水资源规划及利用8学习教案.pptx

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1、会计学 1水资源规划(guhu)及利用8第一页，共51 页。在水利规划中，常需根据水工建筑物的设计标准或下游防洪(fnghng)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。因此对于调洪计算来说，入库洪水过程及下游允许水库下泄的最大流量均是已知的。同时，水库汛期防洪(fnghng)限制水位以及泄洪建筑物的型式和尺寸也是已知的。调洪计算(j sun)的已知条件：第2 页/共51 页第二页，共51 页。调洪计算(j sun)的已知条件：水库(shuk)调洪计算已知条件（1）入库(r k)洪水过程（3）防洪限制水位（起调水位）（2）下游安全泄量（4）泄水建筑物型式及尺寸q=f(v)曲线已

2、知第3 页/共51 页第三页，共51 页。水库的调洪计算就是(jish)推求（1）下泄洪水(hngshu)过程线,即qt曲线（3）水库水位的变化(binhu),即zt曲线（2）拦蓄洪水的库容第4 页/共51 页第四页，共51 页。水库调洪计算的基本(jbn)方法：一、列表试算法(sun f)二、半图解法三、简化三角形法第5 页/共51 页第五页，共51 页。水库调洪计算的基本(jbn)方法：一、列表试算法(sun f)二、半图解法三、简化三角形法第6 页/共51 页第六页，共51 页。一、列表(li bio)试算法：列表(li bio)试算法 根据水量平衡(pnghng)方程和蓄泄方程两式的公

3、用解，通过列表试算，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称为列表试算法。第7 页/共51 页第七页，共51 页。重要步骤(bzhu)如下：引用水库的设计洪水过程线。NO.1第8 页/共51 页第八页，共51 页。根据水库容积曲线 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。NO.2 选取合适的计算时段（以秒为计算单位），由设计洪水过程线摘录Q1，Q2，。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，即确定起调水位和相应的库容、下泄流量。NO.3第9 页/共51 页第九页，共51 页。决定起始计算时刻的q1、V1值，然后列表计算，计算过

4、程(guchng)中，对每一计算时段的q2、V2值都要进行试算。NO.5将入库洪水Qt 过程和计算(j sun)所得的泄流过程qt 绘在同一张图上，若计算(j sun)所得的qm 最大下泄流量正好是两线的交点，说明计算(j sun)qm 正确。NO.6由qm 查q=f(V)关系线，可得最高洪水(hngshu)位时的库容V总。由V总 减去起调水位相应库容，即得水库为调节该次入库洪水(hngshu)所需的调洪库容Vm。再由V总 查水位库容曲线，就可得到最高洪水(hngshu)位Zm。NO.7第10 页/共51 页第十页，共51 页。试算的基本(jbn)步骤由起始条件确定起始计算时段的q1、V1和入

5、库(r k)流量Q1，Q2，假设时段末的下泄流量q2，根据水量(shu lin)平衡方程求出时段末水库的蓄水增量V，而V1+V=V2，由V2查曲线q=f(v)得q2。将其与假定的q 2 相比较，若两者相等，即为所求。否则需重新假设一个q 2 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。把这一时段末的q 2、V 2，作为下一时段的q 1、V 1，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qt。第11 页/共51 页第十一页，共51 页。某水库泄洪(xi hn)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132m，堰顶净宽B=40m，流量

6、系数M11.6。该水库设有小型水电站，汛期按水轮机过流能力Q电10m3/s引水发电，尾水再引入渠首灌溉。水库的容积曲线见表3-1和图3-1。水库设计标准为百年一遇，设计洪水过程如表3-2中第（1）、（2）栏所列。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。例库水位（m）116 118 120 122 124 126 128 130 132 134 136 137库容(104m3)0 20 82 210 418 732 1212 1700 2730 3600 4460 4880表3-1 某水库水位(shuwi)容积关系线起调水位132m初始(ch sh)库容2730104m

7、3第12 页/共51 页第十二页，共51 页。图3-1 某水库面积(min j)和容积特性曲线第13 页/共51 页第十三页，共51 页。（1）计算并绘制水库(shuk)的关系曲线q=f(v)，如图所示图 某水库q=f(v)关系(gun x)曲线解：第14 页/共51 页第十四页，共51 页。水库 关系(gun x)曲线计算步骤及表如下：第（1）行为堰顶高程132m以上假设的不同库水位Z；第（2）行为堰顶水头H，等于库水位Z 减去堰顶高程；第（3）行为溢洪道下泄流量，由 1.640=64第（4）行为发电流量10m3/s；第（5）行为总的下泄流量；第（6）行为相应(xingyng)库水位Z 的库

8、容V，可由库容曲线查得。库水位 Z(m)（1）132 132.5 133 136 137溢洪道堰顶水头 H(m)（2）0 0.5 1 4 5溢洪道泄量 q溢(m3/s)（3）0 22 64 522 716发电洞泄量q电(m3/s)（4）10 10 10 10 10总泄流量q(m3/s)（5）10 32 74 532 726库容 V(104m3)（6）2730 2980 3180 4460 4880第15 页/共51 页第十五页，共51 页。（1）计算并绘制水库的关系(gun x)曲线q=f(v)解：（2）确定调洪的起始(q sh)条件。由于本水库溢洪道无闸门控制，因此起调水位亦即防洪(fngh

9、ng)限制水位取为与堰顶高程齐平，即132m。相应库容为2730104m3，初始下泄流量为发电流量10m3/s。第16 页/共51 页第十六页，共51 页。（1）计算并绘制(huzh)水库的关系曲线q=f(v)解：（2）确定(qudng)调洪的起始条件。（3）计算时段平均入库(r k)流量和时段入库(r k)水量初选计算时段t 8h28800s，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。平均入库流量为：(Q1+Q2)/2(0+100)/250 m3/s，入库水量为 t(Q1+Q2)/2=2880050144104m3第17 页/共51 页第十七页，共51 页。（1）计算并

10、绘制(huzh)水库的关系曲线q=f(v)解：（2）确定调洪的起始(q sh)条件。（3）计算时段平均(pngjn)入库流量和时段入库水量（4）逐时段试算求泄流过程qt 第18 页/共51 页第十八页，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)0 05010 2730 132.08 10016 480 290调洪试算过程(guchng)：20 15 101 2831 132.1 15 16 13 107 2837 132.2 16134 75 619 3456 13

11、3.6 134第19 页/共51 页第十九页，共51 页。（1）计算并绘制水库的关系(gun x)曲线q=f(v)解：（2）确定(qudng)调洪的起始条件。（3）计算时段平均(pngjn)入库流量和时段入库水量（4）逐时段试算求泄流过程qt 第20 页/共51 页第二十页，共51 页。（1）计算并绘制水库的关系(gun x)曲线q=f(v)解：（2）确定(qudng)调洪的起始条件（3）计算时段平均入库(r k)流量和时段入库(r k)水量（4）逐时段试算求泄流过程qt（5）绘制下泄流量过程线；水库蓄水过程线；水库水位过程线（6）绘制Qt与qt曲线，推求最大下泄流量第21 页/共51 页第二

12、十一页，共51 页。0 8 16 24 32 40 48 56 64 t（h）800700600500400300200100Q q（m3/s）Qtqt图 某水库(shuk)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交点，如果不是，要减小计算(j sun)时段，重新进行试算第22 页/共51 页第二十二页，共51 页。时间t(h)入库洪水流量Q(m3/s)时段平均入库流量（m3/s）时段入库水量(104m3 下泄流量q(m3/s)时段平均下泄流量(m3/s)时段下泄水量(104m3)时段内水库存水量变化 V(104m3)水库存水量 V(104m3)水库水位 Z(m)(1)(2)(3

13、)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)0 050 144.01013 37.4 106.62730 132.08 100 16 2837 132.216 480 290 835.2 134 75 216.0 619.2 3456 133.624 840 660 1900.8 510 322 927.4 973.4 4429 135.928 730 785 1130.4 640 575 828.0 302.4 4731 136.630 650 690 496.8 660 650 468.0 28.8 4760 136.732 560 605 435.6638(660)649 467.3-

14、31.7 4728 136.640 340 450 1296.0 490 564 1624.3-328.3 4400 135.848 210 275 792.0 330 410 1180.8-388.8 4011 134.9某水库(shuk)调洪计算表第23 页/共51 页第二十三页，共51 页。（1）计算并绘制水库(shuk)的关系曲线q=f(v)解：（2）确定调洪的起始(q sh)条件（3）计算时段平均入库流量(liling)和时段入库水量（4）逐时段试算求泄流过程qt（5）绘制下泄流量过程线；水库蓄水过程线；水库水位过程线（6）绘制Qt与qt曲线，推求最大下泄流量（7）推求拦洪库容和设计

15、洪水位第24 页/共51 页第二十四页，共51 页。时间t(h)入库洪水流量Q(m3/s)时段平均入库流量（m3/s）时段入库水量(104m3 下泄流量q(m3/s)时段平均下泄流量(m3/s)时段下泄水量(104m3)时段内水库存水量变化 V(104m3)水库存水量 V(104m3)水库水位 Z(m)(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)0 050 144.01013 37.4 106.62730 132.08 100 16 2837 132.216 480 290 835.2 134 75 216.0 619.2 3456 133.624 840 660 1900.

16、8 510 322 927.4 973.4 4429 135.928 730 785 1130.4 640 575 828.0 302.4 4731 136.630 650 690 496.8 660 650 468.0 28.8 4760 136.732 560 605 435.6638(660)649 467.3-31.7 4728 136.640 340 450 1296.0 490 564 1624.3-328.3 4400 135.848 210 275 792.0 330 410 1180.8-388.8 4011 134.9某水库(shuk)调洪计算表qmax660 m3/s的库

17、容为4760104m3，减去堰顶高程以下库容2730104m3，即为V设2030104m3，而相应(xingyng)于4760104m3的库水位，即为Z设136.7m。第25 页/共51 页第二十五页，共51 页。列表试算法较为准确，并适用于计算时段改变、泄流规律变化的情况，而且便于使用计算机进行计算，故为水库防洪(fnghng)调节计算的基本方法。但采用手算时列表试算法计算工作量比较大。总结(zngji)第26 页/共51 页第二十六页，共51 页。水库(shuk)调洪计算的基本方法：一、列表试算法(sun f)二、半图解法三、简化三角形法第27 页/共51 页第二十七页，共51 页。二、半

18、图解法：半图解法 方程组水量平衡方程和蓄泄方程也可以用图解和计算相结合的方式(fngsh)求解，这种方法称为半图解法。1双辅助曲线法1单辅助曲线法常用(chn yn)优点(yudin)避免了列表试算法的繁琐，减轻了计算工作量缺点不适用于计算时段不同或泄流规律变化的情况。第28 页/共51 页第二十八页，共51 页。单辅助(fzh)曲线法：1单辅助曲线(qxin)法的原理 水量(shu lin)平衡方程整理得将 代入上式整理得+时段始末入库平均流量，由洪水过程线上得到时段初已知值 时段末的未知值第29 页/共51 页第二十九页，共51 页。单辅助(fzh)曲线法：1单辅助曲线(qxin)法的原理

19、+时段始末入库平均(pngjn)流量，由洪水过程线上得到时段初已知值 时段末的未知值由公式可以看出：因公式两端都有，只需绘制一条辅助曲线就能求解q2，V2，故称单辅助曲线法。是q的函数，可将q与 之间的关系绘制成调洪辅助曲线。第30 页/共51 页第三十页，共51 页。图 单辅助(fzh)曲线0第31 页/共51 页第三十一页，共51 页。图 单辅助(fzh)曲线2.单辅助曲线(qxin)法调洪计算：根据起始条件(tiojin)q1，在辅助曲线上查出相应的 值计算由 值在单辅助曲线上反查出相应的值，以q 2 作下一时段的q 1重复上述图解计算，即得下泄流量过程线q=f(t)1234第32 页/

20、共51 页第三十二页，共51 页。由于作辅助线时t需取固定值，且 是由蓄泄曲线(qxin)q=f(V)转换而来，故该法只适用于自由泄流（无闸或闸门全开）t固定的情况。当有闸控制泄流时，应按控制的泄量调洪；当t有变化时，应按改变的t重新作辅助线，或用试算法计算。需要(xyo)指出第33 页/共51 页第三十三页，共51 页。例某水库(shuk)基本资料及设计方案均与上个例题相同，用单辅助曲线法进行调洪计算。调洪计算步骤如下：1.计算并绘制(huzh)辅助线 为提高图解精度，计算中V值取溢洪道堰顶以上的库容。计算时段取 4h。解：第34 页/共51 页第三十四页，共51 页。水库水位Z(m)总库容

21、 V总(104m3)堰顶以上库容V(104m3)(m3/s)q(m3/s)q/2(m3/s)(m3/s)(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)132 2730 0 0 10 5.0 5133 3180 450 312.5 74 37.0 350134 3600 870 604.0 191 95.5 700135 4060 1330 923.5 343 171.5 1095136 4460 1730 1201.5 532 266.0 1468137 4880 2150 1493.0 726 363.0 1856某水库 辅助曲线(qxin)计算表（P=1%）由 得到(d do)第35 页/共5

22、1 页第三十五页，共51 页。400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 7005003001000q(m3/s)图3-5 某水库(shuk)辅助曲线第36 页/共51 页第三十六页，共51 页。调洪计算(j sun)步骤如下：1.计算(j sun)并绘制辅助线解：2.调洪计算求 qt 过程(guchng)和库水位过程(guchng)调洪起始条件：由于本水库溢洪道无闸门控制(kngzh)，因此起调水位亦即防洪限制水位取为与堰顶高程齐平，即132m。相应库容为2730104m3，初始下泄流量为发电流量10m3/s。第37 页/共51 页第三十七页，共51 页。表

23、某水库(shuk)半图解法调洪计算表（P=1%）对于第一时段，Q1=0，Q2=40m3/s，q1=10 m3/s。于是(ysh)由q1 查辅助曲线得 5 m3/s，代入公式求得 15 m3/s，以此查辅助曲线得q2=11 m3/s。同法依次类推，可求出其他时段的泄量。成果如表第（5）栏所示。查辅助(fzh)曲线图计算反查辅助曲线图第38 页/共51 页第三十八页，共51 页。调洪计算步骤如下(rxi)：1.计算并绘制辅助线解：2.调洪计算(j sun)求 qt 过程和库水位过程 3.绘制(huzh)Qt和qt过程线，求qm，V设，Z设 第39 页/共51 页第三十九页，共51 页。水库调洪计算

24、(j sun)的基本方法：一、列表(li bio)试算法二、半图解法三、简化三角形法第40 页/共51 页第四十页，共51 页。三、简化(jinhu)三角形法在小流域、小型水库(shuk)资料缺乏在初步规划阶段进行(jnxng)调洪多方案比较时只需求出最大下泄流量及调洪库容，不需推求下泄流量过程线避免上述列表试算或半图解演算的繁琐工作简化三角形法第41 页/共51 页第四十一页，共51 页。溢洪道上无闸门(zhmn)控制汛前水位与堰顶齐平入库洪水和出库过程均简化为三角形简化(jinhu)三角形法适用条件第42 页/共51 页第四十二页，共51 页。对于有闸门的溢洪道及泄洪洞，其泄洪过程(guc

25、hng)与直线变化相差很大，不宜用此法。注意(zh y)：第43 页/共51 页第四十三页，共51 页。图中，入库洪水过程(guchng)概括为三角形，其高为Qm，底宽为过程(guchng)线历时，三角形的面积即入库洪水总量为 调洪库容(krng)Vm为 式中：最大下泄(xi xi)流量(m3/s)。1.简化三角形法的原理：整理得：或高切林公式第44 页/共51 页第四十四页，共51 页。2.简化(jinhu)三角形法的计算方法：高切林公式(gngsh)或特点：一个方程(fngchng)中含有两个未知数：，因此，调洪计算时，要与水库蓄泄曲线 联合求解，这里的V用堰顶以上的库容，即V=V总-V堰

26、 计算方法简化三角形图解法简化三角形解析法第45 页/共51 页第四十五页，共51 页。（1）（2）（3）先假设(jish)，代入公式求出以 在 曲线(qxin)上查出q值如与原假设(jish)相等，则 和 即为所求，否则需重新试算。简化三角形 解析法步骤第46 页/共51 页第四十六页，共51 页。在W和Qm已知的情况下，和 是一条直线关系，它与 曲线(qxin)交点，即是，。简化(jinhu)三角形 图解法思路WQm0图 简化(jinhu)三角形图解法第47 页/共51 页第四十七页，共51 页。第48 页/共51 页第四十八页，共51 页。解：（1）用简化(jinhu)三角形解析法求解计算设计(shj)洪水总量=99636002=107万m 3第49 页/共51 页第四十九页，共51 页。解：（2）用简化(jinhu)三角形图解法求解1）作图：绘制 曲线2）图解：在纵坐标上取Q m 值为99 m 3/s得A点；横坐标上取 值为107 10 4 m 3 得B点，连接AB交 关系曲线于C点。则C点的横坐标为=6210 4 m 3；C点的纵坐标为=42 m 3/s。806040200 20 40 60 80 100 120ABC简化三角形图解法第50 页/共51 页第五十页，共51 页。感谢您的观看(gunkn)！第51 页/共51 页第五十一页，共51 页。