洪水调节设计(试算法和半图解法)模板---带试算C语言程序

洪水调节设计试算法和半图解法带试算C语言程序Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】《洪水调节课程设计》任务书一、设计目的1.洪水调节目的：定量地找出入库洪水、下泄洪水、拦蓄洪水的库容、水库水位的变化、泄洪建筑物型式和尺寸间的关系，为确定水库的有关参数和泄洪建筑型式选择、尺寸确定提供依据；2.掌握列表试算法和半图解法的基本原理、方法、步骤及各自的特点；3.了解工程设计所需洪水调节计算要解决的课题；培养学生分析问题、解决问题的能力。

二、设计基本资料1.某水利枢纽工程以发电为主，兼有防洪、供水、养殖等综合效益，电站装机为5000KW，年发电量1372×104kw·h，水库库容亿m3。

挡水建筑物为混凝土面板坝，最大坝高。

溢洪道堰顶高程，采用2孔8m×6m（宽×高）的弧形门控制。

水库正常蓄水位。

电站发电引用流量为10 m3/s。

2.本工程采用2孔溢洪道泄洪。

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。

3. 上游防洪限制水位（注：X=+学号最后1位/10，即），下游无防汛要求。

三、 设计任务及步骤分别对设计洪水标准、校核洪水标准，按照上述拟定的泄洪建筑物的类型、尺寸和水库运用方式，分别采用列表试算法和半图解法推求水库下泄流量过程，以及相应的库容、水位变化过程。

具体步骤：1. 根据工程规模和建筑物的等级，确定相应的洪水标准；2. 用列表试算法进行调洪演算：① 根据已知水库水位容积关系曲线V ～Z 和泄洪建筑物方案，用水力学公式求出下泄流量与库容关系曲线q ～Z ，并将V ～Z ，q ～Z 绘制在图上；② 决定开始计算时刻和此时的q 1、V 1，然后列表试算，试算过程中，对每一时段的q 2、V 2进行试算；③ 将计算结果绘成曲线：Q ～t 、q ～t 在一张图上，Z ～t 曲线绘制在下方。

姓名：***学号：**********指导老师：***班级：洪水调节课程设计1班目录一、设计说明........................................ 错误!未定义书签。

二、计算过程........................................ 错误!未定义书签。

(一)设计洪水的计算................................ 错误!未定义书签。

(二)校核洪水的计算................................ 错误!未定义书签。

三、调洪计算结果及分析.............................. 错误!未定义书签。

(一)调洪计算成果表................................ 错误!未定义书签。

(二)成果分析及结论................................ 错误!未定义书签。

四、参考文献........................................ 错误!未定义书签。

洪水调节课程设计一、设计说明由《洪水调节课程设计》任务书中提供的材料可知，该水利枢纽工程工程等别为Ⅲ，工程规模为中型，故采用100年一遇(1%)洪水进行设计，1000年一遇%)洪水进行校核。

防洪限制水位为Z 0=。

二、计算过程根据高程库容关系表(表一)绘出水利枢纽Z~V 关系曲线(图一)如下。

表一：(一)设计洪水的计算A 、试算法1、计算并绘制q-V 曲线根据堰顶溢流公式：2302n q H g bme (1)其中b=8m ，e=，m=，g=，H 0=Z-519，在设计洪水下n=2。

将Z=[519，540]中的每个整数带入公式计算出所对应的q 值，填入表二如下。

表二：由表二中的数据可绘制水库q=f(Z)曲线如图二。

由图二和图一可绘制水库q=f(V)关系曲线如图三。

2、调洪计算求q~t 过程和Z~t 过程由起调水位Z 限=可从图二中查得需要调节的起始流量为q 0=³/s，因在前两小时内q 均小于q 0，故q=Q 。

Ｃ－２ 水库调洪演算的数值解程序作者 张校正（新疆水利厅 ）一、程序功能已知水库的水位--水面面积关系，洪水量过程线，对于每一种调洪方案（包括泄流条件、调洪方式、泄水建筑物参数）由调洪起始水位依次计算，直至洪水过程结束，计算机输出各时段末之水位、泄洪洞流量、溢洪道流量、水库出库总流量等。

并用彩色曲线绘制洪水过程线、泄洪过程线和水库水位变化线。

二、算法简介1，水库水量平衡分方程的数值解：水库水量平衡微分方程：q Q dt dZ f -=式中: f=f(z) 水库水面面积，是水位z 的函数；Z=Z(t) 水位，是时间t 的函数；Q=Q(t) 入库流量，是时间t 的函数；Q=q(z) 出库流量，是水位z 的函数。

将上式移项，并定义调洪函数)()()(),(z f Z q t Q Z t F -=则得 ⎪⎩⎪⎨⎧==00)(),(Z t Z Z t F dt dZ 这是一个一阶常微分方程的初值问题。

应用定步长的龙格－库塔方法求解。

其公式为：)22(6143211K K K K Z Z n n ++++=-式中： )()()(),(111111------⨯=⨯=n n n n n Z f Z q t Q T Z t F T K)21()2()2()2,2(11111112K Z f K Z q T t Q T K Z T t F T K n n n n n ++-+⨯=++⨯=----- )2()2()2()2,2(212112113K Z f K Z q T t Q T K Z T t F T K n n n n n ++-+⨯=++⨯=----- )()()(),(3131314K Z f K Z q t Q T K Z t F T K n n n n n ++-⨯=+⨯=---T 为洪水流量时段间隔；n=1,2,……,J2，泄流量公式：当泄水建筑物为深孔时，)(2111111A C Z g B A M q --=式中：M 1 流量系数；A 1 泄流孔口高；B 1 泄流孔口宽；Z 水位；C 1 泄流孔口底槛高程。

目录第一章调洪演算 .................................................- 4 -1.1 洪水调节计算............................................................................................................... - 4 -1.1.1 洪水调节计算方法............................................................................................................. - 4 -1.1.2 洪水调节具体计算............................................................................................................. - 4 -1.1.3 计算结果统计..................................................................................................................... - 8 -1.2 防浪墙顶高确定........................................................................................................... - 8 -1.2.1 正常蓄水位和设计设计洪水位状况................................................................................. - 9 -1.2.2 校核状况........................................................................................................................... - 10 -第二章 L型挡墙计算.............................................- 11 -2.1 L型挡墙荷载计算...................................................................................................... - 11 -2.2 最危险工况判定......................................................................................................... - 14 -2.3 L型挡墙的抗滑稳定计算.......................................................................................... - 14 -2.4 L型挡墙的基底应力计算.......................................................................................... - 15 -2.5L型挡墙抗倾覆稳定计算............................................................................................ - 16 -2.6L型挡墙配筋计算........................................................................................................ - 17 -第三章复合土工膜强度及厚度校核 .................................- 21 -3.1 0.4mm厚土工膜........................................................................................................ - 21 -3.2 0.6mm厚土工膜........................................................................................................ - 22 -第四章坝坡稳定计算 .............................................- 23 -4.1 第一组滑动面........................................................................................................... - 23 -4.2 第二组滑动面........................................................................................................... - 24 -4.3 第三组滑动面........................................................................................................... - 25 -4.4 第四组滑动面........................................................................................................... - 26 -4.6 第六组滑动面........................................................................................................... - 28 -第五章坝坡面复合土工膜稳定计算 .................................- 29 -5.1混凝土护坡与复合土工膜间抗滑稳定计算.............................................................. - 29 -5.2复合土工膜与下垫层间的抗滑稳定计算.................................................................. - 29 -第六章副坝设计 .................................................- 31 -6.1 副坝及主坝的连接及副坝型式选择................................................................................... - 31 -6.2 副坝的地基处理防渗设计................................................................................................... - 34 -第七章址板设计 .................................................- 35 -7.1 趾板剖面设计：......................................................................................................... - 35 -7.2 垂直段趾板稳定验算：............................................................................................. - 37 -7.4 坝体沉降估算.............................................................................................................. - 39 -第八章工程量清单计算 ...........................................- 40 -8.1主坝工程量计算表................................................................................................................. - 40 -8.2副坝工程量计算表................................................................................................................. - 41 -8.3工程量清单............................................................................................................................. - 42 -第九章地基处理及溢洪道设计(专题) ...............................- 44 -9.1副坝的地基处理防渗设计.......................................................................................... - 44 -9.2坝基处理...................................................................................................................... - 44 -9.2.1 坝基及岸坡开挖............................................................................................................... - 44 -9.2..2 固结灌浆......................................................................................................................... - 45 -9.2.3 帷幕灌浆及排水............................................................................................................... - 46 -9.3 溢洪道......................................................................................................................... - 46 -第十章拦洪水位确定 .............................................- 48 -10.1 洪水调节原理...................................................................................................................... - 48 -10.2 隧洞下泄能力曲线的确定.................................................................................................. - 48 -第十一章工程量计算 .............................................- 51 -11.1堆石体施工................................................................................................................ - 51 -11.1.1 施工强度计算................................................................................................................. - 51 -11.1.2工机械选择及数量分析.................................................................................................. - 54 -11.2混凝土工程量及机械数量计算................................................................................ - 56 -11.2.1 趾板................................................................................................................................. - 56 -11.2.2 混凝土面板..................................................................................................................... - 57 -11.2.3 挡浪墙............................................................................................................................. - 58 -11.2.4 副坝................................................................................................................................. - 58 -11.2.5 混凝土工程机械选择数量计算..................................................................................... - 58 -第十二章导流洞施工计算 .........................................- 60 -12.1基本资料............................................................................................................................... - 60 -12.2开挖方法选择....................................................................................................................... - 60 -12.3钻机爆破循环作业项目及机械设备的选择 ....................................................................... - 60 -12.4开挖循环作业组织............................................................................................................... - 60 -附图一：水位库容关系曲线 ........................................- 63 -附图二：坝址水位流量关系曲线 ....................................- 64 -附图三：设计洪水过程线 P=2% .....................................- 65 -附图四:校核洪水过程线 ...........................................- 66 -附图五： Q～H曲线（设计）.......................................- 67 -堰顶高271米..................................................................................................................... - 67 -堰顶高272米..................................................................................................................... - 68 -堰顶高273米..................................................................................................................... - 69 -堰顶高274米..................................................................................................................... - 70 -附图六： Q～H曲线（校核）.......................................- 71 -堰顶高271米..................................................................................................................... - 71 -堰顶高272米..................................................................................................................... - 72 -堰顶高273米..................................................................................................................... - 73 -堰顶高274米..................................................................................................................... - 74 -附图七：拦洪水位确定 ............................................- 75 -附图八：0.4mm土工膜厚度验算.....................................- 76 -纵向：................................................................................................................................. - 76 -横向：................................................................................................................................. - 76 -附图九：0.6mm土工膜厚度验算.....................................- 77 -纵向..................................................................................................................................... - 77 -横向..................................................................................................................................... - 77 -参考文献：......................................................- 78 -第一章 调洪演算1.1 洪水调节计算1.1.1 洪水调节计算方法利用瞬态法，结合水库特有条件，得初专用于水库调洪计算的实用公式如下： Q-q=△v/△t (1-1) 式中：Q — 计算时段中的平均入库流量（m 3/s ）；q — 计算时段中的平均下泄流量（m 3/s ）； △v —时段初末水库蓄水量之差(m 3)；√△t — 计算时段，一般取1-6小时，本设计取4小时。

《洪水调节课程设计》任务书一、设计目的1.洪水调节目的：定量地找出入库洪水、下泄洪水、拦蓄洪水的库容、水库水位的变化、泄洪建筑物型式和尺寸间的关系，为确定水库的有关参数和泄洪建筑型式选择、尺寸确定提供依据；2.掌握列表试算法和半图解法的基本原理、方法、步骤及各自的特点；3.了解工程设计所需洪水调节计算要解决的课题；培养学生分析问题、解决问题的能力。

二、设计基本资料1.某水利枢纽工程以发电为主，兼有防洪、供水、养殖等综合效益，电站装机为5000KW，年发电量1372×104 kw·h，水库库容0.55亿m3。

挡水建筑物为混凝土面板坝，最大坝高84.80m。

溢洪道堰顶高程519.00m，采用2孔8m×6m（宽×高）的弧形门控制。

水库正常蓄水位525.00m。

电站发电引用流量为10 m3/s。

2.本工程采用2孔溢洪道泄洪。

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。

3.上游防洪限制水位524.8m（注：X=524.5+学号最后1位/10，即524.5m-525.4m），下游无防汛要求。

三、设计任务及步骤分别对设计洪水标准、校核洪水标准，按照上述拟定的泄洪建筑物的类型、尺寸和水库运用方式，分别采用列表试算法和半图解法推求水库下泄流量过程，以及相应的库容、水位变化过程。

具体步骤：1.根据工程规模和建筑物的等级，确定相应的洪水标准；2.用列表试算法进行调洪演算：①根据已知水库水位容积关系曲线V～Z和泄洪建筑物方案，用水力学公式求出下泄流量与库容关系曲线q～Z，并将V～Z，q～Z绘制在图上；②决定开始计算时刻和此时的q1、V1，然后列表试算，试算过程中，对每一时段的q2、V2进行试算；③ 将计算结果绘成曲线：Q ～t 、q ～t 在一张图上，Z ～t 曲线绘制在下方。

洪水调节课程设计选课班级：。

姓名：。

学号。

21指导老师：玄英姬一、题目：某水利枢纽工程以发电为主，兼有防洪、供水、养殖等综合效益，电站装机为5000kW，年发电量1372×104 kW·h，水库库容0.55亿m3。

挡水建筑物为混凝土面板坝，最大坝高84.80m。

溢洪道堰顶高程519.00m，采用2孔8m×6m（宽×高）的弧形门控制。

水库正常蓄水位525.00m。

电站发电引用流量为10m3/s。

上游防洪限制水位X=（524.5+1/10）=524.6m,下游无防汛要求。

二、分析：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，调洪计算从水位524.6m起调。

本工程设计洪水和校核洪水均采用2孔溢洪道泄洪，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。

由题设的条件可以将此工程级别定为中型，则对应的设计洪水重现期可以定为百年一遇（P=1%），校核洪水可以定为千年一遇（P=0.1%），由下表可以定出来水流量，进行演算。

1、工程分等分级规范和洪水标准2、设计洪水过程时刻（h）Q实测（m3/s）各频率Q（M3/S）0.1%1% 2% 5%0 3.32 50 35 29 201 136 296 196 162 1212 312 680 524 432 3573 349 1300 727 602 5244 960 2000 1220 1040 7395 1670 2300 1390 1130 8066 1290 2100 1290 1090 7757 919 1750 1190 1010 6988 543 1180 853 706 5419 402 895 647 505 38710 324 817 483 400 32711 294 709 437 362 27012 264 606 398 326 24313 234 549 348 289 21614 204 477 294 251 19515 191 440 283 230 17616 177 414 263 219 16217 164 385 245 204 15118 150 351 224 187 13919 137 320 204 170 125 20 123 286 183 152 113 21 110 257 171 142 106 22 102 240 154 127 96 23 97 226 144 119 89 249021213511183三、设计原理及公式：水量平衡原理：()()()t V V q q Q Q ∆-=+-+/2/2/122121Q 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，本题中取1小时。

计算书1设计依据1.1工程等别及建筑物级别1.1.1根据枢纽的任务确定枢纽组成建筑物由于大华桥工程主要任务为发电，兼有防洪等功能，故需的永久建筑物包括挡水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物、开关站。

为便于施工，还需要导流建筑物、施工围堰等临时建筑物。

1.1.2确定工程等别及建筑物等级表2.1 水利水电枢纽工程的分等指标根据表2.1和表2.2（参照~~~规范）m，调节库容0.41亿3m，具有已知条件：正常蓄水位1477m，相应库容2.93亿3周调节性能，电站总装机容量900MW(225MW×4)，年发电量40.7亿kW•h，按表2-1知水库属Ⅱ等大（2）型工程，查表2-2知主要建筑物拦河坝、溢流堰、排沙底孔为2级建筑物，相应的次要建筑物等级为3级，则引水道、消能防冲、导流墙、挡土墙为3级，厂房按装机也属3级，导流围堰、明渠等临时建筑物为4级。

1.2洪水标准根据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2.3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。

1.3主要技术规范[1]华东水利学院.水工设计手册:混凝土坝[M].北京:水利电力出版社,1987.[2]华东水利学院.水工设计手册:泄水与过坝建筑物[M].北京：水利电力出版社,1987.[3]林继镛.水工建筑物(第5版)[M].北京：国水利水电出版社,2010[4]混凝土重力坝设计规范,SL319-2005,2005.[5]水工建筑物荷载设计规范,DL5077-1997,1997.[6]水工建筑物荷载设计规范（DL5077-1997）[7]水利水电工程制图标准（SL73-95）[8]吴媚玲.水工设计图集[M].北京：水利电力出版社,1995.[9]胡明,沈长松.水利水电工程专业毕业设计指南(第二版) [M].北京:水利水电出版社,2010.[10]水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）2洪水调节2.1基本资料2.1.1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。