调洪演算编程
调洪演算
第1章 调洪演算1.1 调洪演算已知正常高水位▽正=128m ，查水库水位库容曲线，可得361044.296m V ⨯=。
010020030040050060070060708090100110120130140150160水位(m)容积(106m 3)图 1 - 1 枋洋水库水位库容曲线1.1.1 确定防洪库容用枋洋水库入库断面20年一遇洪水流量同倍比法推求“6·9”洪水过程线，以洪峰控制，其放大倍比为095.121192320===mdmp Q Q K 表1-1 计算表格如下所示：)(h t )/(3%5s m Q)/(39.6s m Q)(h t )/(3%5s m Q)/(39.6s m Q)(h t )/(3%5s m Q)/(39.6s m Q1 23 25 19 318 348 37 530 5802 51 56 20 454 497 38 417 4563 132 144 21 623 682 39 296 324 4 267 292 22 649 710 40 194 2125 366 400 23 721 789 41 137 150 6 412 451 24 694 759 42 99 108 7 519 568 25 802 877 43 75 82 868474826851931445863)(h t )/(3%5s m Q)/(39.6s m Q)(h t )/(3%5s m Q)/(39.6s m Q)(h t )/(3%5s m Q)/(39.6s m Q9 953 1043 27 1150 1258 45 45 49 10 1053 1152 28 1711 1872 46 35 38 11 1154 1262 29 2119 2318 47 27 30 12 961 1051 30 1903 2082 48 21 23 13 814 891 31 1673 1830 49 15 16 14 629 688 32 1297 1419 50 9 10 15 475 520 33 1055 1154 51 6 7 16 375 410 34 846 926 52 2 2 17 314 344 35 719 787 53 1 1 182712963663669654根据表格数据，绘制6.9洪水过程线：51015202530354045505001000150020002500时间t （h)流量q（m3/s)图1-2 6.9洪水过程线1.1.2 求防洪库容和防洪高水位由正常高水位起调，下游最大安全泄量为500s m /3，调洪计算得防洪库容361044.296m V ⨯=正常。
洪水调节设计试算法和半图解法带试算C语言程序
洪水调节设计试算法和半图解法带试算C语言程序Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】《洪水调节课程设计》任务书一、设计目的1.洪水调节目的：定量地找出入库洪水、下泄洪水、拦蓄洪水的库容、水库水位的变化、泄洪建筑物型式和尺寸间的关系，为确定水库的有关参数和泄洪建筑型式选择、尺寸确定提供依据；2.掌握列表试算法和半图解法的基本原理、方法、步骤及各自的特点；3.了解工程设计所需洪水调节计算要解决的课题；培养学生分析问题、解决问题的能力。
二、设计基本资料1.某水利枢纽工程以发电为主，兼有防洪、供水、养殖等综合效益，电站装机为5000KW，年发电量1372×104kw·h，水库库容亿m3。
挡水建筑物为混凝土面板坝，最大坝高。
溢洪道堰顶高程，采用2孔8m×6m（宽×高）的弧形门控制。
水库正常蓄水位。
电站发电引用流量为10 m3/s。
2.本工程采用2孔溢洪道泄洪。
在洪水期间洪水来临时，先用闸门控制下泄流量q并使其等于洪水来水量Q，使水库水位保持在防洪限制水位不变；当洪水来水量Q继续增大时，闸门逐渐打开；当闸门达到全开后，就不再用闸门控制，下泄流量q随水库水位z的升高而增大，流态为自由流态，情况与无闸门控制一样。
3. 上游防洪限制水位（注：X=+学号最后1位/10，即），下游无防汛要求。
三、 设计任务及步骤分别对设计洪水标准、校核洪水标准，按照上述拟定的泄洪建筑物的类型、尺寸和水库运用方式，分别采用列表试算法和半图解法推求水库下泄流量过程，以及相应的库容、水位变化过程。
具体步骤：1. 根据工程规模和建筑物的等级，确定相应的洪水标准；2. 用列表试算法进行调洪演算：① 根据已知水库水位容积关系曲线V ～Z 和泄洪建筑物方案，用水力学公式求出下泄流量与库容关系曲线q ～Z ，并将V ～Z ，q ～Z 绘制在图上；② 决定开始计算时刻和此时的q 1、V 1，然后列表试算，试算过程中，对每一时段的q 2、V 2进行试算；③ 将计算结果绘成曲线：Q ～t 、q ～t 在一张图上，Z ～t 曲线绘制在下方。
调洪计算试算法python代码
一、概述调洪计算在水利工程中起着至关重要的作用，它能够帮助工程师和决策者准确地预测河流水位和流量的变化，从而有效地进行防洪工作。
而Python作为一种强大的编程语言，被广泛应用于水文水利领域，为调洪计算提供了便利的工具。
本文将介绍调洪计算试算法Python代码的编写方法，以及如何利用Python进行调洪计算。
二、调洪计算简介调洪计算是指根据历史降雨流量数据，利用数学模型和计算方法，预测未来一段时间内的洪水情况。
调洪计算通常涉及的内容包括降雨径流过程、洪水演变规律、水库和河流的调度等。
通过调洪计算，可以有效地指导防洪工作和水利工程设计，保障人民生命财产安全。
三、Python在水文水利领域的应用Python作为一种开源、易学易用的编程语言，具有强大的科学计算和数据处理能力，因此在水文水利领域得到了广泛应用。
Python的第三方库中有许多与水文水利相关的模块，比如numpy、pandas、scipy等，这些库能够帮助工程师快速、高效地进行水文数据处理、水文计算和水文模型的构建。
Python还具有丰富的可视化库，可以方便地将水文数据进行可视化展示。
四、调洪计算试算法Python代码编写调洪计算试算法通常包括降雨-径流转换、洪水演变和水库调度等计算内容。
下面以Python代码为例，介绍调洪计算试算法的编写方法。
1. 降雨-径流转换在调洪计算中，降雨-径流转换是一个重要的计算环节。
以下是一个简单的Python函数，用于实现降雨-径流转换的计算。
```pythonimport numpy as npdef r本人nfall_runoff(r本人nfall, area):runoff = r本人nfall * 0.6 * areareturn runoff```以上的Python函数实现了简单的降雨-径流转换计算，其中r本人nfall表示降雨量，area表示流域面积。
通过该函数，可以计算出流域内的径流量，为后续洪水演变模拟提供数据支持。
C-2 水库调洪演算的数值解程序
Ｃ－２ 水库调洪演算的数值解程序作者 张校正（新疆水利厅 ）一、程序功能已知水库的水位--水面面积关系，洪水量过程线，对于每一种调洪方案（包括泄流条件、调洪方式、泄水建筑物参数）由调洪起始水位依次计算，直至洪水过程结束，计算机输出各时段末之水位、泄洪洞流量、溢洪道流量、水库出库总流量等。
并用彩色曲线绘制洪水过程线、泄洪过程线和水库水位变化线。
二、算法简介1，水库水量平衡分方程的数值解：水库水量平衡微分方程：q Q dt dZ f -=式中: f=f(z) 水库水面面积，是水位z 的函数；Z=Z(t) 水位，是时间t 的函数；Q=Q(t) 入库流量，是时间t 的函数；Q=q(z) 出库流量，是水位z 的函数。
将上式移项，并定义调洪函数)()()(),(z f Z q t Q Z t F -=则得 ⎪⎩⎪⎨⎧==00)(),(Z t Z Z t F dt dZ 这是一个一阶常微分方程的初值问题。
应用定步长的龙格－库塔方法求解。
其公式为：)22(6143211K K K K Z Z n n ++++=-式中： )()()(),(111111------⨯=⨯=n n n n n Z f Z q t Q T Z t F T K)21()2()2()2,2(11111112K Z f K Z q T t Q T K Z T t F T K n n n n n ++-+⨯=++⨯=----- )2()2()2()2,2(212112113K Z f K Z q T t Q T K Z T t F T K n n n n n ++-+⨯=++⨯=----- )()()(),(3131314K Z f K Z q t Q T K Z t F T K n n n n n ++-⨯=+⨯=---T 为洪水流量时段间隔；n=1,2,……,J2，泄流量公式：当泄水建筑物为深孔时，)(2111111A C Z g B A M q --=式中：M 1 流量系数；A 1 泄流孔口高；B 1 泄流孔口宽；Z 水位；C 1 泄流孔口底槛高程。
洪水调节调洪演算列表法和图解法
调洪演算计算说明书一、 相关资料中包水利枢纽工程是三等工程，溢洪道设计洪水标准为五十年一遇（P=2%）至一百年一遇（P=1%）,校核洪水标准为千年一遇（P=0.1%）.二、基本原理1.泄水建筑物尺寸：溢洪道堰顶高程519m ，采用3孔86m m ⨯(宽⨯高)的弧形门控制。
由2/302q H g m nb ⋅=ε （其中侧收缩系数ε=0.92,n 为所开孔数, 流量系数m=0.48，单孔堰顶宽度b=8m ，g=9.812/m s ,堰顶水头0H =水位Z-堰顶高程,。
不计流速水头。
） 计算出下泄流量2.设计洪水来临时，用左右2孔泄洪；校核洪水来临时，用3孔泄洪。
3.基本计算公式为：()()()t V V q q Q Q ∆-=+-+/2/2/122121式中： Q 1, Q 2--分别为计算时段初、末的入库流量，m 3/s ； v 1，v 2--分别为计算时段初、末水库的蓄水量，m 3 ； q 1，q 2--分别为计算时段初、末的下泄流量，m 3/s ； t ∆--计算时段，一般取1小时。
4.下游安全泄量及起调水位该水利枢纽没有下游防洪要求，一般在洪水来临时，水库将预泄库水至水库防洪限制水位，以便有足够的库容蓄洪或滞洪。
防洪限制水位是水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位，则调洪计算从水位525.3m 起调。
5.水库运行方式根据题目分析，本工程采用3孔溢洪道泄洪，设计洪水来临时，用左右2孔泄洪；校核洪水来临时，用3孔泄洪。
在洪水期间洪水来临时，先用闸门控制下泄流量q 并使其等于洪水来水量Q，使水库水位保持在防洪限制水位525.3m不变；当洪水来水量Q继续增大时，闸门逐渐打开；当闸门达到全开后，就不再用闸门控制，下泄流量q随水库水位z 的升高而增大，流态为自由流态，情况与无闸门控制一样。
6.计算方法：先决定开始计算时刻和此时的q1、V1,然后假定下泄流量q2值，再由计算V2值，再查q-V表得出q2’值,水量平衡方程()()()t-+2/2/=+/VV-qqQ∆Q211122比较q2和q2’，若二者基本相等，则假定正确，否则重新试算，直到大致相等为止，依次计算下去。
调洪演算
2、采用列表试算法进行调洪演算：1) 确定水库蓄泄关系a) 确定库容曲线：根据给定的库容曲线表绘制水库的库容曲线如图2-1图2-1水库库容曲线b) 确定水库泄流公式 根据堰流泄流能力：2302H g mB Q =式中： m —— 流量系数，本工程取0.35； B —— 堰顶净宽，55.0m ； g —— 重力加速度，取29.81gm s ；H0—— 堰顶水头，考虑坝前行进流速水头较小，取H0=H 。
则水库泄流能力公式可确定为：23(27.85）Zo Zt Q -=式中： Zt 为当前水库水位 Zo 为正常高水位（溢流堰堰顶高程），本地取167.3m 。
c) 确定蓄泄关系 i. 确定一组水库库容V(I)，I=1,2……m ； ii. 对V(I)，据库容曲线查得库水位Z （I ），据2）计算对应的泄流能力q （i ）； iii. 对应一组V~q ，确定蓄泄关系，如图2—2。
图2-2 水库蓄泄关系图2)列表进行调洪演算a)试算程序调洪演算原理i.对t时段计算，水库初始需水量V(t-1)由上一时段给出；ii.假设qt，则可计算出该时段的水库需水量V(t)，从蓄泄关系上差得qt’；iii.比较qt与qt’，若|qt-qt’|<ξ1，则t=t+1，否则重新假设qt，令t=t；iv.当算至水库|Z(t)- Zo|<ξ2时，终止计算。
b)计算表格i.设计频率为P=5.0%的计算结果如表2-1：表2-1 频率为P=5.0%的调洪演算计算结果图2-3 频率为P=5.0%的调洪演算计算图ii.设计频率为P=3.33%的计算结果如表2-2；表2-2 频率为P=3.33%的调洪演算计算结果图2-4 频率为P=3.33%的调洪演算计算图iii.设计频率为P=0.33%的计算结果如表2-3；表2-3 频率为P=0.33%的调洪演算计算结果来水、泄流及水位过程线图2-4：表2-5 频率为P=0.33%的调洪演算计算结果c)调洪演算计算结果如表2-6表2-6 列表法调洪演算结果31)拟定工作图a)确定Z—q关系线，见列表法进行调洪演算；b)确定（V/△t±q/2）—q关系线；i.确定一组水库库容V(I)，I=1,2……m；ii.对V(I)，据库容曲线查得库水位Z（I），据2）计算对应的泄流能力q（i），并计算V（i）/△t+q(i)/2；iii.对应一组V（i）~Z(i)~ V（i）/△t+q(i)/2~ V（i）/△t-q(i)/2，确定各相各关系。
水库调洪半图解法 matlab编程资料
39.0 7760
39.5 8540
40.0 9420
40.5 10250
41.0 11200
下泄流量 q(m3/s)
(3)
56.7 100.3 173.9 267.2 378.3 501.9 638.9 786.1 946.0
q/2 (m3/s)
(4)
28.35 50.15 86.95 133.60 189.15 250.95 319.45 393.05 473.00
3）图解步骤
a.根据已知的Q~t过程线、Z~V曲线、Z限、计算时 段△t，确定调洪计算的起始时段，并划分各计算 时段。算出平均入库流量Q1以及定出第一时段初 始的Z1、q1、V1各值。 b.利用辅助线在图上求解得出Z2。 c.根据Z2值，利用水库Ｚ～Ｖ曲线即可求出V2。 d.将ｅ点代表的Ｚ2值作为下一时段的Ｚ1值 e.求出该时段的Ｚ2、q2、V2值。如此逐时段进行 计算，即可得到下泄流量过程线ｑ～ｔ。
C
AB
CA B
(3) 从c点作垂线交曲线B于d点，过d点作水平线de交水位坐标轴于e， 显然de=ac=（V2/Δt+q2/2）。因曲线B是 （V/Δt-q/2)=f2(Z），d 点在曲线B上，e就应代表Z2，从e点可读出Z2值。
C
A
B
C
A
B
(4) de交曲线C于f点，过f 点作垂线交q坐标轴于g点。因曲线C 是q=f3(Z),e代表Z2,而ef是q2，即从g点可以读出q2的值。
积关系曲线，以及根据水力
f3 (Z )
学公式算出的水位下泄流量
关系曲线，事先计算并绘制
曲线组：
f1(Z )
f2 (Z )
Vq f1(Z ) t 2
水库调洪演算的原理和方法
V t
q 2
f2 (Z )
V t
q 2
f3(Z) q
f3 (Z )
f1(Z )
f2 (Z )
Q (m3 / s), V q (m3 / s), V q (m3 / s)
t 2
t 2
调洪计算半图解法的双辅助线
水利水能规划
水库调洪计算的半图解法
V调=Vm-V汛限
Vm
Z~V
Zm
【例 题】
水利水能规划
【补偿调节】
水库
QB=q+Q区
Q
A
QB
qB
坝址
Q区 6h
防
洪
保
护 区
河流
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
【补偿调节】
水库
QB=q+Q区
Q
A
QB
qB
坝址
水利水能规划
水库调洪计算的半图解法
由上节知道列表试算法麻烦工作量大，故人们比较喜欢 用半图解法。
Q1
Q2 2
Δt
q1
q2 2
Δt
V2
V1
Q Q1 Q2 2
等式两边同时除以△t,并移项
Q V1 q1 V2 q2 t 2 t 2
第十四章 水库防洪计算
水利水能规划
• 三、有闸溢洪道水库的防洪计算
水利水能规划
水利水能规划
• 四、具有非常泄洪设施水库的防洪计算