调洪演算说明书

水库调洪演算系统说明书(Storo)1概述水库调洪演算原理比较简单，但是计算过程却十分繁琐复杂。

首先，设计洪水过程每一时段的调洪演算都需经过反复的假定、试算，计算工作量很大；其次，计算溢洪道的下泄流量也是相当繁琐的，以最简单的无坎宽顶堰为例，其流量系数要分直角形翼墙进口、八字形翼墙进口、圆弧形翼墙进口三种形式，分别根据B b ;B b 和θtg ;b r 和Bb (b 为闸孔净宽，B 为进水渠宽，θ为八字形翼墙收缩角，r 为圆弧形翼墙的圆弧半径)查表计算确定，其侧收缩系数则要根据过流孔数、单孔净宽、墩头形式、堰顶水头来计算确定；最后，还要整理计算结果，绘制调洪演算曲线。

上述工作不仅消耗设计人员大量的精力，而且要求设计人员具有丰富的水利计算和水力学计算方面的专业知识。

本计算系统storo 通过编制周到的计算程序、提供简捷明了的操作界面并利用成熟的商业绘图软件作为输出平台，让计算机来完成上述繁琐复杂的调洪演算工作，计算机操作人员不必具备水利计算和水力学计算方面的专业知识。

2调洪计算原理调洪演算的核心是水量平衡方程。

其基本含义是：在某一时段Δt 内，入库水量减去库水量，应等于该时段内水库增加或减少的蓄水量。

用方程来表示就是1221212/)(2/)(V V t Q Q t Q Q a a -=⨯+-⨯+ (1.2.1)式中 Q a1，Q a2---时段t 始末的入库流量Q 1，Q 2 ---时段t 始末的出库流量V 1，V 2 ---时段t 始末的水库蓄水量T ---计算时段入库流量过程Q a～T是已知的，出库流量Q～T曲线未知，但是可以先假设一个q作为初始流量进行计算。

水库的正常水位对应的蓄水量也是已知的，计算时通过假设的q，算出V2，然后用水库的Z～V曲线（库水位～库容曲线）及泄水工程的泄水能力综合得出的库容泄水曲线来插值，得到Q’，再代回计算V2。

这样不断试算，直到两个量满足精度要求。

这样再将该时段末的量做为下一时段初的对应的量，进行同样计算，就可以得到每一时段对应的泄量，从而得到出库流量曲线。

将不同时段的出库流量和入库流量对应画在图上，如图1.2.1所示。

库最高水位。

3 storo介绍图1.2.1 调洪演算示意图本程序storo采用vb6.0编写。

在输入泄水建筑物有关数据时采用Windows界面输入，十分方便直观。

而库容～水位曲线和来水过程线有时数据十分多，因而采用文件输入。

最终计算结果和输入数据合在一起编为计算书以文本形式输出。

来水过程线和泄流过程线数据存放在*.bln格式的文件中，以便借助Surfer软件自动绘制出如图1.2.1所示的调洪演算曲线图。

下面对storo计算系统通的各操作部分进行介绍。

（输入数据的单位见界面）3.1总界面图1.3.1 计算系统总界面在本界面上输入工程名及本次计算的洪水频率。

这些会在输出文件中输出，方便备档及以后查找。

在“选择堰型”框中选择计算的堰型样式，不同堰型有不同的输入界面。

3.2有坎宽顶堰输入界面图1.3.2 有坎宽顶堰输入界面图1.3.2中一些输入的含义为：孔数---堰的孔数中墩减少系数---表示中墩迎水部分的外形对侧向收缩的影响边墩减少系数---表示边墩迎水部分的外形对侧向收缩的影响堰的净宽---堰整体过水的宽度，即各孔宽之和进口形式---底坎进口的形状。

有两种可以选择“是否有联合泄洪”、“有无闸门控制”根据情况选择，后面有专门对话框输入相关数据。

先根据以上输入的数据计算出流量系数，然后用其计算堰的泄流量。

输入完毕后按“下一步”。

3.3无坎宽顶堰输入界面（见图1.3.3）其中一些输入的含义为：边墩形式，中墩形式---在下拉列表框中选择。

有三种：直角形翼墙，八字形翼墙及圆弧形翼墙。

各种不同的翼墙的输入参数也不一样，具体输入时请参阅该界面上的注释。

其余的输入项参阅有坎宽顶堰情况。

图1.3.3 无坎宽顶堰输入界面3.4实用堰输入界面（见图1.3.4）图1.3.4 实用堰输入界面其中一些输入的含义为：设计水头---又称为剖面定型设计水头，与堰的轮廓有关，一般是最大工作水头的0.75～0.95。

其余的输入项参阅宽顶堰有坎情况。

3.5 溢流堰闸门和泄流底孔相关数据输入界面图1.3.5溢流堰闸门和泄流底孔相关数据输入界面其中一些输入的含义为：闸门开启时的堰顶水头---即闸门开启时的水库水位减堰顶高程。

按水力学公式由输入得到泄洪底孔的流量。

库水位到达溢流堰闸门的开启水位才开始泄水，而闸门开启水头则用来判断某一水头时闸下出流是堰流还是孔流。

3.6 数据文件的建立与调用及计算结果文件的命名在storo中共有两个文件输入：水库库容～水位曲线数据文件及洪水过程线数据文件。

他们都以文本文件（*.txt）的形式输入。

其具体格式为：⑴库容～水位曲线数据文件第一行曲线上取的点数（n）第二行按（Z i，V i）即（水位，库容）的格式输入n个对应点的水位、库容数据，一行不够请让其自动换行（水位以米为单位，库容以百万立方米为单位）⑵来水过程曲线：第一行共三个数据: 曲线上取的点数;一个时间段的长度（小时为单位）;水库的正常蓄水位（米为单位）。

第二行输入各个时段的来水流量（立方米/秒为单位）。

点击图1.3.5所示界面中的按钮，依次选择已存放本系统文件夹中的水库库容～水位曲线数据文件、洪水过程线数据文件。

然后再选定或给定计算结果文件名，storo计算系统会将计算结果以文本（*.txt）形式保存在该文件中，以备以后调用。

在选定或给定计算结果文件名，系统自动开始计算。

3.7输出结果界面图1.3.6输出界面按钮介绍：可打开打开Surfer 自动绘制调洪过程图，且其*.bln 文件也保存了，可以以后需要时再绘制。

4 泄洪流量的计算及其程序化本软件泄流量计算中所用到的水力学公式凡未特别注明的均引自（武汉水利电力学院水力学教研室编，水力计算手册，水利出版社，1980），本节中的公式、图、表均注明了它在 被引用著作中的页码及公式、图、表编号，以便本报告阅读者查找。

泄流量计算中需要查表求得的流量系数、侧收缩系数等，本软件均将所涉及的表格固化在程序中并自动查表插值计算出求出各项系数。

下面是storo 计算泄流量采用的公式及其来源。

4.1堰流的基本计算公式2302H g mnb Q c δ=（3-1-1） [P119] 式中b---每孔净宽；n---闸孔孔数；H0---包括行近流速水头的堰前水头，g v H H 2200+=；v 0---行近流速；m---自由溢流的流量系数，它与堰型、堰高等边界条件有关； σc ---侧收缩系数。

4.1.1 流量系数1.4.1.1.1有底坎宽顶堰流的流量系数（1） 进口边缘为直角，见图3-1-3（a ） [P120]当0<P/H<3.0HP H P m 75.046.0301.032.0+-+= （3-1-3） [P120] 当P/H ≥3.0，m =0.32 （2） 进口边缘修圆，见图3-1-3（b ）[P120]当0<P/H<3.0HPH P m 5.12.1301.036.0+-+= （3-1-4）[P120] 当P/H ≥3.0，m =0.36 4.1.1.2无底坎宽顶堰流的流量系数直角形翼墙进口（见图3-1-6）的平底宽顶堰流量系数与b/B 有关，见表3-1-3[P122]；八字形翼墙进口（见图3-1-7）的平底宽顶堰流量系数与b/B 和侧收缩角θ有关，见表3-1-4 [P122]；圆弧形翼墙进口（见图3-1-8）的平底宽顶堰流量系数与b/B 和r/b 有关，见表3-1-5[P123]；4.1.1.3实用堰流量系数（1） 当P/H d ≥1.33，流量系数m 与H/H d 有关，见图10-12 （武汉水利电力学院水力学教研室编，水力学，高等教育出版社，1987。

）。

（2） 当P/H d ＜1.33，流量系数m 与P/H d 和H 0/H d 有关，见图3-2-3[P134]。

4.1.2 侧收缩系数4.1.2.1有坎宽顶堰流侧收缩系数的计算(1)单孔过流时侧收缩系数σc 按式（3-1-5）计算()B b Bb H Pc /1/2.0143-⋅+-=ασ （3-1-5）[P125] 式中P---上游堰高；H---堰前水头；b---两墩间净宽；B---上游引渠宽，对于梯形断面，近似用一半水深处的渠道宽，即B=b 0’+mh/2，b 0’为底宽，m 为边坡系数，h 为渠道水深；α---系数，闸墩（或边墩）墩头为矩形，宽顶堰进口边缘为直角时，α=0.19；闸墩（或边墩）墩头为曲线形，宽顶堰进口边缘为直角或圆弧时，α=0.10。

式（3-1-5）适用条件：b/B ≥0.2，P/H ≤3.0。

当b/B ＜0.2时，用b/B=0.2计算；当P/H ＞3.0时，用P/H=3.0计算。

(2)多孔过流时，σc 的确定可取加权平均值c σ，由式（3-1-6）计算： ()n n cscm c σσσ+-=1 （3-1-6）[P125]式中n---孔数；σcm ---中孔侧收缩系数，按式（3-1-5）计算，式中b/B 用d b b +代替，d 为墩厚；σcs ---边孔侧收缩系数，按式（3-1-5）计算，式中b/B 用b b b ∆+代替，△b 为边墩边缘线与建筑物上游引渠水边线之间的距离。

4.1.2.2无坎宽顶堰流侧收缩系数的计算无底坎宽顶堰边墩侧收缩对溢流能力得影响已包含在流量系数m 中，若流量系数按表3-1-3～3-1-6选用，则单孔无底坎宽顶堰过流不再计算侧收缩系数σc 。

对于多孔过流，其水流状态除受边墩影响外，还受中墩的影响，若按表3-1-3～3-1-6计算流量系数，则侧收缩系数不再计算，综合流量系数为()nm n m m sm +-=1 （3-1-7）[P127]式中n---闸孔数；m m ---中孔的流量系数，将中墩的一半看成边墩，然后按边墩形状查表3-1-3~3-1-6中的相应值，表中b/B 用b /（b+d ）代替，b 为每孔净宽，d 为墩厚；m s ---边孔的流量系数，按边墩形状查表3-1-3~3-1-6中的相应值，表中b/B 用b /（b+△b ）代替，b 为每孔净宽，△b 为边墩边缘线与上游引水渠水边线之间的距离。

4.2平板闸门闸孔自由出流公式002gH eb Q μ=（3-3-4）式中0μ---闸孔自由出流的流量系数；e ---闸门开启高度；b ---堰的过水净宽度；H 0---包括行近流速的堰顶水头。

4.2.1闸孔出流的流量系数（1） 闸底坎为宽顶堰（有坎或平底）H e18.060.00-=μ（3-3-6） 应用范围：65.01.0<<He。

（2） 闸底坎为曲线型堰H e274.0745.00-=μ（3-3-6） 应用范围：75.01.0<<He。