《水資源規劃與利用》課程設計
報告名： 《博斯騰湖洪水調節計算報告書》
學院： 水利與環境學院
專業： 水利水電工程·二班
組長 小組成員
指導教師
完成日期： 2023年6月 3 日
前言：《水資源規劃與利用》是水利水電工程專業的一門重要專業課，在生產實踐中具有重要的意義。通過對本課程的學習，我們掌握了水利水電工程規劃的基本理論和計算方法，分析問題和解決問題的能力得到了提高。
為了進一步強化所學內容的理解和應用，研究水資源的合理開發方式，確定水利水電工程的開發規模，擬定水利水電工程的最佳執行方式，在學院統一要求下，我們分小組進行了《水資源規劃與利用》的課程設計。本小組選取新疆的博斯騰湖的洪水調節精心研究，利用水庫調洪計算原理和方法，分析博斯騰湖的水文資料，進行水庫防洪計算，編制了一套自己的水庫調洪計算軟體。通過本次課程設計，小組成員進一步熟練掌握了水庫調洪計算的列表試演算法，實際應用能力和綜合分析能力均得到大幅提高。
一、博斯騰湖概括
1、 地理、地形與地貌
博斯騰湖屬中生代斷陷湖，曾是中國內陸最大的內陸吞吐湖，位於天山南麓，焉耆盆地的東南，其水域遼闊，東西長達55km，南北平均寬20km。在水位1048.5m時，水面面積為，容積為90，平均水深為7.
5m，最深為16m。湖盆呈深碟狀，中間底平，靠近湖按水深急劇變淺。
2、 水文水質
博斯騰湖是焉耆盆地大大小小河流的匯集地，而焉耆盆地又是天山南部水量豐富地區之一，據統計盆地的總地表徑流量為39.45，為博斯騰湖提供充足的水源。由於流域自然地理條件的差異，從盆地四周進入的水量也不盡相等，80%以上的水量來自西北部，其餘則來自發源於天山的烏拉斯台河、黃水溝、清水河、曲惠河和烏斯塔拉河；東、南和西南方向的來水量極少；乾燥的低山不但沒有經常性的水流，就是季節性河網也很稀疏。
博斯騰湖分為大、小兩個湖區，湖區深居歐亞大陸中心湖區平均降水量為68.2mm，年蒸發量為1800~2000mm。它只要由開都河、黃水溝、清水河三條河流流入，其中常年性河流只有開都河。
博斯騰湖出流匯入孔雀河，是孔雀河的源頭。湖流域面積12.18，分為開都河灌區、孔雀河灌區。
博斯騰湖湖水清澈，水溫適中，尤其是寬展的西岸的淺水區，不僅是我國重要的優質蘆葦生產地。其面積在2.67以上，年儲蓄20t，年產量9.
5～13t。蘆葦生長繁茂，株高可達8m左右，枝幹粗壯，品質優良，纖維長度在1～34mm之間，長寬比為107:1，是造紙和人造纖維板的優質原材料。
而且對湖泊水生生物的繁衍非常有利。現有浮游生物77屬130種，浮游動物58屬104種，大、小湖區有水生維管束植物12科17種。除低等植物外，還有低等動物17種。
它們是魚類的主要餌料，現有魚類24種，此外，還養殖各種水產，是新疆最大的漁業生產基地。
3、 周邊河流
開都河是焉耆盆地中最大的河流，積水面積大，水量豐富，發源於天山
腹地，全長560km，流域面積2.2，年徑流量34.12，佔進入盆地總徑流量的80%以上，是唯一能常年補給博斯騰湖的河流。
其下游分為東支和西支，東支進入博斯騰湖大湖區，西支進入博斯騰湖小胡區。開都河徑流補給既有高山冰川和永久積雪的融水補給，又有中低山季節性積雪融水和夏季降雨的補給。徑流年際變化較小，最豐年和最枯年的徑流量倍比為1.
9.黃水溝發源於天山，全長175km，匯水面積5000，多年平均徑流量2.56，
是焉耆盆地第二大入湖河流。因建有黃水溝分水閘，其東支進入大湖區，西支匯入開都河再下洩入大湖。黃水溝發揮著灌溉、農田排水和調洪、分洪的作用。
清水溝發源於天山，全長60.2km，匯水面積1016，多年平均徑流量1.05，
是焉耆盆地第三大入湖河流。除汛期有部分徑流入湖外，主要用於灌溉。
孔雀河流域地處東經8530＇～8700＇，北緯4115＇～4155＇，位於塔里
木河盆地東北部。北至霍拉山，西界輪台縣，東界庫魯塔格山中部和南部，流域包括庫爾勒市、尉犁縣、兵團農二師三個農業團場，流域面積6.66。
孔雀河源於博斯騰湖，穿過阿克塔格山的鐵門關峽谷，流經庫爾勒市區，向西經什里克南至普惠折向東南，最後向東蜿蜒曲折經塔里木盆地東北部，注入羅布泊，全長785km。目前自阿克蘇甫鄉地里帕以下到羅布泊423km河道已基本乾涸，河床被風沙淤塞，土地沙化，呈荒漠化景觀。孔雀河流域除庫爾楚溝年產流0.
4～0.6水量外，水量主要**於博斯騰湖。孔雀河源於博斯騰湖，2023年博斯騰湖西幫浦站投入執行後，供水量由於受人為控制，水量基本穩定，徑流年內分配比較均勻。
多年平均徑流量為12.3，其中西幫浦站揚水7.52，其他來自小湖。
二、水文資料整理與分析
1、不同頻率對應的入大湖洪水過程線
在已知的水文資料中，頻率p=1%、2%、5%、10%對應的洪水過程線的資料如下表所示：
有以上博斯騰湖在不同頻率下的來水量的過程線，我們可以運用excel軟體進行資料的處理與分析，將不同頻率的圖形繪製如下：
經對比，不同頻率下的洪水過程線形狀相似，從圖中可以看出，頻率曲線由上而下的依次是1%、2%、5%、10%，於是可以得出結論洪水頻率越小即洪水的重現期越長，入庫流量越大。
2、大湖下洩流量與庫容之間的關係對比
水庫的下洩流量隨著庫容的增大而增加，但當庫容增大到一定程度時，下洩流量達到最大值便不再增加。
三、博斯騰湖計算和特徵水位特徵庫容確定
為了選擇湖泊合理的排程方案，把博斯騰湖看成乙個水庫來研究。水庫的調洪計算就是在入庫洪水過程線和下游允許水庫下洩的最大流量均已知的條件下，推求下洩洪水過程線、攔蓄洪水的庫容和水位的變化，其方法主要有兩種：列表試演算法和半**法。
下面我們主要採用列表試演算法進行計算。
對於博斯騰湖，我們已經知道它的水庫水位容積關係曲線v=f（z）和下洩流量與庫容的關係曲線q=f(v)，並且知道了在不同頻率1%、2%、5%和10%下的入庫洪水過程線。於是我們選擇24h作為計算時段，由於博斯騰湖的防洪限制水位是1047.5m，於是我們取開始計算時刻的計算水位=1047.
5m，對應在水庫水位容積關係和下洩流量與庫容的關係曲線上可以查到此水位對應的水庫容積=7.84257億立方公尺以及水庫的下洩流量=51，這些資料都作為初始時刻的計算值。我們用靜態庫容法僅考慮壩前水位水平面以下的庫容對洪水進行調節，連續方程可以寫成有限差形式的水量平衡方程為：
、分別為計算時段初、末的入庫流量，；、分別為計算時段初、末的下洩流量，；、分別為計算時段初、末水庫的蓄水量，；為計算時段，以秒為單位。
在列表計算法中，我們先假設乙個水位值，通過水庫水位容積關係曲線和下洩量與庫容關係曲線，可以查出對應於假設水位的庫容和下洩流量。從而根據假設，可以利用求出對於的水庫容積變化量，於是由計算出，再由查水庫水位關係曲線和下洩流量關係曲線得到對應的和。比較
和，和的值，如果不合適則繼續假設的值，直到計算的和，和的值比較相近，則停止計算，並將計算得到的數值作為下次計算時段初的計算數值。這樣計算就可以得到每個時段的水位和庫容，為下邊計算特徵水位和特徵庫容做了準備。
按照水庫調洪原理，當出現時，一定是，此時、均達到最大值。於是在上邊計算得到的下洩流量可以查到與來水流量相近的時間段，在這個時間段中，取的特徵水位和特徵庫容作為水庫的特徵水位和特徵庫容。
我們根據程式設計，得到四個頻率下的入庫流量、下洩流量隨時間變化的曲線，以及水庫水位隨時間變化的曲線如下：
如博斯騰湖洪水期p=1%調洪計算綜合對比曲線圖，是博斯騰湖在洪水期p=1%的設計入湖水量、下洩水量及對應的洪水位變化曲線圖。從圖中可以看出，湖泊水位最大達到1048.81m，其對應庫容為。
按照頻率p=1%，即100年一遇，來確定非常洪水位，即得到博斯騰湖非常洪水位，調洪庫容。
如博斯騰湖洪水期p=5%調洪計算綜合對比曲線圖，是博斯騰湖在洪水期p=5%的設計入湖水量、下洩水量及對應的洪水位變化曲線圖。從圖中可以看出，湖泊水位最大達到1048.4m，其對應庫容為。
按照頻率p=5%，即20年一遇，來確定防洪高水位，即得到博斯騰湖防洪高水位，防洪庫容。
如博斯騰湖洪水期p=2%調洪計算綜合對比曲線圖，是博斯騰湖在洪水期p=2%的設計入湖水量、下洩水量及對應的洪水位變化曲線圖。從圖中可以看出，湖泊水位最大達到1048.63m，其對應庫容為。
按照頻率p=2%，即50年一遇，其最高洪水位為1048.63m，對應庫容為。
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