水资源规划及利用(3)

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防 水库名称 洪 治 主管单位 涝
总库容 灌 溉 工程规模 供 水 (亿m3)
发 坝型 电
工程规模 大(1)型 大(2)型 中 型
总 库 容 (亿m3) ≥10 10-1.0 1.0-0.1 0.1-0.01
保护城镇及 保护 治涝 灌溉 装机 心墙 供水对象 大伙房水库 农田 水利厅 21.87 大(1)型 容量 工矿企业的 面积 面积 土坝 的重要性 重要性 (万亩) (万亩) (万亩) (万kW)
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2.水库容积曲线
图 水库特性曲线示意图 绘制方法: 1. 根据l/10000--1/5000比例尺的地形图;
2. 分别计算各相邻高程之间的部分容积;
3. 自河底向上累加得相应水位的库容。
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水库工程规模
水 工程 等别 库
水库蓄满时,总库容V是一项表示水库工程规模的代表性指标,
依其可把水库分为五级。
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动库容关系曲线
常采用回水曲线法和近似法计算
以入库流量为参数的坝前水位与相应动库容的关系曲线,称为动库容曲线。 动库容计算步骤:
1.假定某入库流量Q和坝前水位,根据水力学 公式,求以Q为参数的水面曲线,如图红色水面 线 2. 将水库全长分成若干段,在每段水库中求出 相应于回水曲线的平均水位位置 3.根据每段平均水位位置定出该段相应的水面 面积,求出回水曲线每段的容积 4.将各段水库容积相加,得以Q为参数的某一 水位下的动库容 水库动库容求解示意图
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校核洪水位 设计洪水位 防洪高水位 正常蓄水位 防洪限制水位
死水位
结 合 库 容
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(四)防洪高水位(Z防)和防洪库容(V防)
防洪高水位:当水库下游有防洪要求时,遇到下游防护对象的设计 标准洪水时,水库经调洪后(坝前)达到的最高水位。 防洪库容:防洪高水位与防洪限制水位之间的水库容积。
葛洲坝是三峡工程的反调节水库。三峡工程运行后,发电站的发电泄水 变化巨大,对下面几十公里的峡谷河段的通航带来不利影响,有了葛洲
坝蓄水,这一段河道就成为平缓的航道。
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吉林市永庆反调节水库 反调节有多种作用:
1、调节通航 2、河道的流量反调节 3、发电能力的反调节
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四、其他形式的调节
2.保证水电站所需要的最低兴利水位和自流灌溉必要的引水高程。
3.库区航运和渔业的要求。 4.对于北方地区的水库,因冬季有冰冻现象,还应计及在死水位冰层以下, 仍能保留足够的容积,供鱼群栖息。
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校核洪水位 设计洪水位 防洪高水位 正常蓄水位 防洪限制水位
死水位
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正常蓄水位(Z蓄)和兴利库容(V兴)
V总=V死+V兴+V调洪-V共
总库容是表示水库工程规模的代表性指标,可作为划分水库等级、确定工程安 全标准的重要依据。 有效库容(V效):校核洪水位与死水位之间的库容。
V效=V总-V死=V兴+V调洪-V共
(八)坝顶高程 设计洪水位或校核洪水位加上一定数量的风浪高值和安全超高值,就得 坝顶高程。
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楔形库容 库流量为Q时的库水位
蓄在水库内的水体为静止(即流速为零) 时的库容。
静库容
楔形蓄量:有入库流量时,水库水面从坝
址起沿程上溯,越近上游,水面越上翘,
直到入库端与天然水面相交为止。静库容 以上与洪水的水面线之间包含的水库容积 为楔形蓄量。
水库动库容积示意图
动库容:静库容与楔形蓄量的总和为动库 容。
4.考虑河段上下游已建和拟建水库枢纽情况。
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校核洪水位 设计洪水位 防洪高水位 正常蓄水位 防洪限制水位
死水位
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防洪限制水位(Z限)和结合库容
防洪限制水位动态制定 防洪限制水位(汛期限制水位): 水库在汛期允许蓄水的上限水位。 结合库容(共用库容(V共)、重迭 库容):防洪限制水位与正常蓄水 位之间的库容。因为它在汛期是防 洪库容的一部分,在汛后又是兴利 库容的一部分。 防洪限制水位应尽可能定在正常蓄 水位之下,以减少专门的防洪库容,特 别是当水库溢洪道设闸门时,一般闸门 顶高程与正常蓄水位齐平,而防洪限制 水位就常定在正常蓄水位之下。 防洪限制水位,可根据洪水特性、 防洪要求和水文预报条件,在汛期不同 时段分期拟定。例如按主汛期、非主汛 期,或按分期设计洪水分别拟定不同的 防洪限制水位。
水库特征水位举例:
大伙房水库: 死水位108m,
防洪限制水位126.4m,
正常蓄水位131.5m, 设计洪水位136.63m, 校核洪水位139.32m, 坝顶高程139.8m, 以上数值均为高程。最大坝高48m。 下游保护防洪对象为抚顺、沈阳两座城市,抚顺防洪标准为100年一遇,沈阳城市防 洪标准为300年一遇。大伙房水库为千年一遇洪水设计,可能最大洪水校核。
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水库的特征曲线:定量表示水库的形体特征
水库面积曲线
水库水位Z 面积A
水库特性曲线 水库容积曲线
水库水位Z 容积V
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1.水库面积曲线
110 105 100
绘制方法:
• 采用l/10000--1/5000比例尺的地形图
• • 用求积仪(或按比例尺数方格法),在等高线与坝轴线所围成的闭合地形图 上量计不同高程的水库面积; 以水位为纵坐标,水库面积为横坐标,点绘成水库水位--面积曲线。
径流年调节
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通常用库容系数β反映水库兴利调节能力. β=V兴/ W年
β =8%--30%时,一般可进行年调节。当天然径流年内
分配较均匀时, β =2%--8%,即可进行年调节。 β >30%,即可进行多年调节。
年调节水库一般可同时进行周调节和日调节。
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天然来水过程
径流调节过程
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校核洪水位 设计洪水位 防洪高水位 防洪限制水位
死水位
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(五)设计洪水位(Z设洪)和拦洪库容(V拦)
设计洪水位:当遇到大坝设计标准洪水时,水库经调洪后(坝前)达到 的最高水位。 拦洪库容:设计洪水位与防洪限制水位之间的水库容积。
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校核洪水位 设计洪水位 防洪高水位 防洪限制水位 拦 洪 库 容 死水位
Integrated water resources planning
第三讲
沈阳农业大学 水资源规划及利用课程组 1/58
第二章 水库兴利调节及计算
本讲主要内容:
1
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水库特征曲线及特征水位 兴利调节分类
水库兴利设计保证率
4
5
水库的水量损失 水库设计死水位的选择
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第一节 水库特性曲线及特征水位
多年调节
年调节
周百度文库节
日调节的调节周期为一昼夜,即利用水库兴利库容将一天内 日调节 的均匀来水,按用水部门的日内需水过程进行调节。
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径流日调节
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调节流量
天然来水
径流周调节
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完全年调节:将年内多余水
量按用水要求重新分配而不
发生弃水的径流调节。
不完全年调节(季调节):
仅能存蓄丰水期部分多余水 量的径流调节。
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第二节 兴利调节分类
一、按调节的目的和重点分
调节的目 的和重点
洪水调节
枯水调节
洪水调节在于削减洪峰和下泄洪水流量; 枯水调节为了增加枯水期供水量,满足各部门用水要求。
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二、按服务对象和内容分
服务对象和内容
灌溉 发电 给水 航运 防洪除涝
丹江口水库
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三、按调节周期分
如果水库很大,可以将丰水年多余水量蓄起来,以补充枯 水年水量不足,就称为多年调节。这时水库兴利库容要经 若干年才能蓄满,然后将蓄水量在若干个枯水年内用掉。 调节周期超过一年。 径流年调节的任务就是按照用水部门的年内需水过程, 将一年中丰水期多余水量蓄存起来,用以提高缺水时期 的供水量,调节周期在一年以内。 周调节的调节周期为一周,即将一周内变化不大的入库径 流按用水部门的周内需水过程进行径流调节。
正常蓄水位(正常高水位):在水库正常运行条件下,为了满足兴 利部门枯水期的正常用水,水库在供水开始时应蓄到的最高水位。
兴利库容(调节库容):正常蓄水位到死水位之间的库容,是水库实
际可用于径流兴利调节的库容。 确定正常蓄水位考虑的因素: 1.根据兴利的实际需要。 2.考虑淹没、浸没情况。
3.考虑坝址及库区的地形地质条件。
一、水库的特征曲线
水库
在河流上拦河筑坝形成人工的水池用来进行径流调节
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根据库区河谷形状:
河道型水库 水库 湖泊型水库
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河道型水库
如:三峡水库、隔河岩水库及水口水库等特大型水库
三峡水库
三峡水库
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河道型水库
三峡水库 三峡水库是一个典型的河道型水库。长度为663千米的水库,没有一个"大肚 子"库段,水库的平均宽度仅为1576米,这样的水库也被称为峡谷型水库。
库群调节则是指河流上有多个水库时,如何研究它们的联合运行,以最 有效地满足各用水部门的要求。显然,这是最高形式的径流调节,也是
开发和治理河流的发展方向。
用水 部门
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第三节水库兴利库容设计保证率
一、设计保证率的含义
在多年工作期间,用水部门的正常用水得到保证的程度,用正常用 水保证率表示。由于此值是在水利水电工程设计时予以规定,故称
为设计正常用水保证率,简称设计保证率。
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设计保证率衡量方式
1.保证正常用水的年数
年保证率P,指多年期间,正常工作年数占运行总
年数的百分比.
P
正常工作年数 运行总年数+1
× 100%=
运行总年数 工作遭破坏年数 运行总年数
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动库容关系曲线
动库容曲线计算步骤:
1.依据动库容计算步骤,求以Q为参数的不同
水位下的动库容值,得以Q为参数的动库容曲 线。
2.假定不同的入库流量Q,按上述步骤,可求
得不同Q为参数的动库容曲线。
水库动库容曲线示意图
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动库容关系曲线的应用
什么情况下必须考虑和研究动库容的影响呢?
当研究水库回水淹没和浸没的确实范围,或作库区洪水演 进计算时,或当动库容数值占调洪库容比重较大时,必须 考虑动库容的影响。
径流多年调节
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四、其他形式的调节
补偿调节:当水库与下游用水部门的取水口间,有区间入流时。
因区间来水不能控制,故水库调度要视区间来水多少,进行补偿 放水。
取水口
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四、其他形式的调节
反调节水库一般是其所在河道上游紧邻较大水利枢纽工程的配套工程 。对该较大的水电站调峰发电的不稳定流进行再调节,可使下泄水流 均匀稳定,满足河道下游河段的工农业用水及河道整治工程安全要求 ,有效缓解“电调”与“水调”的矛盾,对于充分发挥该较大级别水 利枢纽综合效益,具有不可替代的作用。
为简便起见,一般的调节计算仍多采用静库容 曲线。
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二、水库的特征水位和特征库容
死水位(Z死)和死库容(V死)
死水位:在正常运用情况下,允许水库消落的最低水位。 死库容(垫底库容):死水位以下的库容。
确定死水位主要考虑因素: 1.保证水库有足够的、发挥正常效用的使用年限(俗称水库寿命),主要 是考虑留部分库容供泥沙淤积的需要。
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(六)校核洪水位(Z校洪)和调洪库容(V调洪)
校核洪水位:当遇到大坝校核标准洪水时,水库经调洪后,坝前达到的最高 水位。 调洪库容:校核洪水位与防洪限制水位之间的水库容积。
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校核洪水位 设计洪水位 防洪高水位 防洪限制水位 拦 洪 库 容 死水位
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(七)总库容(V总)和有效库容(V效) 总库容:校核洪水位以下的全部水库容积。
30-5 ≤5
大(2)型 中 等 中型 一 般 中型
砼重 30-5 力坝
5-1 ≤1
小(1)型
沈阳市法库 15-3 县水利局
沈阳市法库 ≤3 县水利局
0.49 5-0.5 0.14 ≤0.5
均质 土坝
均质 土坝
小(2)型 0.01-0.001
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静库容与动库容
静库容:假定入库流量为零,水面水平,
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湖泊型水库
如:密云水库、新安江水库及丹江口水库等特大型水库
密云水库
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湖泊型水库
密云水库 密云水库全面积188km2,水面137000亩,水深40m至60m,分白河,潮河、内 湖三个库区,总蓄水量为4317亿m3,相当于67个十三陵水库或150个昆明湖,是 亚洲最大的人工湖,有“燕山明珠”之称。
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
葠窝水库 ≥500 水利厅 7.91 大(2)型 特别重要 ≥200 ≥150 特别重要
混凝 ≥120 土坝
粘土 柴河水库 500-100 200-60 6.36 水利厅 重 要 150-50 大(2)型 120-30 重 要 心墙 闹得海水库 100-30 水利厅 中 等 60-15 2.23 50-5 泡子沿 一 般 三合成
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