水力计算案例分析

案例一 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m 3。

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，)(646031m V 万=，)(188032m V 万=，)(117933m V 万=，

)(351234m V 万=，由逆时序法推出)(42133342m V V V V 万兴=-+=。采用早蓄方案，水库月

末蓄水量分别为：

32748m 、34213m 、、34213m 、33409m 、32333m 、32533m 、32704m 、33512m 、31960m 、

3714m 、034213m

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+死V ，见统计表。 （2）在考虑水量损失时，用列表法进行调节计算： 121()2V V V =+，即各时段初、末蓄水量平均值，121

()2A A A =+，即各时段初、末水面积

平均值。查表2 水库特性曲线，由V 查出A 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W =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：损用W W M +=

多余水量与不足水量，当M W -来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)(44623342m V V V V 万兴=-+=，)(476230044623m V 万总=+=。

（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，即放到死库容330m 万。V '到最后为300，满足条件。另外还需水量平衡方程

0=---∑∑∑∑弃

损

用

来

W

W W W ，进行校核

010854431257914862=---，说明计算无误。

(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Z ～F ，Z ～V 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。

图1-2 水库Z-V 关系曲线

图1-1 水库Z-F 关系曲线

案例二 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，堰顶高程140m ，相应容305×104m 3，顶宽10m ，流量系数m=1.6，汛期水电站水轮机过水流量QT=5m 3/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 0 1 2 3 4 5 6 7 流量/(m 3/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 140 140.5 141 141.5 142 142.5 143 库容 /(104m 3)

305

325

350

375

400

425

455

解:根据已知条件计算并绘制q=f （V ）关系曲线

由3

21BH M q =益，6.11=M ，m B 10=，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=f （V ）关系曲线如2-2图。 曲线计算表中第一行为堰顶高程m 140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3

21BH M q =益，求得第四行为发电量为s

m /53；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

表2-3 某水库q=f （V ）关系曲线计算表

库水位)(m Z 140 140.5 141 141.5 142 142.5 143 溢洪道堰顶水头)(m H 0 0.5

1

1.5

2

2.5

3

溢洪道泄量)/(3s m q 溢 0.00 5.66 16.00 29.39 45.25 63.25 83.14 发电洞泄量)/(3s m q 泄 5 5 5 5 5 5 5 总泄流量)/(3s m q 5 11 21 34 50 68 88 库容)(3m V 万

305

325

350

375

400

425

455

（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m 140。相应库容为3410305m ⨯，初始下泄流量为发电流量

s m /53。

（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s h t 36001==∆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)/(65.1723.3052321s m Q Q =+=+，入库水量为：)(354.665.1736002

32

1m t Q Q 万=⨯=∆+ （4）逐时段试算求泄流过程q ～t 。因时段末出库流量q 2与该时段内蓄水量变化有关， 例如，第一时段开始，水库水位m Z 1401=，0=H ，s m q /531=，31305m V 万=。 已知s m Q s m Q /3.30,/53231==，假设s m q /05.632=，则)(989.1525.536002

32

1m t q q 万=⨯=∆+，第一时段蓄水量变化值)(365.42

232

121m t q q Q Q V 万=∆+-+=

∆，时段末水库蓄水量图2-2 某水库q=f （V ）关系曲线