工程水文与水力计算——水库兴利调节计算.ppt

第九章兴利调节计算,第一节概述第二节水库特征曲线及特征水位第三节设计保证率的概念及其选择第四节水库的水量损失第五节水库死水位的确定第六节年调节水库兴利调节计算第七节多年调节水库兴利调节计算,第一节概述,水库的兴利调节，就是当来水大于用水时，水库将多余的水蓄存起来，等到来水小于用水时，再放水补充，以满足兴利部门的用水要求。水库的蓄泄，随来水与用水的变化而变化。由库空到蓄满，再到放空，循环一次所经历的时间；称为调节周期。按调节周期的长短可分为：日调节、周调节、年调节和多年调节,第二节水库特征曲线及特征水位,用来反映水库库区地形特性的曲线，称水库特征曲线，有水库的水位面积曲线和水位容积曲线两种，也可简称为面积曲线和容积曲线；用来反映水库工作状况的水位，称水库特征水位，与特征水位相应的库容称水库特征库容。,一、水库特性曲线,二、水库特征水位与特征库容,1、死水位与死库客z死、v死水库正常运用情况下，允许消落的最低水位，称为死水位，死水位以下的库容称为死库容或垫底库容。死库容除遇特殊干旱年份外，一般是不能动用的。2、正常蓄水位和兴利库客z正、v兴水库正常运用情况下，为满足设计兴利要求在供水期开始时应蓄到的水位，称正常蓄水位(z正)。它与死水位之间的库容称兴利库容(v兴)。它与死水位之间的深度称消落深度。,3、防洪特征水位和防洪特征库容所谓防洪待征水位和防洪特征库容，是指与水库洪水调节有关的相应水位和相应库存。它包括防洪限制水位、防洪高水位、设计洪水位、校核洪水位相相应的防洪库容与调洪库容。防洪限制水位，简称汛限水位(z汛)。它是汛期洪水来，临前允许兴利苦水的上限水位。,防洪高水位(z防)，是指在水库下游有防洪要求时，水库遇到相应于下游防护对象的设计洪水，按下游安全泄量控制进行洪水调节，坝前达到的最高水位。它与汛限水位之间的库容称为防洪库容（v防）设计洪水位(z设)，是指当水库遇到枢纽的设计洪水时，水库自汛限水位对该洪水进行调节，正常泄洪设施全部打开，坝前达到的最高水位。它与汛限水位之间的库容，是为调蓄枢纽设计洪水用的，一般称为调洪库容(v设调)。,校核洪水位(v校)是指当水库遇到枢纽的校核洪水时，水库自汛限水位对该洪水进行调节，正常泄洪设施与非常泄洪设施先后投入运用，在泄流规模有限的情况下，库水位超过设计洪水位，所达到的坝前最高水位。与汛限水位之间的库容，也称为调洪库容(v校调)。v总=v死+v兴+v校调v结,第三节设计保证率的概念及其选择,设计保证率，是指多年期间，用水部门的正常用水得到保证的程度。它是设计的正常用水保证率的简称。以p来表示。设计保证率通常有年保证率和历时保证率两种表示方法。即,第四节水库的水量损失,一、水库的蒸发损失建库前，只有河道有水面蒸发，其余库区都是陆而蒸发，且这部分陆而蒸发量已反映在坝址断面处的实测径流资料中。建库后，库区由陆面变为水面的这部分面积上，因水面蒸发大于陆面蒸发而额外增加了蒸发量。这额外增加的蒸发量，就是水库的蒸发损失，以w表示。即,二、水库的渗漏损失建库蓄水后，由于水压力的作用，库中蓄水可通过库床、库岸、坝身和坝端产生渗漏。渗漏量的大小与库区、坝址的地质及水文地质条件，以及坝的施工质量有关。由于难以用理论公式计算，在生产实践中，常根据库区、坝址的地质与水文地质情况，选用经验指标进行估其。常用的经验指标如表106。,第五节水库死水位的确定,水库死水位是水位正常运行的最低水位。死水位以下的死库容是不能用来进行径流调节的。死库容的作用，主要是淤积部分泥沙和抬高库水位。,一、满足自流灌溉引水要求二、满足水库泥沙淤积要求三、满足水电站最低水头要求四、满足其他兴利部门的要求,第六节年调节水库兴利调节计算,一、水库兴利调节计算原理水量平衡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：水库的蓄泄过程称水库的运用。在整个调节年度内，按照来水和用水过程的配合情况，年调节水库可分为一回运用、两次运用和多回运用。,一回运用,两次运用,多回运用,当水库在一个调节年度内，蓄泄次数多于两次时，称多回运用。此时，调节库容的判定可采用逆时序累加余缺水量的方法进行。即由调节年度末水库放空时刻起，逆时序往前进行水量平衡计久也就是见缺水就加，见余水就减，减后若小于零即取为零，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节库容。这种确定调节库容的方法同样可用于一回运用或两回运用。,二、列表法调节计算,列表法调节计算是年调节水库兴利调节计算的方法之一。该法是在来水、用水已知的情况下，用列表的方式，适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节库容。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。根据是否计入水量损失，又分为以下两种情况。(一)不计损失列表法,蓄水期的蓄水和弃水可以有多种方式。最极端的两种方式，就是所谓的早蓄方案和晚蓄方案。前者是从调节年度初库空起，即蓄水期一开始，顺时序有余水即蓄，直到蓄满调节库容后，多余水量才作为弃水。到缺水时就供水，库水位降落，直至调节年度末水库重新放空。后者则由蓄水期的某一时刻起才开始苦水，在此之前，有余水即作为弃水。但也到供水期初蓄满调节库容。晚蓄方案可以由调节年度未库空开始，逆时序反向用水量平衡方法式(109)进行水库蓄水与弃水计，直至蓄水期开始蓄水时止而得到。采用晚蓄方案,(二)计入损失列表法,水库在兴利调节过程中，不可避免地会产生水量损失。因此水库应适当增大库容，以抵偿损耗的水量，来保证正常供水。但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，计入损失的调节计算应进行试算。鉴于试算过程十分繁琐，故常采用逐次逼近的方法来进行。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情况，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节库容和水库蓄水过程。,(三)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，可采用简算的方法来考虑水量损失。即将个计损失求得的调节库容的一半，加上死库容，得水库供水期的平均库容，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节库容相加，即为计入水量损失的调节库容。,三、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情况下，可以来用前述的列表法，确定当年所需调节库容。但出于天然来水量各年不同，年内分配也不一样，因此即便用水过程完全相同，每年所需的调节库容也不一样。那末水库的兴利库容究竟修多大才合适呢?这就是如何求水库的设计兴利库容的问题。通常可根据资料情况及对成果要求的不同，采用长系列法或代表年法来确定水库的设计兴利库容。,(一)长系列法,长系列来水资科，即设计的长期年、月径流量系列时，对每一年进行年调节计算，得到调节库容。将此调节库容，从小到大排列，进行库容保证率计算：,(二)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样和用水过程进调节计算，求得的年调节库容即为设计兴利库容。1实际代表年法实际代表年法，所选样的代表年来、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。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、设计年用水过程。,第七节多年调节水库兴利调节计算,为了保证正常供水，需要把丰水年的多余水量蓄起来，以补足少水年的水量不足，即水库需要进行跨年度调节、也就是多年调节。由于多年调节水库的调节周期可长达若干年，因此，兴利调节库容的大小，将决定于连续枯水年组的总亏水量。兴利调节计算的基本原理与方法，则与年调节计算相