水利水能规划(兴利调节)课件

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1、2.1 水库特性 2.2 兴利调节分类 2.3 设计保证率 2.4 设计代表期 2.5 兴利调节计算 2.6 兴利调节时历列表法 2.7 兴利调节时历图解法,兴利调节,2020年9月27日5时10分,1,复习,2.2 兴利调节分类,兴利调节可按调节周期的长短、水库任务和供水方式等来划分。,为提高枯水期(或枯水年)的供水量，满足灌溉、水力发电及城镇工业、生活用水、航运等兴利部门要求而进行的调节称为兴利调节。,一、按调节周期 二、按水库任务 三、按水库供水方式 四、其他分类,一、日调节 二、周调节 三、年调节 四、多年调节,复习,一、工作保证率的含义及分类 水利水电部门正常工作的保证程度，称工作保

2、证率。 设计保证率通常有年保证率P和历时保证率P两种表达形式。,3,2020年9月27日5时10分,2.3 设计保证率,为拟建的水利水电工程选定一个合理的工作保证率，以便为水利水电工程规划设计提供依据，这一保证程度，通常以正常用水保证率或设计正常用水保证率表示，简称设计保证率，P设。,复习,4,2020年9月27日5时10分,具有代表性的设计典型年份或典型径流系列称之为设计代表期。进而将设计典型年称作设计代表年，将设计典型径流系列称作设计代表系列。,2.4 设计代表期,复习,一、设计代表年,1设计枯水年 2. 设计中水年 3设计丰水年,二、设计代表系列,.设计枯水系列,2 .设计中水系列,5,

3、2020年9月27日5时10分,2.5 兴利调节计算原理,一 径流调节周期中水库运用 情况分析 二 早蓄及迟蓄方案 三 径流调节计算的原理及方法 四 径流调节计算研究课题,复习,当水库在一个调节周期内连续供水、蓄水两次，称为水库二次运用。,2.5径流调节原理,一 水库运用情况分析,图2-8 水库两次运用示意图,二 早蓄及迟蓄方案,2.5径流调节原理,早蓄方案是从调节年度初库空起，即蓄水期一开始，顺时序有余水即蓄，直到蓄满调节库容后，多余水量才作为弃水。到缺水时就供水，库水位降落，直至调节年度末水库重新腾空。 迟蓄方案则由蓄水期的某一时刻起才开始蓄水，在此之前，有余水即作为弃水。但也到供水期初蓄

4、满调节库容。,径流调节计算方法主要分为时历法和数理统计法两大类。 时历法是以实测径流资料为基础，按历时顺序逐时段进行水库蓄泄平衡的径流调节计算方法，其计算结果(如调节后的下泄流量，水库蓄水量等)也都是按时历顺序结出。时历法又分为列表法和图解法。 数理统计法是应用径流频率特性，按概率论原理进行调节计算，所得成果是以调节水量(调节流量)、多余或不足水量以及水库蓄水等的频率形式给出。数理统计法常用于多年调节水库的计算。,8,2020年9月27日5时10分,2.5径流调节原理,三 径流调节计算的原理及方法,对某一时段t，水库中水量的平衡方程为：,9,2020年9月27日5时10分,2.5径流调节原理,

5、两类方法的基本原理都是水量平衡。,径流调节计算的实质就是找出水库来水、水库放水以及水库蓄水三者之间的关系。 上面的公式可用于以下问题： 1在水库洪水演算过程中，找出入库洪水、下泄洪水、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的关系。,10,2020年9月27日5时10分,2.5兴利调节计算原理,11,2020年9月27日5时10分,2.5兴利调节计算原理,2对于兴利调节，可解决以下三类课题: (1)根据用水要求，确定兴利库容。 (2)根据兴利库容，确定设计保证率条件下的供水水平（调节流量）； (3)根据兴利库容及水库操作方案，求解水库运用过程。,一、根据用水要求（调节流

6、量）确定兴利库容 二、根据兴利库容确定调节流量 三、根据既定兴利库容和水库操作方案推求水库运用过程,2.6 兴利调节时历列表法,2020年9月27日5时10分,12,2.6 兴利调节时历列表法,13,2020年9月27日5时10分,根据用水要求确定兴利库容是水库规划设计的重要内容。 由于用水要求为已知，根据天然径流资料（入库水量）可求出水库补充放水的起止时间。 逐时段进行水量平衡，算出不足水量（或余水），再累加各时段的不足水量（扣除局部回蓄水量），便可得出该入库径流条件下，为满足既定用水要求所需的兴利库容。 天然径流资料不同，求解出的兴利库容有所不同。,一、根据用水要求确定兴利库容,2.6 兴

7、利调节时历列表法,14,2020年9月27日5时10分,时历列表法调节计算的基本原理是根据系列的来水和用水资料，以月为计算时段，按水量平衡公式，计入损失水量，逐年计算水库的调节过程和调节水量，然后根据水库的供需关系和年调节水量确定水库的可供水量。,一、根据用水要求确定兴利库容,按照对径流资料的不同取舍，时历法可分为长系列法和代表期法。,2.6 兴利调节时历列表法,15,2020年9月27日5时10分,一、根据用水要求确定兴利库容,长系列法针对长系列径流资料算出所需兴利库容，然后按由小到大顺序排列并计算、绘制兴利库容频率曲线。之后根据设计保证率在该库容频率曲线上定出水库兴利库容； 代表期法是用设

8、计代表期的径流代替长系列径流进行调节计算的简化方法。其精度取决于所选设计代表期的代表性好坏。,2.6兴利调节时历列表法,16,2020年9月27日5时10分,时历列表法调节计算的水量平衡公式如下： V月初+W来-W用-W损-W弃=V月末 式中：V月初为水库月初库容；W来为水库本月来水量；W用为本月各用水户的用水量；W损为水库本月蒸发和渗漏损失水量；W弃为水库本月弃水量；V月末为水库月末库容。 根据上述水量平衡公式，以月为计算时段计算水库逐年净调节水量，对年净调节水量系列进行排序，经频率分析计算求得不同保证率的可供水量。,一、根据用水要求确定兴利库容,计算时段内进出水库的水量差，等于水库蓄水量的

9、变化。,2.6兴利调节时历列表法,17,2020年9月27日5时10分,一、根据用水要求确定兴利库容,(一)不计损失列表法 （二）计入损失列表法 （三）计入损失的简算法,（一）不计损失的列表法调节计算,2.6兴利调节时历列表法,一、根据用水要求确定兴利库容,计算步骤： (1)计算各月余、缺水量。根据各月来、用水量，计算各月来、用水量差，即W来-W用；差值是正为余水量，差值是负为缺水量; (2)确定兴利库容。逆时序累计各月余、缺水量，即（ W来-W用），计算起点从供水期末的水库放空时刻，逢缺水就加，遇余水就减，出现负值按零计。（ W来-W用）就是本年度的兴利库容V兴。还可根据余、缺水量进行判断。

10、,(3)推求水库蓄水量变化过程和弃水过程。按“遇余则蓄，蓄满则弃，遇缺则供”的操作方式，顺时序累加各月的余、缺水量，得水库各月的蓄水量。 (4)计算完毕应进行校核。校核的方法是检查全年总水量是否平衡。按水量平衡原理应有： 经校核总水量平衡，说明计算无误。,（一）不计损失的列表法调节计算,一、根据用水要求确定兴利库容,计算步骤,【例2-1】 某坝址处的多年平均年径流量为1104.6106m3，多年平均流量为35 m3/s。 设计枯水年的天然来水过程及各部门综合用水过程分别列入表2-5（2）、（3）栏和（4）、（5）栏。 径流资料均按调节年度给出，本例年调节水库的调节年度系由当年7月初到次年的6月

11、末。 其中7-9月为丰水期，10月初到次年6月末为枯水期。,（一）不计损失的列表法调节计算,2.6兴利调节时历列表法,一、根据用水要求确定兴利库容,举例,表2-5 水库年调节时历列表计算（不计水库水量损失）,累计（6）、（7）两栏，并扣除弃水（逐月计算时以水库蓄水为正，供水为负），即得兴利库容内蓄水量变化情况，填入（10）栏。,注：1、（3）-（5）=（8），可用以校核计算。 2、（6）-（7）=（8），可用以校核计算。 9月份原计划要求用水流量为20 m3/s，由于库满，可按天然来水运行，提高水量利用率。,水库供水期，库水位逐月下降,保持满库,库满有弃水,水库蓄水,六月末兴利库容放空,V兴/

12、W年 152.29106/1104.60106 13.8,（二）计入损失的列表法调节计算,一、根据用水要求确定兴利库容,水库在兴利调节过程中，不可避免地会产生水量损失。因此水库应适当增大库容，以抵偿损耗的水量，来保证正常供水。但由于水量损失无论是蒸发还是渗漏都与库水位有关，所以严格来讲，计入损失的调节计算应进行试算。鉴于试算过程十分繁琐，故常采用逐次逼近的方法来进行。 该方法是在不计损失计算的基础上，先近似求得各时段的蓄水情况，然后以时段平均蓄水量(包括死库容)求出各时段的损失水量，并将各时段损失水量由来水过程中减掉，或加入用水过程，再以水量平衡原理逐时段求得余缺水量，求得考虑水量损失的调节库

13、容和水库蓄水过程。,（二）计入损失的列表法调节计算,2.6兴利调节时历列表法,一、根据用水要求确定兴利库容,基本步骤： (1)不计损失的列表计算。见上例，并将表2-5第栏的月末蓄水量加上死库容后移至表2-7第栏：表2-7第栏是系由第栏查水库库容曲线和面积曲线所得。 (2)计算损失量。包括蒸发损失、渗漏损失，总损失量为二者之和。 (3)计入损失的列表计算。将损失量加到用水量之中得毛用水量。根据天然来水和总损失量计算余、缺水量。从供水期末，逆时序累加余、缺水量确定计入损失的兴利库容。,由于各月蒸发、渗漏损失与当月库水面面积有关，故计算时应先定出每月库水面面积。 先暂不计入水量损失，进行如同表2-5

14、所示的调节计算，在此基础上，根据各月水库蓄水量确定平均水面面积，用各月损失水层深度乘以相应的平均水面面积，得出各月损失水量。 再根据天然来水、兴利用水及水量损失，采用与表2-5相同的方法进行水量平衡，从而求出所需V兴。,表2-6 某水库蒸发和渗漏损失深度（mm）,表中蒸发损失是根据当地水面蒸发资料和多年平均陆面蒸发等值线图求得。渗漏损失的数据是由库区水文地质调查报告提供的。,（二）计入损失的列表法调节计算,2.6兴利调节时历列表法,表2-7 计入水量损失的年调节列表计算,1、（2）栏-（3）栏+（8）栏=（2）栏-（9）栏=（13）栏，可用来校核所进行的计算。 2、（10）栏-（11）栏=（1

15、3）栏，可用来校核计算。,兴利库容月蓄满，月可按天然流量运行，但计水量损失，因此月用水量为63.11106m3。,（二）计入损失的列表法调节计算,2.6兴利调节时历列表法,一、根据用水要求确定兴利库容,上述时历列表法计算也可由供水期末开始，采用逆时序进行逐月试算。 年调节水库供水期末（本例为6月末）的水位应为死水位，这时，先假定月初水位，根据月末死水位及假定的月初水位算出该月平均水位，从而由水库面积特性查定相应的平均水面面积，进而计算月损失计算。再根据该月天然来水量、用水量和损失水量，计算6月初水库应有蓄水量及其相应水位，若此水位与假定的月初水位相符，说明原假定是正确的，否则重新假定，试算到相

16、符为止。 依次对供水期倒数第二个月（本例为5月份）进行试算。逐项类推，便可求出供水期初的水位（即正常蓄水位），该水位和死水位之间的库容即为所求的兴利库容。,2.6兴利调节时历列表法,中、小型水库的设计工作中，为简化，可按下述方法考虑水量损失： 首先不计水量损失算出兴利库容，取此库容之半加上死库容，作为水库全年平均蓄水量，从水库特性曲线中查定相应的全年平均水位及平均水面面积，据此求出年损失水量，并平均分配在12个月份。 不计损失时的兴利库容加上供水期总损失水量，即为考虑水量损失后的兴利库容近似解。,(三)计入损失的简算法,一、根据用水要求确定兴利库容,2.6兴利调节时历列表法,现仍沿用前述表2-5的算例，对应于全年蓄水量126.20106m3的水库水面面积为13.7106m3（图2-9），则年损失水量 1720(mm)13.7106m3 / 1000(mm) = 23.6106m3每月损失量约1.97106m3， 供水期9个月损失总量为17.7106m3。因此，计入水量损失后所需兴利库容为 （152.29 17.70）106 170106（m3）。,(三)计入