武汉大学本科毕业设计
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2012年度武汉大学本科毕业论文答辩
水库泄洪能力计算 软件设计
姓 名：XXX 指导老师：XXX 副教授 日 期：2012.6.7
答辩内容
1
研究的背景和意义
2
软件的功能和结构
3
泄洪能力计算原理
4
软件的操作和演示
1 背景和意义
病险水库
正常水库
截至2009年，我国已建8.7万余座水库 其中病险水库达3.7万座，病险率达40%以上
计算设置
水位计算步长： 0.25m
水位计算范围： 3.0m
4 软件演示
青山水库东输水隧洞 过流能力计算
基本资料
出口高程：106.05m 隧洞内径：2.5m 隧洞长度：139.0m 糙 率：0.014 局部水头 损失系数：1.509
计算设置
水位计算步长： 0.25m
水位计算范围： 3.0m
参考文献
们长江，2011，42（12）. [12] 谭浩强.C程序设计（第三版）[M].北京：清华大学出版社，
2006. [13] 佩措尔德（Charles Petzold）.Windows程序设计（第五版）[M].
（SL258-2000）[S]. 中国水利水电出版社，2002.
参考文献
[9] 陈振强. 基于混合编程的大坝安全监测评价系统研究[D].郑州大 学，2009.
[10] 盛金保，王昭升.水库大坝安全评价[J].中国水利，2010，4. [11] 熊威，田波，卢建华.水库大坝安全评价技术与方法探讨[J].人
f (Q)
Q1 f (Q0 )
k k 1 是 Q0 Q1
Q1 Q0 ？ 否
kN ？ 否
输出失败标志
结束
是 输出 Q1
3.5 泄洪能力计算原理——泄洪隧洞
泄洪隧洞的流量计算公式
Q A 2gH0
孔口出流 流量系数
1
Baidu Nhomakorabea
l d
4 软件演示
安徽省广德县张家湾水库 溢洪道泄流能力计算
基本资料
堰顶高程：48.85m 闸孔个数：1个 单孔宽度：23.0m 堰 高：1.5m
水库泄洪能力 计算软件
2.1 软件设计原则
通用性
能够计算多种型式、多种流态下，泄流设施的泄 洪能力。
易用性
输入设计资料时配有示意图，计算结果通过泄流 能力曲线表达，清晰直观。
2.1 软件设计原则
可靠性
设计中所应用的理论依据和方法均源于规范和书 本，计算精度满足实际要求。
健壮性
对程序计算和操作中可能出现的各种问题作了适 当处理，并在必要时给以指导和提示。
0P/H3 P/H 3
3 P
m
0.36
+
0.01 1.2
H 1.5
P
H
m 0.36
3.1 流量计算原理——WES剖面堰
WES剖面堰 流量系数
Hd : 设计水头 H0 : 堰前水头 P : 上游堰高 i : 上游面坡度
3.1 流量计算原理——驼峰堰
驼峰堰的类型：
（1）a型 （2）b型
R r
R P
b型
P 0.34 H P 0.34
H
m 0.385 0.244(P / H )0.934 m 0.452(P / H )0.032
3.2 流量计算原理——侧收缩系数
c
1
0.2[k
(n
1)0 ]
H0 nb
k：边墩减少系数
0：中墩减少系数
3.3 WES剖面堰的淹没系数
H
：堰顶水头
0
P2：下游堰高
r L
类型 a型 b型
上游堰高P
0.24H 0.34H
中圆弧半径r 上下圆弧半径R
2.5P
6P
1.05P
4P
总长度L 8P 6P
3.1 流量计算原理——驼峰堰
驼峰堰的流量系数计算公式
a型
P 0.24 H P 0.24
H
m 0.385 0.171(P / H )0.657 m 0.414(P / H )0.0652
堰顶高程、闸孔个数、 单孔宽度、上游堰高 等
根据公式和规范 进行计算
泄洪能力曲线、 水位流量关系表
2.3 软件的结构
2.3 软件的结构
2.3 软件的结构
2.3 软件的结构
2.4 软件开发平台
Windows 操作系统
Visual C++ 6.0 集成开发环境
C语言
输出文件格式
.TXT 文本文件
大坝安全状况令人担忧
1 背景和意义
开发大坝安全评价系统软件可以：
✓ 大幅减少评价工作中的重复劳动 并提高工作效率
✓ 同时有利于数据的保存和交换
1 背景和意义
➢工程质量评价
大
坝
➢运行管理评价
安 ➢渗流安全评价 全
水文分析
评 ➢防洪标准复核
调洪计算
价 系
➢结构安全评价
抗洪复核
统
➢抗震安全复核
➢金属结构评价
.XLS 表格文件
3.1 堰流流量的计算原理
堰流的流量计算公式
Q scmnb 2gH03/2
计入行近流速水 头的堰上总水头
✓ 运用迭代法求解此非线性方程
3.1 流量计算原理——宽顶堰
有底坎宽顶堰的流量系数计算公式
0P/H3 P/H 3
3 P
m
0.32
0.01 0.46
H 0.75
P
H
m 0.32
2.2 软件的功能
计算对象
表面式溢洪道
深水式泄洪洞
宽顶堰
WES剖面堰
驼峰堰
✓ 考虑淹没出流的影响 ✓ 考虑侧收缩的影响
2.2 软件的功能
H？
b？
n？ …
泄洪能力 计算软件
+
泄洪能力曲线
水位流量关系表
2.3 软件的结构
主程序
型式选择
宽顶堰、WES剖面堰、 驼峰堰、泄洪隧洞
资料录入 泄洪计算 结果输出
[1] 钮新强.大坝安全与安全管理若干重大问题及其对策[J].人民 长江，2011，42.
[2] 邢林生.我国水电站大坝安全评价的新进展[J].水力发电， 2002，7.
[3] 赵昕.水力学[M].北京：中国电力出版社，2009. [4] 李炜.水力计算手册[M].北京：中国水利水电出版社，2006. [5] 中华人民共和国水利行业标准，水工隧洞设计规范（SL279-
2002）[S].北京：中国水利水电出版社，2002. [6] 中华人民共和国水利行业标准，水闸设计规范（SL265-2001）
[S].北京：中国水利水电出版社，2001. [7] 中华人民共和国水利行业标准，溢洪道设计规范.（SL253-
2000）[S].北京：中国水利水电出版社，2001. [8] 中华人民共和国水利行业标准，水库大坝安全评价导则
hs：下游水面超过堰顶的高度
3.4 堰流流量的迭代解法
Q scmnb
2g
H 3/2 0
v0
Q nb(H
P)
H0
H
0 v02
2g
Q s cmnb
2g
(H
0Q2
2gn2b2 (H
P)2
)3/2
3.4 堰流流量的迭代解法
Q0 ：迭代初值
：允许误差
迭代法程序流程图
开始 输入设计资料 指定水位 H 得到迭代函数
水库泄洪能力计算 软件设计
姓 名：XXX 指导老师：XXX 副教授 日 期：2012.6.7
答辩内容
1
研究的背景和意义
2
软件的功能和结构
3
泄洪能力计算原理
4
软件的操作和演示
1 背景和意义
病险水库
正常水库
截至2009年，我国已建8.7万余座水库 其中病险水库达3.7万座，病险率达40%以上
计算设置
水位计算步长： 0.25m
水位计算范围： 3.0m
4 软件演示
青山水库东输水隧洞 过流能力计算
基本资料
出口高程：106.05m 隧洞内径：2.5m 隧洞长度：139.0m 糙 率：0.014 局部水头 损失系数：1.509
计算设置
水位计算步长： 0.25m
水位计算范围： 3.0m
参考文献
们长江，2011，42（12）. [12] 谭浩强.C程序设计（第三版）[M].北京：清华大学出版社，
2006. [13] 佩措尔德（Charles Petzold）.Windows程序设计（第五版）[M].
（SL258-2000）[S]. 中国水利水电出版社，2002.
参考文献
[9] 陈振强. 基于混合编程的大坝安全监测评价系统研究[D].郑州大 学，2009.
[10] 盛金保，王昭升.水库大坝安全评价[J].中国水利，2010，4. [11] 熊威，田波，卢建华.水库大坝安全评价技术与方法探讨[J].人
f (Q)
Q1 f (Q0 )
k k 1 是 Q0 Q1
Q1 Q0 ？ 否
kN ？ 否
输出失败标志
结束
是 输出 Q1
3.5 泄洪能力计算原理——泄洪隧洞
泄洪隧洞的流量计算公式
Q A 2gH0
孔口出流 流量系数
1
Baidu Nhomakorabea
l d
4 软件演示
安徽省广德县张家湾水库 溢洪道泄流能力计算
基本资料
堰顶高程：48.85m 闸孔个数：1个 单孔宽度：23.0m 堰 高：1.5m
水库泄洪能力 计算软件
2.1 软件设计原则
通用性
能够计算多种型式、多种流态下，泄流设施的泄 洪能力。
易用性
输入设计资料时配有示意图，计算结果通过泄流 能力曲线表达，清晰直观。
2.1 软件设计原则
可靠性
设计中所应用的理论依据和方法均源于规范和书 本，计算精度满足实际要求。
健壮性
对程序计算和操作中可能出现的各种问题作了适 当处理，并在必要时给以指导和提示。
0P/H3 P/H 3
3 P
m
0.36
+
0.01 1.2
H 1.5
P
H
m 0.36
3.1 流量计算原理——WES剖面堰
WES剖面堰 流量系数
Hd : 设计水头 H0 : 堰前水头 P : 上游堰高 i : 上游面坡度
3.1 流量计算原理——驼峰堰
驼峰堰的类型：
（1）a型 （2）b型
R r
R P
b型
P 0.34 H P 0.34
H
m 0.385 0.244(P / H )0.934 m 0.452(P / H )0.032
3.2 流量计算原理——侧收缩系数
c
1
0.2[k
(n
1)0 ]
H0 nb
k：边墩减少系数
0：中墩减少系数
3.3 WES剖面堰的淹没系数
H
：堰顶水头
0
P2：下游堰高
r L
类型 a型 b型
上游堰高P
0.24H 0.34H
中圆弧半径r 上下圆弧半径R
2.5P
6P
1.05P
4P
总长度L 8P 6P
3.1 流量计算原理——驼峰堰
驼峰堰的流量系数计算公式
a型
P 0.24 H P 0.24
H
m 0.385 0.171(P / H )0.657 m 0.414(P / H )0.0652
堰顶高程、闸孔个数、 单孔宽度、上游堰高 等
根据公式和规范 进行计算
泄洪能力曲线、 水位流量关系表
2.3 软件的结构
2.3 软件的结构
2.3 软件的结构
2.3 软件的结构
2.4 软件开发平台
Windows 操作系统
Visual C++ 6.0 集成开发环境
C语言
输出文件格式
.TXT 文本文件
大坝安全状况令人担忧
1 背景和意义
开发大坝安全评价系统软件可以：
✓ 大幅减少评价工作中的重复劳动 并提高工作效率
✓ 同时有利于数据的保存和交换
1 背景和意义
➢工程质量评价
大
坝
➢运行管理评价
安 ➢渗流安全评价 全
水文分析
评 ➢防洪标准复核
调洪计算
价 系
➢结构安全评价
抗洪复核
统
➢抗震安全复核
➢金属结构评价
.XLS 表格文件
3.1 堰流流量的计算原理
堰流的流量计算公式
Q scmnb 2gH03/2
计入行近流速水 头的堰上总水头
✓ 运用迭代法求解此非线性方程
3.1 流量计算原理——宽顶堰
有底坎宽顶堰的流量系数计算公式
0P/H3 P/H 3
3 P
m
0.32
0.01 0.46
H 0.75
P
H
m 0.32
2.2 软件的功能
计算对象
表面式溢洪道
深水式泄洪洞
宽顶堰
WES剖面堰
驼峰堰
✓ 考虑淹没出流的影响 ✓ 考虑侧收缩的影响
2.2 软件的功能
H？
b？
n？ …
泄洪能力 计算软件
+
泄洪能力曲线
水位流量关系表
2.3 软件的结构
主程序
型式选择
宽顶堰、WES剖面堰、 驼峰堰、泄洪隧洞
资料录入 泄洪计算 结果输出
[1] 钮新强.大坝安全与安全管理若干重大问题及其对策[J].人民 长江，2011，42.
[2] 邢林生.我国水电站大坝安全评价的新进展[J].水力发电， 2002，7.
[3] 赵昕.水力学[M].北京：中国电力出版社，2009. [4] 李炜.水力计算手册[M].北京：中国水利水电出版社，2006. [5] 中华人民共和国水利行业标准，水工隧洞设计规范（SL279-
2002）[S].北京：中国水利水电出版社，2002. [6] 中华人民共和国水利行业标准，水闸设计规范（SL265-2001）
[S].北京：中国水利水电出版社，2001. [7] 中华人民共和国水利行业标准，溢洪道设计规范.（SL253-
2000）[S].北京：中国水利水电出版社，2001. [8] 中华人民共和国水利行业标准，水库大坝安全评价导则
hs：下游水面超过堰顶的高度
3.4 堰流流量的迭代解法
Q scmnb
2g
H 3/2 0
v0
Q nb(H
P)
H0
H
0 v02
2g
Q s cmnb
2g
(H
0Q2
2gn2b2 (H
P)2
)3/2
3.4 堰流流量的迭代解法
Q0 ：迭代初值
：允许误差
迭代法程序流程图
开始 输入设计资料 指定水位 H 得到迭代函数