中小型水库的兴利调节计算

②多回运用 一年内有多个余水期 一回运用 t 和亏水期。 a. 中间余水量不同时小于两个亏水量，则兴利库容为两个 亏水量中得较大者。如下图（a）:V兴=V2。 ∵ V3＞V4
b.中间余水量同 时小于前后个亏 水量，则兴利库 容为三者代数和。 如右图(b): V兴 =V2+V4-V3。 ∵V3＜V4,V3＜ V2
a、早蓄方案 水库在蓄水期有余水就蓄，蓄满后再弃水。 采用顺时序计算
b、迟蓄方案
水库在蓄水期末有水库保证蓄满的前提下，有多余的水 先弃后蓄。
采用逆时序计算
P196 图13-10
例： 多 回 运 用 水 库 兴 利 库 容 计 算
例： 多 回 运 用 水 库 兴 利 库 容 计 算
2 计水量损失的年调节列表计算法 1）资料： 来水过程、用水过程 只有知道水库时段初、末蓄水量，才能确定蒸发损失和渗 漏损失，因此损失过程未知。 2）水量平衡方程 V2-V1= (Q入-q用-q损-q弃)×△t 式中，V2，q损未知。因此需要试算。 3）试算法
假定月末蓄水量V2 ——计算蒸发损失和渗漏损失q损—— 由水量平衡方程得到V2`——判断: 若V2 =V2`，停止计算；否 则重新假定月末蓄水量V2，继续试算。
蒸发损失和渗漏损失q损,按如下计算：
1 (v1 v 2 ) v q渗 2 v A q蒸
q损=q蒸+q渗 试算法工作量大。一般采用简便算法。 4）简化算法 ①先不考虑水量损失，计算各时段（月）的蓄水量； ②用各时段的水库平均蓄水量计算时段的损失量； ③再用考虑水量损失的水量平衡方程逐时段计算。 见下表
5）一个更简单的算法 适合水量损失不大且为初设阶段的水库。 ①不考虑水量损失，计算水库兴利库容V兴； ②计算水库供水期的平均库容：v v死 ③由 v 根据Z
A ；
~
1 v兴 2
；
V 和Z
~
A曲线，计算水库平均水面面积
④计算供水期W渗`和W蒸`；则V兴` = V兴+ W渗`+W蒸`。 见P200
Z坝=Z校+h风+h安 V总=V死+V兴-V结+V调 V总=V死+V兴+V调 兴利与防洪结合 兴利与防洪不结合
第二节 一、设计标准的含义
水库的设计标准
又称设计保证率。指水库在多年运行期间，用水部门正 常工作得到保证的程度。 年保证率 保证率 定义为： 历时保证率
或
二、设计保证率的分类与选择 1. 灌溉设计保证率 与灌区水资源情况、农作物种类等有关。书P190表13-2。 灌溉设计保证率选用原则：南方比北方高；自流灌溉比 提水灌溉高；大型工程较小型工程高；远景规划工程较近期 工程高。
二 水库死水位的选择 确定Z死所考虑的主要因素: ①水电站发电所需的最低水头； 下游水位+发电所需的最低水头=发电需要的死水位 ②自流灌溉必须的引水高程； 渠首水位高程+设计灌溉流量对应水头=水库死水位 ③供泥沙淤积，以保证水库的正常使用年限；
V沙,总 T V沙,年 V沙,年
其中 T——水库使用年限(年)； 0 ——多年平均含沙量， kg/m3；W0——多年平均径流量，m3；m——库中泥沙沉积率 (%)；p——淤积体的空隙率，(0.3-0.wenku.baidu.com)； ——泥沙颗粒的 干容重，kg/m3。 ④航运要求； ⑤渔业要求。
VP兴
P
（二 ）逐年调节计算
1 不计水量损失的年调节列表计算法
1）步骤：
①将来水和用 水填入表格； ②分别计算各 月余水量和亏 水量；③亏水 量的代数和为 兴利库容；④ 计算水库各月 末蓄水量或水 位。
2)一回运用、多回运用
Q,q
Q~t
①一回运用 一年内只有一个余水 期和一个亏水期。
V1
q~t
V2
前
一、水资源综合利用
言
兴利除害
兴利：发电、灌溉、供水、航运、渔业、环境用水
除害：防洪、抗旱
二、径流调节
1、 概念 对天然来水过程在时、空上进行有意识的控制，以达到兴 利除害的目的。这种方式称为径流调节。 2、 径流调节措施 水库、大坝、引水渠道 三、水利计算的任务和内容 任务: 在水文计算的基础上,结合国民经济的要求, 综 合分析,确定水利工程的规模,阐明水利工程的效益,并绘制水 利工程的控制运用规程.
一、水库特性曲线 ①水库面积曲线：水位与水库该水位对应水面面积的关系 曲线，记Z-A。
求积仪或 网格测算
②水库库容(容积)曲线 水位与水库该水位对应库容的关系曲线，记Z-V。它是水 库面积曲线的积分。计算公式：
V Where
AdZ V A Z
Z0 Z0 Z0
Z
Z
Z
1 1 A ( A1 A2 ) 或 A ( A1 A1 A2 A2 ) 2 3
基本农田建设、小型灌区：抗旱天数作为灌溉设计标准。
2. 供水设计保证率 95-99%
3. 发电设计保证率 与电站的装机容量、电站在电力系统中的比重有关。 电力系统的比重(%) 设计保证率 4. 航运设计保证率 一般用历时保证率表示。一、二级航道保证率为97-99%， 三、四级为95-97%，五、六级为90-95%。 25以下 80~90 25~50 90~95 50以上 95~98
第十三章
13.1 13.2 13.3 13.4 13.5
中小型水库的兴利调节计算
水库特性曲线、特征水位及特征库容 水库的设计标准 水库水量损失及水库死水位选择 径流调节计算的基本资料 水库兴利调节计算原理与分类
13.6
13.7
年调节水库兴利调节计算
多年调节水库兴利调节计算
第一节
水库特性曲线、特征水位及特征库容
图1
二、水库特征水位和特征库容 1. 2. 3. 4. 6. 死水位(Z死)和死库容(V死) 正常蓄水位(Z正)和兴利库容(V兴) 防洪限制水位(Z限)和结合库容(V结) 防洪高水位(Z防)和防洪库容(V防) 5. 设计洪水位(Z设) 校核洪水位(Z校)和调洪库容(V调)
7. 坝顶高程 8. 总库容
式中，V——水库容积，m3；Z0 ——库底高程，m;△Z—— 相邻水位间的水深，m; △V——与△Z对应的库容，m3； A1、A2、A——相邻水位的水库面积及平均值，m2。 例：
？
上述计算适合入库流量为零，水库水面水平的情况。即 静库容计算。 对于大型水库，入库流量导致水面线非水平，从而形成 动库容（图1）。因此，绘制库容曲线时，应考虑动库容。 以水位为纵坐标，总库容（动库容+静库容）为横坐标, 入库流量为参数绘制库容曲线。见下图。
2 库容排频法
1）概念：根据来水或用水频率曲线，在设计保证率左右 的一定频率范围内，选择3-5个实际代表年，分别求得各年的 V兴，然后在所选频率范围内，将这几个库容从小到大重新排 位，求出对应于设计保证率的库容作为设计兴利库容。
确定水库水位变化过程， 正常蓄水位和兴利库容。 Z死
蓄水 T 放水
三、兴利调节计算原理
将整个调节周期划分为若干个计算时段，逐时段进行水 量平衡计算，得到水库蓄水量（水位）变化过程。
在任意时段内，入库水量与出库水量之差，等于水库蓄 水量的变化。即 Z正 (Q入-q出)×△t= △V=V1-V2 其中 q出=∑Q用+Q渗+Q蒸+Q弃 式中 Q入——△t时段内平均入库流量（m3/s）;
0W0 m (1 p )
第四节
径流调节计算的基本资料
河川径流资料（水库来水过程） 各用水部门用水过程资料
水库特性曲线
一、河川径流资料 历年月径流量过程 设计年径流年内分配过程 二、 用水部门用水过程资料
Q供
①供水（民用水、工业用水） t 特点：a. 水质要求较高； b. 有日、年周期变化；c. 供水保证程度较高。
②灌溉用水 Q灌 特点：a.明显的季节性； b.多变性；c.适应性较大。 ③发电用水 3 特点：a.日、周、季、年变化特性； b.属于变动用水过程。 ④航运用水 Q航 ⑤环境用水 t(月) Q电
11 t(月)
t(月)
Q环
t(月)
⑥综合用水图：将各种用水过程叠加得到水库所在地区综 合用水过程。
第五节
实际干旱年法——抗旱天数法
1 单一选年法
1）概念：单以来水或用水频率曲线为依据，选择符合或 接近设计保证率、年内分配偏于不利的实际来水或用水过程和 同年用水或来水过程，作调节计算，推求水库的兴利库容及该 年的蓄、泄水过程。
2）计算实例 书P202表13-8
书P203表13-10
3）优缺点 优点：简单； 缺点：成果不稳定，库容保证率概念不明确。 原因：只考虑了来水（或用水），忽略了用水 （或来水）。
（三）设计库容的确定 逐年调节计算得到各年的兴利库容V兴(i)(i=1,2,…,n)； 将V兴(i)(i=1,2,…,n) 从小到大排序，计算经验频率，推求兴 利库容频率曲线；由设计保证率P推求VP兴。 (四) 长序列法的优点 VP兴
1、设计保证率概念明确； 2、成果可靠。
注：资料条件（15年以上）允许， 宜采用长序列法。 P
完全年调节
2. 按径流利用程度分
不完全年调节
第六节
一、 概述
年调节水库兴利调节计算
1 任务：在来水、用水和设计保证率一定的情况下，推 求 年调节水库的兴利库容——V兴和正常蓄水位——Z正。 调节周期：一年（水利年），蓄水开始到放水结束。 长序列法 2 方法 代表年法
二、长序列法 （一）长序列法概念
内容: 径流调节计算、水能计算、防洪计算、经济论证、 水利枢纽参数选择、水库管理和控制运用等。
四、水利工程对环境的影响
1 淤积与冲刷的影响 2 水文状态的变化 流量、流速发生变化；水体物理、化学、生物性质发生变 化；地下水位抬升；沼泽化、盐碱化。 3 水质的变化 有利：减少浑浊度和生化耗氧量，降低Sio2的含量等； 不利：自净能力降低，固体物质沉积，水温分层，厌氧微 生物发达。 4 对局部气候的影响 蒸发量增加，气温变化（夏季：凉；冬季：暖），局部降 水改变（夏季：减少；冬季：增加）。 5 对地震条件的影响 易诱发地震
水库兴利调节计算原理与分类
一、兴利调节计算概念 利用水库的调蓄作用，将河川径流洪水期(或丰水年)的多 余水储存起来，以提高枯水期(或枯水年)的供水量，满足各兴 利部门用水要求所进行的计算。 将天然径流过程进行重新分配。 水库蓄水量(水位)变化过程的计算。 如右图所示。 调节周期 T Z正
二、兴利调节计算的任务
1. 将水库坝址断面河流多年来水过程和该地区用水过程， 进行逐年按时历列表法进行逐时段（月或旬）的水量平衡计算， 可求出各时段的不足水量，然后有分析地累加供水期不足水量， 即可得到各年的兴利库容V兴(i)(i=1,2,…,n)； 2. 将V兴(i)(i=1,2,…,n) 从小到大排序，计算经验频率， 推求兴利库容频率曲线； 3. 由设计保证率P VP兴
q出——△t时段内平均出库流量（m3/s）;
△t——计算时段（月、旬）； Z死 t1 t2
蓄水 放水
△V——蓄水量的变化，V1，V2为时段初、末水库蓄水量。
四、分类
1. 按调节周期长短分
日调节 周调节 年调节 多年调节
图中
q 、Q分别为用水过程和来水过程
图中
q 、Q分别为用水过程和来水过程
水库属何种调节类型，一般用库容系数β来初步判断： β=V兴/W0 W0为多年平均年水量。Β>30%~50%，属多年调节；β< 2%~ 3%，属日调节；3%~5% ≤ β< 20%~25%，属年调节。
Q,q V1
Q~t V3 V2
q~t V5 V4 V6 t
多回运用
已知：V1=20万m3， V2=3万m3， V3=4万m3， V4=5万m3， V5=3万m3， V6=4万m3。求兴利库容。
[解]：由上面的原则得：
V兴=6万m3
3) 水库操作方式：
水库操作方式不同，水库蓄水过程也不同。一般有早蓄 和迟蓄两种方式。
第三节 一 、 水量损失
水库水量损失及水库死水位选择
1、蒸发损失
W蒸=(E水-E陆)A库×1000 式中, W蒸——一年水库蒸发量，m3；E水、E地——一年水面、 陆面蒸发深度，mm；A水——水库计算水面面积，Km2 2、渗漏损失 渗漏损失量与水库水位有关，即与蓄水量W蓄有关。可用 下式近似描述： W渗=kW蓄
三 代表年法 实际代表年法 设计代表年法 （一）设计代表年法 p204 1 推求设计年径流及其年内分配过程（第五章）； 2 推求设计年用水过程；
3 兴利调节计算得到兴利库容VP兴。
（二）实际代表年法 单一选年法 库容排频法 选用某种年型的实测来 水和用水过程为代表， 进行调节计算来推求水 库的兴利库容。