水利计算之兴利调节计算.ppt

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1、2.兴利调节分类,1.兴利调节计算原理,3.年调节水库兴利调节计算,4.多年调节水库兴利调节计算,任务,求出各种水利水能要素的时间过程.以及调节流量、兴利库容和设计保证率之间的关系,供水量,电站出力,库水位,蓄水量,弃水量,损失水量,目的,是确定工程规模、工程效益和运行方式的依据。,方法,时历法,概率法,分为两大类,按时历顺序，逐时段进行径流调节计算。其结果也是逐时段的,应用径流的统计特性，按概率理论进行径流调节。成果也是概率或保证率的形式,原理,指利用水库的调蓄作用，将河川径流洪水期（或丰水期）的多余的水量储存起来，以提高枯水期（或枯水年）的供水量，满足各兴利部门的用水要求的进行的计算也就是

2、水库蓄水量变化高程的计算。,计算是将调节周期分为若干计算时段。分别按水量平衡原理计算,在任何时间内，进入水库的水量和流出水库的水量之差，等于在水库这一段时间内蓄水量变化。,原理,公式,V=(Q入Q出)t,计算时段t内的出库平均流量,各兴利部门所有用水量：Q发电Q灌溉Q给水 Q航运,水量损失：Q蒸发Q渗漏,弃水：Q弃,计算时段,其长短取决于调节周期和径流均匀程度,公式,计算时段t内的入库平均流量,计算时段t内蓄水量的变化值,。,在来水、用水以及保证率确定的前提下，计算所需要的兴利库容,在来水、兴利库容、保证率已知情况下，核算水库的设计供水能力,在来水、兴利库容、供水能力已定情况下，核算水库供水保

3、证率,1.径流调节的分类,按调节的目的,枯水调节,洪水调节,除害,兴利,1.径流调节的分类,按供水方式,变动供水,固定供水,给水,灌溉,1.径流调节的分类,按服务对象,发电调节,灌溉调节,少有单一调节,给水调节,航运调节,防洪除涝调节,多为综合,一库多用,1.径流调节的分类,按调节周期,日调节,无调节,周调节,年(季)调节,多年调节,即一次蓄泄循环,水库从放空蓄满放空的循环时间称为调节周期。,河川径流在一昼夜间的变化基本上是均匀的，而某些部门的用水（如发电、灌溉），则白天和夜晚差异甚大，有了水库，就可以把白天负荷少时的多余水量储存起来，增加当天负荷增加时的发电水量。其调节周期为一天。,1.径流

4、调节的分类,之无调节、日调节,1.径流调节的分类,之无调节、日调节,河川径流在一昼夜间的变化基本上是均匀的，而某些部门的用水（如发电），则一周差异甚大，有了水库，就可以把负荷少时（休息日）的多余水量储存起来，增加工作日负荷增加时的发电水量。其调节周期为一周。,1.径流调节的分类,之周调节,河川径流在丰水期和枯水期的水量差异比较大，而许多用水部门（如发电、灌溉）在枯水期用水不足、在丰水期用水过剩。这就要求水库在一年内进行天然径流的重新分配。这种分配称为年调节或季调节。其调节周期为一年。,1.径流调节的分类,之年调节,河川径流在年际变化剧烈。枯水年缺水、丰收年余水、将丰收年的多余的水量储存水库内，

5、以补枯水年的不足水量。这种的调节性能称为多年调节。其调节周期长达若干年。,1.径流调节的分类,之多年调节,按调节周期,1.径流调节的分类,日调节,无调节,周调节,年(季)调节,多年调节,对于一条河流，修建水库的容积越大其调节性能就越好，调节径流的程度也就完善。,调节性能好的同时可以进行低一些调节。即多年调节水库同时可以进行年调节、日调节,1.径流调节的分类,其它形式的调节,反调节,补偿调节,库群调节,下一节,计算方法,差积曲线图解法,列表调节法,简化水量平衡方程式,5.年调节水库兴利调节计算,看看例题,例题1,某水利枢纽工程，设计枯水年的天然来水过程计各部门综合用水要求计各部门的用水工程见下表

6、。试着计算兴利库容,表1,某水利枢纽工程入库流量表,水利计算中一般不用日历年。而采用水利年。按蓄泄过程循环考虑。,表2,某水利枢纽工程综合用水要求,为来水量减去用水量来水量多时为余水用水量多时为亏水,第一时段（7月份）50.5-30=20.5,为亏水,第四时段（10月份）9.0-9.5=0.5,为亏水,2.39,9130.4243600/108(m3),91,57.9,1.52,多存的水,2.391.520.87（亿m3）,弃水,91-57.9,弃水呗,57.9（m3/S月）,Vp=57.9m3/S.月,七月水库蓄量初为0,0,0,七月末(八月初)020.5=20.5（m3/s.月）,20.5

7、30.42436001080.54（亿m3）,20.5,0.54,八月末(九月初)20.5+70.5=91（m3/s.月）,9130.42436001082.39（亿m3）,20.5,0.54,超过Vp（1.52亿m3）,弃水量9157.9 33.1（m3/s.月）,八月末库容57.9（m3/s.月）,或1.52（亿m3）,57.9,1.52,33.1,十月末57.90.557.4（m3/s.月）,丰水期蓄水期,枯水期供水期,余水,亏水,亏水,蓄水,弃水,某水库多回运用时的年调节计算（一）有两个余水期、两个亏水期,例题2,主要看两个枯水期中间的余水期余水量。余水期水量不同时小于两个亏水期水量。

8、则所需库容为亏水量中较大的一个。,亏水（1）-610万m3,余水920万m3,余水（1）35538万m3,亏水31335万m3,920,所需兴利库容31335m3,Qt,V1,V4,V2,t0,t1,t2,t3,t4,Qt,V3,V3V2 V3V4,V兴V4,某水库多回运用时的年调节计算（二）有两个余水期、两个亏水期,例题3,主要看两个枯水期中间的余水期余水量。余水期水量同时小于两个亏水期水量。则所需库容为亏水量之和减去中间余水量。,余水135909万m3,亏水1740万m3,余水2532万m3,亏水231497万m3,兴利库容为：740+31497-53231705万m3,V1,V1,V2,

9、V1,V2,V3,V4,V1,V2,V3,V4,V兴V2+V4V3,V3V2 且 V3V4,总结多回运用,Qt,V1,V4,V2,t0,t1,t2,t3,t4,Qt,V3,V3V2 V3V4,V兴V4,V1,V2,V3,V4,V兴V2+V4V3,V3V2 且 V3V4,Qt,V1,V4,V2,t0,t1,t2,t3,t4,Qt,V3,V3V2 V3V4,V兴,计入水量损失水量平衡方程变为V=(Q入q出q损q弃)t即VW来W用W损W弃 计算时先不进入水量损失调算，再考虑水量损失逐时段计算也可以按水库平均面积估算水量损失，进行计算,例题1(续),某水利枢纽工程，蒸发和渗漏见下表,表3,某水利枢纽工

10、程蒸发和渗漏,单位：mm,长系列法：计入水量损失水量平衡方程变为V=(Q入q出q损q弃)t即VW来W用W损W弃 计算时先不进入水量损失调算，再考虑水量损失逐时段计算也可以按水库平均面积估算水量损失，进行计算,年调节水库兴利调节计算,长系列法：例题3某水库考虑水量损失的年调节计算 已知：1.来水；用水量2.水位库容及水位面积关系曲线3.蒸发增损资料；渗漏资料：k=0.8、E皿=1515mm、P01312.4mm、R0787.8mm4.渗漏量按当月蓄水量的1计取,年调节水库兴利调节计算,年调节水库兴利调节计算,年调节水库兴利调节计算,back,用简便算法 V经常V死+0.6*V兴利 4000+0.

11、6*31335 22801万m3查水位库容关系曲线 Z经常 51.2m查水位面积关系曲线S经常780万m2计算渗漏损失：计算蒸发损失：计算总水量损失：,年调节水库兴利调节计算,渗漏损失228011228万m3,年蒸发损失（0.81515-524.6）78010 536.2万m3 月蒸发损失536.21244.7万m3,月水量损失总计228+44.7272.7万m3,兴利库容为（两回运用）：33310-64732663万m3,长系列法：设计库容的确定如果有n年的来水资料，按上述方法进行每一年的调节计算，求得每年的兴利库容。将每年的库容按由小到大次序排列用经验频率公式pm/(n+1)100%,得每

12、一年兴利库容对应的频率。绘制库容频率曲线根据设计保证率查库容频率关系曲线，的水库设计库容,年调节水库兴利调节计算,go,长系列法：设计库容的确定；例4某水库 有19年的来水资料，分别求的各年所需的兴利库容如202页表13-8库容排频如203页表13-9绘制库容频率曲线求得水库设计库容为14（m3/s.月）,年调节水库兴利调节计算,go,看看计算表,1.52,1.715,1.71,1.725,back,back,长系列法：后拔 长系列法求得的设计库容的保证率概念比较清晰明确，结果也就比较可靠，但凡条件允许，应力求用长系列法进行计算。,年调节水库兴利调节计算,Qt,qt,V1,V2,Qt,V3,V

13、4,V5,V6,V7,V8,V9,V10,V11,V12,V13,第一年是丰水年来水大于用水V兴V2,第四年的兴利库容按年调节的两回运用且中间的余水期同时小于两边的亏水期V4兴V6+（V8V7）,第47年为连续枯水年组,同理：第五年、第六年、第七年的兴利库容相当于年调节的三回运用、四回运用、五回运用。,V7兴V6+（V8V7）+（V10v9）+（V12V11）+（V14 V13）,19501951,117,5744.5,5744.5,89,974.5,4770.0,本年亏水量（974.5万m3）余水量（5744.5万m3）属一回运用V兴V亏水974.5万m3,974.5,19511952,19

14、521953,19531954,105,3722.2,8492.2,5744.5-974.5,68,3188,5304.2,93,1215.1,6519.3,410,3365.7,3153.6,3188,本年的亏水量（3365.7）余水量（1215.1）供不应求了联合上一年共同完成调节相当于年调节的两回运用属于两回运用的第二种情况V兴3365.7+3188-1215.15338.6（万m3）,本年情况与第一年同兴利库容的计算方法亦同,5338.6,118,17781.1,20934.7,910,2159.2,18775.5,2159.2,一回运用V兴V亏水2159.2万m3,19501951,

15、117,5744.5,5744.5,89,974.5,4770.0,本年亏水量（974.5万m3）余水量（5744.5万m3）属一回运用V兴V亏水974.5万m3,974.5,19511952,19521953,19531954,105,3722.2,8492.2,5744.5-974.5,68,3188,5304.2,93,1215.1,6519.3,410,3365.7,3153.6,3188,本年的亏水量（3365.7）余水量（1215.1）供不应求了联合上一年共同完成调节相当于年调节的两回运用属于两回运用的第二种情况V兴3365.7+3188-1215.15338.6（万m3）,本年情

16、况与第一年同兴利库容的计算方法亦同,5338.6,118,17781.1,20934.7,910,2159.2,18775.5,2159.2,一回运用V兴V亏水2159.2万m3,19501951,117,5744.5,5744.5,89,974.5,4770.0,974.5,19511952,19521953,19531954,105,3722.2,8492.2,68,3188,5304.2,93,1215.1,6519.3,410,3365.7,3153.6,3188,5338.6,118,17781.1,20934.7,910,2159.2,18775.5,2159.2,19531954

17、,118,17781.1,20934.7,910,2159.2,18775.5,2159.2,19541955,19551956,19561957,118,1523.3,20298.8,912,4795.2,15503.6,18,12344,27847.6,910,3279.7,24567.9,5431.1,3279.7,116,854.9,25322.8,711,10261.9,15160.9,12868.7,两回运用V兴4795.2+2159.2-1523.35431.1,一回运用V兴V亏水3279.7万m3,10261.9854.9且3279.7854.9而且12344+854.9327

18、9.7+10261.9,两回运用V兴10261.9+（3279.7-854.9）12868.7万m3,19551956,18,12344.0,27847.6,910,3279.7,24567.9,3279.7,19561957,19571958,19581959,116,854.9,25322.8,711,10261.9,15160.9,128,1433.3,16549.2,99,2319.3,14274.9,12868.7,13572.7,106,4643.7,18918.6,710,11278.4,7640.2,2159.2,本年 2319.31433.3两回运用？上一年 10261.98

19、54.9三回运用 V兴2319.3+（10261.9-1433.3）+（3279.7-854.9）13572.7万m3,本年 用水（11278.4）余水（4643.7）上一年 用水（2319.3）余水（1433.3）再上一年 用水（10261.9）余水（854.9）四回运用 V兴11278.4+（2319.3-4643.7）+（10261.9-1433.3）+（3279.7-854.9）20207.4万m3,下一章,计算逐年兴利库容的差积曲线1.将来水量减去用水量2.按时序累加3.以上述累加值为纵坐标，以时序为横坐标，绘制水量差值累积曲线4.从每年亏水期末向前做水平线与差量累积曲线的第一次相交

20、即停止，此时水平线与差量累计曲线间的最大纵坐标值即为该年所需库容,4.年(季)调节水库保证供水量与设计库容的关系,应该修建多大的水库呢?,已建水库可以提供多少调节流量?,方法,长系列 法,典型年法,操作,方法,长系列法,典型年法,实际年法,设计年法,单一选年法库容排频法,长系列操作法,前提,如果有n年的来水资料,如果有n年的用水资料,设计保证率,长系列操作法,步骤,1.按上述方法进行每一年的调节计算，求得每年的兴利库容(或调节流量)。,2.将每年的库容(流量)按由小到大次序排列,3.用经验频率公式pm/(n+1)100%,得每一年兴利库容(或调节流量)对应的频率,4.绘制库容(流量)频率曲线,

21、5.根据设计保证率查库容(流量)频率关系曲线，的水库设计库容(流量),N个数,p,V,P设,V设,Vp,p,Q,P设,Q设,Qp,后拔 长系列法求得的设计库容的保证率概念比较清晰明确，结果也就比较可靠，但凡条件允许，应力求用长系列法进行计算。,但是.有时也得用简单的设计代表年法,资料不足,精度要求低,典型年法,选择一个来水过程作为设计典型年,据此计算Vp或Qp,关键是设计典型年的推求,同倍比,同频率,设计年法,实际年法,设计年法,典型年法,同倍比,典型年同倍比放大法的简称,以年水量控制,以供水期水量控制,分两种情况,对坝址的年来水量（年用水量）进行频率计算，求得年来水量（年用水量）的经验或理论

22、频率曲线。或是均值。Cv、Cs三个参数。若无较长系列的年月来水资料，则可根据该地区水文手册中径流统计参数等值线图查得。,典型年法,同倍比(以年水量控制),步骤(1),求得相应设计保证率的W来.P和W用.P,典型年法,同倍比(以年水量控制),步骤(2),从实测资料中选择年来水量接近W来.P和年用水量接近W用.P且年内分配的具有代表性的一年（或几年）作为典型年，其来水量为W来.典，用水量为W用.典。,典型年法,同倍比(以年水量控制),步骤(3),计算缩放比例 及 再用K来、K用值分别承该典型年各月来水量及各月用水量，即得设计代表年的来、用水过程。,典型年法,同倍比(以年水量控制),步骤(4),对所

23、推求的设计代表年进行调节计算，求得兴利库容（即设计库容）。结果可选择偏安全或对工程偏不利的库容。就是较大的结果,典型年法,同倍比(以年水量控制),步骤(5),前面做法的基于一种假设,设计库容或调节流量依赖于年来水量,和年内分配没有关系,对于年内分配变化不大的河流,可以应用,对于年内分配变化大的河流,就有问题啦!,可见,设计库容和调节流量更依赖供水期的流量,当T供历年不变时,调节库容完全取决于供水期天然径流量.在这种情况下我们只要分析亏水期水量的频率曲线,再根据需水设计保证率计算相应的设计库容或设计调节流量.方法和步骤同前.,回到典型年的首页,典型年法,同频率,是拟定一条设计保证率,而该过程线各

24、种长短时段的水量都符合指定频率.,根据实测资料,统计:,典型年法,同频率,步骤(1),每年最枯一个月的水量W1,每年最枯二个月(连续)的水量W2,每年最枯十一个月(连续)的水量W11,全年的水量W年,为了节省工作量,也可以根据需要选择结果时段,然后排频,从实测资料中选取各时段水量都比较接近的一年.,典型年法,同频率,步骤(2),典型年法,同频率,步骤(3),依此类推,可推求同频率设计年典型过程线,对同频率典型过程线进行调节计算,即可,典型年法,同倍比(以年水量控制),步骤(4),回到典型年的首页,回到典型年的首页,典型年法还有实际代表年法,即对流量排频后,选择实际的年份进行调节计算,仅选一年的

25、是单一选年法,选35年,调节计算后,再次排频的是库容排频法,小型水利枢纽常用,径流调节的任务,保证率,兴利库容,供水效益,供水效益和兴利库容成正比变化,设计保证率一定,供水效益一定,保证率和兴利库容成正比变化,兴利库容一定,保证率和供水效益反比变化,5.时历法多年调节计算,流量,频率,5.时历法多年调节计算,多年调节就是丰、枯水年份的年径流及其年内分配重新分配的过程。,定义,5.时历法多年调节计算,历时法,方法分类,数理统计法,总库容合成法直接总库容法,列表法图解法,长系列历时法的基本概念：基本原理和步骤与年调节计算相似，即先通过逐年调节计算，求的每年都需库容，再进行频率计算，以求的满足设计保

26、证率要求的兴利库容，只是多年调节水库要经历了许多年才能蓄满，经历许多年才能放空。,长系列历时法的基本概念：在这种情况下，确定某些年份所需要的兴利库容时，不能仅以本年度缺水期的水量不足来定库容，还必须联系前一年或前几年的不足水量情况进行分析，即取决于连续枯水年组的总亏水量,看看示意图,试算法假定一个兴利库容逐时段来许调节计算统计用水破坏的年份计算保证率对照设计保证率修改兴利库容,计算保证率设计保证率计算保证率=设计保证率计算保证率设计保证率,水量损失计算首先以不计损失计算，定出兴利库容计算水库多年平均蓄水库容和面积再计算多年平均逐月的蒸发损失和渗漏损失再水库用水系列中，逐年逐月考虑水量损失计算考虑水量损失的兴利库容,优点：概念清楚、推理简单，能够直接求出多年调节的兴利库容及水库的蓄泄说过程，适用于不同用水情况。,特点：当具有较长系列（30年以上）的来用水资料、计算成果精度较高。大、中型灌溉水库的规划、设计及管理阶段常用这种办法,