第十三章__中小型水库的兴利调节计算

（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
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
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
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
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.
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wk.baidu.com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
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
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
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，(0.3-0.4)； ——泥沙颗粒的 干容重，kg/m3。 ④航运要求； ⑤渔业要求。
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。
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
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
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
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。
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 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。
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。
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
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
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
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
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
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。
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。