水资源规划及利用8.pptx
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1、水库调洪计算的基本方法水库调洪计算的基本方法第三节第三节本讲主要内容:本讲主要内容:第三章第三章一、列表试算法一、列表试算法二、半图解法二、半图解法三、简化三角形法三、简化三角形法水库洪水调节及计算第1页/共51页 在水利规划中,常需根据水工建筑物的设计标准或在水利规划中,常需根据水工建筑物的设计标准或下游防洪标准,按工程水文中所介绍的方法,去推求设下游防洪标准,按工程水文中所介绍的方法,去推求设计洪水流量过程线。计洪水流量过程线。因此对于调洪计算来说,因此对于调洪计算来说,入库洪水入库洪水过程过程及下游允许水库下泄的及下游允许水库下泄的最大流量最大流量均是已知的。均是已知的。同时,水库汛期同
2、时,水库汛期防洪限制水位以及泄洪建筑物的型防洪限制水位以及泄洪建筑物的型式式和和尺寸尺寸也是已知的。也是已知的。调洪计算的已知条件:调洪计算的已知条件:第2页/共51页调洪计算的已知条件:调洪计算的已知条件:水库调洪计水库调洪计算已知条件算已知条件(1)入库洪水过程入库洪水过程(3)防洪限制水位(起调水位)防洪限制水位(起调水位)(2)下游安全泄量下游安全泄量(4)泄水建筑物型式及尺寸泄水建筑物型式及尺寸q=f(v)曲线已知第3页/共51页水库的调洪计水库的调洪计算就是推求算就是推求(1)下泄洪水过程线下泄洪水过程线,即即qt曲线曲线(3)水库水位的变化水库水位的变化,即即zt曲线曲线(2)拦
3、蓄洪水的库容拦蓄洪水的库容第4页/共51页水库调洪计算的基本方法:水库调洪计算的基本方法:一、列表试算法一、列表试算法二、半图解法二、半图解法三、简化三角形法三、简化三角形法第5页/共51页水库调洪计算的基本方法:水库调洪计算的基本方法:一、列表试算法一、列表试算法二、半图解法二、半图解法三、简化三角形法三、简化三角形法第6页/共51页一、列表试算法:一、列表试算法:列表试算法列表试算法 根据根据水量平衡方程水量平衡方程和和蓄泄方程蓄泄方程两式的公用解,通两式的公用解,通过列表试算,逐时段求得水库的蓄水量和下泄流量。过列表试算,逐时段求得水库的蓄水量和下泄流量。这种通过试算求方程组公共解的方法
4、这种通过试算求方程组公共解的方法称为称为列表试算列表试算法。法。第7页/共51页重要步骤如下:重要步骤如下:引用水库的设计洪水过程线。引用水库的设计洪水过程线。NO.1第8页/共51页 根据水库容积曲线根据水库容积曲线 和泄洪建筑物的泄洪能力公式,和泄洪建筑物的泄洪能力公式,求出下泄流量与库容的关系曲线求出下泄流量与库容的关系曲线 。NO.2 选取合适的计算时段选取合适的计算时段 (以秒为计算单位),由设计洪(以秒为计算单位),由设计洪水过程线摘录水过程线摘录Q Q1 1,Q Q2 2 ,。NO.4 根据水库汛期的控制运用方式,确定调洪计算的起始条件,根据水库汛期的控制运用方式,确定调洪计算的
5、起始条件,即确定起调水位和相应的库容、下泄流量。即确定起调水位和相应的库容、下泄流量。NO.3第9页/共51页 决定起始计算时刻的决定起始计算时刻的q q1 1、V V1 1值,然后列表计算,计算过程中,对每值,然后列表计算,计算过程中,对每一计算时段的一计算时段的q q2 2、V V2 2值都要进行值都要进行试算试算。NO.5将入库洪水将入库洪水Q Qt t 过程和计算所得的泄流过程过程和计算所得的泄流过程q qt t 绘在同一张图上,若绘在同一张图上,若计算所得的计算所得的q qm m 最大下泄流量正好是两线的交点,说明计算最大下泄流量正好是两线的交点,说明计算q qm m 正确。正确。N
6、O.6由由q qm m 查查q=f(V)q=f(V)关系线,可得最高洪水位时的库容关系线,可得最高洪水位时的库容V V总总 。由。由V V总总 减去起调水位减去起调水位相应库容,即得水库为调节该次入库洪水所需的相应库容,即得水库为调节该次入库洪水所需的调洪库容调洪库容V Vm m 。再由。再由V V总总 查水查水位库容曲线,就可得到位库容曲线,就可得到最高洪水位最高洪水位Z Zm m 。NO.7第10页/共51页试算的基本步骤试算的基本步骤由起始条件确定起始计算时段的由起始条件确定起始计算时段的q q1 1、V V1 1和入库流量和入库流量Q Q1 1,Q Q2 2,假设时段末的下泄流量假设时
7、段末的下泄流量q q2 2 ,根据水量平衡方程求出时段末水库,根据水量平衡方程求出时段末水库的蓄水增量的蓄水增量V V,而,而V V1 1+V=VV=V2 2,由,由V V2 2查曲线查曲线q=f(v)q=f(v)得得q q2 2 。将其与假定的将其与假定的q q2 2 相比较,若两者相等,即为所求。否则需重新假相比较,若两者相等,即为所求。否则需重新假设一个设一个q q2 2 值,重复上述试算过程,直至两者相等或很接近为止,值,重复上述试算过程,直至两者相等或很接近为止,这样便完成了一个时段的计算工作。这样便完成了一个时段的计算工作。把这一时段末的把这一时段末的q q2 2、V V2 2 ,
8、作为下一时段的,作为下一时段的q q1 1、V V1 1 ,再进行下一,再进行下一时段的试算。如此连续下去,便可求得整个泄流过程时段的试算。如此连续下去,便可求得整个泄流过程q qt t。第11页/共51页 某水库泄洪建筑物为无闸河岸式溢洪道,堰顶高程与正常蓄水位齐平,为某水库泄洪建筑物为无闸河岸式溢洪道,堰顶高程与正常蓄水位齐平,为132m132m,堰顶净宽,堰顶净宽B=40mB=40m,流量系数,流量系数M M1 11.61.6。该水库设有小型水电站,汛期。该水库设有小型水电站,汛期按水轮机过流能力按水轮机过流能力Q Q电电10m10m3 3/s/s引水发电,尾水再引入渠首灌溉。水库的容引
9、水发电,尾水再引入渠首灌溉。水库的容积曲线见表积曲线见表3-13-1和图和图3-13-1。水库设计标准为百年一遇,设计洪水过程如表。水库设计标准为百年一遇,设计洪水过程如表3-3-2 2中第(中第(1 1)、()、(2 2)栏所列。)栏所列。试用试算法求水库泄流过程、设计最大下泄试用试算法求水库泄流过程、设计最大下泄流量、拦洪库容和设计洪水位。流量、拦洪库容和设计洪水位。例例库水位库水位(m)116118120122124126128130132134136137库容库容(104m3)02082210418732121217002730360044604880表3-1 3-1 某水库水位容积关
10、系线起调水位起调水位132m132m初始库容初始库容2730102730104 4m m3 3第12页/共51页图3-1 3-1 某水库面积和容积特性曲线第13页/共51页(1 1)计算并绘制水库的关系曲线)计算并绘制水库的关系曲线q=f(v)q=f(v),如图所示如图所示图 某水库q=f(v)q=f(v)关系曲线解:解:第14页/共51页水库水库 关系曲线计算步骤及表如下:关系曲线计算步骤及表如下:第(第(1 1)行为堰顶高程)行为堰顶高程132m132m以上假设的不同库水位以上假设的不同库水位Z Z;第(第(2 2)行为堰顶水头)行为堰顶水头H H,等于库水位,等于库水位Z Z 减去堰顶高
11、程;减去堰顶高程;第(第(3 3)行为溢洪道下泄流量,由)行为溢洪道下泄流量,由 1.640 =641.640 =64第(第(4 4)行为发电流量)行为发电流量10m10m3 3/s/s;第(第(5 5)行为总的下泄流量;)行为总的下泄流量;第(第(6 6)行为相应库水位)行为相应库水位Z Z 的库容的库容V V,可由库容曲线查得。,可由库容曲线查得。库水位库水位 Z Z(m)(1)132132.5133136137溢洪道堰顶水头溢洪道堰顶水头 H H(m)(2)00.5145溢洪道泄量溢洪道泄量 q q溢溢(m3/s)(3)02264522716发电洞泄量发电洞泄量q q电电(m3/s)(4
12、)1010101010总泄流量总泄流量q q(m3/s)(5)103274532726库容库容 V V(104m3)(6)27302980318044604880第15页/共51页(1 1)计算并绘制水库的关系曲线)计算并绘制水库的关系曲线q=f(v)q=f(v)解:解:(2 2)确定调洪的起始条件。)确定调洪的起始条件。由于本水库溢洪道由于本水库溢洪道无闸门控制无闸门控制,因此起调水位亦即,因此起调水位亦即防洪限制水位取为与堰顶高程齐平,即防洪限制水位取为与堰顶高程齐平,即132m132m。相应。相应库容为库容为2730102730104 4m m3 3,初始下泄流量为发电流量,初始下泄流量
13、为发电流量10m10m3 3/s/s。第16页/共51页(1 1)计算并绘制水库的关系曲线)计算并绘制水库的关系曲线q=f(v)q=f(v)解:解:(2 2)确定调洪的起始条件。)确定调洪的起始条件。(3 3)计算时段平均入库流量和时段入库水量)计算时段平均入库流量和时段入库水量初选计算时段初选计算时段t t 8 8h h28800s28800s,按计算时段的入库洪水流量,计,按计算时段的入库洪水流量,计算出时段平均入库流量和时段入库水量。算出时段平均入库流量和时段入库水量。平均入库流量为:(Q1+Q2)/2(0+100)/250 m3/s,入库水量为 t(Q1+Q2)/2=288005014
14、4104m3第17页/共51页(1 1)计算并绘制水库的关系曲线)计算并绘制水库的关系曲线q=f(v)q=f(v)解:解:(2 2)确定调洪的起始条件。)确定调洪的起始条件。(3 3)计算时段平均入库流量和时段入库水量)计算时段平均入库流量和时段入库水量(4 4)逐时段试算求泄流过程)逐时段试算求泄流过程q qt t 第18页/共51页时间t(h)Q(m3/s)(m3/s)q(m3/s)(m3/s)V(m3)V(m3)Z(m)q(m3/s)(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)0050102730132.0810016480290调洪试算过程:调洪试算过程:2020151510
15、110128312831 132.1132.115151616131310710728372837132.2132.21616134134757561961934563456133.6133.6134134第19页/共51页(1 1)计算并绘制水库的关系曲线)计算并绘制水库的关系曲线q=f(v)q=f(v)解:解:(2 2)确定调洪的起始条件。)确定调洪的起始条件。(3 3)计算时段平均入库流量和时段入库水量)计算时段平均入库流量和时段入库水量(4 4)逐时段试算求泄流过程)逐时段试算求泄流过程q qt t 第20页/共51页(1 1)计算并绘制水库的关系曲线)计算并绘制水库的关系曲线q=f(
16、v)q=f(v)解:解:(2 2)确定调洪的起始条件)确定调洪的起始条件(3 3)计算时段平均入库流量和时段入库水量)计算时段平均入库流量和时段入库水量(4 4)逐时段试算求泄流过程)逐时段试算求泄流过程q qt t (5 5)绘制下泄流量过程线;水库蓄水过程线;水库水位过程线)绘制下泄流量过程线;水库蓄水过程线;水库水位过程线(6 6)绘制)绘制Q Qt t与与q qt t曲线,推求最大下泄流量曲线,推求最大下泄流量第21页/共51页0 8 16 24 32 40 48 56 64 t0 8 16 24 32 40 48 56 64 t(h h)80080070070060060050050
17、0400400300300200200100100Q q(m3/s)Qtqt图 某水库设计洪水过程线与下泄流量过程线最大下泄流量应是两曲线的最大下泄流量应是两曲线的交点,如果不是,要减小计交点,如果不是,要减小计算时段,重新进行试算算时段,重新进行试算第22页/共51页时间时间t t(h)(h)入库洪水入库洪水流量流量Q Q(m(m3 3/s)/s)时段平均时段平均入库流量入库流量 (m m3 3/s/s)时段入库时段入库水量水量(104m3(104m3 下泄下泄流量流量q q (m3/s(m3/s)时段平均下时段平均下泄流量泄流量(m(m3 3/s)/s)时段下泄时段下泄水量水量 (10(1
18、04 4m m3 3)时段内水库存时段内水库存水量变化水量变化 V V(10(104 4m m3 3)水库存水库存水量水量 V V(10(104 4m m3 3)水库水库水位水位 Z Z(m)(m)(1)(1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)(5)(5)(6)(6)(7)(7)(8)(8)(9)(9)(10)(10)0 00 05050144.0144.01010131337.437.4106.6106.627302730132.0132.08 8100100161628372837132.2132.21616480480290290835.2835.21341347575216.0216
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