第二章水库兴利调节与计算

第二章 > 第一节 水库特性 > 二、水库的特征水位和特征库容
第二章 > 第二节 径流调节的分类 > 一、按调节目的和重点分
第二节
兴利调节的分类
一、按调节目的和重点分：
洪水调节：重点在于消减洪峰和控制下泄洪 水流量； 枯水调节：目的是增加枯水期的供水量，以 满足各用水部门的要求。
第二章 > 第二节 径流调节的分类 > 二、按供水方式分
第二章 > 第六节 年调节水库兴利调节计算
水量平衡方程还可改写为：
Vt t Vt W入 U用 S损
注：因为用水量U用和S损都和时段始末蓄水量有关， 故本方程呈隐函数形式，不能直接求解，一般采用 试算迭代求解。
第二章 > 第六节 年调节水库兴利调节计算
计算任务：
1〉、已知来水和用水过程，求兴利库容V兴
第二章 > 第四节 水库的水量损失
第四节 水库的水量损失
一、水库的蒸发损失 因兴建水库后，原有的陆面变成水面后增加 的蒸发损失。
W 1000 (E水 E陆 )FV
E水 E 皿
E陆 E0 P0 R0
第二章 > 第四节 水库的水量损失
二、水库的渗漏损失 (1)经过能透水的坝身以及闸门、水轮机等的渗 漏； (2)通过坝址及坝的两翼的渗漏； (3)通过库底渗向地下透水层或库外的渗漏。 渗漏系数：以一年或一月的渗漏损失相当于水 库蓄水容积的一定百分数计，估算采用如下初 步数值： (1)水文地质条件优良：0%-10%/年或0%-1%/月 (2)透水条件中等： 10%-20%/年或1%-1.5%/月 (3)水文地质条件差：20%-40%/年或1.5%-3%/月
6.对该时段进行水量平衡计算，求2月初的水库蓄水量：
V初 V末 (Q来 Q用) T Q损 T
7.比较所得结果与假定值，若两值之差超出允许范围，则重 新假定初时刻蓄水量重算；若结果在允许范围，转入上一时 段的水量平衡计算；
第二章 > 第六节 年调节水库兴利调节计算
8.以此类推，计算到供水期开始时刻9月初的水库蓄水 量为所求的水库库容。
干流
支流
A 断面允许 水库允许下 下泻流量 泻流量过程下游 防护区 支流区间到A 断面流量过程
B
水库来水 过程
水库B
A
τ
t
第二章 > 第二节 径流调节的分类 来水量及过程
影响水库调 节性能的因 素？
用水量及过程 库容; 来水量、来水过程; 用水量和用水过程 等因素。
第二章 > 第三节 水库兴利设计保证率
单一任务径流调节：只具有 一个调节任务的调节 综合利用径流调节：具有两 个及以上调节任务的调节
第二章 > 第二节 径流调节的分类> 四、按调节周期分
四、按调节周期分：
调节周期：即一次蓄泄循环所需的时间 <1>、无调节 <2>、日调节 <3>、周调节 <4>、年调节 <5>、多年调节
?
思考:
库容如何变化?
第二章 > 第二节 径流调节的分类> 四、按调节周期分
日调节示意图
日调节过程
库水位变化 过程
第二章 > 第二节 径流调节的分类> 四、按调节周期分
周调节示意图
用水过程
天然来水过程
第二章 > 第二节 径流调节的分类> 四、按调节周期分
年调节示意图
天然流量 过程
调节流量 过程 库水位变 化过程
第二章 > 第二节 径流调节的分类> 四、按调节周期分
第二章 > 第二节 径流调节的分类> 五、其他分类
反调节示意图
Q Q
上游河道天然来水过程线
t
下游河道需水过程线
t
反调节
Q
放
蓄
放 蓄
Q
蓄
放
蓄 放
上游水库一次调节后 的流量过程线
t
下游水库再次调节后的 流量过程线
t
第二章 > 第二节 径流调节的分类> 五、其他分类
单一水库补偿 调节示意图
Q
水库蓄水量
2、考虑损失的调节计算步骤：
1.从2月底库空开始逆时序进行水量平衡计算；
2.首先假定一个2月初的水库蓄水量；
3.分别计算水库月平均蓄水量和水库月平均面积；
4.计算蒸发损失量：
月蒸发强度 月水库平均面积 2 Q蒸 (m / s) 时间
第二章 > 第六节 年调节水库兴利调节计算
5.根据地质情况取一定百分比的水库月平均蓄水量为水库的 渗漏量；
第二章 > 第六节 年调节水库兴利调节计算
第六节 年调节水库兴利调节计算
一、水库兴利调节计算原理
计算时段； 日调节以小时为单位， 年调节以月为单位， 洪水期应取时段短
基本依据： 水量平衡原理
V (Q入 Q出)T
时段内水库蓄水量 的变化量； 蓄为正，泄为负 时段内平均入库流 量； 主要包括入库断面 流量、库周入流及 库面降水入流 时段内自水库取用或消耗的平均 流量； 主要包括各兴利部门的用水流量， 蒸发损失流量和渗漏损失流量及 水库蓄满后的弃水流量等。
1、不考虑损失的调节计算
第二章 > 第六节 年调节水库兴利调节计算
二、年调节水库兴利调节计算的长系列法： 设计水平年 计 算 各 年 所 需 的 V兴 查 求 设 计 兴 利 库 容 V兴
设计供水过程
历史N年来水资料
排 频 计 算
V
V
兴
设 计 保 证 率
p %
适用条件：资料丰富的地区。
第二章 > 第六节 年调节水库兴利调节计算
②在一次充蓄条件下，任意改变供水期各月用 水量，而总用水量不变，则V兴不变。
③常将设计枯水年供水期调节流量与多年平均 流量得比值称为调节系数。
第二章 > 第六节 年调节水库兴利调节计算
三、年调节水库兴利调节计算典型年法：
设计水平年 → 设计供水过程
历史来水资料 → 排频计算 → 频率曲线（如图）→ 计算设计V兴 实际代表年 设计保证率 → 查求Q设 同倍比放大 设计枯水年
二、水库的特征水位和特征库容
1. 死水位Z死和死库容V死
在正常运用的情况下，允许水库消落的最低水位称死水 位。死水位以下的库容称死库容。
2.正常蓄水位Z蓄和兴利库容V兴
水库在正常运用情况下，为满足设计兴利要求而在开始 供水时应蓄到的高水位，称正常蓄水位。Z蓄与Z死间的库容， 称V兴。
3.防洪限制水位Z限； 水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位，称防洪限制水位。
第二章 > 第三节 水库兴利设计保证率
3、设计保证率的选择
⑴水电站设计保证率
根据水电站所在电力系统的负荷特性，水电站 的容量在系统中的比重，水库调节性能而确定。
⑵灌溉设计保证率 根据灌区水、土资源情况，作物组成，气象与 水文条件，水库调节性能，国家对当地农业生产的 要求，以及地区工程建设和经济条件等因素确定。
第二章 兴利调节计算
第二章
兴利调节计算
第一节 水库特性曲线及特征水位 第二节 径流调节的分类 第三节 水库兴利设计保证率 第四节 水库的水量损失 第五节 水库设计死水位的选择 第六节 年调节水库兴利调节计算 第七节 多年调节水库兴利调节计算的长系 列时历法 第八节 多年调节水库兴利调节计算的数理 统计法
第二章 > 第一来自百度文库 水库特性 > 二、水库的特征水位和特征库容
4.防洪高水位Z防和防洪库容V防： 当遇下游防护对象的设计标准洪水时，水库为控制下泄流量 而拦蓄洪水，这时在坝前达到的最高水位称防洪高水位。 Z防与 Z限间的库容称V防。 5.设计洪水位Z设洪和拦洪库容V拦： 水库遇大坝设计洪水时，在坝前达到的最高水位称Z设洪。Z限 与Z设洪之间的库容称V拦。 6.校核洪水位Z校洪和调洪库容V调洪： 水库遇大坝校核洪水时，在坝前达到的最高水位称校核洪水 位。Z校洪与Z限之间的库容称V调洪。 7.总库容V总和有效库容V效： V总=V死+V兴+V调洪-V共 V效=V总-V死=V兴+V调洪-V共
Q
同频率放大
适用条件： a、无资料或资料不足的地区； b、精度要求不高时，如初步规划阶段。
p%
Q设
第二章 > 第六节 年调节水库兴利调节计算
设计保证率p%与Q调及V兴三者之间的关系
Q供调 供水期

W来水 V兴 T供水期
Q调↓ V兴↑(如图1) Q调↓(如图2)
第二章 > 第一节 水库特性 > 一、水库面积特性和容积特性
第一节
水库特性
一、水库面积特性和容积特性
水库面积特性 指水库水位与水面面积的 关系曲线。 水库容积特性
指水库水位与(动)容积的关系曲线。
水库特性曲线示意图
水库动库容曲线示意图
第二章 > 第一节 水库特性 > 二、水库的特征水位和特征库容
2〉、已知来水和兴利库容，求调节流量Q调 计算方法： 1〉、时历法 2〉、数理统计法
第二章 > 第六节 年调节水库兴利调节计算
一、列表法：（已知来水和用水过程，求兴利库容V兴） 相关概念： 1. 水利年：水库一次蓄泄循环作为一年的起至点。
2. 一回运用：一年中只有一个余水期和一个亏水期。
3. 多回运用：一年中有多个余水期和多个亏水期。
二、考虑水库泥沙淤积的需要
在含沙量很大（或较大）的河流上修建水库，必须 考虑水库泥沙淤积对水库效益的影响。 对一般泥沙不太严重的河流，可用死库容作为淤沙 库容，其库容大小可根据水库预期使用的年限计算确定。 相应的水位就是死水位。 估算方法：假定河流中携带的泥沙有一部分沉积在 水库中，而且水库泥沙淤积呈水平状。 水库使用T年后淤积总容量：
第二章 > 第六节 年调节水库兴利调节计算
水库的一回运用
Q 10 蓄 来水 过程 泻 8 用水 过程
水库的多回运用
Q 10 蓄 泻 6 来水 过程 4 蓄 泻 8 用水 过程
t
t
V兴=8
V兴=10
由上图可知：调节库容不仅与相邻的 余亏水量有关，还与余水期的数目及 排列次序有关。
第二章 > 第六节 年调节水库兴利调节计算
9.求得库容后，再从蓄水期开始时刻3月初的死库容 用同样的方法进行逐时段的水量平衡计算，得水库 每月的调节水量。本例中到6月底水库蓄满并有弃水。
第二章 > 第六节 年调节水库兴利调节计算
考虑损失的列表法年调节计算
①年径流量和需用水量一定时，V兴主要取决 于径流年内分配情况，分配愈不均匀，需要的V兴 愈大。
第三节 水库兴利设计保证率 1、设计水平年：指与电力系统的电力负荷相 应的未来某一年份。 2、设计保证率 设计保证率：指多年期间用水部门按照规定保 证正常工作不受破坏的机率（或程度）。 年保证率：指多年期间正常工作年数占运行总 年数的百分比。 历时保证率：多年期间正常工作历时（日、旬 或月）占总历时的百分比。
第二章 > 第四节 水库的水量损失
三、水库的其他损失 结冰损失
水工建筑物的漏水和操作所损失的水量
第二章 > 第五节 水库设计死水位的选择
第五节 水库设计死水位的选择
一、保证灌溉引水需求 水库死水位：维持放水建筑物泄放渠道设计 流量的最小水头Hmin，加上水库放水建筑物的下 游水位。
第二章 > 第五节 水库设计死水位的选择
第二章 > 第三节 水库兴利设计保证率
⑶供水设计保证率
对有两个以上的水源的情况，当任一水源停水 时，其余水源应满足消防和生产紧急用水外，尚须 保证供应一定数量的生活用水。
⑷通航设计保证率
通航设计保证率：指最低通航水位的保证程度， 用历时（日）保证率表示，对季节性通航河道，它 指的是通航季节内的历时保证率。
多年调节示意图
天然流量 过程 用水流量 过程
库水位变 化过程
第二章 > 第二节 径流调节的分类> 五、其他分类
五、其他分类：
① 反调节：下游水库按照用水部门的需水过程， 对上游水库泄流的再调节； ② 单一水库补偿调节：水库与水库下游区间来水 互相补偿．以满足有关部门用水要求的调节； ③ 水库群补偿调节：水库间互相进行水文补偿、 库容补偿、电力补偿，共同满足水利、电力系统 要求的调节。
二、按供水方式分：

固定供水：水库按固定要求供水，以供水水库来 水量和蓄水量无关。 变动供水：水库供水按蓄水量和用户不同的要求 而变动。

第二章 > 第二节 径流调节的分类 > 三、按服务对象用途分
三、按服务对象和用途分：
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 灌溉调节； 发电调节； 给水调节； 航运调节； 防洪调节； 除涝调节等；
V沙,总 TV沙,年
V沙,年
0W0 m (1 p )
第二章 > 第五节 水库设计死水位的选择
三、保证水电站最低水头要求 死水位决定水电站的最低水头。死水位愈 高，电站出力愈大。同时死水位过高，会减少 水库的兴利库容，降低水库的调节能力。 四、其他要求 水产任务：养鱼对水深和水面的需求。 气候寒冷地区：结冰厚度。 水库生态需求。 应是上述计算中的最大值。