水利计算课程设计

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课程设计(综合实验)报告( 2012 -- 2013 年度第一学期)
名称：课程或实验名称
题目：天福庙水库防洪复核计算院系：可再生能源学院
班级：
学号：
学生姓名：
指导教师：
设计周数：2周
成绩：
日期：2013年1月8日
目录
一．课程设计的目的与要求 (1)
1......................................................................................................................................... 设
计任务 (1)
二．设计正文 (1)
1......................................................................................................................................... 流
域自然地理概况，流域水文气象特性 (1)
2......................................................................................................................................... 防
洪标准选择 (2)
3......................................................................................................................................... 峰
量选样及历史洪水调查 (3)
4......................................................................................................................................... 设
计洪水计算 (4)
5......................................................................................................................................... 设
计洪水调洪计算 (7)
6......................................................................................................................................... 坝
顶高程复核计算 (8)
三．课程设计总结 (9)
四．附录 (10)
1. 分乡站历史洪水成果(附录1) (10)
2. 天福庙水库洪峰、洪量系列表（附录2） (10)
3. 典型洪水过程线（1984.7.26—28）（附录3） (11)
4. 天福庙水库库容曲线和泄洪建筑物泄流曲线（附录4） (11)
5. 混凝土拱坝安全超高hc （附录5） (12)
6. 水利水电枢纽工程的等级（附录6） (13)
7.水工建筑物的级别（附录7） (13)
8.水库工程建筑物防洪标准（附录8） (13)
9.天福庙1978-2001年峰量系列1d洪量与洪峰关系（附录9） (14)
10.天福庙1978-2001年峰量系列3d洪量与洪峰关系（附录10） (15)
11.天福庙历史洪水成果（附录11） (16)
12.天福庙峰量频率计算表（附录12） (17)
13.洪峰频率曲线配线过程（附录13） (19)
14.1d洪量频率曲线配线过程（附录14） (20)
15.3d洪量频率曲线配线过程（附录15） (21)
16.P=2%典型洪水过程线（1984.7.26—28）（附录16） (22)
17.P=0.2%典型洪水过程线（1984.7.26—28）（附录17） (25)
18.Z-V关系图（附录18） (28)
19.q-V关系图（附录19） (29)
20.泄流过程试算编程代码（利用MATLAB编程）（附录20） (31)
21.设计洪水调洪计算（附录21） (32)
22.校核洪水调洪计算（附录22） (35)
天福庙水库洪峰、洪量系列表（附录2）
1974 240 0.0813 0.1589 1996 487 0.2341 0.4334 1975 848 0.1483 0.248 1997 544 0.1383 0.3186 1976 272 0.0931 0.138 1998 974 0.2262 0.4135 1977 162 0.0915 0.1795 1999 170 0.0734 0.1686 1978 299 0.1525 0.2812 2000 613 0.2113 0.3157 1979 634 0.288 0.5393 2001 471 0.1913 0.2986
典型洪水过程线（1984.7.26—28）（附录3）
时段( 流量时段( 流量时段( 流量时段( 流量（m3/s）（m3/s）（m3/s）（m3/s）
0 96.6 19 216.3 38 43.5 57 23.5
1 57
2 20 183.5 39 41.7 58 22.8
2 1085 21 156 40 40 59 22.1
3 1345 22 138 41 38.3 60 21.5
4 1568 23 121 42 36.6 61 20.6
5 1791 24 103.9 43 34.8 62 19.3
6 2090 25 108.4 44 33.1 63 18.2
7 2389 26 91.5 45 32.2 64 17.3
8 2138.7 27 83.5 46 31.3 65 16.1
9 1465.5 28 68.6 47 30.4 66 15.3
10 1005.1 29 53.3 48 29.5 67 14.4
11 768.8 30 40.9 49 28.7 68 13.5
12 494.3 31 51 50 27.8 69 12.6
13 584.9 32 61 51 27.2 70 11.8
14 421.2 33 54.8 52 26.6 71 11
15 358.7 34 48.5 53 26 72 10.6
16 344.8 35 46.3 54 35.4
17 313.7 36 45.2 55 24.8
18 232.5 37 44.2 56 24.2
天福庙水库库容曲线和泄洪建筑物泄流曲线（附录4）
库容左岸溢洪道q1 坝顶溢洪道q2 合计泄洪量q
库水位
（×104m3）（m3/s）（m3/s）（m3/s）
398 3460 0 0 0
399 3670 37 0 37
400 3890 107 0 107
401 4100 216 0 216
402 4325 365 0 365
混凝土拱坝安全超高h c（附录5）单位：m
防洪标准选择
水工建筑物的级别（附录7）
水库工程建筑物防洪标准（附录8）
物的类别混凝土坝、浆
砌石坝及其
他水工建筑
土坝、堆石坝
一1000～500 5000～2000 可能最大洪水（PFM）或
10000～5000
300～100 2000～1000
二500～100 2000～1000 5000～2000 100～50 1000～300 三100～50 1000～500 2000～1000 50～20 300～100 四50～30 500～200 1000～300 20～10 100～50 五30～20 200～100 3000～200 10 50～20 天福庙1978-2001年峰量系列1d洪量与洪峰关系（附录9）
天福庙1978-2001年峰量系列3d洪量与洪峰关系（附录10）
序号年份洪峰流量（m3/s）
1d洪量
（×108m3）
3d洪量
（×108m3）
1 1935 2995.
2 0.6826 1.0276
2 1984 2389 0.5489 0.8518
3 1826 2390.
4 0.5591 0.8472
4 1930 2387.2 0.5584 0.8462
5 1958 1803 0.6237 0.9968
天福庙峰量频率计算表（附录12）
序号洪峰Qm（m3/s）1d洪量W1
（）
3d洪量W3
（）
PM(%) Pm(%)
M m
I 2995.2 0.6826 1.0276 0.56
II 2390.4 0.6237 0.9968 1.13
III 2389 0.5591 0.8518 1.69
IV 2387.2 0.5584 0.8472 2.26
V 1803 0.5489 0.8462 2.82
1 1036 0.3727 0.6594 5.08
2 974 0.288 0.5725 7.34
3 851 0.2832 0.5393 9.60
4 848 0.263
5 0.4334 11.86
5 838 0.2341 0.4135 14.12
6 804 0.2334 0.3288 16.38
7 774 0.2262 0.3223 18.64
洪峰频率曲线配线过程（附录13）
频率第一次配线第二次配线
P(%) Q=510.56,Cv=0.81,Cs=3.0Cv=2.43 Q=510.56,Cv=0.81,Cs=3.5Cv=2.835
Kp Qp Kp Qp
0.2 5.63 5.5603 2838.866768 6.01 5.8681 2996.017136
1 3.81 4.0861 2086.199216 3.97 4.2157 2152.367792
2 3.02 3.4462 1759.491872 3.11 3.5191 1796.711696
5 2.01 2.6281 1341.80273
6 2.01 2.6281 1341.802736
10 1.26 2.0206 1031.637536 1.21 1.9801 1010.959856
20 0.54 1.4374 733.878944 0.46 1.3726 700.794656
30 0.13 1.1053 564.321968 0.06 1.0486 535.373216
40 -0.15 0.8785 448.52696 -0.2 0.838 427.84928
50 -0.35 0.7165 365.81624 -0.38 0.6922 353.409632
60 -0.51 0.5869 299.647664 -0.51 0.5869 299.647664
75 -0.68 0.4492 229.343552 -0.64 0.4816 245.885696
90 -0.795 0.35605 181.784888 -0.702 0.43138 220.2453728
95 -0.82 0.3358 171.446048 -0.71 0.4249 216.936944 1d洪量频率曲线配线过程（附录14）
频率第一次配线第二次配线
P(%) w1=0.1686,Cv=0.61,Cs=3.0Cv=1.83 w1=0.1686,Cv=0.61,Cs=3.5Cv=2.135
Kp wp Kp wp
0.2 5.01 4.0561 0.68385846 5.33 4.2513 0.71676918
1 3.5 3.135 0.528561 3.66 3.2326 0.54501636
2 2.85 2.7385 0.4617111 2.9
3 2.7873 0.46993878
5 1.98 2.2078 0.37223508 2 2.22 0.374292
10 1.32 1.8052 0.30435672 1.29 1.7869 0.30127134
20 0.64 1.3904 0.23442144 0.59 1.3599 0.22927914
30 0.24 1.1464 0.19328304 0.19 1.1159 0.18814074
40 -0.05 0.9695 0.1634577 -0.1 0.939 0.1583154
50 -0.28 0.8292 0.13980312 -0.32 0.8048 0.13568928
60 -0.48 0.7072 0.11923392 -0.49 0.7011 0.11820546
75 -0.72 0.5608 0.09455088 -0.71 0.5669 0.09557934
90 -0.94 0.4266 0.07192476 -0.869 0.46991 0.079226826
95 -1.02 0.3778 0.06369708 -0.911 0.44429 0.074907294 3d洪量频率曲线配线过程（附录15）
频率P(%)
第一次配线第二次配线
w3=0.2736,Cv=0.61,Cs=3.0Cv=1.83 w3=0.2736,Cv=0.61,Cs=3.5Cv=2.135 Kp wp Kp wp
0.2 5.01 4.0561 1.10974896 5.33 4.2513 1.16315568
1 3.5 3.135 0.857736 3.66 3.2326 0.88443936
2 2.85 2.7385 0.7492536 2.9
3 2.7873 0.76260528
5 1.98 2.2078 0.60405408 2 2.22 0.607392
10 1.32 1.8052 0.49390272 1.29 1.7869 0.48889584
20 0.64 1.3904 0.38041344 0.59 1.3599 0.37206864
30 0.24 1.1464 0.31365504 0.19 1.1159 0.30531024
40 -0.05 0.9695 0.2652552 -0.1 0.939 0.2569104
50 -0.28 0.8292 0.22686912 -0.32 0.8048 0.22019328
60 -0.48 0.7072 0.19348992 -0.49 0.7011 0.19182096
75 -0.72 0.5608 0.15343488 -0.71 0.5669 0.15510384
90 -0.94 0.4266 0.11671776 -0.869 0.46991 0.128567376
95 -1.02 0.3778 0.10336608 -0.911 0.44429 0.121557744
P=2%典型洪水过程线（1984.7.26—28）（附录16）
时段（）典型流量（m3/s）放大倍比放大流量修匀流量
0 96.6 4.7058 454.6 454.6
0 96.6 0.6565 63.4 454.6
1 57
2 0.6565 375.5 375.5
2 1085 0.6565 712.
3 712.3
3 1345 0.6565 883.0 883.0
4 1568 0.656
5 1029.4 1029.4
5 1791 0.6565 1175.8 1175.8
6 2090 0.6565 1372.1 1372.1
7 2389 0.6565 1568.4 1796.8
7 2389 0.7521 1796.8 1796.8
P=0.2%典型洪水过程线（1984.7.26—28）（附录17）
时段() 典型流量（m3/s）放大倍比放大流量修匀流量
0 96.6 7.1768/1.001 693.3/96.7 693.3
1 57
2 1.001 572.6 572.6
2 1085 1.001 1086.1 1086.1
3 1345 1.001 1346.3 1346.3
4 1568 1.001 1569.6 1569.6
5 1791 1.001 1792.8 1792.8
6 2090 1.001 2092.1 2092.1
7 2389 1.001/1.3 2391.4/3105.7 3105.7
8 2138.7 1.001 2140.8 2140.8
9 1465.5 1.001 1467.0 1467.0
10 1005.1 1.001 1006.1 1006.1
11 768.8 1.001 769.6 769.6
12 494.3 1.001 494.8 494.8
13 584.9 1.001 585.5 585.5
14 421.2 1.001 421.6 421.6
15 358.7 1.001 359.1 359.1
16 344.8 1.001 345.1 345.1
17 313.7 1.001 314.0 314.0
18 232.5 1.001 232.7 232.7
19 216.3 1.001 216.5 216.5
20 183.5 1.001 183.7 183.7
21 156 1.001 156.2 156.2
22 138 1.001 138.1 138.1
23 121 1.001 121.1 121.1
24 103.9 1.001/7.2768 104.0/745.7 745.7
25 108.4 7.1768 778.0 778.0
26 91.5 7.1768 656.7 656.7
27 83.5 7.1768 599.3 599.3
28 68.6 7.1768 492.3 492.3
29 53.3 7.1768 382.5 382.5
30 40.9 7.1768 293.5 293.5
31 51 7.1768 366.0 366.0
32 61 7.1768 437.8 437.8
33 54.8 7.1768 393.3 393.3
34 48.5 7.1768 348.1 348.1
35 46.3 7.1768 332.3 332.3
36 45.2 7.1768 324.4 324.4
Z-V关系图（附录18）
q-V关系图（h>402.4m）（附录19）
q-V关系图（398m<h<402.4m）
泄流过程试算编程代码（利用MATLAB编程）（附录20）a=[......];
V1=6045;
q1=0;
for m=1:72
q2=2000;
q=0;
n=q2-q;
while abs(n)>0.0001
q2=(q+q2)/2;
V2=(a(m)*10^4-(q1+q2)*1800)*10^-4+V1;
while V2<0
q2=q2-10;
V2=(a(m)*10^4-(q1+q2)*1800)*10^-4+V1;
end
if V2<4430.5
q=-1.263*10^(-9)*V2^3+0.000403*V2^2-2.657*V2+4423; else
q=-1.7*10^(-8)*V2^3+0.0005317*V2^2-2.606*V2+3011;
end
if q>=0
n=q2-q;
end
end
if V2<6045
V2=6045;
q2=(a(m)*10^4-(V2-V1)*10^4)/1800-q1;
end
if q2<0
q2=0;
V2=(a(m)*10^4-(q1+q2)*1800)*10^-4+V1;
end
b(m)=q2;
V1=V2;
q1=q2;
end
c=b';
注：a[…..]矩阵中值为（Q1+Q2）*△t/2。

C矩阵值既为所求q值
设计洪水调洪计算（附录21）
时间t 时段△
t
Q
(m3/s)
(m3/s) (104m3)
q
(m3/s)
(m3/s) (104m3)
V Z
0 0.00 454.60 454.60 6045.00 409.00
1 0~1 375.5
2 415.06 149.42 375.51 415.06 149.42 6045.00 409.10
2 1~2 712.30 543.91 195.81 712.32 543.92 195.81 6045.00 409.10
3 2~3 882.99 797.65 287.15 882.96 797.6
4 287.1
5 6045.00 409.10
4 3~4 1029.39 956.19 344.23 1029.40 956.18 344.22 6045.01 409.10
5 4~5 1175.79 1102.59 396.93 1175.70 1102.55 396.92 6045.02 409.10
6 5~6 1372.09 1273.94 458.62 1372.20 1273.95 458.62 6045.02 409.10
7 6~7 1796.80 1584.44 570.40 1796.70 1584.45 570.40 6045.01 409.10
8 7~8 1404.06 1600.43 576.15 1404.10 1600.40 576.14 6045.03 409.10
9 8~9 962.10 1183.08 425.91 962.07 1183.09 425.91 6045.02 409.10
10 9~10 659.85 810.97 291.95 659.88 810.98 291.95 6045.02 409.10
11 10~11 504.72 582.28 209.62 504.68 582.28 209.62 6045.02 409.10
12 11~12 324.51 414.61 149.26 324.54 414.61 149.26 6045.02 409.10
13 12~13 383.99 354.25 127.53 383.96 354.25 127.53 6045.02 409.10
14 13~14 276.52 330.25 118.89 276.54 330.25 118.89 6045.02 409.10
15 14~15 235.49 256.00 92.16 235.46 256.00 92.16 6045.03 409.10
16 15~16 226.36 230.92 83.13 226.38 230.92 83.13 6045.03 409.10
17 16~17 205.94 216.15 77.81 205.90 216.14 77.81 6045.03 409.11
18 17~18 152.64 179.29 64.54 152.66 179.28 64.54 6045.03 409.11
19 18~19 142.00 147.32 53.03 141.96 147.31 53.03 6045.04 409.11
20 19~20 120.47 131.23 47.24 120.49 131.23 47.24 6045.04 409.11
21 20~21 102.41 111.44 40.12 102.40 111.45 40.12 6045.04 409.11
22 21~22 90.60 96.51 34.74 90.60 96.50 34.74 6045.04 409.11
23 22~23 79.44 85.02 30.61 79.46 85.03 30.61 6045.04 409.11
24 23~24 488.90 284.17 102.30 488.88 284.17 102.30 6045.04 409.11
25 24~25 510.11 499.50 179.82 510.12 499.50 179.82 6045.04 409.11
26 25~26 430.58 470.34 169.32 430.54 470.33 169.32 6045.04 409.11
27 26~27 392.93 411.76 148.23 392.96 411.75 148.23 6045.05 409.11
28 27~28 322.82 357.88 128.84 322.82 357.89 128.84 6045.04 409.11
29 28~29 250.82 286.82 103.25 250.79 286.81 103.25 6045.05 409.11
30 29~30 192.47 221.64 79.79 192.49 221.64 79.79 6045.05 409.11
31 30~31 240.00 216.23 77.84 239.96 216.23 77.84 6045.05 409.11
32 31~32 287.05 263.52 94.87 287.10 263.53 94.87 6045.05 409.11
33 32~33 257.88 272.47 98.09 257.84 272.47 98.09 6045.05 409.11
34 33~34 228.23 243.05 87.50 228.27 243.06 87.50 6045.05 409.11
35 34~35 217.88 223.05 80.30 217.84 223.06 80.30 6045.05 409.11
36 35~36 212.70 215.29 77.50 212.71 215.28 77.50 6045.05 409.11
37 36~37 208.00 210.35 75.73 208.01 210.36 75.73 6045.05 409.11
时
间t 时段
△t
Q
(m3/s)
(m3/s)
q
(m3/s)
(m3/s) (104m3)
V Z
0 0.00 96.70 96.70 6045.00 409.00
1 0~1 572.57 334.64 120.47 572.57 334.64 120.47 6045.00 409.00
2 1~2 1086.09 829.3
3 298.56 1086.10 829.3
4 298.56 6045.00 409.00
3 2~3 1346.35 1216.22 437.8
4 1346.30 1216.20 437.83 6045.00 409.00
4 3~4 1569.57 1457.96 524.86 1569.60 1457.9
5 524.8
6 6045.01 409.00
5 4~5 1792.79 1681.18 605.22 1792.80 1681.20 605.23 6045.00 409.00
6 5~6 2092.09 1942.44 699.28 2092.10 1942.45 699.28 6044.99 409.00
7 6~7 3105.70 2598.90 935.60 2977.30 2534.70 912.49 6068.11 409.52
8 7~8 2140.84 2623.27 944.38 2397.70 2687.50 967.50 6044.98 409.00
9 8~9 1466.97 1803.90 649.40 1210.10 1803.90 649.40 6044.98 409.00
10 9~10 1006.11 1236.54 445.15 1262.90 1236.50 445.14 6045.00 409.00
11 10~11 769.57 887.84 319.62 512.72 887.81 319.61 6045.01 409.00
12 11~12 494.79 632.18 227.59 751.64 632.18 227.58 6045.01 409.00
13 12~13 585.48 540.14 194.45 328.64 540.14 194.45 6045.01 409.00
14 13~14 421.62 503.55 181.28 678.47 503.56 181.28 6045.01 409.00
15 14~15 359.06 390.34 140.52 102.21 390.34 140.52 6045.00 409.00
16 15~16 345.14 352.10 126.76 601.99 352.10 126.76 6045.01 409.00
17 16~17 314.01 329.58 118.65 57.17 329.58 118.65 6045.01 409.00
18 17~18 232.73 273.37 98.41 489.58 273.37 98.41 6045.01 409.00
19 18~19 216.52 224.62 80.86 0.00 244.79 88.12 6037.75 408.97
20 19~20 183.68 200.10 72.04 359.87 179.94 64.78 6045.00 409.00
21 20~21 156.16 169.92 61.17 0.00 179.94 64.78 6041.40 408.99
22 21~22 138.14 147.15 52.97 274.26 137.13 49.37 6045.01 409.00
23 22~23 121.12 129.63 46.67 0.00 137.13 49.37 6042.31 408.99
24 23~24 745.70 433.41 156.03 851.82 425.91 153.33 6045.01 409.00
25 24~25 777.97 761.83 274.26 671.85 761.84 274.26 6045.00 409.00
26 25~26 656.68 717.32 258.24 762.80 717.33 258.24 6045.00 409.00
27 26~27 599.26 627.97 226.07 493.14 627.97 226.07 6045.00 409.00
28 27~28 492.33 545.80 196.49 598.45 545.80 196.49 6045.00 409.00
29 28~29 382.52 437.43 157.47 276.41 437.43 157.47 6045.00 409.00
30 29~30 293.53 338.03 121.69 399.65 338.03 121.69 6045.00 409.00
31 30~31 366.02 329.77 118.72 259.90 329.78 118.72 6045.00 409.00
32 31~32 437.78 401.90 144.68 543.90 401.90 144.68 6045.00 409.00
33 32~33 393.29 415.54 149.59 287.17 415.54 149.59 6045.00 409.00
34 33~34 348.07 370.68 133.45 454.19 370.68 133.44 6045.00 409.00
35 34~35 332.29 340.18 122.46 226.17 340.18 122.46 6045.00 409.00。