水库兴利调节计算

Ch6水库兴利调节计算§6.1概述§6.2水库特性§6.3兴利用水与水库水量损失§6.4水库死水位的确定§6.5年调节水库兴利调节计算Ch6水库兴利调节计算§6.1概述本节内容提要内容：一、水库的调节作用二、兴利调节分类三、设计代表年要求：熟悉径流调节的基本概念，了解兴利调节的分类及设计代表年的选取。一、水库的调节作用天然来水生产、生活用水矛盾调节作用：调蓄水量抬高水位改变天然径流过程径流调节：按人们的需要，利用水库控制并在时间或地区上重新分配径流，称为径流调节。其作用是协调来水与用水在时间分配上和地区分布上的矛盾，以及统一协调各用水部门需求之间的矛盾。兴利调节：为兴利而提高枯水径流的水量调节。防洪调节：为削减洪峰流量，利用水库拦蓄洪水，以消除或减轻下游洪涝灾害的调节。一、水库的调节作用二、兴利调节分类调节周期：库空（死水位）库满（正常蓄水位）库空（死水位）调节周期兴利调节：（一）日调节和周调节β2%～3%（二）年调节3%～5%≤β20%～25%（三）多年调节β30%～50%（一）日调节和周调节为短周期调节，一般用于发电水库。二、兴利调节分类（二）年调节常为以灌溉为主的水库。将丰水期的多余水量存蓄在水库中，供枯水期用。完全年调节不完全年调节二、兴利调节分类（三）多年调节常为以灌溉为主的水库。将丰水年的多余水量拦蓄在水库中，补充枯水期供水量之不足，为跨年度的调节。二、兴利调节分类设计代表年设计枯水年P=P设设计平水年P=50%设计丰水年P=1－P设二、兴利调节分类Ch6水库兴利调节计算§6.2水库特性本节内容提要内容：一、水库特性曲线二、水库特征水位和库容要求：掌握水库特性曲线的绘制方法，熟悉水库的特征水位和库容，了解水库死水位的确定方法。一、水库特性曲线什么是水库？水库是指在河道、山谷等处修建水坝等挡水建筑物形成的蓄集水的人工湖泊。水库的容积与库区内的地形及河流的坡降有关。1.水库的作用拦蓄洪水:除害调节河川天然径流：兴利集中落差：发电2.水库的分类河道型：河流的坡降较陡湖泊型：库区内的地形平坦，开阔3.水库特性曲线反映水库地形特征的曲线称为水库特性曲线。它包括水库水位～面积关系曲线，简称为水库面积曲线，水库水位～容积关系曲线，简称为水库容积曲线。一、水库特性曲线（1）水库水位～面积关系曲线一、水库特性曲线（2）水库水位～容积关系曲线梯形法：ΔV=(Fi+Fi+1)ΔZ/2三点法：3/)(11ZFFFFViiiiniiVV1一、水库特性曲线一、水库特性曲线4.静库容与动库容静库容：入库流量为零时，水库水面是水平的。动库容：有一定入库流量(水流有一定流速)时，则水库水面从坝址起沿程上溯的回水曲线并非水平，静库容相应的坝前水位水平线以上与洪水的实际水面线之间包含的楔形库容称为动库容。静水位一、水库特性曲线二、水库特征水位和库容Ch6水库兴利调节计算§6.3兴利用水与水库水量损失本节内容提要内容：一、兴利用水及综合需水图二、水资源综合利用实例分析三、水库的水量损失要求：掌握水库蒸发、渗漏损失的计算方法。一、兴利用水及综合需水图兴利用水给水农业灌溉用水水利发电用水航运用水其他部门需水民用水工业用水一、兴利用水及综合需水图各用水部门需水及综合需水图(a)工业及民用给水;(b)航运放水;(c)灌溉需水;(d)年综合需水一、兴利用水及综合需水图二、水资源综合利用实例分析水保渔业航运灌溉防洪供水发电水资源综合利用（一）水库的蒸发损失由陆面面积变为水面面积所增加的额外蒸发量。VFEE1000W)(Δ陆水测KEE水YHEE陆三、水库的水量损失[例6-1]已知某水库观测资料，由蒸发皿实测的水面蒸发量为1506mm，蒸发皿折算系数K=0.8，流域多年平均年降水量H=1310mm，多年平均径流深Y=787mm，蒸发量的多年平均年内分配百分比列入表6-2中。试求水库的年蒸发损失量及相应的年内分配。解:（1）陆面蒸发量：（2）水面蒸发量：（3）水库的年蒸发损失量:（4）水库的各月蒸发损失量:)mm(5237871310YHE1205(mm)15068.0测水KEE(mm)6825231205EE水月份123456789101112全年月损失百分比（%）3.093.826.888.5211.814.2113.0513.39.827.614.693.21100蒸发损失（mm）212647588097899167523222682表6-2某水库蒸发损失计算表三、水库的水量损失（二）渗漏损失（1）经过能透水的坝身以及闸门、水轮机等的渗透。（2）通过坝基及大坝两翼的渗漏。（3）通过库底向较低的透水层及库外的渗漏。生产实际中，常根据水文地质情况，定出一些经验性的数据，作为估算渗漏损失的依据，例如，以1年或1月的渗漏损失相当于水库蓄水容积的一定百分数来估算。三、水库的水量损失（三）其他损失（1）结冰损失水量（2）水工建筑物的漏水损失量（3）水工建筑物的操作损失水量，如船闸过水等。（4）水库初蓄损失水量三、水库的水量损失Ch6水库兴利调节计算§6.4水库死水位的确定本节内容提要内容：一、根据淤积要求确定死水位和死库容二、根据灌溉要求确定死水位三、根据水利发电要求确定死水位四、其他用水部门对死水位的要求要求：掌握淤积水位和淤积库容的计算方法，掌握死水位和死库容的确定方法。一、根据淤积要求确定死水位和死库容Z死=Z淤+管底超高+引水管外径+管顶安全超高Z–V曲线V死二、根据灌溉要求确定死水位Z死=Z渠+D内/2+H最小+iLZ渠——渠首设计控制高程i，L——引水管坡度和长度D内——引水管内径H最小——渠道设计流量的最小水头三、根据水利发电要求确定死水位灌溉结合发电的水库，死水位的选择要考虑保证水电站水轮机组所需要的最低水头和最佳消落深度，以利于发出较多的电能和出力。四、其他用水部门对死水位的要求水产养殖库区航运库区环境卫生Ch6水库兴利调节计算§6.5年调节水库兴利调节计算本节内容提要内容：一、兴利计算原理二、年调节水库的运行情况三、根据用水要求确定兴利库容四、根据兴利库容确定调节流量要求：掌握年调节计算原理及用计入损失列表法计算兴利库容，确定正常蓄水位的方法。兴利调节任务已知设计保证率的来水量用水要求兴利库容兴利库容调节流量兴利调节的计算方法仅对设计代表年进行列表调节计算，求出该年满足兴利用水的兴利库容，作为设计兴利库容。1、将多年的天然来水资料与相应年的用水过程按水量平衡方程，推求出各年所需的兴利库容2、对每年调节计算所得的兴利库容进行频率计算，绘制库容频率曲线。3、根据设计保证率，在库容频率曲线上查出所求的兴利库容。时历年法：典型年法：一、兴利计算原理兴利调节目的：提高枯水期的供水量，以满足各用水部门的需要。因此，必须按兴利要求来调节径流。兴利调节原理：水量平衡原理△W来–△W出=(Q来–Q出)△t=△W△W来–△W用–△W损–△W弃=△W=△V=V末–V初(一)一次运用水库在调节周期内只有一次连续蓄水、供水的情况，叫做水库一次运用，如图所示，图中W1为余水量，W2为缺水量，且W1≥W2，此时所需的水库兴利调节库容V兴=W2。二、年调节水库的运行情况(二)两次运用当水库在一个调节周期内连续供水、蓄水有二次时，叫做水库二次运用，如图所示，假设第一次运用余水量为W1，缺水量为W2；第二次运用余水量为W3，缺水量为W4。此时调节库容的确定可分为下列几种情况：(1)当W1W2，W3W4时，表明两次运用之间无水量联系，此时V兴=max{W2，W4}。(2)当W1W2，W3W4，W3W2时，表明两次运用之间有水量联系，V兴=W2+W4-W3。(3)当W1W2，W2W3W4时，表明两次运用之间有水量联系，此时V兴=W4。二、年调节水库的运行情况二、年调节水库的运行情况(三)多次运用水库在一个调节年度内，充蓄、泄放多于两次时，即为多次运用。此时，确定兴利库容可从空库时刻起算（V兴=0），按顺时序或逆时序方法进行计算：(1)逆时序计算（遇余则减，遇缺则加）最大用来兴WWV(2)顺时序计算（遇余则加，遇缺则减）CWWV最大用来兴三、根据用水要求确定兴利库容计算起点：库空之时，即供水期末。（一）典型年法求出相应于设计保证率的设计年径流量和年内分配，作为水库代表年的来水过程，再列出相应的用水过程，根据兴利计算原理，列表逐时段计算，即可求出兴利库容。顺时序向前推算:V月(旬)末=V月(旬)初+(W来-W用)逆时序向后推算:V月(旬)初=V月(旬)末-(W来-W用)1.不计损失的列表计算[例6-3]南方某水库灌溉设计标准采用p=80%，已知灌溉面积为3万亩，用水量分析计算成果填于表6-3第③栏。经水文分析计算出设计年来水量Wp=1895万m3，其年内分配列入表6-3第②栏，V死=84万m3。用不计入损失列表计算，求水库的兴利库容和时段末的蓄水库容。解:(1)计算W来-W用。(2)求调节年的总来水量、总用水量和总余水量。(3)求时段累积余亏水量。(4)求不计损失时的兴利库容。(5)求时段末蓄水库容。三、根据用水要求确定兴利库容表6-3某水库不计损失的年调节库容计算C=2.计入损失的列表计算计入损失的列表计算在不计损失的列表计算基础上进行。不考虑损失近似求得各时段的蓄水库容求出水库各时段的损失水量将水库时段损失水量作为增加的用水量，重新进行调节计算求得计入损失所需的兴利库容三、根据用水要求确定兴利库容2.计入损失的列表计算[例6-4]资料同例6-3，水库特性曲线如图6-4。水库的蒸发损失分析成果见表6-2，库区水文地质条件较好，渗漏损失按时段蓄水库容的0.6%估算，要求计算计入损失的兴利库容，并查算相应的正常蓄水位。解:(1)不计损失近似求各时段的蓄水库容。(2)查算水库时段平均库容和水面面积。(3)计算水库损失水量。(4)计入水库损失水量求兴利库容。(5)计入损失后月（旬）末库容。(6)确定正常蓄水位。三、根据用水要求确定兴利库容（二）长系列法根据实测的多年径流系列和用水系列，按前述年调节典型年列表计算法逐年进行调节计算，求出每年所需的兴利库容，再将所求的库容由小到大的次序排列，计算经验频率，绘制年调节兴利库容频率曲线，如图。根据设计保证率在曲线上可查出相应的年调节兴利库容V兴P。080P(%)V兴V兴P三、根据用水要求确定兴利库容四、根据兴利库容确定调节流量思路：假设若干个供水期调节流量方案，计算各方案所需兴利库容，然后点绘调节流量与兴利库容关系曲线，在曲线上即可查出所求的供水期调节流量Q调。0V兴AQ调Q调AV兴简化水量平衡方程调节计算把整个调节周期划分为两个计算时段，即蓄水期和供水期进行水量平衡计算。（1）不计损失时V兴=W月调T供﹣∑W供来W月调=（∑W供来+V兴）/T供（2）计入损失时V兴=W月调T供+∑△W供损﹣∑W供来W月调=（∑W供来﹣∑△W供损+V兴）/T供四、根据兴利库容确定调节流量用上式求已知兴利库容的调节流量时，应注意：（1）水库的调节性能，必须为年调节。∑W蓄来﹣W月调T蓄≥V兴或∑W蓄来﹣W月调T蓄﹣∑△W蓄损≥V兴（2）划定蓄、供水期。T供由试算确定。四、根据兴利库容确定调节流量[例6-5]南方某拟建以发电为主的水库，集水面积F=102km2，坝址处多年平均年来水量W年=13400万m3，Q=4.25m3/s，设计保证率P=90%，设计枯水年来水量W设年=9000万m3，其年内分配见表6-5，由于受淹没损失控制，初定兴利库容V兴=3000万m3，按月均分∑△W月损=30万m3，试计算调节水量和调节系数。解:(1)初步判定水库调节性能。水库库容系数bV兴/W年=3000/13400=0.22，初步判定为年调节水库。月份567891011121234合计W设月99028001030890139023146863882862545109000表6-5某水库设计枯水年来水过程(P=90%)(单位：万m3)四、根据兴利库容确定调节流量(2)按已知兴利库