《图解法计算》PPT课件.ppt

第二章第二章 径流的兴利调节径流的兴利调节水利系水利系 刘宏权刘宏权第第7节节 图解法调节计算图解法调节计算v1 1 过程线：直接以流量的逐时变化过程线：直接以流量的逐时变化QtQt来表示的曲来表示的曲线线v2 2 常累积曲线：从某原始时刻算起到各时刻的累积常累积曲线：从某原始时刻算起到各时刻的累积水量变化水量变化WtWt曲线曲线 v3 3 差积曲线：从流量过程线上减去一常数流量值差积曲线：从流量过程线上减去一常数流量值Q Q0 0（常取研究期内的平均流量），然后把（常取研究期内的平均流量），然后把Q-QQ-Q0 0累积。累积。一.水量累积曲线和水量差积曲线1.水量累积曲线 来水和用水随时间的变化关系可以用流量过程线来表示，也可以用水量累积曲线来表示，均是以时间为横轴。流量过程线纵坐标表示的是相应时间的流量数值，累积曲线纵坐标表示的是从计算开始时刻到相应时刻的水量累积数值。两图如下所示：流量过程线和水量累积曲线水量累积曲线调节绘制步骤水量累积曲线调节绘制步骤1 1 将流量过程线历时分为若干时段，求出各段平均流将流量过程线历时分为若干时段，求出各段平均流量；量；2 2 根据各时段平均流量求相应时段水量；根据各时段平均流量求相应时段水量；3 3 累加各时段水量，得到水量累积数值；累加各时段水量，得到水量累积数值；4 4 把时间和相应时间的水量累积数值点汇到坐标系中把时间和相应时间的水量累积数值点汇到坐标系中连线得到水量累积曲线。连线得到水量累积曲线。v水量累积曲线的主要特征 1.曲线上任意两点纵坐标的差值表示期间的水量数值；2.连接曲线上任意两点的割线，割线与横坐标的夹角的正切，正好表示相应时段的平均流量；3.曲线上任意一点的切线斜率代表该时刻的瞬时流量。4.当水量比尺、时间比尺确定后，必然产生与之对应的流量比尺。图 水量累积曲线及其流量比尺水量累积曲线流量比尺绘制方法1.先取任意历时时长，并根据时间比尺绘制水平线段长度OT；2.取任一流量数值，与所取时段相乘得到水量数值，按水量比尺求取长度TS；3.连接OS，标注数值即所选取流量数值，其方向就表示该流量；4.按比例延伸TS，即可得到其他流量在比尺上的方向。2.2.水量差积曲线水量差积曲线 由于水量累积曲线的特点，在整个时间内曲线在由于水量累积曲线的特点，在整个时间内曲线在不断上升，绘制较长期多年的水量累积曲线时，图形不断上升，绘制较长期多年的水量累积曲线时，图形在纵向上会有大幅延伸，而缩小水量比尺，又会降低在纵向上会有大幅延伸，而缩小水量比尺，又会降低图解的精度，所以有了差积曲线。图解的精度，所以有了差积曲线。从流量过程线中减去一常流量数值，然后对其在从流量过程线中减去一常流量数值，然后对其在时间上进行水量累积。时间上进行水量累积。绘制水量差积曲线的计算表参考表绘制水量差积曲线的计算表参考表2-112-11：水量差积曲线特点v曲线有上升，有下降，取决与实际流量和常流量的差值；v曲线上任意两点的纵坐标的差值等于此时段内流过的水量减去常流量在同时段流过的水量；v曲线上任意两点至零流量方向线的垂直距离之差是两点历时之间的实际水量；v曲线上任意一点的切线斜率等于实际流量和固定流量的差值；水量差积曲线及其流量比尺差积曲线流量比尺绘制v取任一时段，按时间比尺在水平方向画水平线段On；v由n点垂直向下做线段nt，使其长度按水量比尺等于定流量在所取时段的水量；vOt方向为零流量方向线，而水平线On为定流量的方向线；v按比列延长tn则可以得到其他流量的方向线；3.图解法根据用水要求确定年调节水库兴利库容v绘制设计枯水年水量差积曲线及其流量比尺；v在流量比尺上定出已知调节流量的方向，绘制平行与调节流量方向线并与天然水量差积曲线相切的平行线组；v供水期上下切线间的纵距，按水量比尺取，即为所求兴利库容 如下图所示：4.根据水库兴利库容确定调节流量的图解法v在设计枯水年水量差积曲线下方绘制与之平行的满库线，两者间的纵距为已知的兴利库容；v绘制天然水量差积曲线和满库线的公切线；v根据公切线的方向，在流量比尺上定出相应的流量数值，就是已知兴利库容所能获得的符合保证率要求的调节流量。如下图所示：5 年调节水库保证供水量与设计库容的关系年调节水库保证供水量与设计库容的关系v天然来水量和年内分配不同的情况下，调节流量和天然来水量和年内分配不同的情况下，调节流量和水库所需库容的相互关系。水库所需库容的相互关系。v两个途径：两个途径：1 长系列操作法长系列操作法 2 典型年法典型年法长系列操作法长系列操作法v根据根据N N年来水资料和给定的需水计算每年的库容。年来水资料和给定的需水计算每年的库容。v把此把此N N个库容看成随机变量，用经验频率公式个库容看成随机变量，用经验频率公式 P=M/P=M/（N+1N+1）绘成经验频率曲线。）绘成经验频率曲线。v长系列操作法其设计保证率概念明确，凡条件许可长系列操作法其设计保证率概念明确，凡条件许可均应按长系列操作法确定参数。均应按长系列操作法确定参数。图2-9 典型年法典型年法v下列情况可采用设计典型年法：下列情况可采用设计典型年法：1 无资料地区，或者资料不足时。无资料地区，或者资料不足时。2 精度要求不高，例如初步规划阶段。精度要求不高，例如初步规划阶段。v关键是设计典型年的推求和来水过程线的选择。关键是设计典型年的推求和来水过程线的选择。v方法有两种方法有两种 1 同倍比法同倍比法 2 同频率法同频率法同倍比法同倍比法v以年水量为控制：以年水量为控制：1 1 先对坝址断面的年径流资料进行统计分析，确定先对坝址断面的年径流资料进行统计分析，确定其线型及三个统计参数其线型及三个统计参数Q Q0 0、C CV V、C CS S。2 2 由年径流统计参数计算相应于需水保证率的年径由年径流统计参数计算相应于需水保证率的年径流量流量Q QP P。3 3 从实测资料中选择年径流量与从实测资料中选择年径流量与Q QP P接近且年内分配接近且年内分配有代表性的一年或几年作为典型年，其年平均流量有代表性的一年或几年作为典型年，其年平均流量为为Q Q典典。4 4 计算缩放倍比计算缩放倍比K=QK=QP P/Q/Q典典，再用此，再用此K K值遍乘该典型值遍乘该典型年实测各月平均流量，得设计典型年。年实测各月平均流量，得设计典型年。5 5 对所推求的设计典型年进行调节计算，求得调节对所推求的设计典型年进行调节计算，求得调节库容或调节流量。当所取设计典型年不止一个时，库容或调节流量。当所取设计典型年不止一个时，为安全起见，可选偏不利者作为设计值。为安全起见，可选偏不利者作为设计值。同频率法同频率法v具体计算步骤如下：具体计算步骤如下：1 1 根据实测资料，统计每年最枯根据实测资料，统计每年最枯1 1个月水量个月水量W W1 1，连续，连续最枯最枯2 2个月水量个月水量W W2 2，直到连续最枯直到连续最枯1111个月水量个月水量W W1111及年水量及年水量W W年，并对上述各个时段水量进行频率计算，年，并对上述各个时段水量进行频率计算，求得各个时段设计频率的水量求得各个时段设计频率的水量W1PW1P、W W2P2PWW11P11P、W W年年P P。为减少工作量，可选几个时段计算。为减少工作量，可选几个时段计算。2 2从实测资料中选择各时段水量都较接近设计值的一从实测资料中选择各时段水量都较接近设计值的一年为典型年，其年为典型年，其2 2个月、个月、4 4个月、个月、6 6个月几年水量分别个月几年水量分别为为W W2 2典典、W W4 4典典、W W6 6典典、W W年典年典。3 3 按倍比按倍比K K2P2P=W=W2P2P/W/W2 2典典来缩放典型年中最枯连续两个来缩放典型年中最枯连续两个月的水量，按月的水量，按K K2-42-4=（W W4P4P-W-W4P4P）/（W W4 4典典-W-W2 2典典）来缩放）来缩放连续最枯连续最枯4 4个月中的另外个月中的另外2 2个月。依次类推，可求得个月。依次类推，可求得同频率设计年典型过程线。同频率设计年典型过程线。4 4 对此同频率设计典型过程线进行调节计算，得设对此同频率设计典型过程线进行调节计算，得设计库容或保证的调节流量。计库容或保证的调节流量。库容、调节流量与设计保证率三者关系库容、调节流量与设计保证率三者关系v径流调节的最一般任务是：在来水确定的情况下，径流调节的最一般任务是：在来水确定的情况下，计算库容、保证供水量和设计保证率三者之间的关计算库容、保证供水量和设计保证率三者之间的关系，为选择水利规划方案提供数据。系，为选择水利规划方案提供数据。6 根据水库兴利库容和操作方案，求水库运用过程 仅对等流量调节，遇到来水丰富的丰水年情况做一简单介绍。结束语结束语 谢谢大家！谢谢大家！