《水利资源计算》第四章--水库洪水调节计算

2010年4月14日10点56分西北农林科技大学水建学院第四章水库洪水调节计算第一节概述第二节水库调洪计算的方法第三节无闸门控制的水库调洪计算第一节概述任务：在水工建筑物或下游防护对象的防洪标准一定的情况下，根据水文分析计算提供的各种标准的设计洪水或已知的设计入库洪水过程线，水库特性曲线、拟定的泄洪建筑物的形式和尺寸、调洪方式等，通过计算，推求出水库的出流过程、最大下泄流量、特征库容和相应的特征洪水位。作用：拦蓄洪水，削减洪峰，延长泄洪时间，使下泄流量能安全通过下游河道。第二节水库调洪计算方法1.水库水量平衡方程在某一时段内，入库水量减去出库水量，应等于该时段内水库增加或减少的蓄水量。水量平衡方程为：Q(t)q(t)Q1q1Q2q2⊿V⊿tt2t1Qt2.蓄泄方程泄流能力：指该水头下泄洪建筑物可能通过的最大流量，是实际泄流量的上限。在溢洪道型式、尺寸一定的情况下，取决于堰顶水头H，即其q=f(H)。对于无闸或闸门全开的表面式溢洪道，下泄流量按堰流公式计算；深水式泄洪洞的下泄流量按有压管公式计算。当水库内水面坡降较小，可视为静水面时，泄流水头H只是库中蓄水量V的函数，即H＝f(V)，故下泄流量q为蓄水量V的函数，即q＝f(H)或q＝f(V)。A.对于无闸或闸门全开的表面式溢洪道，按堰流公式计算：231qBHM堰B.对于深水式泄洪洞，按有压管的出流公式计算：2102qHMω洞为调洪计算方便，一般将上两式绘成蓄泄曲线q＝f(V),其中q为水库蓄量v时对应的泄流能力。该式是假设库水面为水平面时的水库泄流方程。对于狭长的河川式水库，在通过洪水流量时，由于回水的影响，水面常呈现明显的坡降。在这种情况下，按静库容曲线进行调洪计算常带来较大的误差，因此为了满足成果精度的要求，必须采用动库容进行调洪计算。这时上式中的V应为动库容与静库容之和即总库容。3、水库调洪计算的列表试算法解题步骤：1)根据库区地形资料，绘制水库水位容积关系曲线Z～V，并根据既定的泄洪建筑物的型式和尺寸，由相应的水力学出流计算公式求得q～V曲线。2)从第一时段开始调洪，由起调水位(即汛前水位)查Z～V及q～V关系曲线得到水量平衡方程中的V1和q1，由入库洪水过程线Q(t)查得Q1、Q2；然后假设一个q2值，根据水量平衡方程算得相应的V2值，由V2在q～V曲线上查得q2，若二者相等，即为所求。否则，应重设q2，重复上述计算过程，直到二者相等为止。3)将上时段末的q2、V2值作为下一时段的起始条件，重复上述试算过程，最后即可得出水库下泄流量过程线q(t)。4)将入库洪水Q(t)和计算的q(t)两条曲线点绘在一张图上，若计算的最大下泄流量正好是二线的交点，说明计算的是正确的。否则，计算的有误差，应改变时段重新进行试算，直至计算的正好是二线的交点为止。5)由qm查q～V曲线，得最高洪水位时的总库容Vm，从中减去堰顶以下的库容，得到调洪库容V调。由Vm查Z～V曲线，得最高洪水位Z洪。（当入库洪水为设计标准的洪水时，求得的qm、V调、Z洪即为设计标准的最大泄流量qm,设、设计防洪库容V设和设计洪水位Z设。同理，当入库洪水为校核标准的洪水时，求得的qm、V调、Z洪即为qm,校、V校和Z校。）水库调洪计算的基本步骤（1）绘制Z～V曲线；求出q～V曲线。（2）分析确定起调水位Z1，及其相应的库容V1及下泄流量q1。无闸:Z1=Z堰顶有闸:Z1=Z限（3）从第1时段开始,逐时段连续试算出q(t)；VVVtqqtQQ12212122已知Q1,q1,Q2,V1假设q2V2q=f(V)*2q2*2qq如此连续计算即可得q（t）Aqmax=Q(t)Q(t)q(t)（4）将Q(t)和q(t)两条曲线点绘在一张图上。qmVmq～V扣除堰顶以下库容V调z～VZm（5）求出V调和Zm4、水库调洪计算的辅助线法单辅助线法的基本原理仍然是逐时段连续求解水库的水量平衡方程和蓄泄方程，但为了避免试算，需对这两个方程作适当的变换。12212122VVtqqtQQ）（2q222111qtVQqtV2qtV2q211qtV1qQ222qtVq1q【补偿调节】水库QQ区坝址AB6hqQB防洪保护区QB=q+Q区河流