量（s m /3），它等于12()/2Q Q +；21,q q ——分别为计算时段初、末的下泄流量（s m /3）； q——计算时段中的平均下泄量（s m /3），即q =12()/2q q +；21,V V ——分别为计算时段初、末水库的蓄水量（3m ）； V ∆——为12V V 和的之差；t∆——计算时段，一般取1～6小时，需化为秒数。

调洪演算的基本步骤调洪演算是一种用于预测洪水的方法，通过模拟洪水过程，预测洪水的发展趋势和可能影响的范围，以帮助人们做出有效的防洪措施。

下面将介绍调洪演算的基本步骤。

第一步，收集数据。

调洪演算需要大量的数据来进行模拟计算，包括雨量、水位、地形、土壤类型等。

这些数据可以通过气象台、水文站等多种途径获取。

数据的准确性和完整性对于调洪演算的结果影响很大，因此在收集数据时需要注意数据的来源和质量。

第二步，建立模型。

在进行调洪演算之前，需要建立一个洪水模型，模拟洪水的传播过程。

洪水模型可以是基于物理原理的数学模型，也可以是基于统计方法的经验模型。

建立模型时需要考虑地区的特点和实际情况，选择合适的模型参数和模拟方法。

第三步，确定边界条件。

在进行模拟计算时，需要确定模型的边界条件，包括输入的雨量和水位数据，以及模型的输出要求。

边界条件的确定对于模拟结果的准确性和可靠性至关重要，需要结合历史洪水事件和实测数据来确定。

第四步，进行模拟计算。

在模型建立和边界条件确定之后，可以进行调洪演算的模拟计算。

模拟计算的过程是将输入的数据输入到模型中，通过模型的计算和迭代，得到洪水的传播过程和可能的影响范围。

模拟计算需要考虑不同的情景和参数，进行多次试算，以获得多种可能的结果。

第五步，分析结果。

在模拟计算完成后，需要对结果进行分析和评估。

可以对洪水的发展趋势、峰值水位、洪水面积等进行评估，评估结果可以用于制定洪水预警和防洪措施。

同时，还需要对模型的可靠性和误差进行评估，以提高模拟结果的准确性。

第六步，制定防洪措施。

根据调洪演算的结果和分析，可以制定相应的防洪措施。

这些措施可以包括加固堤坝、开展疏浚工程、建设排水系统等，以减少洪水对人们生活和财产的影响。

第七步，监测和预警。

在实施防洪措施后，需要进行洪水的监测和预警。

可以通过水文站、遥感技术等手段，及时获取洪水的信息，并向相关部门和居民发布预警，以提前做好防洪准备。

以上就是调洪演算的基本步骤。

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。

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3/2q Bm =式中：q ——过堰流量，单位为3/m s ；B ——过水断面宽度，单位为m ； m ——堰的流量系数； ε——局部水头损失系数；H ——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 。

2.1.1 调洪计算的原理洪水在水库中行进时，水库沿程的水位、流量、过水断面、流速等均随时间而变化，其流态属于明渠非恒定流。

根据水力学明渠非恒定流的基本方程，即圣维南方程组为连续性方程 0Q t sω∂∂+=∂∂ （2-1） 运动方程 221Z v v v Q s g t g s K∂∂∂-=++∂∂∂ (2-2) 式中 ω——过水断面面积（㎡）；t ——时间（s ）；Q ——流量（m 3/s ）；s ——沿水流方向的距离（m ）；Z ——水位（m ）；v ——断面流速（m/s ）；K ——流量模数（m 3/s ）。

为了简化计算，通常采用瞬态法来求近似解。

瞬态法实际上是采用有限差值来代替微分值并加以简化，以近似的求解一系列瞬时的流态。

瞬态法将式2-1和2-1简化得出专用于水库调洪计算的实用公式如下：21121211()()22V V V Q q Q Q q q t t-∆-=+-+==∆∆ （2-3） 式中 1Q 和2Q ——分别为计算时段初、末的入库流量； Q ——计算时段内平均入库流量，为1Q 和2Q 的平均值；1q 和2q ——分别为计算时段初、末的下泄流量； q ——计算时段的平均下泄流量；1V 和2V ——分别为计算时段初、末水库的蓄水量；V ∆——1V 和2V 之差；t ∆——计算时段。

这个公式实际上是一个水量平衡方程，它表明：在一个计算时段内，水库水量与下泄水量之间的差值即为该时段中水库蓄水量的变化。

当水库入库洪水过程线已知时，1Q 和2Q 均为已知，而1q 和1V 是计算时段开始时的初始条件，则必须有一个方程22()q f V =与式2-3相联立才能解出2q 和2V 的值。

由于下泄流量是泄流建筑物水头的函数，当泄流建筑物型式和尺寸已知时，则可求出2q 关于水头H 的方程为2()B q f H AH == （2-4）同时可借助水库容积特性曲线()V f Z =得出方程22()q f V =的具体形式。