水利計(jì)算案例分析剖析

1、年調(diào)節(jié)水庫(kù)興利調(diào)節(jié)計(jì)算案例分析要求：根據(jù)已給資料推求興利庫(kù)容和正常蓄水位。資料:(1) 設(shè)計(jì)代表年 (P=75%)徑流年內(nèi)分配、綜合用水過(guò)程及蒸發(fā)損失月分配列于下表1，滲漏損失以相應(yīng)月庫(kù)容的 1%計(jì)。(2) 水庫(kù)面積曲線和庫(kù)容曲線如下表 2。3(3) V 死 =300 萬(wàn) m3。表 1 水庫(kù)來(lái)、用水及蒸發(fā)資料 (P=75%)表 2 水庫(kù)特性曲線解：由表 2 可以繪出水位和面積特性曲線，水位和庫(kù)容特性曲線，見(jiàn)下圖 1、2圖 2水位與水面面積特性曲線1 ，先考慮無(wú)損失情況下，將表 1中的來(lái)水量和用水量分別列入表 3的（2）、（3） 列。2，由來(lái)水量和用水量計(jì)算出該月份的余、缺水，列入第（4）、（

2、5）列中。3，由表中數(shù)據(jù)可以看出該年為二次運(yùn)用， 且 V3>V2，V3<V4 所以 V興1= V2 +V4 -V3=4213 （萬(wàn) m3）。4，水庫(kù)蓄水量列入表 3 的第 6 列。1V（V1 V2 ）5，由2 1 2 將月平均蓄水量列入第（ 7）列。6，查圖 1、圖 2 水庫(kù)特性曲線得各月平均水面面積，并將其列入表 3 的第（ 8）列 7，將蒸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)列入第（ 9）列。蒸發(fā)損失水量 =（8）×（ 9）÷ 1000將所得數(shù)據(jù)列 入第（ 10）列得各月蒸發(fā)損失量。8，由月庫(kù)容乘上 1得各月的滲漏損失量列入（ 11）列。9，總損失量由蒸發(fā)損失和滲漏損失構(gòu)成。所以（ 10

3、）+（11）就是總損失量將其列 入第（ 12）列。10，將考慮損失后的各月用水量列入第（ 13）列，由來(lái)水量和考慮損失后的用水量 可得出考慮損失后的余、缺水量分別列入（ 14）、（15）列11，同樣根據(jù)余、缺水量可得該年是二次運(yùn)用，且V3>V2，V3<V4 所以 V 興= V2 +V4-V3=4460（萬(wàn) m3）總庫(kù)容 V=4760（萬(wàn) m3）。12，將考慮損失后的蓄水量和棄水量分別列入（ 16）、（ 17）列。 13，校核檢查結(jié)果是否正確。水庫(kù)經(jīng)過(guò)充蓄和泄放到 6 月末水庫(kù)興利庫(kù)容應(yīng)該放空 即放到死庫(kù)容 300 萬(wàn) m3 由表 3 可知計(jì)算正確。再根據(jù)水量平衡方程 W來(lái)- W用-

4、 W損- W棄=0 進(jìn)行校核即（ 2）-（3）-（12）-（17）=0，經(jīng)校核計(jì)算結(jié)果正確。14，根據(jù)所得興利庫(kù)容是水庫(kù)的水位，查表 3水庫(kù)特性曲線可得 V興=4761（萬(wàn) m3） 由圖 1 水位與庫(kù)容特性曲線可以查出 Z 正=867m。水庫(kù)調(diào)洪演算案例分析要求:(1) 推求攔洪庫(kù)容； (2)最大泄流量 qm 及相應(yīng)時(shí)刻； (3)水庫(kù)最高蓄水位； (4) 繪制來(lái)水與下泄流量過(guò)程線資料：開(kāi)敞式溢洪道設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線如下表 1，水庫(kù)特征曲線如表 2，堰頂高程 140m， 相應(yīng)容 305× 104m3，頂寬 10m，流量系數(shù) m=1.6，汛期水電站水輪機(jī)過(guò)水流量 QT=5m3/s， 計(jì)算時(shí)段

5、 t 采用 1h或 0.5h 。圖 1水庫(kù)水位 - 庫(kù)容曲線表 1 洪水過(guò)程線 (P=1%)時(shí)間 t/h01234567流量 /(m3/s)5.030.355.537.525.215.06.75.0表 2 水庫(kù)特性曲線水庫(kù)水位 H/m140140.5141141.5142142.5143庫(kù)容 /(104m3)305325350375400425455解：( 1)通過(guò)表 2，畫(huà)出水庫(kù)水位 - 庫(kù)容曲線，水庫(kù)水位 -庫(kù)容曲線如下圖 122)根據(jù)已知條件計(jì)算并繪制q=f (V)關(guān)系曲線，由 q益 M1BH3 ，M1 1.6，B 10m，根據(jù)不同庫(kù)水位計(jì)算 H與 q，再由表 2 水庫(kù)特性曲線得相應(yīng) V

6、 并將結(jié)果列于 下表，繪制 q=f (V)關(guān)系曲線如圖 2。圖2q f （V ）關(guān)系曲線（3）曲線計(jì)算表中第一行為堰頂高程 140m 以上的不同庫(kù)水位；第二行堰頂水頭 H，2 等于庫(kù)水位 Z減去堰頂高程；第三行溢洪道下泄流量由 q益 M1BH3 ，求得第四行為發(fā) 電量為 5m / s ；第五行為總的下泄流量；第六行為相應(yīng)的庫(kù)水位 Z的庫(kù)容 V，見(jiàn)下表 3表 3 某水庫(kù) q f（V） 關(guān)系曲線計(jì)算表庫(kù)水位 Z（m）140140.5141141.5142142.5143溢洪道堰頂水頭（ H ）00.511.522.53溢洪道泄量 q 溢（ m3/s）0.005.6616.0029.3945.256

7、3.2583.14發(fā)電洞泄量 q 電（ m3/s）5555555總泄流量 q（m3/s）5112134506888庫(kù)容 V （萬(wàn) m3）305325350375400425455（2）確定調(diào)洪起始條件。由于本水庫(kù)溢洪道無(wú)閘門(mén)控制因此起調(diào)水位亦即防洪限制水位取為與堰頂高程齊平，即 140m。相應(yīng)庫(kù)容為 305 104 m3 ，初始下泄流量為發(fā)電流量 5m3 /s 。（3）計(jì)算時(shí)段平均入庫(kù)流量和時(shí)段入庫(kù)水量。將洪水過(guò)程線劃分計(jì)算時(shí)段，初選計(jì) 算時(shí)段 t 1h 3600s 填入表 5 第一列，表 5 中第二列為按計(jì)算時(shí)段摘錄的入庫(kù)洪水流 量，計(jì)算時(shí)段平均入流量和時(shí)段入庫(kù)水量，分別填入三四列。例如第一

8、時(shí)段平均入庫(kù)流 量Q1 Q2 5 30.3 17.65（m3 / s），入庫(kù)水量為： Q1 Q2 t 3600 17.65 6.354（萬(wàn)m3）2 2 2（4）逐時(shí)段試算求泄流過(guò)程 qt 。 因時(shí)段末出庫(kù)流量 q2與該時(shí)段內(nèi)蓄水量變化 有關(guān)， 假設(shè) q 2=6.05 m3/s， 則 t（q1+q2）/2=3600 5.525=1.989（ 萬(wàn)m3）。 第一時(shí)段 蓄水量變化值 V t（Q1+Q2）/2- t（q1+q2）/2=4.365（ 萬(wàn)m3）， 時(shí)段 末水庫(kù)蓄 水量 V 2 V1 V 305 4.365 309.365（萬(wàn)m3） 。查 V=f（Z）曲線得 Z2=140.13 （m），查上圖

9、 q=f （V）關(guān)系曲線，得 q2=6.05 m3/s 。與原假設(shè)相符。如果不等需要重新假設(shè)，只到二 者相等。以第一時(shí)段末 V2，q2作為第二時(shí)段初 V1, ，q1，重復(fù)類似試算過(guò)程。如此連續(xù)試 算下去，即可得到以時(shí)段為 1h作為間隔的泄流過(guò)程 qt 。由V查圖 1 V=f（Z）關(guān)系分 別將試算填入表 5 中。第 01h 試算過(guò)程見(jiàn)表 4。表 4（第 0 1h）試算過(guò)程時(shí)間3Q(m3/ s)Z(m)V(萬(wàn)m3)3Q(m3 /s)3 Q(m / s)3 q(m /s)V(萬(wàn)m3 )3 q2(m / s)t(0h )51403051017.655.5254.365130.3140.16309.36

10、56.056.055）根據(jù)表 5 中（1）、（5）欄可繪制下泄流量過(guò)程線；第（ 1）、（9）欄可繪制水庫(kù)蓄水過(guò)程線；第（ 1）、（10）欄可繪制水庫(kù)調(diào)洪后的水庫(kù)水位過(guò)程表 5 水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算表時(shí)間t(h)入庫(kù)洪水流量3Q（m3 /s）時(shí)段平均入庫(kù)流量3Q（m /s）時(shí)段入 庫(kù)水量Qt（萬(wàn)m3）下泄流 量 q（m3 /s）時(shí)段平均下泄流量3 q（m / s）時(shí)段下泄 水量 q t（萬(wàn)m3）時(shí)段內(nèi)水 庫(kù)存水量 變化V水庫(kù)存水 量 V（萬(wàn)m3）水庫(kù) 水 位Z（m）（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（萬(wàn)8m）3（9）（10）05.017.656.45.005.532.04.4305140130.

11、36.05309140.16255.542.9015.49.657.852.812.6322140.41337.546.5016.714.1411.904.312.5334140.66425.231.3511.316.5315.345.55.8340140.7774.421.023.103.316.9316.732.40.9341140.79534.619.020.001.417.0016.971.20.2341140.79974.817.018.001.317.0617.031.20.1341140.8011515.016.001.217.0217.041.2-0.1341140.79966

12、6.710.853.916.1016.566.0-2.1339140.758675.05.852.114.7015.405.5-3.4336140.6900（6）繪制 Qt ，qt 曲線，推求最大下泄流量 qmax初步計(jì)算時(shí)段 t 1h，以表 5 中第（ 1）、（2）、（ 5）欄相應(yīng)數(shù)值，繪制 Qt，qt 曲線，如圖 3。由圖可知，以 t 1h ，求得的qm 17.06m3/s未落在 Qt曲線上（見(jiàn)圖 虛線表示的 qt段），也就是說(shuō)在 Qt與 qt兩曲線得交點(diǎn)并不是 qm值。說(shuō)明計(jì)算時(shí) 段 t 在五時(shí)段取得太長(zhǎng)。將計(jì)算時(shí)段 t在4h與5h之間減小為 0.4h與0.2h，重新進(jìn)行試算。 則得如表

13、 5中的 第（6）欄相應(yīng) t 4.4h 、 4.6h 、 4.8h的泄流過(guò)程。以此最終成果重新繪圖，即為圖 3以 實(shí)線表示的 qt過(guò)程。最大下泄流量 qm發(fā)生在t 4.8h時(shí)刻，正好是 qt曲線與 Qt 曲線得交點(diǎn)即為所求。圖 3 水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線與下泄流量過(guò)程線（7）推求設(shè)計(jì)調(diào)洪庫(kù)容 V設(shè) 和設(shè)計(jì)洪水位 Z設(shè)。利用表 5中的第（ 9）欄各時(shí)段末的庫(kù)容值 V ，由庫(kù)容曲線上即可查得各時(shí)段末的相應(yīng)水位 Z，即表中第（ 10）欄。qmax 17.06（m3 / s）的庫(kù)容為 341.41萬(wàn)m3 減去堰頂高程以下庫(kù)容 305萬(wàn)m3，即：V設(shè) 36.41萬(wàn)m3 。而相應(yīng)于 341.41萬(wàn) m3的庫(kù)水

14、位，即為 Z設(shè) 140.80m小型水電站水能計(jì)算案例分析某以發(fā)電為主的年調(diào)節(jié)水電站，其設(shè)計(jì)枯水年各月來(lái)水量如表 1 所示，該水庫(kù)的興 利庫(kù)容為 110（m3/s ）·月，供水期上游平均水位為 40m，下游平均水位 20m，A=7，出 力倍比系數(shù) C=3.0。每月可按 30.4d 計(jì)算。（ 1） 推求水庫(kù)供水期和蓄水期的調(diào)節(jié)流量（不計(jì)損失）。（ 2） 該水電站保證出力是多少？（ 3） 水電站得裝機(jī)容量是多少（ 100kw的倍數(shù)）？（ 4） 3 月份的發(fā)電量是多少？表 11-10 設(shè)計(jì)枯水年河流各月平均來(lái)水流量表月份678910111212345流量（m3/s）7080802010555

15、55510解：（1）根據(jù)表 11-10，推求推求水庫(kù)供水期和蓄水期的調(diào)節(jié)流量 （不計(jì)損失 ）。水庫(kù)按 等流量調(diào)節(jié)，先假定供水期為 9 月至次年 4 月份，供水期 8 個(gè)月的調(diào)節(jié)流量為：W供 V興Qp供 =T供(20+10+5+5+5+5+5+5)+110 21.25m3 /s8此供水期的調(diào)節(jié)流量與來(lái)水流量相比發(fā)現(xiàn)其明顯大于 5月份的來(lái)水流量， 故假設(shè)供 水期為 9 月至次年 5 月份，供水期 9個(gè)月的調(diào)節(jié)流量為：10 5 5 5 5 5 5 10) 110820(m3 /s)此流量與天然來(lái)水量比較發(fā)現(xiàn)和九月份天然流量一樣， 所以供水期為 10 月至次年 5 月，供水期調(diào)節(jié)流量為 20m3 /s 。70 80 80)-1103現(xiàn)設(shè) 9月為不蓄不供期， 6、7、8 月為蓄水期，蓄水期流量按等流量調(diào)節(jié)計(jì)算，調(diào) 節(jié)流量為40(m3 /s)因?yàn)榍蟮玫男钏谡{(diào)節(jié)流量大于 9