年调节水库兴利调节计算.docx

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1、6. 6年调整水库兴利调整计算1 .兴利调整计算的任务和原理依据国民经济各有关部门的用水要求，采用水库重新安排自然 径流所进行的计算，称兴利调整计算。对单一水库，计算任务是求出各种水利水能要素的时间过程及调 整流量、兴利库容和设计保证率三者间的关系，作为确定工程规模、 工程效益和运行方式的依据。不同的阶段，详细的计算状况是有所差别的。 在规划设计阶段，往往是依据来水、用水和设计保证率，确 定所需要的兴利库容；在水库运行阶段，一种状况是依据来水、兴利库容和设计保 证率，核定水库的供水力量即可供水量，另一种状况是依据来 水、用水和兴利库容，校验水库供水的保证率。已知设计保证率的来水量用水要求兴利库

2、容兴利库容依据对原始径流资料描述和处理方式的差异，兴利调整计算方法 主要分为时历法和概率法（也称数理统计法）两大类。 时历法是以实测径流资料为基础，按历时挨次逐时段进行水库水量蓄泄平衡的径流调整计算方法，其计算结果（调整流量、(3)计入损失的简算法当水量损失占总水量比重不大，或初步规划时，可采纳简化的 方法来考虑水量损失。即将不计损失求得的调整库容的一半，加上死 库容，得到供水期的平均库容，由平均库容得相应的平均水面面积， 以此平均库容与平均水面面积可计算供水期的渗漏与蒸发损失水量， 将损失水量与原得的调整库容相加，即为计入水量损失的调整库容。如上例，不考虑水量损失的调整库容为2520x10

3、m3,死库容为210 X 10m3,调整库容一半加上死库容得平均库容(2520 XI04/2+210义 104= 1470x10 m3),相应当平均库容得水面面积为340X IO/,水库 主要集中供水期5、6月的蒸发损失水量为(162.1 + 134.1) X340 + 1000=101 XIOm3,渗漏损失水量为 1470X2Xl%=29X104nl3,总损失 水量为130义10w。于是计入损失后的调整库容为2650X10W。与上 例详算结果2687X 10者非常接近。需要说明的是蓄水期的水量损失也应当考虑在内，以检验扣除损 失的余水量是否可以在供水期初(即蓄水期末)蓄满调整库容。本例 中，

4、自7月至4月的蓄水期和两个供水期中，蒸发与渗漏损失水量总 计为355万m：总的余水量为4740-730-70=3940万m:可见，余水 量扣除总损失水量后，足够蓄满调整库容。3.设计兴利库容与正常蓄水位的确定在某一年的来水与用水过程给定的状况下，可以采纳前述的列表 法确定当年所需的调整库容。但由于自然 来水量各年不同，年内安 排也不一样，因此即便用水过程完全相同，每年所需的调整库容也不 一样。那末水库的兴利库容毕竟要多大才合适呢？这就是如何推求水 库的设计兴利库容的问题。通常可依据资料状况及对成果要求的不 同，采纳长系列法或代表年法来确定水库的设计兴利库容。(1)长系列法当水库坝址有N年长系列

5、来水资料，即设计的长期年、月径流量 系列时，可以依据给定的用水过程，对每一年进行年调整计算，得到 N个年调整库容。将此N个调整库容，由小到大排列，用公式P =xlOO%N+1 （M为序号）进行库容保证率计算，并绘保证率曲线 如图。依据设计保证率P设，由图中查得得调整库容，即为符合设计 保证率要求的年调整兴利库容V兴。同样道理，在来水与兴利库容已定的状况下，也可以绘出调整流 量保证率曲线（留意调整流量应由大到小排列）。由P设查得符合设 计保证率得保证调整流量。用长系列法推求年调整兴利库容，保证率的概念非常明确。但需 要有足够长的年、月径流量系列，且工作量较大。在缺乏长期的年、 月径流量资料时，或

6、初步规划阶段，经常采纳代表年法。（2）代表年法所谓代表年法，指的是选择一个合适的年型作为代表年，以该代 表年的来水过程和用水过程进行年调整计算，求得的年调整库容即为 设计兴利库容。依据代表年来、用水过程的不同选择，又可分为实际 代表年法与设计代表年法两类。1） 实际代表年法实际代表年法，所选择的代表年来、用水过程是符合设计保证率 的某种年型的实测来水过程和用水过程。依据代表年的选择方法不同，又分为单一选年法、库容排频法和 实际干旱年法。 单一选年法，是单以来水频率曲线或单以用水频率曲线为依 据，选择符合或接近设计保证率、年内安排偏于不利的实际年 来水过程与同年的用水过程，或实际年用水过程与同一

7、年的年 来水过程。库容排频法，是简化了的长系列法，它是在来水频率曲线或 用水频率曲线上各选出35个调整库容在选用的频率范围 内，按大小次序重新排列，求出对应于设计保证率的库容，即 为设计兴利库容。这种方法，在肯定程度上避开了单一选年法 只选一个代表年的任意性。实际干旱年法，是通过旱情与水情的调查分析，选择某一实 际发生的干旱年的来、用水过程。实际干旱年法虽然保证率的 概念不明确，但成果更能符合实际，因而在浇灌水库的规划设 计中用得较多。2)设计代表年法设计代表年法，所选择的代表年来、用水过程是符合设计保证率 的设计年径流过程与设计年用水过程。设计代表年法在水电站水库的 规划设计中用得较多。(3

8、)正常蓄水位的确定求得兴利库容后，与死库容相加后，再查水库水位容积曲线， 所得水位即为正常蓄水位。计入损失和不计入损失的正常蓄水位分别 位 132.3m 和 132.0m。4.兴利库容、调整流量与设计保证率的关系水库规划设计时，往往需要进行兴利库容、效益和设计保证率的 多方案比较，以选择技术上可行、经济上合理的较好方案。水库修得 大些，即兴利库容大些，可以供应的调整水量就大些，兴利效益或兴 利保证率也就高些。但相应水库工程的投资也就大些，沉没损失也要 增加。反之，则调整水量小些，保证率也低些，但相应工程投资可小 些，沉没损失也会减小。为了给方案比较供应依据，往往要给初兴利 库容、调整水量与设计

9、保证率三者的关系。于是，可以依据长系列的来水资料，由给定的用水过程，用长系 列法或库容排频法，进行调整计算，得到如图所示的兴利调整库容保 证率曲线。当用水过程有所变化，或者是灌区的浇灌面积待定，有多 种方案时，可以用同样的方法，求出相应的兴利调整库容保证率曲线 综合绘在同一张图上，如图，即得到已知来水状况下的兴利库容、调 整水量与保证率三者之间的关系。图中，调整水量Q调，当假定用水 过程匀称时，即为匀称的调整流量。当用水过程不匀称时，则可用年 平均流量或年总用水量来表示。水库蓄水量等）也是按历时挨次给出时历年法.I、将多年的天然来水资料与相应年的用水过科技水 收平衡方程，推求出各年所需的兴利麻

10、容2、对每年调节计算所得的兴利库容进行频率计尊. 绘制阵容频率曲线.3、根据设计保证率,在庠容频率曲线上查出所求的 兴利座容. 概率法是应用径流的统计特性，按概率论原理，对入库径流 的不匀称性进行调整的计算方法，成果以调整流量、蓄水量、 弃水量、不足水量等的概率分布或保证率曲线的形式给出。水库兴利调整计算过程，实质上是水库蓄泄水量的计算过程。其计算原理是水量平衡原理。即计算时段内进出水库的水量差，等于水库蓄水量的变化。可用如下水量平衡方程式表示：式中 A7计算时段内水库蓄水量的变化，蓄为正，泄为负；Q计算时段内的平均入库流量；g计算时段内从水库取用及消耗的平均流量，包括各兴利部门的用水流量、蒸

11、发损失及渗漏损失流量、以及水库蓄满后的无益弃水流量等；加一一计算时段，应依据调整周期的长短和来用水的变化状况而定。年调整水库，一般取一个月。当来水或用水变化猛烈时， 也可取一旬。时段划分越短，计算精度越高，计算工作量也越大。田 叱二国 “丹 HJ，十走、/千I I 八打 时段进行的。调整周期一般不按日历年度，而采纳调整年度（即水利 年度）。所谓调整年度，是指自蓄水之日起至放空之日止，以蓄泄周 期划分的年度。调整年度一般是12个月，但也有个别年份超过或不 足12个月的，视连续缺水的状况而定。水库的蓄泄过程称水库的运用。在整个调整年度内，依据来水和 用水过程的协作状况，年调整水库可分为一回运用、两

12、回运用和多回 运用。(1) 一回运用水库在调整年度内充蓄一次和泄放一次，称为一回运用。如下图, 水库自调整年度开头的t。时刻起，来水Q大于用水q,至t2时刻止， 共有余水V1。自t2时刻起，来水Q小于用水q,至t3时刻止，缺水 总量为V2。且Vi大于Vz o于是，水库只要在余水期蓄满V2的水量，就能保证该年的用水要求。所以该年度所需的调整库容V调=V2 o由于V1大于V2,水 库可保证蓄满，且 有部分余水量(Vl-V2)要弃掉。(2)两回运用水库在一个调 整年度内充蓄两次 和泄放两次，则称 为两回运用。在总 余水量大于总缺水 量的条件下，调整库容的推断可依据余缺水量的状况进行。如图(a) ,

13、ViV2, V3V4,则 V 调=max V2, Vj 。图中,V2V4,于是V调二V2。即当两个余水量分别大于其后的两个缺水量时，水库的 两回运用是相互独立的，此时，调整库容为两个缺水量中的大者。如图(b) , ViV2, V3W4,则 V 调=max V2, V. V2+V4- V3)。图中，当V2W4, V3V2,则V调二%。即水库在t。L时段蓄满调整库 容(即VJ ,在Lt2时段内供水V2,在t2t3时段内，由于V3V2, 故水库又可回蓄满调整库容，并正好满意t3匕时段内的缺水需求。如图(c) , ViV2, V3W4,则仍有 V 调=max (V2, V4, V2+V4- V3) o

14、由图可知V3W2,则V调=V2+V4T3。即由于V3W2,所以水库在toL时段内除应蓄满V2水量外，尚应再多蓄(1-V3)的水量，才能满意t3L时段内的缺水需求。(3)多回运用当水库在一个调整年度内，蓄泄次数多余两次时，称多回运用。此时，调整库容的判定可采纳逆时序累加余缺水量的方法进行。即由调整年度末水库放空时刻起，逆时序往前进行水量平衡计算，也 就是见缺水就加，见余水就减，减后若小于零即取零，求出各时段末的应蓄水量，其中的最大值，为累积最大缺水量，也就是该年度所需的调整库容。这种确定调整库容的方法，同样可用于一回运用和两回(1)逆时序计算(遇余则减，遇缺则加)(2)顺时序计算(遇余则加，遇缺

15、则减)运用。2.年调整水库兴利调整计算的时历列表法时历列表法调整计算是年调整水库兴利调整计算的方法之一。该 法是在来水、用水已知的状况下，用列表的方式，逐时段求解水量平 衡方程，以求得水库蓄泄过程和所需的兴利调整库容。由于它可以较 为严格细致地考虑各种水量损失，因此是一种最常用的方法。依据是 否计入水量损失，又可分为以下两种状况。(1)不计损失列表法【实例6-3 不计入损失水库列表法年调整计算某年调整水库调整年度的来水与用水过程如表中第(1)、(2)、 (3)栏。死水位已确定为122m,相应死库容为210X10/3。水库的 特性曲线如图。试求调整库容和水库蓄泄过程。调整计算采纳列表法进行，见表

16、。计算时段取为一个月。（动画演示某水库列表法年调整计算Word- Flash版本）（资源下载某水库列表法年调整计算Word版本）水库列表法年调整计算表月份)赫&(10V)月求住(10W)会水鱼(10V)坛会.10 )互警方案 1方案月表2求食LrJz .弃奈曼(10=)月或昌江曼 (105)船运C101)C3)C6)0 (6月末)M60900258025206011601420：27307301790430316306001230252050016W1011301200702450159011620250370二I96012330Y八 4cL70252070203012702 GO102520

17、102040牛26026002520204060020MO2520M02560454。400140252014。2520C JISO60042021002100V%030so210000台计1220010760474014201420校校12200-107&3=14204740-3320=1420表中(1)、(2)、(3)栏为已知。(4)、(5)栏为来水量与 用水量的差值。由余缺水量状况可知，该水库为三回运用，集中供水 期为5、6月份，供水期末库空时刻为6月末。采纳前述逆时序累加 余缺水量的方法可以判定所需调整库容为2520X 10 m3,参见表中(8) 栏。由于总余水量大于总缺水量，水库有弃

18、水量1420X1OM。明显 (2)、(3)两栏之差等于(4)、(5)栏之差。这可以用来检验计 算是否正确。由于该调整年度内水库有弃水，因此是不完全年调整。水库的蓄泄过程，随水库操作调度的方式不同，而有所区分。其 主要差别是在蓄水期。为了保证该年的正常供水，要求水库在蓄水期 末(即供水期初)蓄满调整库容。但蓄水期的蓄水和弃水可以有多种 方式。最极端的两种方式，就是所谓的早蓄和晚蓄方案。132早蓄：从调整年度初库空起，即蓄水期一开头，顺时序有余水即蓄, 直到蓄满调整库容后，多余水量才作为弃水。到缺水时就供水，库水 位降落，直至调整年度末水库重新放空。后者则由蓄水期的某一时刻 起才开头蓄水，在此之前

19、，有余水即为弃水。但也到供水期初蓄满调 整库容。晚蓄：可以由调整年度末库空开头，逆时序反向用水量平衡方程 式进行水库蓄水与弃水计算，直至蓄水期开头蓄水时止而得到。采纳 晚蓄方案，得出的水库最大蓄水量，即为调整库容。采纳早蓄方案与 晚蓄方案的水库蓄水、弃水过程如上表中（6）、（7）、（8）、（9） 栏。采用水库水位容积曲线可绘出水库调整蓄水的库水位过程如上 图。可以看出，早蓄、晚蓄方案的水库蓄水过程在集中供水期5、6 月份并无区分，但在蓄水期则不一样。 无论早蓄还是晚蓄，均要求月末水库蓄水量不超过（V死+V兴） （2）计入损失列表法水库在兴利调整过程中，不行避开地会产生水量损失。因此水库 必需适

20、当增大库容，以抵偿损耗的水量，来保证正常供水。由于水量损失无论是蒸发还是渗漏都与库水位有关，所以严格来 讲，计入损失的调整计算应进行试算。鉴于试算过程非常繁琐，故采 纳逐次靠近的方法来进行。该方法是在不计损失计算的基础上，先近 似求得各时段的蓄水状况，然后以时段平均蓄水量（包括死库容）求 出各时段的损失水量，并将各时段损失水量由来水过程中减掉，或加 入用水过程，再以水量平衡原理逐时段求得余缺水量，求得考虑水量 损失的调整库容和水库蓄水过程【实例6-4 计入损失水库列表法年调整计算仍用上例的资料，考虑水库水量损失求调整库容和水库调整蓄水 过程。（动画演示计入损失水库列表法年调整计算word-fl

21、ash版本）（资源下载计入损失水库列表法年调整计算word版本）f某水库计人界失隼暇亏计旦至r -r -i -i(；r saw-iCTW- ixiw.咖(a, 砌(Wn)酎(ID1*)gU0V)uifl (IOV)R * 时H (IOb)m st (Wn)小 tl iR“0)水用才*HAN 氟勒一n iob)Tt-f月I w* (10b)aov)JHiE瞰 tt （i而）余(10r，) (wV)til(M)(10”ut（M）UM(3)(4)(5)：何00(9)(10)(in(12)(l)(i（ii）210u. 当 月* 11: 11 r210TMtt i9002S6027301470MD103

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