水力学——经典题目分析

1、题一 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）在不考虑损失时，计算各时段的蓄水量由上表可知为二次运用，由逆时序法推出。采用早蓄方案，水库月末蓄水量分别为：、经检验弃水量=余水-缺水，符合题意，水库蓄水量=水库月末蓄水量+，见统计表。（2）在考虑水量损失时，用列表法进行调节计算：，即各时段初、末蓄水

2、量平均值，即各时段初、末水面积平均值。查表2 水库特性曲线，由查出填写于表格，蒸发损失标准等于表一中的蒸发量。蒸发损失水量：=蒸发标准月平均水面面积1000渗漏损失以相应月库容的1%，渗漏损失水量=月平均蓄水量渗漏标准损失水量总和=蒸发损失水量+渗漏损失水量考虑水库水量损失后的用水量：多余水量与不足水量，当为正和为负时分别填入。 （3）求水库的年调节库容，根据不足水量和多余水量可以看出为两次运用且推算出兴利库容，。（4）求各时段水库蓄水以及弃水，其计算方法与不计损失方法相同。（5）校核：由于表内数字较多，多次运算容易出错，应检查结果是否正确。水库经过充蓄和泄放，到6月末水库兴利库容应放空，即放

3、到死库容。到最后为300，满足条件。另外还需水量平衡方程，进行校核，说明计算无误。 图1-2 水库Z-V关系曲线图1-1 水库Z-F关系曲线(6)计算正常蓄水位，就是总库容所对应的高程。表2 水库特性曲线，即图1-1,1-2。得到ZF，ZV关系。得到水位865.10m，即为正常蓄水位。表1-3计入损失的年调节计算表见下页。表1-3 计入损失的年调节计算表月来水 用水 水库水 量 月平均蓄水量 月平均水面面积 水库水量损失考虑损失后的用水量 水库蓄 水量 弃水量 余水 缺水 蒸发渗漏总损失 多余 水量 不足 水量 标准 标准 739881240274830481674.00 95 757.13

4、以当月水库蓄水量的1%计16.74 23.87 1263.87 2724 3024 849942000299445133780.50 200 7915.80 37.81 53.61 2053.61 2940 4762 1203 999754345445134513.00 244 7317.81 45.13 62.94 605.94 391 4762 391 1047421026445134513.00 244 327.81 45.13 52.94 262.94 211 4762 211 11181985-80437094111.00 220 153.30 41.11 44.41 1029.41

5、 -848 3914 121701246-107626333171.00 165 101.65 31.71 33.36 1279.36 -1109 2804 141021020028332733.00 140 91.26 27.33 28.59 238.59 171 2976 238121017130042918.50 150 111.65 29.19 30.84 240.84 140 3116 3127346580838123408.00 180 244.32 34.08 38.40 503.40 770 3885 44281980-155222603036.00 155 497.60 30

6、.36 37.96 2017.96 -1590 2295 54041650-124610141637.00 95 656.18 16.37 22.55 1672.55 -1269 1027 611261840-714300657.00 80 705.60 6.57 12.17 1852.17 -726 300 合计14826125797639-5392512443 7348 -5542 1805 题二 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

7、，堰顶高程140m，相应容305×104m3，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:根据已知条件计算并绘制q=f（V）关系曲线 由，根据不同库水位计算H与q，再由表2 水库特性曲线得相应V并将结果列于下表，绘制q

8、=f（V）关系曲线如2-2图。 曲线计算表中第一行为堰顶高程以上的不同库水位；第二行堰顶水头H，等于库水位Z减去堰顶高程；第三行溢洪道下泄流量由，求得第四行为发电量为；第五行为总的下泄流量；第六行为相应的库水位Z的库容V，由表2 水库特性曲线查得，即图2-1。图2-1 水库Z-V关系曲线图2-2 某水库q=f（V）关系曲线表2-3 某水库q=f（V）关系曲线计算表库水位140140.5141141.5142142.5143溢洪道堰顶水头00.511.522.53溢洪道泄量0.00 5.66 16.00 29.39 45.25 63.25 83.14 发电洞泄量5555555总泄流量5 11 2

9、1 34 50 68 88 库容305325350375400425455 （2）确定调洪起始条件。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为与堰顶高程齐平，即。相应库容为，初始下泄流量为发电流量。（3） 计算时段平均入库流量和时段入库水量。将洪水过程线划分计算时段，初选计算时段填入第一列，表中第二列为按计算时段摘录的入库洪水流量，计算时段平均入流量和时段入库水量，分别填入三四列。例如第一时段平均入库流量，入库水量为： （4）逐时段试算求泄流过程qt。因时段末出库流量q2与该时段内蓄水量变化有关， 例如，第一时段开始，水库水位，。已知，假设，则，第一时段蓄水量变化值，时段末水库

10、蓄水量，查V=f（Z）曲线得，查上图q=f（V）关系曲线，得，与原假设相符。如果不等需要重新假设，直到二者相等。以第一时段末，作为第二时段初,，重复类似试算过程。如此连续试算下去，即可得到以时段为1h作为间隔的泄流过程qt。由V查图2-1V=f（Z）关系分别将试算填入表2-5中。第01h试算过程见表2-4。表2-4 （第01h）试算过程时间 051403051017.655.5254.365130.3140.16309.3656.056.05 （5）根据表2-5中（1）、（5）栏可绘制下泄流量过程线；第（1）、（9）栏可绘制水库蓄水过程线；第（1）、（10）栏可绘制水库调洪后的水库水位过程。(

11、6)绘制Qt，qt曲线，推求最大下泄流量按初步计算时段，以表2-5中第（1）、（2）、（5）栏相应数值，绘制Qt，qt曲线，如图2-6。由图可知，以，求得的未落在Qt曲线上（见图虚线表示的qt段），也就是说在Qt与qt两曲线得交点并不是值。说明计算时段在五时段取得太长。将计算时段在与之间减小为与，重新进行试算。则得如表2-5中的第（6）栏相应、的泄流过程。以此最终成果重新绘图，即为图2-6以实线表示的qt过程。最大下泄流量发生在时刻，正好是qt曲线与Qt曲线得交点即为所求。表2-5 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泄水量 时段内

12、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）05.0 17.65 6.4 5.00 5.53 2.0 4.4 305 140130.3 6.05 309 140.16255.5 42.90 15.4 9.65 7.85 2.8 12.6 322 140.41337.5 46.50 16.7 14.14 11.90 4.3 12.5 334 140.66425.2 31.35 11.3 16.53 15.34 5.5 5.8 340 140.7774.421.0 23.10 3.3 16.93 16.73 2.4 0.9 341 140.7

13、9534.619.0 20.00 1.4 17.00 16.97 1.2 0.2 341 140.79974.817.0 18.00 1.3 17.06 17.03 1.2 0.1 341 140.8011515.0 16.00 1.2 17.02(17.06) 17.04 1.2 -0.1 341 140.799666.7 10.85 3.9 16.10 16.56 6.0 -2.1 339 140.758675.0 5.85 2.1 14.70 15.40 5.5 -3.4 336 140.6900图2-6 水库设计洪水过程线与下泄流量过程线（7）推求设计调洪库容和设计洪水位。利用表2-5

14、中的第（9）栏各时段末的库容值，由库容曲线上即可查得各时段末的相应水位，即表中第（10）栏。的库容为减去堰顶高程以下库容，即：，而相应于的库水位，即为。题三 小型水电站的水能计算11-15. 某以发电为主的年调节水电站，某设计枯水年各月来水如表11-10所示，该水库的兴利库容为，供水期上游平均水位，下游平均水位，处理倍数。每月按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).改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

15、流量/708080201055555510 解：(1) 保证出力计算采用设计代表年法计算保证出力，即对设计枯水年进行水能计算（表1），具体步骤如下：水库按等流量调节，假设供水期为11月至次年4月，所以供水期6个月的调节流量为此流量与天然来水流量比较，发现5、9、10月的天然流量均小于，所以假设不成立，应重新进行调节计算；取10月至次年5月为供水期，则调节流量为此流量与9月份的天然来水量相等，所以供水期为10月至次年5月，供水期调节流量为。现设9月为不蓄不供期，6、7、8月为蓄水期，蓄水期流量按等流量调节计算，调节流量为因为求得的蓄水期调节流量大于9月天然来水量，所以蓄水期的调节流量为。(2)已知供水期上下游水位差，由计算出每月平均出力。下表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