调洪计算书

计算书1设计依据1.1工程等别及建筑物级别1.1.1根据枢纽的任务确定枢纽组成建筑物由于大华桥工程主要任务为发电，兼有防洪等功能，故需的永久建筑物包括挡水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物、开关站。为便于施工，还需要导流建筑物、施工围堰等临时建筑物。1.1.2确定工程等别及建筑物等级表2.1水利水电枢纽工程的分等指标工程等别工程规模分等指标水库总库容（亿米3）防洪灌溉面积（万亩）水电站装机容量（万千瓦）保护城镇及工矿区保护农田面积（万亩）一大（1）型10特别重要城市、工矿区500150120二大（2）型10～1重要城市、工矿区500~100150~50120～30三中型1～0.1中等城市、工矿区100~3050~530～5四小（1）型0.1～0.01一般城镇、工矿区30~55~0.55~1五小（2）型0.01～0.00150.51表2.2永久性水工建筑物的级别工程等级主要建筑物次要建筑物Ⅰ13Ⅱ23Ⅲ34Ⅳ45Ⅴ55根据表2.1和表2.2（参照~~~规范）已知条件：正常蓄水位1477m，相应库容2.93亿3m，调节库容0.41亿3m，具有周调节性能，电站总装机容量900MW(225MW×4)，年发电量40.7亿kW•h，按表2-1知水库属Ⅱ等大（2）型工程，查表2-2知主要建筑物拦河坝、溢流堰、排沙底孔为2级建筑物，相应的次要建筑物等级为3级，则引水道、消能防冲、导流墙、挡土墙为3级，厂房按装机也属3级，导流围堰、明渠等临时建筑物为4级。1.2洪水标准根据SDJ12-78《水利水电工程枢纽等级划分和设计标准（山区、丘陵区部分）》结合枢纽所给定的特征水位和基本资料，通盘考虑水库总库容、防洪效益、装机容量等因素，该工程为二等大型工程，主要建筑物为2级，次要建筑物为3级，临时建筑物为4级。表2.3山区、丘陵区水利水电永久性水工建筑物洪水标准[重现期（年）]项目水工建筑物级别12345设计1000~500500~100100~5050~3030~20校核土石坝10000~50005000~20002000~10001000~300300~200混凝土坝、浆砌石坝5000~20002000~10001000~500500~200200~100由表2.3知永久性建筑物设计洪水标准为：正常运用（设计）洪水重现期为500年，非常运用（校核）洪水重现期为2000年。1.3主要技术规范[1]华东水利学院.水工设计手册:混凝土坝[M].北京:水利电力出版社,1987.[2]华东水利学院.水工设计手册:泄水与过坝建筑物[M].北京：水利电力出版社,1987.[3]林继镛.水工建筑物(第5版)[M].北京：国水利水电出版社,2010[4]混凝土重力坝设计规范,SL319-2005,2005.[5]水工建筑物荷载设计规范,DL5077-1997,1997.[6]水工建筑物荷载设计规范（DL5077-1997）[7]水利水电工程制图标准（SL73-95）[8]吴媚玲.水工设计图集[M].北京：水利电力出版社,1995.[9]胡明,沈长松.水利水电工程专业毕业设计指南(第二版)[M].北京:水利水电出版社,2010.[10]水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）2洪水调节2.1基本资料2.1.1洪水过程线的确定本设计中枢纽主要任务是发电，兼做防洪之用，所以必须在选定水工建筑物的设计标准外，还要考虑下游防护对象的防洪标准。由资料知混凝土坝按500年一遇（P=0.2%）洪水设计，2000年一遇（P=0.05%）洪水校核。绘出设计洪水过程线和校核洪水过程线：图2.1设计洪水过程线图2.2校核洪水过程线2.1.2相关曲线图00.511.522.53x1041400141014201430144014501460147014801490库容（万m3）水位（m）图2.3水位容量关系曲线图2.2水库运行方式的确定在已确定选择混凝土实体重力坝的情况下，从提高泄流能力，便于运用管理和闸门维修，节省工程投资角度出发，泄洪方式以坝顶泄流最为经济。故按坝顶溢流的方式进行洪水调节计算，以确定坝顶高程和最大坝高。2.3洪水调节方案的拟定综合考虑该库调洪要求，用半图解法进行调洪。洪演算方案拟定如下，共有两个方案，详细情况列于表3.2。调洪过程详细见计算书。表2.1洪水调节方案堰顶高程(m)孔口尺寸(m)孔数方案一146114×165方案二146212×157方案三146216×155注：表示孔口尺寸(m)(宽高)，即宽m，高m2.4表孔泄流能力计算根据库容曲线Z-V，以及用水力学公式计算Q-Z关系采用开敞式溢流时，利用下式计算3/202QnbmgH溢3(/)ms式中：Q溢——溢流流量，单位为3/ms；n——为闸孔数；b——过水断面宽度，单位为m；m——堰的流量系数，本设计中取0.5；——侧收缩系数，根据闸墩厚度及墩头形状而定，在（0.9~0.95）中取值，本设计中取0.92；0H——堰顶全水头，单位为m。方案一：堰顶高程1461m,堰宽为70m，孔口尺寸14×16，5孔；表孔泄流能力计算见下表2.2：2.2q=f(V)关系曲线计算表库水位堰顶水头H（m）下泄流量q）（sm/3总泄流量Q）（sm/3库容V）（万3m146100014098.6714621142.63142.6314778.5114632403.41403.4115458.3614643741.12741.1216138.20146541141.031141.0316818.04146651594.631594.6317516.07146762096.202096.2018218.10146872641.512641.5118920.12146983227.313227.3119622.15147093850.963850.9620324.181471104510.304510.3021079.431472115203.495203.4921847.161473125928.945928.9422584.581474136685.296685.2923430.241475147471.327471.3224353.431476158285.958285.9525094.621477169128.209128.2025920.361478179997.219997.2126803.8014791810892.1610892.1627687.2414801911812.3411812.3428617.2014812012757.0512757.0514822113725.6913725.69方案二：堰顶高程1462m,堰宽为84m，孔口尺寸12×15，7孔；表孔泄流能力计算见下表2.3：2.3q=f(V)关系曲线计算表库水位堰顶水头H（m）下泄流量q）（sm/3总泄流量Q）（sm/3库容V）（万3m146200014778.5114631171.15199.6815458.3614642484.10564.7816138.2014653889.341037.5616818.04146641369.231597.4417516.07146751913.562232.4818218.10146862515.442934.6818920.12146973169.813698.1219622.15147083872.774518.2320324.18147194621.155391.3521079.431472105412.366314.4221847.161473116244.187284.8822584.581474127114.738300.5223430.241475138022.359359.4124353.431476148965.5910459.8525094.621477159943.1411600.3325920.3614781610953.8512779.4926803.8014791711996.6513996.0927687.2414801813070.6013996.0928617.20方案三：堰顶高程1462m,堰宽为80m，孔口尺寸16×15，5孔；表孔泄流能力计算见下表2.4：2.4q=f(V)关系曲线计算表库水位堰顶水头H（m）下泄流量q）（sm/3总泄流量Q）（sm/3库容V）（万3m146200014778.5114631163.00163.0015458.3614642461.04461.0416138.2014653846.99846.9916818.04146641304.031304.0317516.07146751822.441822.4418218.10146862395.652395.6518920.12146973018.873018.8719622.15147083688.353688.3520324.18147194401.104401.1021079.431472105154.635154.6321847.161473115946.845946.8422584.581474126775.936775.9323430.241475137640.337640.3324353.431476148538.658538.6525094.621477159469.669469.6625920.3614781610432.2310432.2326803.8014791711425.3811425.3827687.2414801812448.1912448.1928617.2014811913499.8113499.812.5.调洪演算2.5.1调洪演算的目的根据水位～库容曲线以及设计洪水过程线，孔口尺寸、孔数以及堰顶高程，利用调洪演算来确定设计洪水位和校核洪水位，为后面坝顶高程的确定奠定基础。2.5.2调洪演算的基本原理和方法(a)根据库容曲线Z-V，以及用水力学公式计算Q-Z关系3/22qBmgH式中：q——过堰流量，单位为3/ms；B——过水断面宽度，单位为m；m——堰的流量系数；——局部水头损失系数；H——堰顶全水头，单位为m。(b)分析确定调洪开始时的起始条件，起调水位357m。(c)本次调洪计算采用《水能规划》书中介绍的列表试算法计算，依据书中所给的水库洪水调节原理，采用水量平衡方程式21121211()()22VVVQqQQqqtt式中：Q1，Q2——分别为计算时段初、末的入库流量（3/ms）；Q——计算时段中的平均入库流量（m3/s），它等于(Q1+Q2)/2；q1,q2——分别为计算时段初、末的下泻流量（m3/s）；q——计算时段中的平均下泻流量（m3/s），即q=(q1+q2)/2；V1，V2——分别为计算时段初、末的水库的蓄水量（m3）；V——为V2和V1之差；t——计算时段，一般取1～6小时，需化为秒数。采用开敞式溢流时，利用下式计算3/202qnbmgH溢3(/)ms式中：q溢——溢流流量，单位为3/ms；n——为闸孔数；b——过水断面宽度，单位为m；m——堰的流量系数，本设计中取0.5；——侧收缩系数，根据闸墩厚度及墩头形状而定，在（0.9~0.95）中取值，本设计中取0.9；0H——堰顶全水头，单位为m。计算说明：a)由洪水资料获得入库洪水量；b)时段平均入库流量：由前、后时的入库洪水量取平均值得到；c)下泄水量：由水库水位确定(水库水位未知)；d)时段平均下泄流量：由前、后时的下泄流量取平均值得到；e)时段内水库水量变化V：由“时段平均入库流量”-“时段平均下泄流量”×3600得到；f)水库存水量：与水库水位有关(水库水位未知)。g)本设计采用半图解法进行计算，利用3/202qnbmgH溢，可求出一个对应的下泻流量，即可求出该对应时段的平均下泻流量，即可求得下泄流量q和2Vqt的关系，建立辅助图线，再根据水量平衡方程式21121211()()22VVVQqQQ