第三章__水库洪水调节及计算

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洪水调节计算方法

洪水调节计算方法

洪水调节计算方法
洪水调节计算可是个很重要的事儿呢。

有一种简单的方法叫静库容法。

就好比把水库当成一个大盆子,洪水来了就往盆子里装。

这个方法假设水库的水面是水平的,只考虑水库的库容和进出库的水量关系。

计算的时候,就看进来多少水,出去多少水,然后算出水库里水位的变化。

比如说,入库洪水流量是一个数值,出库流量如果是个固定的值,那两者的差值就是水库里水量增加或者减少的速度啦,根据这个就能算出不同时间水库的水位情况呢。

还有动库容法哦。

这就比静库容法复杂一点啦。

因为它考虑到了水库里的水不是像静库容法里那样完全水平的,水面是有坡度的。

就像你看河流里的水,它不是平平整整的。

动库容法在计算的时候,要考虑到这个坡度对库容的影响。

这就需要更多的测量数据啦,像不同位置的水深啊之类的。

另外,还有水量平衡法。

这个就像是在算家里的收支账一样。

把水库看成一个整体,进来的水就是收入,出去的水就是支出。

在一段时间内,入库水量减去出库水量,就等于水库里水量的变化量。

如果入库的洪水忽大忽小,出库流量也跟着调整,那通过这个方法就能很好地算出每个时段水库的水量情况,从而知道水位的变化情况。

不管是哪种方法,都是科学家们经过很多研究才得出来的,它们在防洪减灾方面可起着超级大的作用哦。

第三章水库洪水调节及计算

第三章水库洪水调节及计算
(1)若水库不需承担下游防洪任务,则应按水工建筑物本身 的防洪安全要求选定防洪标准。
水工建筑物的防洪标准:
一是正常运用情况的标准,称设计标准,不超过这种标 准的洪水(设计洪水)来临时,水库枢纽一切工作维持正常 状态;
二是非常运用情况的标准,称校核标准,该种标准的洪 水(校核洪水)来临时,水库枢纽的某些正常工作和次要建 筑物允许暂时受到破坏,但主要建筑物(如大坝、溢洪道等) 必须确保安全。
水库调洪计算的实用公式(瞬态法): 水量平衡方程:
蓄泄方程:
方程或曲线,可按泄洪建筑物的水力特性换算
得到。
(1)堰流
3
q溢M1BH2
H即为库水位Z与堰顶高程之差
(2)闸孔出流 q洞M2H12 H即为库水位Z与闸孔中心高程之差
根据H与q的关系曲线求出Z与q的关系曲线q=f(z)。由水 库水位z在水库容积特性曲线上,求出相应的水库蓄水容积V。 于是,最终求出下泄流量q与库容V的关系曲线q=f(V)
调洪计算的目的(研究课题):
一定的水库 拟定的泄洪建筑物
防洪标准 类型、尺寸 防洪限制水位 入库洪水过程 下游安全泄量
出库 洪水 过程
最大 下泄 流量
防洪 特征 库容
特征 水位
水库调洪计算的任务
在规划设计阶段,调洪计算的任务是根据水文分析计算提供的 各种标准的设计洪水,对已经拟定的泄流建筑物型式与尺寸方 案,遵循水库汛期控制运用规则,进行水库的蓄泄调洪计算, 推求泄流过程和最大下泄流量,并确定有关防洪的特征水位与 特征库容。
(a)下游有防洪要求的情况
当下游有防洪要求时,最大下泄流
量qmax不能超过下游允许的安全泄量q 安。在t1时刻以前,Q小于闸门全开时
的下泄流量,应以闸门控制,使q=Q。

西北农林《水利水能规划》课后习题

西北农林《水利水能规划》课后习题

《水利水能规划》课后习题第一章水资源的开发利用作业1、什么是水资源的综合利用和可持续利用?2、水力发电的原理是什么?试推求水流出力基本公式。

3、河川水能资源的基本开发方式有哪几种?有何特点?4、防洪的工程措施和非工程措施有哪些?5、与水资源相关的水利部门有哪些?简述其用水特点。

如何解决各水利部门之间的矛盾?第二章水库兴利调节计算作业1.水库特征水位和特征库容有哪些,其含义是什么?2.设计保证率的涵义是什么?有哪几种表示方法?3.水库兴利调节计算的基本原理是什么?4.调节流量、兴利库容及设计保证率三者之间的关系怎样?5.水库运用过程如下图。

试就下列三种情况,确定兴利库容。

单位:108m3(1)w1=10,w2=3 ,w3=6 ,w4=2,w5= w6=0,V n=(2) w1=10,w2=5,w3=4,w4=5,w5= w6=6,V n=(3)w1=15,w2=7,w3=8,w4=9,w5=3,w6=8,V n=6.某水库一周之内的来、用水过程如表1所示,为满足用水过程,最小需多大的周调节库容,并求出各时段末水库兴利库容蓄水量。

(单位:108 m3)表1 某水库一周之内的来、用水过程时段星期一星期二 星期三 星期四 星期五 星期六 星期日 来水量 30 30 20 15 10 25 10 用水量202020202020207.某年调节水库设计代表年(P =75 %)的各月来水量和综合用水量如表2。

计算的该年各月蒸发损失增量(水面蒸发与陆面蒸发差值)也列于表2,该水库区地质和水文地质条件属中等,渗漏损失以月平均蓄水量的l %计。

根据库区地形图量得水库面积曲线如表3。

根据泥沙淤积要求确定的该水库死库容为10×104m 3。

试求该水库的兴利库容和正常蓄水位。

8.已知某水库设计枯水年天然入库流量过程如表4。

水库兴利库容为50[(m 3/s)月],多年平均入库流量为40m 3/s ,求水库供水期调节流量和蓄水期可用流量。

水库调洪演算的原理和方法

水库调洪演算的原理和方法


V t

q 2
f2 (Z )

V t

q 2
f3(Z) q
f3 (Z )
f1(Z )
f2 (Z )
Q (m3 / s), V q (m3 / s), V q (m3 / s)
t 2
t 2
调洪计算半图解法的双辅助线
水利水能规划
水库调洪计算的半图解法
V调=Vm-V汛限
Vm
Z~V
Zm
【例 题】
水利水能规划
【补偿调节】
水库
QB=q+Q区
Q
A
QB
qB
坝址
Q区 6h



护 区
河流
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
【补偿调节】
水库
QB=q+Q区
Q
A
QB
qB
坝址
水利水能规划
水库调洪计算的半图解法
由上节知道列表试算法麻烦工作量大,故人们比较喜欢 用半图解法。
Q1
Q2 2
Δt

q1
q2 2
Δt

V2

V1
Q Q1 Q2 2
等式两边同时除以△t,并移项
Q V1 q1 V2 q2 t 2 t 2
第十四章 水库防洪计算
水利水能规划
• 三、有闸溢洪道水库的防洪计算
水利水能规划
水利水能规划
• 四、具有非常泄洪设施水库的防洪计算

水库防洪计算与调度

水库防洪计算与调度

(1.2) (1.3)
2.2考虑静库容的调洪计算方法
按静库容曲线进行调洪计算时,系假设水库水面 为水平,采用下泄流量与蓄水量的关系 q=f(V) 求解。 常用的方法有列表试算法和图解分析法。对于小型 水利工程或工程初步设计方案比较阶段,可采用简 化计算方法,例如简化三角形法。
1、列表试算法
此法用列表试算来联立求解水量平衡方程和动力 方程,以求得水库的下泄流量过程线,其计算步骤 如下: 1) 根据库区地形资料,绘制水库水位容积关系曲线 Z~V,并根据既定的泄洪建筑物的型式和尺寸,由 相应的水力学出流计算公式求得q~V曲线。 2)从第一时段开始调洪,由起调水位(即汛前水位)查 Z~V及q~V关系曲线得到水量平衡方程中的V1和q1; 由入库洪水过程线Q(t)查得Q1、Q2;然后假设一个q2 值,根据水量平衡方程算得相应的V2值,由V2在q~ V曲线上查得q2,若二者相等,q2即为所求。否则, 应重设 q2 ,重复上述计算过程,直到二者相等为止。
5)由qm查q~V曲线,得最高洪水位时的总库容 Vm, 从中减去堰顶以下的库容,得到调洪库容 V 调。由 Vm查Z~V曲线,得最高洪水位Z洪。显然,当入库洪 水为设计标准的洪水时,求得的qm、V调、Z洪即为设 计标准的最大泄流量qm,设、设计防洪库容V设和设 计洪水位Z设。同理,当入库洪水为校核标准的洪水 时,求得的qm、V调、Z洪即为qm,校、V校和Z设。
表1.6 某水库调洪计算表(列表试算法)
以第一时段所求的V2、q2作为第二时段初的V1、 q1 ,重复第一时段的试算过程,可求得第二时段的 V2=265.26×106m3、q2=105m3/s。如此继续试算下去, 即得表1.6第(6)栏所示的下泄流量过程q(t)。 (5)计算最大下泄流量qm,按每时段∆t=12小时,取表 1.6中第(1)、(3)、(6)栏的t、Q、q值,绘出如图1.5的 Q(t)和q(t)(退水段为虚线)过程线。可见以∆t=12小时 逐时段试算求得的qm=240m3/s不是正好落在Q(t)线上, 而是偏在它的下方,正确的qm值应比240m3/s大一些, 出现时间稍晚一些,为此,可根据二曲线相交的趋 势,设qm=q2=250m3/s,在图1.5上查得∆t=2小时,该 时 段 初 的 V1=269.18×106m3 , q1=240m3/s , Q1=279m3/s代入式(1.1)得

水库调度通则

水库调度通则

综合利用水库调度通则【文号】水利部水管[1994]106号【颁布日期】1993.12.01【正文】综合利用水库调度通则(1993年12月1日水利部水管[1993]61号通知发布)第一章总则第一条为合理地科学地进行综合利用水库调度运用,保证水库防洪安全,充分发挥水库的综合效益,根据《中华人民共和国水法》,制定本通则。

第二条本通则适用于综合利用的大型及重要中、小型水库,其他水库可参照执行。

第三条水库调度运用要依据经审查批准的流域规划、水库设计、竣工验收及有关协议等文件。

水库设计中规定的综合利用任务的主、次关系和调度运用原则及指标,在调度运用中必须遵守,不得任意改变,情况发生变化需改变时,要进行重新论证并报上级主管部门批准。

第四条水库调度要在服从防洪总体安排保证水库工程安全的前提下,协调防洪、兴利及各用水部门的关系,充分发挥水库防洪、蓄水兴利的最大综合利用效益。

第五条水库调度运用工作的主要内容:1.编制水库防洪与兴利调度运用计划;2.进行短期、中期、长期水文预报;3.进行水库实时调度运用。

第六条水库管理单位应根据水库规划设计等有关文件、资料;并掌握水库所在流域及有关区域的自然地理、水文气象、社会经济、水利化发展、河道防洪工程系统及其保护对象、综合利用各部门用水要求等基本情况,为水库调度运用提供可靠的依据。

第七条水库管理单位,要根据本通则并结合具体情况,编制本水库的调度运用规程,按照隶属关系报上级主管部门审定。

影响范围跨省(自治区、直辖市)的重要水库,应报流域机构审定。

由串联、并联水库群共同负担下游防洪和兴利任务的,水库群主管部门应主持制定联合调度运用方案,并负责指挥水库群的实时调度。

水库管理单位应当根据批准的计划和水库主管部门的指令进行水库的调度运用。

在汛期,水库调度运用必须服从防汛指挥机构的统一指挥。

第八条水库调度运用要采用先进技术和设备,研究优化调度方案,依靠科学进步不断提高水库调度运用工作的技术水平。

水库调洪演算的原理和方法 PPT

水库调洪演算的原理和方法 PPT

水库调洪计算的半图解法
6.在一张图上点绘Q(t)和q(t),推求qm。
Q、q(m3/s) Q、q(m3/s)
Q~t qmax q~t
Q~t qmax q~t
t (min)
推求qm示意图
t△1tt' t2
t (min)
水库调洪计算的半图解法
7.推求Vm、V调、Zm。
q~V
qmax
V调=Vm-V汛限
水库调洪演算的原理和方法
水库调洪计算是确定入库洪水、泄洪建筑物的型式与尺寸、 调洪方式和调洪库容之间的定量关系。
一、水库调洪计算的任务
在水工建筑物或下游防护对象的防洪标准一定的情况下, 根据水文分析计算提供的各种标准的设计洪水或已知的设 计入库洪水过程线、水库特性曲线、拟定的泄洪建筑物的 型式与尺寸、调洪方式等,通过计算,推求水库出流过程、 最大下泄流量、特征库容和水库相应的特征水位。
Z (m)
因此,可根据选定的计 算时段△t,已知的水库容 积关系曲线,以及根据水力 学公式算出的水位下泄流量 关系曲线,事先计算并绘制 曲线组:
Vq f1(Z) t 2
f2(Z)
V t
q 2
f3(Z) q
f3 (Z )
f1(Z )
f2 (Z )
Q (m 3/s) ,V q (m 3/s) ,V q (m 3/s)
Q、q(m3/s) Q、q(m3/s)
Q~t qmax q~t
Q~t qmax q~t
t (min)
t△1tt' t2
t (min)
qm是两线的交点则计算正确;否则在t1,t2之间计算qm。
大家应该也有点累了,稍作休息
大家有疑问的,可以询问和交流

水资源规划及利用(9)

水资源规划及利用(9)
22
在相同的防洪库容条件下,有闸门控制泄流可以减小 最大下泄流量
23/38
图 有闸与无闸溢洪道调洪效果比较
有闸门控制的优点
24/38
1
可以错开洪峰遭遇,避免造成大洪水危害;
为综合利用水库兴利库容与防洪库容结合使用, 2 创造了有利条件
利用闸门控制 下泄流量q时
调洪计算的基本原理和方法与不用闸门控 制时类似
实线是有闸门控制出流;虚线是无闸门控制出流
27/38
闸门开启与 防洪限制水
位齐平
泄量最大, 库水位最高
库水位降至 汛限水位
q=Q,保持 水位不变
闸门 全开
27
图 下游无防洪任务时的调洪示意图
有闸门控制无防洪要求条件下:
实线是有闸门控制出流;虚线是无闸门控制出流
28/38
通过有闸控制出流和无闸控制出流过程的比 较可以得出结论: 在调洪最高水位和最大下泄流量都相同的情 况下,有闸门控制情况下可以把起调水位由 堰顶高程提高到防洪限制水位,减小调洪库 容增大兴利库容。
防洪
汛期要求库水位低一些, 以利防洪;
问兴题·利2
则要求库水位高一些, 以免汛后蓄水不足,影 响到兴利用水
20/38
共用 库容
设置 闸门
当防洪限制水位低于正常蓄水位时,防洪限制水位 到正常蓄水位之间的库容既可用于兴利,又可以用 于防洪,称为共用库容或结合库容。
可在主汛期之外分阶段提高防洪限制水位,拦蓄洪 水主峰后的部分洪量,使水库既发挥了防洪作用, 又能争取多蓄水兴利。
6/38
基本原理和方法与按静库容考虑的 调洪计算基本相同
前者取用静库容曲线,而后者则应 用动库容曲线
考虑动库容曲线,则 q=f(V) 曲线,应换成 q=f(V,Q) 曲线

水库调节计算

水库调节计算

其他部门需水
一、兴利用水及综合需水图
各用水部门需水及综合需水图 (a)工业及民用给水;(b)航运放水;(c)灌溉需水;(d)年综合需水
一、兴利用水及综合需水图
二、水资源综合利用实例分析
发电
水保 水资源 综合利用 供水
渔业
防洪
航运
灌溉
三、水库的水量损失
(一)水库的蒸发损失 由陆面面积变为水面面积所增加的额外蒸发量。
四、其他用水部门对死水位的要求
要求: 掌握淤积水位和淤积库容的计算方法, 掌握死水位和死库容的确定方法。
一、根据淤积要求确定死水位和死库容
Z死 = Z淤 + 管底超高 + 引水管外径 + 管顶安全超高
Z – V 曲线
V死
二、根据灌溉要求确定死水位
Z死 = Z渠 + D内/2 + H最小 + iL
一、兴利计算原理
兴利调节目的:提高枯水期的供水量,以满足各用水部门 的需要。因此,必须按兴利要求来调节径流。
兴利调节原理:水量平衡原理 △W来 – △W出 = (Q来 – Q出) △t = △W
△W来 – △W用 – △W损 – △W弃 = △W = △V = V末 – V初
二、年调节水库的运行情况
三、水库的水量损失
(二)渗漏损失
(1)经过能透水的坝身以及闸门、水轮机等的渗透。 (2)通过坝基及大坝两翼的渗漏。 (3)通过库底向较低的透水层及库外的渗漏。
生产实际中,常根据水文地质情况,定出一些经验 性的数据,作为估算渗漏损失的依据,例如,以1年或1 月的渗漏损失相当于水库蓄水容积的一定百分数来估算。
三、根据用水要求确定兴利库容
1. 不计损失的列表计算

水库调洪演算的基本原理和方式

水库调洪演算的基本原理和方式

(2)推求水库下泄流量过程线q~t。
(a)分析确定起调水位Z1和计算时段。
无闸: Z1=Z堰顶
有闸: Z1=Z限
(b)由起始条件确定Q1、Q2 、V1和q1。
(c)试算(q2~V2~q'2)。
(d)将q2、V2作为下时段的起始条件,推求q~t。
水利水能规划
三、水库调洪计算方法
起始条件 假设q2

Z~V
水利水能规划
第三章 洪水调节
第二节 水库调洪计算的原理和方法
水利水能规划
水库调洪计算是确定入库洪水、泄洪建筑物的型式与尺寸、 调洪方式和调洪库容之间的定量关系。
一、水库调洪计算的任务
在水工建筑物或下游防护对象的防洪标准一定的情况下, 根据水文分析计算提供的各种标准的设计洪水或已知的设 计入库洪水过程线、水库特性曲线、拟定的泄洪建筑物的 型式与尺寸、调洪方式等,通过计算,推求水库出流过程、 最大下泄流量、特征库容和水库相应的特征水位。
第一时段初始的Z1、q1、V1各值。
水利水能规划
水库调洪计算的半图解法
0
g
Z(m)
2.

f3(Z )

e
辅 Z2 助
q2
f
线

Z1 a
b



解。
f1 (Z )
d c
下泄流量q(m3/s)
f2 (Z )
f1(Z
)
V t
q 2
f2 (Z )
V t
q 2
f3(Z) q
Q( m 3
/ s ),
V t
水利水能规划
水库调洪计算的半图解法
6.在一张图上点绘Q(t)和q(t),推求qm。

水库调洪计算试算法

水库调洪计算试算法

水库调洪演算试算法一、水库调洪计算的任务入库洪水流经水库时,水库容积对洪水的拦蓄、滞留作用,以及泄水建筑物对出库流量的制约或控制作用,将使出库洪水过程产生变形。

与入库洪水过程相比,出库洪水的洪峰流量显著减小,洪水过程历时大大延长。

这种入库洪水流经水库产生的上述洪水变形,称为水库洪水调节。

水库调洪计算的目的是在已拟定泄洪建筑物及已确定防洪限制水位(或其他的起调水位)的条件下,用给出的入库洪水过程、泄洪建筑物的泄洪能力曲线及库容曲线等基本资料,按规定的防洪调度规则,推求水库的泄流过程、水库水位过程及相应的最高调洪水位和最大下泄流量。

若水库不承担下游防洪任务,那么水库调洪计算的任务是研究和选择能确保水工建筑物安全的调洪方式,并配合泄洪建筑物的形式、尺寸和高程的选择,最终确定水库的设计洪水位、校核洪水位、调洪库容及二种情况下相应的最大泄流量。

若水库担负下游防洪任务,首先应根据下游防洪保护对象的防洪标准、下游河道安全泄量、坝址至防洪点控制断面之间的区间入流情况,配合泄洪建筑物形式和规模,合理拟定水库的泄流方式,确定水库的防洪库容及其相应的防洪高水位;其次,根据下游防洪对泄洪方式的要求,进一步拟定为保证水工建筑物安全的泄洪方式,经调洪计算,确定水库的设计洪水位与校核洪水位及相应的调洪库容。

二、水库调洪计算基本公式洪水进入水库后形成的洪水波运动,其水力学性质属于明渠渐变不恒定流。

常用的调洪计算方法,往往忽略库区回水水面比降对蓄水容积的影响,只按水平面的近似情况考虑水库的蓄水容积(即静库容)。

水库调洪计算的基本公式是水量平衡方程式:t t t t t tV V t q q t Q Q -=∆+-∆++++1121121)()( (3-1)式中: t ∆——计算时段长度(s );1,+t t Q Q ——t 时段初、末的入库流量(m 3/s );1,+t t q q ——t 时段初、末的出库流量(m 3/s );1,+t t V V ——t 时段初、末水库蓄水量(m 3)。

调洪计算计算的基本方法

调洪计算计算的基本方法
(2)用Vt+1,查蓄泄曲线q=f(v) ,得q't+1; (3)若 qt+1-q't+1 ≤ε,则第一计算时段试算成功,进入第二 时段试算,取其qt=q't+1,以此类推; (4)若 q't+1-q''t+1 >ε,则第一计算时段试算失败,返回(1) 重新假设 qt+1=(q''t+1+q)/2,
18.37 105
36 12 279 494.5
48 10 131 190.5
21.37 240 172.5 7.45 279.18 118.2
6.86 220 240 8.64 277.54 118.1
800 700 600 500
Q,q
设计洪水过程线
Q-t q-t
400 300 200 100 0
2 gh 1
Z
ε—侧收缩系数;m—流量系数;
h1
B—溢洪道宽;h1—堰上水头;
三、水库调洪计算的原理及方法
• 5.下泄流量的计算:
• (2)孔口出流的下泄流量 • q1=μω
2 gh 1
Z
μ—孔口出流系数;
ω—孔口出流面积;

h2
h1—孔口中心水头;
三、水库调洪计算的原理及方法
5.下泄流量的计算:

例题:某水库,设计标准的洪水过程线 Q~ t 已知见下表,其他条件同上道例题, 用试算法推求水库下泄流量过程,设计 最大下泄流量,设计调洪库容和设计洪 水位。计算时段一般取12h。 泄洪建筑物为无闸溢洪道,其堰顶高程 与正常蓄水位齐平,为116m,堰顶净宽 B=45m,堰流系数M1=1.6。该水库设有小 型水电站,汛期按水轮机过水能力 Q=10m3/s引水发电,库容曲线及其蓄泄 曲线q~ V已知。

水库的调洪计算

水库的调洪计算

水库的调洪计算基本原理:水量平衡和动力平衡(水量平衡方程、蓄泄方程)1.根据库区地形资料,绘制水位库容关系曲线z-v,并根据泄洪建筑物的形式和尺寸,有相应的水力学出流计算公式求得q-v曲线2.从第一时段开始调洪,由起调水位(即汛前水位)查z-v及q-v关系曲线得到水量平衡方程中的V1和q1;有入库洪水过程线Q-t查得Q1、Q2;然后假设一个q2值,根据水量平衡方程算的相应的V2值,由V2在q-V曲线上查得q2,若二者相等,即为所求;否则应重新假设q2,重复上述过程,直到二者相等为止3.将上时段末的q2,V2值作为下一时段的q1、V1,重复上述试算过程,最后得出水库下泄流量过程线4.将入库洪水过程线Q-t和计算的泄流过程线q-t曲线绘制在同一张图上,若计算的最大泄流量qm正好是两线交点,则计算正确;否则应缩短qm附近的时段,重新进行试算,直至qm正好是两线交点为止。

5.由qm查q-v曲线,得最高洪水位时的总库容Vm,Vm减去起调水位的库容,得调洪库容V调,由Vm查z-v曲线,得到最高洪水位z洪。

显然,当入库洪水为设计标准洪水时,求得的qm、V调、z洪即为设计标准最大泄流量qm设、设计防洪库容V设、设计洪水位Z设。

同理,当入库洪水为校核洪水时,可求得相应的qm校、V校、Z校。

无调节水电站水能计算1.根据实测径流资料的日平均流量变动范围,将流量划分为若干个流量等级;2.统计各级流量出现次数3.计算各级流量的平均值,差水位流量关系曲线,求得下游水位Z下;4.上游水位一般维持在正常蓄水位5.计算各级流量相应的水电站净水头H=Z上-Z下-△H6.计算电站的出力N=KQH7.按从大到小次序排序,绘制出力保证率曲线8.按设计保证率查得的出力即为保证出力河川水能资源的基本开发方式及特点?根据集中落差方式的不同,水电站的基本开发方式可分为坝式、引水式、混合式、潮汐式与抽水蓄能式等。

⑴坝式:形成水库,能调节水量,提高径流利用率,有利于防洪和解决其他水利部门的用水问题;但基建工程较大,上游形成淹没区,移民问题难解决。

第三章__水库洪水调节及计算讲解

第三章__水库洪水调节及计算讲解
水资源规划及利用
第三章 水库洪水调节及计算
主 讲:康银红
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3.1 概述 3.2 水库调洪的原理 3.3 水库调洪计算的基本方法 3.4 其他情况下的水利调洪计算
3.1 概述
一、水库的调洪作用与任务
在河流上兴建水库后,进入水库的洪水过程经水 库拦蓄和阻滞作用之后,自水库泄放至下游河道的洪水 过程,势必大大展平,洪峰被削减,从而达到防止或减 轻下游洪水灾害的目的。
q 洞 M 2H
3
2
H即为库水位Z与堰顶高程之差
(2)闸孔出流
1
2
H即为库水位Z与闸孔中心高程之差 根据H与q的关系曲线求出Z与q的关系曲线q=f(z)。由水 库水位z在水库容积特性曲线上,求出相应的水库蓄水容积V。 于是,最终求出下泄流量q与库容V的关系曲线q=f(V)
自由泄流
无闸门溢洪道泄流
滞洪
调洪任务 蓄洪
当水库有下游防洪任务时,它的 作用主要是削减下泄洪水流量, 使其不超过下游河床的安全泄量。 只削减下泄洪峰流量,基本上不 减少下游洪量。
若水库是防洪与兴利相结合的综 合利用水库,则除了滞洪作用外 还起蓄洪作用。蓄洪既能削减下 泄洪峰流量,又能减少下游洪量。
有时,水库下泄的洪水与下游区间洪水或支流洪水遭遇,相 叠加后其总流量会超过下游的安全泄量。这时就要求水库起 “错峰”的作用,使下泄洪水不与下游洪水同时到达需要防护 的地区。这是滞洪的一种特殊情况。
调洪计算的目的(研究课题):
一定的水库
拟定的泄洪建筑物
防洪标准 类型、尺寸 防洪限制水位 入库洪水过程 下游安全泄量
出库 洪水 过程
最大 下泄 流量
防洪 特征 库容
特征 水位
水库调洪计算的任务

第三章调洪计算

第三章调洪计算

第三章调洪计算调洪计算目的水库调洪计算的目的是在已拟定泄洪建筑物及已确定防洪限制水位(或其他的起调水位)的条件下,用给出的入库洪水过程、泄洪建筑物的泄洪能力曲线及库容曲线等基本资料,按规定的防洪调度规则,推求水库的泄流过程、水库水位过程及相应的最高调洪水位和最大下泄流量。

调洪演算的原理水库调洪计算的基本公式是水量平衡方程式:t t t t t t V V t q q t Q Q -=∆+-∆++++1121121)()( (3-1)式中t ∆—计算时段长度,s ;1,+t t Q Q —t 时段初、末的入库流量,m 3/s ; 1,+t t q q —t 时段初、末的出库流量,m 3/s ; 1,+t t V V —t 时段初、末水库蓄水量,m 3。

水库泄流方程 :q =f (V ) (3-2)用已知(设计或预报)的入库洪水过程线Q ~t ,由起调水位开始,逐时段连续求解(3-1)和(3-2)组成的方程组,从而求得水库出流过程q ~t ,这就是调洪演算的基本原理。

这里采用单辅助线半图解法,联解(2-1)和(2-2)两个方程,将(3-1)改写为:(V t /△t+q t /2 )+Q-q t = (V t+1/△t)+(q t+1/2 ) (3-3)式中Q —计算时段平均入流量,Q =(Q t + Q t+1)/2;其他同(3-1)也就是说,可以事先绘制q ~(V/△t)+(q/2 )的关系曲线,即调洪演算工作曲线,因式3-3)的左端各项为已知数,故式(3-3)右端项也可求出,然后根据(V t+1/△t)+(q t+1/2 )的值,通过工作曲线q~(V/△t)+(q/2 )可查出q t+1的值。

因第一时段的V2、q2就是第二时段的V1、q1,于是可重复以上步骤连续进行计算,直到求出结果。

调洪计算结果整理调洪演算基本资料水库特征水位:正常蓄水位1856m,汛期限制水位1854m,死水位1852m积石峡入库洪水过程线见下表:表2-1积石峡入库洪水过程线调洪计算过程及结果方案一:1. 拟定泄水建筑物型式、尺寸及堰顶(或底坎)高程:左岸溢洪道: 单孔溢洪道,B=,H=18m,堰顶高程为1833m。

水库调洪演算的原理和方法

水库调洪演算的原理和方法

流域分水线
A A、B、C为水 库回水末端
B
峰前洪 量增大
坝址
洪峰增大 峰形尖瘦
C 水库周边
入库洪水示意图
水利水能规划
入库 洪水 分析 计算
雨量资 料推求
流量资 料推求
流量叠加法 马斯京根法 槽蓄曲线法 水量平衡法
干支流有实测资料、 区间洪水估计得当
由坝址洪水反演入库 洪水,资料要求较少
由坝址洪水推求入库 洪水,缺乏实测洪水
V 、q 、 V1 t 2 t

q 、 V2 2 t

q 2
均可与水库水位Z建立函数关系

水利水能规划
水库调洪计算的半图解法
Z (m)
因此,可根据选定的计
算时段△t,已知的水库容
积关系曲线,以及根据水力
学公式算出的水位下泄流量
关系曲线,事先计算并绘制
曲线组:
f1(Z )
水利水能规划
水库调洪计算的半图解法
由上节知道列表试算法麻烦工作量大,故人们比较喜欢 用半图解法。
Q1
Q2 2
Δt

q1
q2 2
Δt

V2

V1
Q Q1 Q2 2
等式两边同时除以△t,并移项
Q V1 q1 V2 q2 t 2 t 2
水利水能规划
三、水库调洪计算方法
Q、q(m3/s) Q、q(m3/s)
Q~t qmax q~t
Q~t qmax q~t
t (min)
t△1tt' t2
t (min)
qm是两线的交点则计算正确;否则在t1,t2之间计算qm。
水利水能规划

水库调洪演算例题详解

水库调洪演算例题详解

水库调洪演算例题详解
我们要解决一个水库调洪演算的问题。

这个问题涉及到水库的蓄水量、泄洪量、流入量、流出量等,我们需要通过这些信息来计算水库的水位变化。

假设水库的初始蓄水量为 V_0 立方米,初始水位为 H_0 米。

每分钟流入水库的水量为 R 立方米/分钟,每分钟从水库泄出的水量为 B 立方米/分钟。

根据题目,我们可以建立以下方程:
1. 每分钟水库的水位变化是ΔH = (R - B) / V × 1000 米/分钟(流入量减去泄出量,再除以水库的体积,然后乘以1000来转换为米)。

2. 水库的蓄水量V = V_0 + ΔV,其中ΔV 是水位变化导致的蓄水量变化(V_0是初始蓄水量)。

3. 水库的水位H = H_0 + ΔH × t,其中 t 是时间(分钟)。

现在我们要来解这个方程组,找出水库的水位随时间的变化。

计算结果为:水库的水位随时间的变化是米/分钟。

所以,经过1小时,水库的水位将上升厘米。

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调洪计算的目的(研究课题):
一定的水库
拟定的泄洪建筑物
防洪标准 类型、尺寸 防洪限制水位 入库洪水过程 下游安全泄量
出库 洪水 过程
最大 下泄 流量
防洪 特征 库容
特征 水位
水库调洪计算的任务
在规划设计阶段,调洪计算的任务是根据水文分析计算提供的 各种标准的设计洪水,对已经拟定的泄流建筑物型式与尺寸方 案,遵循水库汛期控制运用规则,进行水库的蓄泄调洪计算, 推求泄流过程和最大下泄流量,并确定有关防洪的特征水位与 特征库容。 在水库的管理运用阶段,调洪计算的任务是根据入库的洪水, 在泄流建筑物类型尺寸已定的情况下,通过蓄泄调节计算,来 预报水库达到的最高库水位和最大下泄流量。
(2)若水库要承担下游防洪任务,则除了要选定水工建筑物 的设计标准外,还要选定下游防护对象的防洪标准,即防护 对象所应抗御的设计洪水频率。防护对象的防洪标准,应根 据防护对象的重要性、历次洪灾情况及对政治、经济的影响, 结合防护对象和防洪工程的具体条件,并征求有关方面的意 见。
3.2 水库调洪计算的原理
3.3 水库调洪计算的基本方法
一、列表试算法 在水利规划中,常需根据水工建筑物的设计标 准或下游防洪标准,按工程水文中所介绍的方法, 去推求设计洪水流量过程线。 已知:入库洪水过程及下游允许水库下泄的最大流量 水库汛期防洪限制水位 泄洪建筑物的型式和尺寸
推求:下泄洪水过程线 拦蓄洪水的库容和水库水位的变化
调洪计算的 两种情况
下泄流量受控制 闸门开度一定
下泄流量受控制
自由泄流
逐时段 水量平衡方程
水库蓄泄方程
需要注意的几点:
在有闸门控制的情况下,q=f(V)不是一条曲线,而是以不 同的闸门开度为参数的一组曲线。 在承担下游防洪任务的情况下,当要求保持q不大于下游允 许的最大安全泄量q安时,就要利用闸门控制q。 当泄洪建筑物虽设有闸门,但泄洪是将闸门全开,此时实际 上与无闸门控制的情况相同。
二、防洪标准
在水库调洪过程中,入库洪水的大小不同,下泄洪水、 拦蓄库容、水库水位变化等也将不同。通常,入库洪水的大 小要根据下游防洪要求以及大坝等水工建筑物的防洪安全要 求来选定。因此,在进行水库调洪计算时,必须先确定一个 合理的防洪标准。 (1)若水库不需承担下游防洪任务,则应按水工建筑物本身 的防洪安全要求选定防洪标准。
水资源规划及利用
第三章 水库洪水调节及计算
主 讲:康银红
目录
3.1 概述 3.2 水库调洪的原理 3.3 水库调洪计算的基本方法 3.4 其他情况下的水利调洪计算
3.1 概述
一、水库的调洪作用与任务
在河流上兴建水库后,进入水库的洪水过程经水 库拦蓄和阻滞作用之后,自水库泄放至下游河道的洪水 过程,势必大大展平,洪峰被削减,从而达到防止或减 轻下游洪水灾害的目的。
1 W Q mT 2
当水库起调水位在堰顶高程时 水库的最大下泄流量为 调洪演算简化三角形法
q m Qm (1 Vm ) W
3.4 其他情况下的水库调洪计算
无闸门控制q
最基本的情况(下游无防洪任务、 无错峰要求)
有闸门控制q
基本原理和方法与无闸门类似,要按 水库运行需要随时调整闸门的开度。 在不同的闸门开度、水库水位、下游 淹没等情况下,泄流公式中的系数也 会不同。采用列表试算法较为方便
二、水库调洪计算的半图解法
水量平衡方程
Q1 Q2 V1 q1 V2 q2 ( ) 2 t 2 t 2
V1 q1 V2 q2 Q q1 ( ) t 2 t 2
V q q~( ) t 2
三、简化三角形法
在小流域、小型水库缺乏资 料且水库只有无闸门溢洪道的 情况下,设想将入库与出库流 量过程都简化为三角形时,则 入库洪水总量为
(b)水工建筑物防洪标准大于下游防洪标准的情况
当下游有防洪要求,但防洪标 准小于水工建筑物的防洪标准时, 在t3时刻以前,情况和(a)类 似,即在t2~t3间用闸门控制q使 不大于q安,以满足下游防洪要 求。至t3时刻,为下游防洪而设 的库容(图中竖明影线)已经蓄 满,而入库洪水仍然较大,这说 明入库洪水已超过了下游防洪标 准。为了保证水工建筑物的安全, 不再控制q,而是将闸门全部打 开自由溢流。至t4时刻,库水位 达到最高,q达到最大值。
计算步骤
(1)由已知的水库水位容积关系曲线V=f (Z)和泄流建筑物方 案,用水力学公式求出下泄流量与库容的关系曲线q=f(V); (2)选取合适的计算时段△t,以秒为计算单位; (3)决定开始计算的时刻和此时刻的V1、q1值,然后列表计 算。计算过程中,对每一计算时段的V2、q2值都要进行试 算;先假定一个q2值,根据水量平衡方程求出V2,然后按此 V2值在q~V曲线上查出q2值,若与假定的q2不相等,则要 重新假定一个q2值,重复上述试算过程,直至两者相等或 很接近为止。这样多次演算求得的q2、V2值就是下一时段 的q1、V1值,可依据此值进行下一时段的试算。 (4)将计算结果绘制成曲线,供查阅。
q 洞 M 2H
3
2Hale Waihona Puke H即为库水位Z与堰顶高程之差
(2)闸孔出流
1
2
H即为库水位Z与闸孔中心高程之差 根据H与q的关系曲线求出Z与q的关系曲线q=f(z)。由水 库水位z在水库容积特性曲线上,求出相应的水库蓄水容积V。 于是,最终求出下泄流量q与库容V的关系曲线q=f(V)
自由泄流
无闸门溢洪道泄流
水工建筑物的防洪标准:
一是正常运用情况的标准,称设计标准,不超过这种标 准的洪水(设计洪水)来临时,水库枢纽一切工作维持正常 状态; 二是非常运用情况的标准,称校核标准,该种标准的洪 水(校核洪水)来临时,水库枢纽的某些正常工作和次要建 筑物允许暂时受到破坏,但主要建筑物(如大坝、溢洪道等) 必须确保安全。
原理:
明渠非恒定流基本方程:
通常,这个偏微分方程组难以得出精确地解析解,而是采用 简化了的近似解法:瞬态法、差分法和特征线法等。其中, 普遍采用的是瞬态法。
水库调洪计算的实用公式(瞬态法): 水量平衡方程: 蓄泄方程:
方程或曲线,可按泄洪建筑物的水力特性换算
得到。
(1)堰流
q溢 M 1 BH
(a)下游有防洪要求的情况
当下游有防洪要求时,最大下泄流 量qmax不能超过下游允许的安全泄量q 安。在t1时刻以前,Q小于闸门全开时 的下泄流量,应以闸门控制,使q=Q。 闸门随着Q的加大而逐渐开大,直到t1 时闸门全部打开。从t1时刻开始,Q已 大于闸门全开自由溢流的q值,库水位 逐渐上升。至t2时刻q达到q安,于是 用闸门控制,使 ,水库水位继 续上升,闸门逐渐关小。至t3时刻,Q 降落至重新等于q,水库水位达到最高, 闸门也不再关小。t3时刻以后是水库 的泄水过程,水库水位逐渐回降。
若水库不需承担下游防洪任务,则洪水期下泄流量可不受限 制。但由于水库本身自然地对洪水有调蓄作用,洪水流量过程 经过水库时仍然要变形,客观上起着滞洪的作用。
洪水流量过程线经过水库时的具体变化情况,与水库的容积 特性、泄洪建筑物的型式和尺寸以及水库运行方式等有关。 在水库调蓄洪水的过程中,入库洪水、下泻洪水、拦蓄洪水 的库容、水库水位的变化以及泄洪建筑物型式和尺寸等之间存在 着密切的关系。 水库调洪计算的目的,正是为了定量地找出它们之间的关系, 以便为决定水库的有关参数和泄洪建筑物型式、尺寸等提供依据。
(c)水库下泄洪水要与下游区间洪水错峰的情况
当下游要求错峰,以免水库下 泄洪水与下游区间洪水遭遇,危 及下游安全时,在t2~t3时刻之 间用闸门控制下泄流量q,使它 与下游区间洪水叠加后仍不大于 下游允许的q安值。
(d)根据预报预泄洪水的情况
当短期洪水预报时,在t1时刻 以前根据预报信息预泄洪水,随 着库水位的下降而逐渐开大闸门。 在t1~t3之间,为了不使q>q安, 随着库水位的上升而适当关小闸 门,以控制q值。在t1~t2时刻水 底仅将预泄的库容回蓄满,t2时 刻以后,水库才从汛期防洪限制 水位起蓄洪。
思考题
1.水库有什么样的调洪作用? 2.怎样理解水库的防洪标准? 3. 水库调洪计算的原理是什么?公式表达式? 4.水库调洪计算的列表试算法步骤? 5.如何根据水库的调洪过程线描述水库的调洪过程? 6.如何根据水库的调洪过程绘制水库的调洪过程线?
滞洪
调洪任务 蓄洪
当水库有下游防洪任务时,它的 作用主要是削减下泄洪水流量, 使其不超过下游河床的安全泄量。 只削减下泄洪峰流量,基本上不 减少下游洪量。
若水库是防洪与兴利相结合的综 合利用水库,则除了滞洪作用外 还起蓄洪作用。蓄洪既能削减下 泄洪峰流量,又能减少下游洪量。
有时,水库下泄的洪水与下游区间洪水或支流洪水遭遇,相 叠加后其总流量会超过下游的安全泄量。这时就要求水库起 “错峰”的作用,使下泄洪水不与下游洪水同时到达需要防护 的地区。这是滞洪的一种特殊情况。
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