水力計算案例分析解答

1、案例一年調節(jié)水庫興利調節(jié)計算要求：根據已給資料推求興利庫容和正常蓄水位。資料：(1) 設計代表年 (P=75%)徑流年內分配、綜合用水過程及蒸發(fā)損失月分配列于下表1，滲漏損失以相應月庫容的1%計。(2) 水庫面積曲線和庫容曲線如下表 2。(3) V 死 =300 萬 m3。表 1 水庫來、用水及蒸發(fā)資料 (P=75%)表 2 水庫特性曲線解：（ 1）在不考慮損失時，計算各時段的蓄水量由上表可知為二次運用，V16460(萬m3 ) ，V2 1880(萬3，萬 3)，m )V3 1179( m3，由逆時序法推出V興V2 V4V33)。采用早蓄方案，水庫月V4 3512(萬m )4213(萬 m末蓄

2、水量分別為：2748m3 、 4213m3 、 4213m3 、 3409m3 、 2333m3 、 2533m3 、 2704m3 、 3512m3 、1960m3 、714m3 、 0 4213m3經檢驗棄水量 =余水 -缺水，符合題意，水庫蓄水量=水庫月末蓄水量 + V死 ，見統(tǒng)計表。（2）在考慮水量損失時，用列表法進行調節(jié)計算：V1 (V 1 V 2 ) ，即各時段初、末蓄水量平均值，A1 (A1A2) ，即各時段初、末水面積22平均值。查表 2 水庫特性曲線，由 V 查出 A 填寫于表格，蒸發(fā)損失標準等于表一中的蒸發(fā)量。蒸發(fā)損失水量： W蒸 =蒸發(fā)標準 月平均水面面積1000滲漏損失

3、以相應月庫容的 1%，滲漏損失水量 =月平均蓄水量滲漏標準損失水量總和 =蒸發(fā)損失水量 +滲漏損失水量考慮水庫水量損失后的用水量：MW用W損多余水量與不足水量，當W來M 為正和為負時分別填入。（3）求水庫的年調節(jié)庫容，根據不足水量和多余水量可以看出為兩次運用且推算出興利庫容 V興 V2 V4 V3 4462(萬 m3 ) ， V總 4462 300 4762(萬 m3 ) 。（4）求各時段水庫蓄水以及棄水，其計算方法與不計損失方法相同。（5）校核：由于表內數字較多，多次運算容易出錯，應檢查結果是否正確。水庫經過充蓄和泄放，到 6 月末水庫興利庫容應放空，即放到死庫容30萬m3 。 V 到最后為

4、 300，滿足條件。另外還需水量平衡方程W來W用W損W棄0，進行校核148621257944310850 ，說明計算無誤。圖 1-2水庫 Z-V 關系曲線圖 1-1水庫 Z-F 關系曲線(6)計算正常蓄水位，就是總庫容所對應的高程。表 2 水庫特性曲線，即圖 1-1,1-2。得到 ZF，ZV 關系。得到水位 865.10m，即為正常蓄水位。表 1-3 計入損失的年調節(jié)計算表見下頁。案例二水庫調洪演算要求 :(1)推求攔洪庫容； (2)最大泄流量 qm 及相應時刻； (3)水庫最高蓄水位； (4)繪制來水與下泄流量過程線資料：開敞式溢洪道設計洪水過程線如下表1，水庫特征曲線如表2，堰頂高程 14

5、0m，相應容 305104m3，頂寬 10m，流量系數 m=1.6，汛期水電站水輪機過水流量QT=5m3 ，/s計算時段 t 采用 1h 或 0.5h。表 1洪水過程線 (P=1%)時間 t/h01234567流量 /(m3/s)5.030.355.537.525.215.06.75.0表 2水庫特性曲線庫水位 H/m140140.5141141.5142142.5143庫容 /(104m3)305325350375400425455解 :根據已知條件計算并繪制q=f（V ）關系曲線2由 q益 M 1BH 3 ， M 1 1.6 ， B10m，根據不同庫水位計算 H 與 q，再由表 2水庫特性

6、曲線得相應 V 并將結果列于下表，繪制q=f（V ）關系曲線如 2-2 圖。曲線計算表中第一行為堰頂高程140m 以上的不同庫水位； 第二行堰頂水頭 H，等于庫2水位 Z 減去堰頂高程；第三行溢洪道下泄流量由益M1BH3 ，求得第四行為發(fā)電量為q5m3 / s；第五行為總的下泄流量；第六行為相應的庫水位Z 的庫容 V，由表 2水庫特性曲線查得，即圖 2-1。圖 2-1水庫 Z-V 關系曲線圖 2-2某水庫 q=f （ V）關系曲線表 2-3 某水庫 q=f（V ）關系曲線計算表庫水位 Z (m)140140.5141141.5142142.5143溢洪道堰頂水頭 H (m)00.511.522

7、.53溢洪道泄量(m3/)0.005.6616.0029.3945.2563.2583.14q溢s發(fā)電洞泄量泄 (m3/)5555555qs總泄流量 q(m3 / s)5112134506888庫容 V (萬m3 )305325350375400425455（2）確定調洪起始條件。由于本水庫溢洪道無閘門控制因此起調水位亦即防洪限制水位取為與堰頂高程齊平，即140m 。相應庫容為305104 m3 ，初始下泄流量為發(fā)電流量5m3 / s。（3）計算時段平均入庫流量和時段入庫水量。將洪水過程線劃分計算時段，初選計算時段 t 1h 3600s填入第一列，表中第二列為按計算時段摘錄的入庫洪水流量，計算

8、時段平均入流量和時段入庫水量，分別填入三四列。例如第一時段平均入庫流量Q1 Q25 30.317.65(m3 / s) ，入庫水量為： Q12Q2t360017.656.354(萬 m3 )22（4）逐時段試算求泄流過程qt。因時段末出庫流量 q2 與該時段內蓄水量變化有關，例如，第一時段開始，水庫水位Z1140m， H 0， q15m3 / s ， V1 305萬 m3 。已知 Q15m3 / s, Q230.3m3 / s ，假設 q26.05m3 / s ，則 q1q2t 3605.5251.989 (萬 m3 ) ，2第一時段蓄水量變化值VQ1Q2q1 q2t4.365(3 )，時段末

9、水庫蓄水量22萬 mV2 V1 V 3054.365 309.365(萬 m3 ) ，查 V=f （Z）曲線得 Z2 140.13m ，查上圖q=f（V ）關系曲線，得 q6.05m3 / s ，與原假設相符。如果不等需要重新假設，直到二者相等。2以第一時段末 V2 ， q2 作為第二時段初 V1 ,， q1 ，重復類似試算過程。如此連續(xù)試算下去，即可得到以時段為 1h 作為間隔的泄流過程 qt。由 V 查圖 2-1V=f （Z）關系分別將試算填入表 2-5 中。第 01h 試算過程見表 2-4。表 2-4（第 01h）試算過程時間Q(m3 / s)Z (m)V (萬m3 )q( m3 / s

10、)Q(m3 / s)q(m3 / s)V (萬m3 )t( h)05140305517.655.5254.365130.3140.16309.3656.05（5）根據表 2-5 中（ 1）、（5）欄可繪制下泄流量過程線；第（ 1）、（9）欄可繪制水庫蓄水過程線；第（ 1）、（10）欄可繪制水庫調洪后的水庫水位過程。(6)繪制 Q t，qt 曲線，推求最大下泄流量qmax按初步計算時段t1h ，以表 2-5 中第（ 1）、（2）、（ 5）欄相應數值，繪制Q t，qt 曲線，如圖2-6。由圖可知，以t1h，求得的qm17.06m3 / s未落在Qt 曲線上（見圖虛線表示的qt段），也就是說在Qt與

11、 q t 兩曲線得交點并不是qm 值。說明計算時段t在五時段取得太長。將計算時段t 在 4h 與 5h 之間減小為 0.4h 與 0.2h ，重新進行試算。則得如表2-5 中的第（ 6）欄相應 t4.4h 、 4.6h 、 4.8h 的泄流過程。以此最終成果重新繪圖，即為圖2-6 以實線表示的 qt 過程。最大下泄流量 qm 發(fā)生在 t4.8h 時刻，正好是 qt 曲線與 Qt 曲線得交點即為所求。表 2-5水庫調洪計算表時段內入庫洪時段平時段入下泄時段平時段下水庫存水庫存水庫時間均入庫庫水量流量均下泄泄水量水量變水量水流量水位t (h)流量Q tq(m3 / s)流量q t化V 3Q(m3

12、/ s)Q(m3 / s)3q(m3 / s)3VZ (m)(萬 m )(萬 m )(萬m )(萬 m3 )（1） （2）（3）（4）（5） （6）（7）（8）（9）（10）05.017.656.45.005.532.04.4305140130.36.05309140.16255.542.9015.49.657.852.812.6322140.41337.546.5016.714.1411.904.312.5334140.66425.231.3511.316.5315.345.55.8340140.7774.421.023.103.316.9316.732.40.9341140.7954.61

13、9.020.001.417.0016.971.20.23413140.7994.817.018.001.317.0617.031.20.13417140.801515.016.001.217.0217.041.2-0.13411140.79966.710.853.9( 7.0616.566.0-2.1339616.10140.75875.05.852.114.7015.405.5-3.43366140.6900圖 2-6水庫設計洪水過程線與下泄流量過程線（7）推求設計調洪庫容 V設 和設計洪水位 Z設 。利用表 2-5 中的第（ 9）欄各時段末的庫容值 V ，由庫容曲線上即可查得各時段末的相應

14、水位Z ，即表中第（ 10）欄。qmax 17.06(m3 / s) 的庫容為 341.41萬m3 減去堰頂高程以下庫容305萬m3 ，即：設33設140.80m。V36.41萬 m，而相應于 36.41萬m 的庫水位，即為 Z案例三 小型水電站的水能計算11-15. 某以發(fā)電為主的年調節(jié)水電站，某設計枯水年各月來水如表11-10 所示，該水庫的興利庫容為 100(m3 / ) ，供水期上游平均水位 40m ，下游平均水位 20m ， A 7 ，處理倍數sC 3.0 。每月按 30.4d 計算。(1).推求水庫供水期和蓄水期的調節(jié)流量（不計損失） 。(2).改水電站保證出力是多少 ?(3).水

15、電站的裝機容量是多少（ 100kW 的倍數） ?(4).3 月份發(fā)電量是多少 ?表 11-10設計枯水年河流各月平均來水流量表月份678910111212345流量/( 3/ )708080201055555510ms解：(1) 保證出力計算采用設計代表年法計算保證出力，即對設計枯水年進行水能計算（表1），具體步驟如下：水庫按等流量調節(jié)， 假設供水期為 11 月至次年 4 月，所以供水期 6 個月的調節(jié)流量為QP供W供V興（）23.33(m3 / s)T供555555 1106此流量與天然來水流量比較，發(fā)現5、9、10 月的天然流量均小于QP供 ，所以假設不成立，應重新進行調節(jié)計算；取10 月

16、至次年 5 月為供水期，則調節(jié)流量為W供V興（）20(m3 / s)QP供10555555 10 110T供8此流量與 9 月份的天然來水量相等，所以供水期為10 月至次年 5 月，供水期調節(jié)流量為 20m3 / s 。現設 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節(jié)計算，調節(jié)流量為W蓄 -V興（）40(m3 / s)QP 蓄7080 80 -110T蓄3因為求得的蓄水期調節(jié)流量大于9 月天然來水量，所以蓄水期的調節(jié)流量為 40m3 / s 。(2)已知供水期上下游水位差 H402020(m) ， A7，由 NPA Q H 計算出每月平均出力。下表1：表 1設計枯水年各月出力計算表月份天然來水流量發(fā)電用水流量月平均水頭 /m月平均出力 /kw64040205600780402056008804020560