某某水电站坝下非恒定流计算

1、某水电站坝下非恒定流计算说明书某水电站坝下非恒定流计算项目：某水电站枢纽初步设计设计阶段：初步设计资料名称：某水电站坝下河段一维水力学非恒定流计算成果设计单位：设计计算：某水电站坝下非恒定流计算说明书1 计算概述 因为某水电站电站枯季或汛期调峰发电对应的电站尾水过程是一个非恒定流过 程，流量、水位指标随时间的急剧变化必将对坝下的航运造成影响。为分析电站日调节 运行对坝下游航运的影响，拟采用非恒定流数学模型对某水电站坝下3.5km范围内的水 流运动情况进行数值模拟计算。计算基于树状河网通用算法，采用四点线性隐式格式 vPreissman格式）对圣维南方程组进行数值离散，根据某水电站坝下的地形资料

2、5个 大断面）及水文资料 枯水期的枯水流量及对应的上、下坝址水位流量关系）建立某 水电站坝下3.5km范围河段的一维水力学模拟模型，并运用该模型分析计算某水电站坝 下河段在电站不同下泄条件下对应的水流运动情况。根据枯水期的水文资料 枯水流量及上下游坝址水位流量关系）率定模型参数， 然后分别将枯水期和汛期对应的某水电站电站 6种下泄过程作为模型的上边界，某水电 站坝址下坝址）水位流量关系作为模型的下边界，合理给定河段的初始计算条件， 通过模型计算上述 6种不同下泄流量过程条件下的某水电站坝下河段各断面的流量过程 Qvt）、水位过程Zt）、水深H及平均流速V平均，并根据这些指标的日内变幅情况分 析

3、电站日调节对航运的影响。2模型原理河道水力学模拟模型的本质是明渠非恒定流演算，其理论基础是 Sai nt-M nant方程 组，对Saint-enant方程组的求解，解读方法目前还有困难，主要采用数值解法。常用的数值模拟方法为有限差分法、有限单元法及有限分析法。其中有限差分法的基本方法 是把求解域划分为矩形网格，将Saint-Venant方程组中的连续变量按网格进行离散化， 以差商近似代替导数，故将求解偏微分方程组转化为求解代数方程组。综合本次计算的 资料情况，拟建立基于有限差分离散求解的河道一维水力学模拟模型。4计算条件4.1规程规范1、SL10495水利项目水利计算规范2、水利水电项目水文

4、计算规范4.2基本资料1、河道地形资料各断面形状如下所示。<1） 上坝址<BZ）断面图<2） XJ2断面图<3）冲 40-1断面图<4） XJ4断面图<5）下坝址断面图2、枯季流量及河段上、下断面 <上、下坝址）水位流量关系根据水文成果，某水电站发电保证流量为m3/s<p=90%。上、下坝址 <某水电站）水位流量关系见下：3、拟定的某水电站水电站日调节运行过程4.3模型概化计算区域为某水电站上坝址至某水电站下坝址河段，某水电站电站即位于上坝址， 模型计算所需的边界条件和初始条件概化如下：1边界条件上边界为某水电站电站日调节下泄流量过程；下边

5、界为下坝址水位流量关系。2初始条件假设下坝址筑有挡水坝，则各断面的初始流量为0;因为下边界为假设的挡水坝， 可假定初始有一个很高的水位，每隔一个时段降低一个数值，一直降到由枯水流量查下 坝址断面水位流量关系所的的水位，则下边界即为上述的水位过程；上边界为枯水流 量过程，令其恒定不变。以上述初始及上、下边界条件作为模型输入，通过本模型计算 一段时间，使之达到一个恒定流状态，以该状态下各断面的水位和流量值作为本模型的 初始条件。采用上文所述方法计算得某水电站坝下各断面初始条件如下：<1）各断面水位图<2）各断面流量值4.4模型率定鉴于对模型稳定性和计算精度的要求，须对影响模型稳定性和计

6、算精度的待定参数 进行逐一确定。模型中的待定参数主要有影响差分格式稳定性的差分格式权系数时 间步长“、空间步长厶x及反映固体边界作用的糙率系数n5某水电站坝下非恒定流计算成果5.1各方案计算成果根据前述的模型原理及计算方法和条件，分别计算了某水电站电站6种日调节方式 条件下某水电站坝下各断面的水力要素值：流量Q、水位Z、平均流速V平均及最大水 深H。1枯水期运行方式1<1）上坝址断面各水力要素<2) XJ2断面各水力要素<3)冲40-1断面各水力要素<4) XJ4断面各水力要素<5）下坝址断面各水力要素2、枯水期运行方式2<1）上坝址断面各水力要素<2

7、) XJ2断面各水力要素<3)冲40-1断面各水力要素<4) XJ4断面各水力要素<5）下坝址断面各水力要素3、枯水期运行方式3<1）上坝址断面各水力要素<2) XJ2断面各水力要素<3)冲40-1断面各水力要素<4) XJ4断面各水力要素<5）下坝址断面各水力要素4、汛期运行方式1<1）上坝址断面各水力要素<2) XJ2断面各水力要素<3）冲40-1断面各水力要素<4) XJ4断面各水力要素<5)下坝址断面各水力要素5、汛期运行方式2<1）上坝址断面各水力要素<2) XJ2断面各水力要素<3）冲4

8、0-1断面各水力要素<4) XJ4断面各水力要素<5)下坝址断面各水力要素6、汛期运行方式3<1）上坝址断面各水力要素<2) XJ2断面各水力要素<3）冲40-1断面各水力要素<4) XJ4断面各水力要素<5）下坝址断面各水力要素5.2成果合理性分析以上坝址为例，对比模型计算水位过程与按照某水电站电站各运行方式对应的下泄流量过程查上坝址水位流量关系得到的水位过程，如以下各图所示66.565.564.565.865.765.665.565.465.365.265.166.565.564.51、枯水期运行方式1!计算水位|1水位流量关系水位1(ky /1斗672、枯水期运行方式21计算水位水位流量关系水位 厂*-A厂K1/VL/1V1234567891011121314151617181920212223243、枯水期运行方式3674、汛期运行方式1675、汛期运行方式2