水库洪水调节计算节幻灯片.ppt
水库洪水调节计算节第1页，共20页，编辑于2022年，星期日l有闸门控制水库的特点 溢洪道泄流能力较大溢洪道泄流能力较大 调节洪水效能较高调节洪水效能较高 能把兴利库容与防洪库容结合运用能把兴利库容与防洪库容结合运用比较大的特别是下游有防洪任务的比较大的特别是下游有防洪任务的水库通水库通 常都选用有闸门控制的泄洪设备常都选用有闸门控制的泄洪设备第2页，共20页，编辑于2022年，星期日l有闸门水库兴利与防洪的结合有闸门水库兴利与防洪的结合 防洪库容设置的越大防洪时的下泄流量越小防洪库容设置的越大防洪时的下泄流量越小 滞洪区的负担越小，水库的兴利效益越低滞洪区的负担越小，水库的兴利效益越低v水库的兴利与防洪是可以结合的水库的兴利与防洪是可以结合的v决定结合程度的因素决定结合程度的因素水库防洪限制水位水库防洪限制水位 防洪与兴利完全结合：防洪高水位防洪与兴利完全结合：防洪高水位=正常蓄水位正常蓄水位 防洪与兴利不能结合：防洪限制水位防洪与兴利不能结合：防洪限制水位=正常蓄水位正常蓄水位 防洪与兴利部分结合：防洪限制水位防洪与兴利部分结合：防洪限制水位允许泄量允许泄量）转入下一级防洪标转入下一级防洪标准加大水库泄量准加大水库泄量重复过程重复过程出现大坝出现大坝校核洪水校核洪水第4页，共20页，编辑于2022年，星期日l考虑洪水预报的水库运行方式考虑洪水预报的水库运行方式v提前获得洪水信息提前获得洪水信息 判断洪水量级判断洪水量级采用采用 相应的防洪标准相应的防洪标准调调 节洪水节洪水信息增加信息增加 重新判断调整重新判断调整重复重复 过程过程洪水结束洪水结束 观测并取得降雨量等资料观测并取得降雨量等资料观测并取得降雨量等资料观测并取得降雨量等资料计算净雨量及雨型计算净雨量及雨型计算净雨量及雨型计算净雨量及雨型汇流计算汇流计算汇流计算汇流计算入库洪水计算入库洪水计算入库洪水计算入库洪水计算调洪调洪调洪调洪(或泄流过程或泄流过程或泄流过程或泄流过程)计算分析计算分析计算分析计算分析确定操作泄量确定操作泄量确定操作泄量确定操作泄量请报批示请报批示请报批示请报批示,预告下游预告下游预告下游预告下游执行执行执行执行按预报方式调洪，由于预泄或提前加大泄量将会使各频率标准下泄流按预报方式调洪，由于预泄或提前加大泄量将会使各频率标准下泄流按预报方式调洪，由于预泄或提前加大泄量将会使各频率标准下泄流按预报方式调洪，由于预泄或提前加大泄量将会使各频率标准下泄流量降低而增加防洪效益；或在获得同样防洪效益下减少所需要的防洪量降低而增加防洪效益；或在获得同样防洪效益下减少所需要的防洪量降低而增加防洪效益；或在获得同样防洪效益下减少所需要的防洪量降低而增加防洪效益；或在获得同样防洪效益下减少所需要的防洪库容从而增加水库的兴利效益库容从而增加水库的兴利效益库容从而增加水库的兴利效益库容从而增加水库的兴利效益第5页，共20页，编辑于2022年，星期日算例（不考虑洪水预报）某水库是综合利用水库。发电和灌溉有关参数已经初定。现在需要根据所提供的资料和设计要求选择溢洪道尺寸，确定防洪库容和坝高。1.水库正常蓄水位110米；2.水电站有四台机组，每台容量是4.5万千瓦;3.该水利工程属于一等工程，大坝和溢洪道属于一级永久性建筑物，设计洪水标准是五百年一遇，校核洪水标准是五千年一遇；4.下游有防洪要求，防洪标准是五十年一遇，相应最大允许泄流量是7000立方米每秒；5.汛限水位是106米；6.有一排沙孔直径为3米，中心高程是68米，汛期可以泄洪；7.泄洪隧洞采用马蹄形四孔，每孔过水面积是5*5平方米，洞心高程是86米；8.水库设计风速是12米每秒，库面最大吹程是15千米；9.水库特性曲线已知、下游水位流量关系曲线已知；各种频率的洪水过程线已知；第6页，共20页，编辑于2022年，星期日l算例演示算例演示v具体分析计算步骤具体分析计算步骤 （1 1）溢洪道形式及堰顶高程的选择）溢洪道形式及堰顶高程的选择）溢洪道形式及堰顶高程的选择）溢洪道形式及堰顶高程的选择 本水库有下游防洪任务又属于大型枢纽，汛期洪水发生次数多，本水库有下游防洪任务又属于大型枢纽，汛期洪水发生次数多，防洪与兴利有一定程度的结合防洪与兴利有一定程度的结合 故采用有闸门控制的溢洪道。故采用有闸门控制的溢洪道。堰顶高程由两个因素初定：堰顶高程由两个因素初定：1.闸门结构上的限制闸门结构上的限制 高度不宜太大高度不宜太大 2.下游河床地质条件允许的单宽流量大小。下游河床地质条件允许的单宽流量大小。本题经分析计算初步选定本题经分析计算初步选定本题经分析计算初步选定本题经分析计算初步选定堰顶高程堰顶高程=100.0m=100.0m第7页，共20页，编辑于2022年，星期日（2）溢洪道宽度的选择）溢洪道宽度的选择 取宽度取宽度B=40m 60m 80m 100m四种方案进行分析比较。每一种方四种方案进行分析比较。每一种方案都绘制库水位与泄量关系曲线案都绘制库水位与泄量关系曲线 以以B=60m为例子计算过程如下：为例子计算过程如下：vv排沙孔排沙孔排沙孔排沙孔 q q1 1=1 11 1 =0.75*3.14*1.5 =0.75*3.14*1.52 2*4.43*4.43 =23.5 =23.5 式中式中式中式中 1 1流量系数，取用流量系数，取用流量系数，取用流量系数，取用0.750.75；h h1 1 水库上下游水位差水库上下游水位差水库上下游水位差水库上下游水位差v 泄洪孔泄洪孔泄洪孔泄洪孔 q q2 2=2 22 2 =0.75*4*5*5*4.43 =332.3=0.75*4*5*5*4.43 =332.3 式中式中式中式中 2 2流量系数，取用流量系数，取用流量系数，取用流量系数，取用0.750.75；h h2 2水库上下游水位差水库上下游水位差水库上下游水位差水库上下游水位差第8页，共20页，编辑于2022年，星期日溢洪道溢洪道溢洪道溢洪道 q q3 3=3 3B B =0.40*60*4.43=0.40*60*4.43 =106.3 =106.3 式中式中式中式中 1 1取用取用取用取用0.400.40；h h3 3 ZZ上上上上-100-100，100.0m100.0m为溢洪道堰顶高程为溢洪道堰顶高程为溢洪道堰顶高程为溢洪道堰顶高程水轮机水轮机水轮机水轮机 q q4 4=N/8.5H=3*4.5*10=N/8.5H=3*4.5*104 4/8.5 h/8.5 h4 4=15880/h=15880/h4 4 式中式中式中式中 h h4 4上下游水位差。在泄洪时考虑三台机组满载发上下游水位差。在泄洪时考虑三台机组满载发上下游水位差。在泄洪时考虑三台机组满载发上下游水位差。在泄洪时考虑三台机组满载发电电电电 淹没出流的一般试算步骤：淹没出流的一般试算步骤：淹没出流的一般试算步骤：淹没出流的一般试算步骤：对一定的水库上游水位，假定下对一定的水库上游水位，假定下对一定的水库上游水位，假定下对一定的水库上游水位，假定下游水位后由流量公式求出各项流量，如果求得的总下泄流量游水位后由流量公式求出各项流量，如果求得的总下泄流量游水位后由流量公式求出各项流量，如果求得的总下泄流量游水位后由流量公式求出各项流量，如果求得的总下泄流量与假定的下游水位符合下游水位流量关系，则该结果即为所与假定的下游水位符合下游水位流量关系，则该结果即为所与假定的下游水位符合下游水位流量关系，则该结果即为所与假定的下游水位符合下游水位流量关系，则该结果即为所求。如不符需重新假定下游水位，直至符合为止。求。如不符需重新假定下游水位，直至符合为止。求。如不符需重新假定下游水位，直至符合为止。求。如不符需重新假定下游水位，直至符合为止。第9页，共20页，编辑于2022年，星期日B=60m时的水库蓄水位与下泄能力关系时的水库蓄水位与下泄能力关系的试算成果的试算成果第10页，共20页，编辑于2022年，星期日取取t=4 h=14400st=4 h=14400s,由前表由前表B=60mB=60m计算的库水位与下泄流计算的库水位与下泄流量的关系计算相应调洪演算辅助曲线量的关系计算相应调洪演算辅助曲线 q v/q v/t t+q/2+q/2(过程过程过程过程如下表如下表如下表如下表)第11页，共20页，编辑于2022年，星期日各种溢洪道宽度的调洪辅助曲线第12页，共20页，编辑于2022年，星期日50年一遇设计洪水调洪演算最大蓄水量最大蓄水量9.71亿亿m3 防洪库容防洪库容5.96亿亿m3 防洪高水位防洪高水位120m第13页，共20页，编辑于2022年，星期日500年一遇设计洪水调洪演算最大蓄水量最大蓄水量12.9亿亿m3 最大下泄量最大下泄量13700m3/s 最高洪水位最高洪水位122.2m第14页，共20页，编辑于2022年，星期日以上为以上为B=60m的计算步骤的计算步骤.同理可得出同理可得出B=40,80,100m时的时的最最高洪水位高洪水位和和最大下泄量最大下泄量 列表如下列表如下第15页，共20页，编辑于2022年，星期日溢洪道宽度的选择溢洪道宽度的选择vv本工程溢洪道下游地质条件允许最大单位宽本工程溢洪道下游地质条件允许最大单位宽度流量约为度流量约为250m3/s 由上表可知由上表可知 溢洪道宽度溢洪道宽度越大越大,水库最高洪水位越低水库最高洪水位越低,最大下泄流量越大最大下泄流量越大,单宽流量越小单宽流量越小.在在4个方案中个方案中 B=60 80 100m时时都满足允许最大单宽流量的要求都满足允许最大单宽流量的要求.从经济角度从经济角度考虑考虑 溢洪道越宽溢洪道越宽 闸门等费用增加超过坝高降闸门等费用增加超过坝高降低带来的费用减少的情况低带来的费用减少的情况 因此溢洪道宽度小因此溢洪道宽度小好好 所以所以最后选择最后选择B=60m第16页，共20页，编辑于2022年，星期日(3)坝顶高程计算坝顶高程计算vZ1=Z0.2%+h h1 1+1 1vZ2=Z0.02%+h h2 2+2 2式中式中式中式中 Z0.2%-设计洪水位设计洪水位h h1 1,1 1-设计洪水情况的风浪高及安全超高设计洪水情况的风浪高及安全超高设计洪水情况的风浪高及安全超高设计洪水情况的风浪高及安全超高 Z0.02%-校核洪水位校核洪水位h h2 2,2 2-校核洪水情况的风浪高及安全超高校核洪水情况的风浪高及安全超高校核洪水情况的风浪高及安全超高校核洪水情况的风浪高及安全超高vv为安全起见为安全起见为安全起见为安全起见,在在在在Z1及及Z2中中,取较大的为设计值取较大的为设计值 第17页，共20页，编辑于2022年，星期日v风浪高的计算风浪高的计算 h h1 1=0.0208V=0.0208V5/45/4D D1/31/3式中式中式中式中 V-V-设计风速设计风速设计风速设计风速,V=12m/s,V=12m/s D-D-吹程吹程吹程吹程,D=15kW,D=15kW代入上式得代入上式得代入上式得代入上式得 h h1 1=1.14m=1.14m对校核洪水情况对校核洪水情况对校核洪水情况对校核洪水情况,风速取上述值的风速取上述值的风速取上述值的风速取上述值的80%,80%,由此算得由此算得由此算得由此算得h h2 2=0.9m=0.9m本枢纽为混凝土坝本枢纽为混凝土坝本枢纽为混凝土坝本枢纽为混凝土坝 属一级建筑物属一级建筑物属一级建筑物属一级建筑物,查表得查表得查表得查表得1 1=0.7m,=0.7m,2 2=0.5m=0.5m所以所以所以所以 Z1=122.2+1.14+0.7=124.0m Z2=124.1+0.9+0.5=125.5m由此选定坝顶高程为由此选定坝顶高程为125.5m第18页，共20页，编辑于2022年，星期日l 考虑补偿调节情况（考虑补偿调节情况（新教材新教材p165、老教材、老教材P79）v当上游水库与下游防洪地区之间有一定距离，两者之间的当上游水库与下游防洪地区之间有一定距离，两者之间的区间洪水又不可忽略采用区间洪水又不可忽略采用防洪补偿调节防洪补偿调节 由于水库放水要经历一定的传播由于水库放水要经历一定的传播时间才能达到防护区河道控制断时间才能达到防护区河道控制断面并中途与区间来水组合，因此面并中途与区间来水组合，因此对区间洪水过程必须做出预报，对区间洪水过程必须做出预报，其预见期应不短于相应水库放水其预见期应不短于相应水库放水到支流河口的传播时间到支流河口的传播时间t，否则，否则防防洪补偿运行方式洪补偿运行方式就无法实施就无法实施第19页，共20页，编辑于2022年，星期日考虑补偿和洪水预报的水库洪水调节算例（新教材P165）1.水库特性曲线以及水库下游水位和下泄流量关系曲线已知；2.溢洪道设有闸门，堰顶高程是36米，汛限水位是38米；3.水库承担下游防护任务，水库下泄流量从坝址处到防护点的需要要历时6个小时；4.入库洪水流量过程线和区间流量过程线已知；5.要求水库错峰调节，保证防护点处流速小于600立方米每秒；6.洪水预报为来前36小时；问：求针对一次洪水水库调节的主要思路和步骤。第20页，共20页，编辑于2022年，星期日
