洪水調(diào)節(jié)設(shè)計模板-帶試算c語言程序

1、洪水調(diào)節(jié)課程設(shè)計任務(wù)書1、 設(shè)計目的1. 洪水調(diào)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(guān)系，為確定水庫的有關(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；3. 了解工程設(shè)計所需洪水調(diào)節(jié)計算要解決的課題；培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。2、 設(shè)計基本資料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，電站裝機為5000KW年發(fā)電量1372X104kwh,水庫庫容億m3。擋水建筑物為混凝土面板壩，最大壩高。溢洪道堰頂高程，采用2孔8rnK6m（寬X高）的弧形門控制

2、。水庫正常蓄水位。電站發(fā)電引用流量為10m3/s。2. 本工程采用2孔溢洪道泄洪。在洪水期間洪水來臨時，先用閘門控制下泄流量q并使其等于洪水來水量Q，使水庫水位保持在防洪限制水位不變；當(dāng)洪水來水量Q繼續(xù)增大時，閘門逐漸打開；當(dāng)閘門達(dá)到全開后，就不再用閘門控制，下泄流量q隨水庫水位z的升高而增大，流態(tài)為自由流態(tài)，情況與無閘門控制一樣。3. 上游防洪限制水位（注：X=”號最后1位/10,即），下游無防汛要求。3、 設(shè)計任務(wù)及步驟分別對設(shè)計洪水標(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、尺寸和水庫運用方式，分別采用列表試算法和半圖解法推求水庫下泄流量過程，以及相應(yīng)的庫容、水位變化過程。具體步

3、驟：1 .根據(jù)工程規(guī)模和建筑物的等級，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容關(guān)系曲線qZ,并將VZ,qZ繪制在圖上；決定開始計算時刻和此時的qi、Vi,然后列表試算，試算過程中，對每一時段的q2、V2進(jìn)行試算；將計算結(jié)果繪成曲線：CHt、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)洪計算:繪制三條曲線：fizL_q,f,zL9,qt2t2進(jìn)行圖解計算，將結(jié)果列成表格。4 .比較分析試算法和平圖解法調(diào)洪計算的成果。4、 時間安排和要求1 .設(shè)計時間為1周;2 .成果要求：設(shè)計說明書編寫要求

4、條理清楚、附圖繪制標(biāo)準(zhǔn)； 列表試算法要求采用手工計算，熟悉過程后可編程計算，如采用編程計算需提供程序清單及相應(yīng)說明； 設(shè)計成果請獨立完成，如有雷同則二者皆取消成績，另提交成果時抽查質(zhì)詢。5、 參考書3 .水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)(SL252-2000)4 .水利水能規(guī)劃附錄：一、堰頂溢流公式3/2qnbm2gH0式中：q通過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，s2;閘墩側(cè)收縮系數(shù)，與墩頭形式有關(guān)，初步計算可假設(shè)為;m流量系數(shù)，與堰頂形式有關(guān)，可查表，本工程取；H0堰頂水頭，m.設(shè)計洪水過程時刻(h)、一，3Q實測(m/s).,一、3各頻率Q(

5、m/s)%1%2%5%0503529201136296196162121231268052443235733491300727602524496020001220104073951670230013901130806612902100129010907757919175011901010698854311808537065419402895647505387103248174834003271129470943736227012264606398326243132345493482892161420447729425119515191440283230176161774142632191621

6、7164385245204151181503512241871391913732020417012520123286183152113211102571711421062210224015412796239722614411989249021213511183水位-庫容曲線和庫容表540530520)/.510位500見490小480470某水利樞紐水位與庫容曲線圖一,H1一，一一fr46045001000200030004000容積（萬立方米）5000600070008000庫容表高程（m）450460470480490500505庫容（104m3）018高程（m）5105155205255

7、30535540庫容（104m?）6670四、工程分等分級規(guī)范和洪水標(biāo)準(zhǔn)Z1J水利水電工程分等指標(biāo)，工程等則工程嫌檢水陣總璋容陰洪浩潛灌氨供水發(fā)電你安城他及工ir隹業(yè)的重:共性保護(hù)農(nóng)田CIO'畝）泊澇而視南）據(jù)雙向限（101供水前世/案性裳機摩室I大（煙10特麗弟整3sjOO學(xué)四門>150忡冽重要力120IK型IC-1.0*找5。5110口1505。桌安120-301空L.qQ.IC中等4。一155。舟中等3。5W小門.型力.ICCt.61一般30當(dāng)-JJ5-0.*5-限5-1小剛也口口.CXjIY5<3<0<5L一<1表3+2一山甌r丘隆區(qū)水利水電工程永

8、包性水工逢填物洪水標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期L年】域目m-L建饃物級別1£345他核設(shè)計土行取lo(X)fc51X1可他配人演火CPMK)成101)00-51X)(SWLHT0UMJ制卬心100-59Ldoti5'U-3011門口小tXJJO-20中j。24N)浪凝土壩.望勘石城53】。呼EUVOIJQU1QL>g-50(J5OUN。"2UU15調(diào)洪計算成果表項目頻率一一一設(shè)計洪水校核洪水列表試算法最大泄量（m/s）sm3/s水庫最高水位（m1半圖解法最大泄量（m/s）ss水庫最高水位（m）洪水調(diào)節(jié)演算過程洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定1 .工程等別的確定：由設(shè)計對象的基本資料可知，該水利樞

9、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，電站裝機為5000kW水庫庫容。若僅由裝機容量5000kW的指標(biāo)，根據(jù)“水利水電工程分等指標(biāo)”，可將工程等別定為V;若僅以水庫總庫容為指標(biāo)，則可將工程等別定為田。綜合兩種指標(biāo)，取等級最高的田等為工程最終等別。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，由已確定的為田等的工程等別，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)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為10050年，校核標(biāo)準(zhǔn)為1000500年，不妨取設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為100年，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為1000年。試算法洪水調(diào)節(jié)計算3/21 .計算并繪制水庫的q=f(V)關(guān)系曲線：應(yīng)

10、用式qnbm：2gH0,根據(jù)不同水庫水位計算H與q,再由HV關(guān)系曲線查得V,并計算于下表，繪制q=f(V)關(guān)系曲線圖如下。2 .10324817483400327112947094373622701226460639832624313234549348289216142044772942511951519144028323017616177414263219162171643852452041511815035122418713919137320204170125201232861831521132111025717114210622102240154127962397226144119892

11、490212135111833.）米Z440某水利樞紐水位與庫容曲線圖（VZ）2000400060008000庫容V （萬立方米）55054053052051050049048047046045010000位水4.水庫q=f（V）關(guān)系曲線計算表水位/m堰頂水頭/mq溢(m3/s)q電(m3/s)總泄流量q庫容V/10A4m351900101052011052121052231052341052451052561052671052781052891052910105301110531121013115321310533141053415105351610201366705361710537181

12、05381910260253920105402110庫水位Z（m）)s/3ca.量泄總水庫水位谷量關(guān)系曲線00 45524529庫水位Z（R）5345390058007500560055容庫0053519下泄流量與水位關(guān)系曲線（qZ量泄總ooo ooo 5 0 53 3 2o o o o0 52 1o o50水庫q=f (V)關(guān)系曲線水庫q=f (V)關(guān)系曲 線00 5345005500650075008500庫容V(萬m35.確定調(diào)洪的起始條件：起調(diào)水位也是防洪限制水位，Z=。相應(yīng)庫容x104m3在洪水期間洪水來臨時，先用閘門控制下泄流量q并使其等于洪水來水量Q,使水庫水位保持在防洪限制水位

13、不變；當(dāng)洪水來水量Q繼續(xù)增大時,閘門逐漸打開；當(dāng)閘門達(dá)到全開后，就不再用閘門控制，下泄流量q隨水庫水位z的升高而增大，流態(tài)為自由流態(tài)，情況與無閘門控制一樣。由公式：3qQnbmJ2gH0210=V29.816.2.m/s得調(diào)洪開始時的下泄流量為m3/s。所以在第一時段，以閘門控制入庫流量等于下泄流量；以后時段閘門全開不再控制，下泄流量由試算計算。6.列表試算泄流量q,本過程米用C語言編程試算。基本原理：根據(jù)水庫容積曲線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V2Vi-t(Q2Qiq2q1)qf(V)2可得q=f(V)=g(q),即q=g(q)。編程公式

14、的主要過程a)已知的電站發(fā)電引用流量為10n3/s,結(jié)合堰頂溢流公式，得出下泄流q=nbm.,2gH02 +100000000000000000000000000000000000000000(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?19mWJH=Z-519mc)水庫容積曲線V=f(Z)的近似化。根據(jù)該設(shè)計的蓄泄情況，水位高程的變化范圍在525m535nt問，又由于水庫容積曲線在水位高程屬525m535r間的變化率較小,： 化、近似計算。由水位一庫容表(HI),易算出 H=g(V)=V 3591 .68 V182 .02V 3226 .48 V215 .22聯(lián)立(1

15、)、(2)式得3q = nb m、2gg2(V) 10。,d)將(3)式與水量平衡方程聯(lián)立。/日，t _行V2 V1 一 (Q2 Q1 q233q = nb mv'2gg2(V)e) C語言程序源代碼如下：9方便計算，故可將其分段直線化以簡V=f (Z)及上式 H=Z 519rn 可得 V=f4683 .8,5593 .95593 .9,6670 .0 00 000 00(2)OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO (3)。)10。 (4)#include<>#include<>voidmain()floatV1,V2,Q1,Q2,q1,q2

16、,q3,t=;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("nn");

17、loop:V2=V1+(Q1+Q2-q2-q1)*t/2;if(V2>=&&V2<=q3=(pow(/,)*+10;elseif(V2>=&&V2<=q3=(pow(/,)*+10;if(fabs(q3-q2)>q2=q3;gotoloop;printf("q2=%fn",q3);printf("V2=%fnnn",V2);7. 對設(shè)計洪水計算時段平均入庫流量和時段入庫水量。 將洪水過程表中P=1%勺洪水過程線劃分計算時段，初選時段At=1h=3600填入下表第一欄，表中第二欄為按計算時段摘錄

18、的入庫洪水流量，計算的時段平均入庫流量和時段入庫水量分別填入第三欄和第四欄。泄流量的計算見第五，六，七欄。從表中第一，五欄可繪制下泄流量過程線。第一，十欄可繪制水位過程線； 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，又需要用閘門控制下泄流量q并使其等于洪水來水量Q使水庫水位保持在防洪限制水位不變。見第15時段q=f(V)的程序計算截圖； 繪制Qt與qt曲線，如圖所示。最大下泄流量qmax=m3/s發(fā)生在t=8h時，正好是qt曲線與Qt曲線的交點，即為所求的最大下泄流量；推求設(shè)計調(diào)洪庫容V設(shè)和設(shè)計洪水位Z設(shè)。qmax=對應(yīng)的庫容和水位分別為萬m3和，減去堰頂以下的庫容萬m3

19、即可得V設(shè)=萬m3,Z設(shè)=mo第2時段試算法程序計算截圖第時段試算法的程序計算截圖回SLL 'E:cg=SifDebugCppl.exeB1=54*651=1021.592=1880.4375ql=996.53q2=996q2=99&.781677U2=S408.92187SPfrssanykevtocontinue設(shè)計洪水調(diào)節(jié)計算表時間t(h)入庫洪水流量Q（m3/s）時段平均入庫流量Q（平均）（m3/s）時段入庫水量Q（平均）t（萬m3）下泄流量q（m3/s）時段平均下泄流量（m3/s）時段下泄水量q（平均）t（萬m3時段內(nèi)水庫存水量變化V（萬m3）水庫存水量V（萬m3水庫

20、水位Z（m）123456789100353501196196252436037274122051390130561290134071190124088539647750270104835651143746075012398133483731429432115283162632731724525424518224224019204214204214020183183021171177171177022154154023144149144149024135135Qt、qt曲線圖0061入庫流量下泄流量004002OOOO08641)0OO224681012141618202224時間t(h)水庫水

21、位時間關(guān)系曲線（Zt）2422O28161412O18642O530987622225555m幺位水時間t(h)水旱存亡量之臣夫婁史或行Wt<i;)8.對校核洪水計算時段平均入庫流量和時段入庫水量。將洪水過程表中P=%勺洪水過程線劃分計算時段，初選時段At=1h=3600填入下表第一欄，表中第二欄為按計算時段摘錄的入庫洪水流量，計算的時段平均入庫流量和時段入庫水量分別填入第三欄和第四欄。泄流量的計算見第五，六，七欄。從表中第一，五欄可繪制下泄流量過程線。第一，十欄可繪制水位過程線。 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，又需要用閘門控制下泄流量q并使其等于洪水來

22、水量Q使水庫水位保持在防洪限制水位不變。見第20時段q=f(V)的程序計算截圖。 繪制Qt與qt曲線，如圖所示。最大下泄流量qmax=s發(fā)生在t=8h時，正好是qt曲線與Qt曲線的交點，即為所求的最大下泄流量。 推求校核調(diào)洪庫容V校和設(shè)計洪水位Z校。qmax=對應(yīng)的庫容和水位分別為萬m3和，減去堰頂以下的庫容萬m3即可得V校二萬m3,Z校=m。第2時段試算法程序計算截圖I舊拿語言空檔存宿'Debug'CppL®h三2回第|ui=4652.27601=296O2=S801=29£2-4502=448.806024U2=4654.876953Pressanyke

23、ytocontinue第時段試算法程序計算截圖"J"E；ci§ugCpp1-回隋W1-6115.4301=1571.87502=1554.0625Ql=1548.392=15482-1548.521362112=6UE.593262Pressanykeytocentinlie校核洪水調(diào)節(jié)計算表時間t(h)入庫洪水流量Q（m3/s）時段平均入庫流量Q（平均）（m3/s）時段入庫水量Q（平均）t（萬m3下泄流量q（m3/s）時段平均下泄流量（m3/s）時段下泄水量q（平均）t（萬m3時段內(nèi)水庫存水量變化V（萬m3）水庫存水量V（萬m3水庫水位Z（m）123456789

24、100501735017301296296268048831300990420001650594523002150774530621002200792717501925693154814658118014659895108178561335117097631260613549144775131544016414427173851835136819320202863032125722240240282232262332262330242122192122190某水庫校核調(diào)洪計算表Qt、qt過程曲線2500r024681012141618202224時間t(h)水位時間關(guān)系曲線（Zt）024681

25、012141618202224時間h(t)水庫存水量時間關(guān)系曲線水庫存水量時間關(guān)系曲線時間t(h)三、半圖解法洪水調(diào)節(jié)計算（以設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)洪演算為例子）Vq1 .計算并繪制q楙輔助線。計算時段取tiho計算過程見下表。利用表中第五，七欄的相應(yīng)數(shù)值繪制的輔助線如圖。qlq輔助曲線計算表t2q=f（V/At+q/2）輔助曲線計算表水庫水位Z（m）總庫容V（萬m3堰頂以上庫容（萬m3）V/At(m3/s)q(m3/s)q/2(m3/s)V/At+q/2(m3/s)V/A+q/2ZZ（D）q=f(V/ At+q/2)輔助曲線3500.00 3000.00& 2500.00sm 2000.

26、00(1500.00q 1000.00500.00 0.00q=f(V/ At+q/2)輔助曲0.005000.0010000.0015000.00V/ A t+q/2Z(m)Z（m）Nv/A2 .調(diào)洪計算求qt過程和庫水位過程：由于作輔助線時t需取固定值，且Vqqf（2）是由蓄泄曲線q=f（V）轉(zhuǎn)換而來的，故該法只適用于自由泄流（無閘或閘門全開）和t固定的情況。當(dāng)有閘門控制泄流時，應(yīng)按控制的流量調(diào)洪。所以對于第一時段Q<Q艮時，起調(diào)水位也是防洪限制水位，Z=。相應(yīng)庫容x104m3o在洪水期間洪水來臨時，先用閘門控制下泄流量q并使其等于洪水來水量Q,使水庫水位保持在防洪限制水位不變，即q

27、=Q可直接求出（V!q!）=m3/s和（"曳）=m3/s。從第二時段開始閘門全開，Q=196t2t2m3/s,Q3=524m3/s,q2=196m3/s,將（V2的）=m3/s代入3=t2t2Viqi”3q3Vq、一、（X-）+Qq-求得（匚V=m/s,由式qf（匚；）行，q=m/st2t2t23同法依次類推，可求出其他時段的泄量。其成果如表第四，六欄所示。3 .繪制Qt與qt過程線以及q乙過程線，求qmax。利用表中第一，二，四欄數(shù)值，可繪出Qt與qt過程線。取Qt與qt兩曲線的交點的縱坐標(biāo)數(shù)值，作為qmax=s,t=8h時。利用表中的庫水位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)洪計算表(設(shè)計P=1%時間t(h)入庫流量Q(m3/s)平均入庫流量Q'(m3/s)V/t+q/2(m3/s)q(m3/s)水庫水位Z(m)035351196196252436037274