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

Documentserialnumber【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】Documentserialnumber【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】洪水調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)試算法和半圖解法帶試算C語(yǔ)言程序《洪水調(diào)節(jié)課程設(shè)計(jì)》任務(wù)書設(shè)計(jì)目的洪水調(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)；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)；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)生分析問題、解決問題的能力。設(shè)計(jì)基本資料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1372×104kw·h，水庫(kù)庫(kù)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8m×6m（寬×高）的弧形門控制。水庫(kù)正常蓄水位。電站發(fā)電引用流量為10m3/s。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；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(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。上游防洪限制水位（注：X=+學(xué)號(hào)最后1位/10，即），下游無(wú)防汛要求。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)運(yùn)用方式，分別采用列表試算法和半圖解法推求水庫(kù)下泄流量過程，以及相應(yīng)的庫(kù)容、水位變化過程。具體步驟：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)；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；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：Q～t、q～t在一張圖上，Z～t曲線繪制在下方。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。比較分析試算法和半圖解法調(diào)洪計(jì)算的成果。時(shí)間安排和要求設(shè)計(jì)時(shí)間為1周；成果要求：設(shè)計(jì)說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。參考書《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)《水利水能規(guī)劃》附錄：堰頂溢流公式式中：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；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；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(jì)洪水過程時(shí)刻（h）Q實(shí)測(cè)（m3/s）各頻率Q（m3/s）%1%2%5%05035292011362961961621212312680524432357334913007276025244960200012201040739516702300139011308066129021001290109077579191750119010106988543118085370654194028956475053871032481748340032711294709437362270122646063983262431323454934828921614204477294251195151914402832301761617741426321916217164385245204151181503512241871391913732020417012520123286183152113211102571711421062210224015412796239722614411989249021213511183水位－庫(kù)容曲線和庫(kù)容表庫(kù)容表高程（m）450460470480490500505庫(kù)容（104m3）018高程（m）510515520525530535540庫(kù)容（104m3）6670工程分等分級(jí)規(guī)范和洪水標(biāo)準(zhǔn)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）sm3/s水庫(kù)最高水位（m）半圖解法最大泄量（m3/s）ss水庫(kù)最高水位（m）洪水調(diào)節(jié)演算過程洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定工程等別的確定：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。若僅由裝機(jī)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Ⅴ；若僅以水庫(kù)總庫(kù)容為指標(biāo)，則可將工程等別定為Ⅲ。綜合兩種指標(biāo)，取等級(jí)最高的Ⅲ等為工程最終等別。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Ⅲ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100~50年，校核標(biāo)準(zhǔn)為1000~500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。試算法洪水調(diào)節(jié)計(jì)算計(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H~V關(guān)系曲線查得V，并計(jì)算于下表，繪制q=f(V)關(guān)系曲線圖如下。1032481748340032711294709437362270122646063983262431323454934828921614204477294251195151914402832301761617741426321916217164385245204151181503512241871391913732020417012520123286183152113211102571711421062210224015412796239722614411989249021213511183水庫(kù)q=f(V)關(guān)系曲線計(jì)算表水位/m堰頂水頭/mq溢(m3/s)q電(m3/s)總泄流量q庫(kù)容V/10^4m35190010105201105212105223105234105245105256105267105278105289105291010530111053112101311532131053314105341510535161020136670536171053718105381910260253920105402110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(kù)容×104m3。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；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(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：=m3/s得調(diào)洪開始時(shí)的下泄流量為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)段閘門全開不再控制，下泄流量由試算計(jì)算。列表試算泄流量q，本過程采用C語(yǔ)言編程試算。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）。編程公式的主要過程已知的電站發(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）水位高程Z與堰頂水頭H的關(guān)系。基本材料可知溢洪道堰頂高程為519m則H=Z-519m；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525m~535m之間，又由于水庫(kù)容積曲線在水位高程屬525m~535m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（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<>#include<>voidmain(){ floatV1,V2,Q1,Q2,q1,q2,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("\n\n");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=%f\n",q3); printf("V2=%f\n\n\n",V2);}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。將洪水過程表中P=1%的洪水過程線劃分計(jì)算時(shí)段，初選時(shí)段Δt=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(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。見第15時(shí)段q=f（V）的程序計(jì)算截圖；繪制Q~t與q~t曲線，如圖所示。最大下泄流量=m3/s發(fā)生在t=8h時(shí)，正好是q~t曲線與Q~t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。=對(duì)應(yīng)的庫(kù)容和水位分別為萬(wàn)m3和，減去堰頂以下的庫(kù)容萬(wàn)m3即可得=萬(wàn)m3，=m。第2時(shí)段試算法程序計(jì)算截圖第時(shí)段試算法的程序計(jì)算截圖設(shè)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)1234567891003535011961962524360372741220513901305612901340711901240885396477502701048356511437460750123981334837314294321152831626327317245254245182242240192042142042140201831830211711771711770221541540231441491441490241351350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。將洪水過程表中P=%的洪水過程線劃分計(jì)算時(shí)段，初選時(shí)段Δt=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(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。見第20時(shí)段q=f（V）的程序計(jì)算截圖。繪制Q~t與q~t曲線，如圖所示。最大下泄流量=s發(fā)生在t=8h時(shí)，正好是q~t曲線與Q~t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。=對(duì)應(yīng)的庫(kù)容和水位分別為萬(wàn)m3和，減去堰頂以下的庫(kù)容萬(wàn)m3即可得=萬(wàn)m3，=m。第2時(shí)段試算法程序計(jì)算截圖第時(shí)段試算法程序計(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)123456789100501735017301296296268048831300990420001650594523002150774530621002200792717501925693154814658118014659895108178561335117097631260613549144775131544016414427173851835136819320202863032125722240240282232262332262330242122192122190某水庫(kù)校核調(diào)洪計(jì)算表半圖解法洪水調(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）計(jì)算并繪制輔助線。計(jì)算時(shí)段取。計(jì)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。輔助曲線計(jì)算表q=f(V/Δt+q/2)輔助曲線計(jì)算表水庫(kù)水位Z（m）總庫(kù)容V（萬(wàn)m3）堰頂以上庫(kù)容（萬(wàn)m3）V/Δt(m3/s)q(m3/s)q/2(m3/s)V/Δt+q/2(m3/s)調(diào)洪計(jì)算求q~t過程和庫(kù)水位過程：由于作輔助線時(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）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Q<Q限時(shí)，起調(diào)水位也是防洪限制水位，Z=。相應(yīng)庫(kù)容×104m3。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=m3/s和=m3/s。從第二時(shí)段開始閘門全開，Q2=196m3/s，=524m3/s，=196m3/s，將=m3/s代入=（）+，求得=m3/s，由式得，=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。繪制Q~t與q~t過程線以及q~Z，過程線，求。利用表中第一，二，四欄數(shù)值，可繪出Q~t與q~t過程線。取Q~t與q~t兩曲線的交點(diǎn)的縱坐標(biāo)數(shù)值，作為=s，t=8h時(shí)。利用表中的庫(kù)水位Z與泄流能力q，可繪制Z~q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（m3/s)平均入庫(kù)流量Q'(m3/s)V/Δt+q/2(m3/s)q(m3/s)水庫(kù)水位Z（m）035351196196252436037274122051390130561290