山丘区小流域梯级坝优化设计

论文摘要

小流域梯级坝是山丘区水土保持和雨水利用的一种工程形式。经过几十年的实践,积累了一定的经验,取得了良好的经济效益与社会效益,但是,在以灌溉为主要目标的小流域梯级坝系规划设计方面仍缺乏成熟的理论,为加快小流域梯级坝系建设发展的步伐,建设经济、高效、稳定、协调的小流域,迫切需要开展小流域坝系规划设计方法的研究。本文综合运用水土保持、工程经济和系统分析等方面理论,对梯级坝系优化规划与单坝优化设计进行了系统的研究。主要内容包括:(1)对小流域河槽进了概化,建立了坝高与流域面积关系式,建坝费用与坝高关系式、效益与流域面积关系式等;(2)以各级坝汇水面积和坝高为决策变量,建立小流域坝系优化规划数学模型,并介绍了通过LINGO软件求解模型的方法;(3)为了简化小流域梯级坝系土坝边坡设计,提高计算效率,应用理正岩土软件和Origin数学分析软件模拟计算,建立了梯级坝系土坝各种条件下边坡系数查算图表曲线。(4)建立溢洪道宽过水断面优化设计非线性规划数学模型,并利用网格法进行了求解;(5)建立了坝系土坝护坡类型选择的灰关联投影法模型;(6)以Delphi开发了小流域坝系单坝(小型土坝)优化设计软件;(7)以盱眙陡山小流域为例,进行了坝系优化规划与单坝优化设计,验证了本论文研究成果的科学性与实用性。本论文系统研究了以灌溉为主要目标的小流域梯级坝系优化规划及单坝优化设计方法,大大丰富了小流域梯级坝系规划设计理论,具明显的理论价值与现实意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 1 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 国内小流域梯级坝系建设概况
• 1.3 国外小流域梯级坝系建设概况
• 1.4 本文研究内容
• 2 梯级坝系费用、效益及经济评价指标
• 2.1 水文水利计算
• 2.1.1 集水面积
• 2.1.2 库容坝高计算
• 2.2 费用计算
• 2.2.1 坝高与汇流面积的关系
• 2.2.2 费用与坝高的关系
• 2.3 效益计算
• 2.3.1 灌溉效益的确定
• 2.3.2 防洪效益的确定
• 2.3.3 拦沙效益的确定
• 2.3.4 养殖效益的确定
• 2.3.5 社会效益
• 2.3.6 生态效益
• 3 梯级坝系优化设计
• 3.1 基本原理
• 3.2 模型目标函数
• 3.3 模型约束条件
• 3.3.1 总面积约束
• 3.3.2 效益约束
• 3.3.3 投资约束
• 3.4 模型求解方法
• 4 单坝优化设计
• 4.1 土坝断面型式优化
• 4.2 溢洪道优化设计
• 4.2.1 基本原理
• 4.2.2 目标函数
• 4.2.3 约束条件
• 4.2.4 数学模型的求解
• 4.3 坝面护砌形式优化设计
• 4.3.1 基本原理
• 4.3.2 建立多目标灰关联模型
• 5 程序开发
• 5.1 开发本软件的缘由、依据与目标
• 5.2 主要功能
• 5.2.1 工程效益费用计算
• 5.2.2 土坝断面形式优化
• 5.2.3 溢洪道优化设计
• 5.2.4 土坝护坡形式优选
• 5.3 软件设计
• 5.4 使用方法
• 5.4.1 执行软件
• 5.4.2 效益及费用计算
• 5.4.3 土坝断面优化设计
• 5.4.4 溢洪道优化设计
• 5.4.5 土坝护坡形式优选
• 6 案例
• 6.1 基础资料
• 6.2 梯级坝系设计
• 6.3 单坝断面形式设计
• 6.4 溢洪道优化设计
• 6.5 坝坡护砌形式优选
• 7 结论
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 致谢