水利计算.doc

案例一 年调节水库兴利调节计算要求：根据已给资料推求兴利库容和正常蓄水位。 资料: (1) 设计代表年(P=75%)径流年内分配、综合用水过程及蒸发损失月分配列于下表1，渗漏损失以相应月库容的1%计。 (2) 水库面积曲线和库容曲线如下表2。 (3) V死 =300万m3。 表1 水库来、用水及蒸发资料 (P=75%)表2 水库特性曲线解：1、兴利库容的计算。 由表1水库来、用水及蒸发资料，可以得知各月份来、用水流量和蒸发量，由此，我们可以计算出在不计损失和计入损失时各时段的蓄水量。具体结果如表3所示。(1) 首先不考虑损失，计算各时段的蓄水量如表3第（1）-（7）栏，其分别为降雨时间，来水流量，灌溉用水量，余水量，缺水量，水库蓄水，月平均蓄水量。余水量和缺水量为来水流量和灌溉用水量只差。由于没有考虑损失，所得水库蓄水量等误差较大，所以要将水量损失考虑其中。(2) 考虑水量损失，用列表法进行调节计算如表3第（8）-（16）栏，分别为蒸发，总损失，考虑损失后的用水量等。所以水库蓄水量为来水流量减去损失量、用水量和弃水，由于计入了损失，所得蓄水量更接近真实值，误差较小。(3) 求水库年调节库容。由上表可知，水库为两次运用的情况，求的:在不计损失时：兴利库容 总库容在计入损失时：兴利库容 总库容(4） 水库蓄水量反映水库的蓄、泄水过程。(5） 校核。由水量平衡方程可得： 表明计算无误。2、 正常蓄水位由表2中给出的各水位值、水面面积值和容积值，可做出Z-F水库特性曲线和Z-V水库特征曲线，作图如下表。Z-F水库特性曲线Z-V水库特征曲线在上一题中，已求得总库容，由此查ZF曲线和ZV曲线可得，正常蓄水位。案例二 水库调洪演算要求:(1)推求拦洪库容；(2)最大泄流量 qm 及相应时刻；(3)水库最高蓄水位；(4)绘制来水与下泄流量过程线资料：开敞式溢洪道设计洪水过程线如下表1，水库特征曲线如表2，堰顶高程140m，相应容305104m3，顶宽10m，流量系数m=1.6，汛期水电站水轮机过水流量QT=5m3/s，计算时段t采用1h或0.5h。表1 洪水过程线 (P=1%)时间 t/h 01234567流量/(m3/s) 5.0 30.3 55.5 37.5 25.2 15.0 6.7 5.0 表2 水库特性曲线库水位 H/m 140140.5141141.5142142.5143库容 /(104m3) 305325350375400425455解：（1）已知，堰顶高程、相应库容、顶宽和流量系数，则溢洪道下泄流量为关于H的线性关系式，相关结果如下表：表3 水库关系曲线计算表库水位Z(m)140140.5141141.5142142.5143溢洪道堰顶水头（H）00.511.522.53溢洪道泄量q溢（m3/s）0.00 5.7 16.0 29.4 45.3 63.2 83.1 发电洞泄量q电（m3/s）5555555总泄流量q（m3/s）5 10.7 21.0 34.4 50.3 68.2 88.1库容V（万m3）305325350375400425455 通过表可以得知不同库水位H、q和V，由此绘制水库关系曲线，如下图所示。图-1 关系曲线（2）确定调洪的起始条件。由于本水库溢洪道无闸门控制，因此起调水位亦即防洪限制水位取与堰顶高程齐平，即140。相应库容为，初始下泄流量为发电流量。表4 水库调洪计算表时间入库洪水流量时段平均入库流量时段入库水量下泄流量时段平均下泄流量时段下泻水量时段内水库存水量变化水库存水量水库水位(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)055305140130.317.656.35 2.163.58 1.29 5.07 310.1 140.19 250.540.414.54 9.235.70 2.05 12.49 322.6 140.44 337.54415.84 15.712.47 4.49 11.35 333.9 140.67 425.231.3511.29 18.5617.13 6.17 5.12 339.0 140.77 51520.17.24 18.9118.74 6.74 0.49 339.5 140.78 66.710.853.91 17.3718.14 6.53 -2.62 336.9 140.73 755.852.11 15.2216.30 5.87 -3.76 333.1 140.65 （3）计算时段平均入库流量和时段入库水量。先将洪水过程线划分时段，初选计算时段取填入表4第（1）栏，表4中第（2）栏为按计算时段摘录的入库洪水流量，由式可计算出时段平均入库流量和时段入库水量，分别填入（3）、4）栏，例如第一时段平均入库流量为，入库水量为 （4）逐时段试算求泄量过程。因时段末出库流量与该时段水库内蓄水量变化有关。例如，第一时段开始（时刻为0），水库水位，以及已知的，假设，则，第一时段蓄水量变化值，时段末水库蓄水量，查图-1 关系曲线，得，与假设不符，需重新假设。再假设，则，第一时段蓄水量变化值，时段末水库蓄水量，查图-1关系曲线，得，与假设不符，需重新假设。又再次假设，则，第一时段蓄水量变化值，时段末水库蓄水量，查图-1 关系曲线，得，与原假设相符，就是和的公共解。以第一时段末的，作为第二时段的，重复类似的试算过程，可求得第二时段，如此试算下去，即得到以时段为1h做间隔的泄流过程。图-2 来水流量线与下泄流量线1图-3 来水流量线与下泄流量线2（5）由上图可知，由于第一次取的时间段太大，导致最大下泄流量并不在量流量过程线的交点，需重新试算。在到之间取进行试算，得下泄流量在时，最大下泄流量推求拦洪库容和水库最高水位。由查曲线，得相应库容为，减去堰顶高程一下的库容，即为拦洪库容，由Z-V曲线，可得。案例三 小型水电站的水能计算 某以发电为主的年调节水电站，其设计枯水年各月来水量如表11-10所示，该水库的兴利库容为110（m3/s）月，供水器上有平均水位40m，下游平均水位20m，A=7，出力倍比系数C=3.0.每月可按30.4d计算。（1） 推求水库供水期和蓄水期的调节流量。（不计损失）（2） 该水电站保证出力是多少？（3） 水电站的装机容量是多少（100kW的倍数）？（4） 3月份发电量是多少？表11-10 设计枯水年河流各月平均来水流量表月份678910111212345流量/(m3/s)708080201055555510 解：1、调节流量的计算。假定供水期为11月份至来年4月份，供水期6个月的调节流量为：此流量与天然流量相比，发现，9、10、和来年5月的天然流量均小于，应重新试算调节流量。再次假定供水期为10月份至次年5月份，共8个月，则调节流量为：此次得出的调节流量满足条件，即，且此流量与9月份的天然来水量相同，所以假定9月份为不蓄不供期，供水期应为10月份到次年5月份，共8个月，调节流量为.又假设6-8月份为蓄水期，按等流量调节，其调节流量为：算出的满足条件，即，所以蓄水期应为6月份到8月份，共三个月，调节流量为2、 保证出力的计算。由于各时段天然来水流量已经给出，而在上一题中，已经求得供水期调节流量和蓄水期调节流量，为求得保证出力，只需求得月平均水头即可，由此列出表1. 表1 设计枯水年各月出力计算表月份天然来水流量发电用水流量用水-来水月平均蓄水位/m下游水位/m月平均水头/m月平均出力/KW（+）（-）（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）67040304020205600780404040202056008804040402020560092020040202028001010201040202028001152015402020280012520154020202800152015402020280025201540202028003520154020202800452015402020280051020104020202800合计3003004