水利计算案例分析

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1、年调节水库兴利调节计算案例分析要求：根据已给资料推求兴利库容和正常蓄水位。 资料:(1) 设计代表年(P=75%)径流年内分配、综合用水过程及蒸发损失月分配列于下表1，渗漏损失以相应月库容的 1%计。 (2) 水库面积曲线和库容曲线如下表 2。 (3) V 死 =300 万 m3。 表 1 水库来、用水及蒸发资料 (P=75%)表 2 水库特性曲线解：由表 2 可以绘出水位和面积特性曲线，水位和库容特性曲线，见下图 1、2。Z-V8458508558608658708750 1000 2000 3000 4000 5000 6000V（ 万 m3）Z(m）图 1 水位与库容特性曲线Z-F845

2、8508558608658708750 100 200 300 400 500F(万 m2）Z(m)图 2 水位与水面面积特性曲线 1，先考虑无损失情况下，将表 1 中的来水量和用水量分别列入表 3 的（2）、（3）列。2，由来水量和用水量计算出该月份的余、缺水，列入第（4）、（5）列中。3，由表中数据可以看出该年为二次运用，且 V3V2，V 3V2，V 3V4 所以 V 兴 = V2 +V4 -V3=4460（万 m3）总库容 V=4760（万 m3）。12，将考虑损失后的蓄水量和弃水量分别列入（16）、（17）列。13，校核检查结果是否正确。水库经过充蓄和泄放到 6 月末水库兴利库容应该放

3、空即放到死库容 300 万 m3 由表 3 可知计算正确。再根据水量平衡方程W 来 -W 用 -W损 -W 弃 =0 进行校核即（2）-（3）-（12）-（17）=0，经校核计算结果正确。14，根据所得兴利库容是水库的水位，查表 3 水库特性曲线可得 V 兴 =4761（万m3）由图 1 水位与库容特性曲线可以查出 Z 正 =867m。水库调洪演算案例分析 要求:(1)推求拦洪库容；(2)最大泄流量 qm 及相应时刻；(3)水库最高蓄水位；(4)绘制来水与下泄流量过程线资料：开敞式溢洪道设计洪水过程线如下表 1，水库特征曲线如表 2，堰顶高程140m，相应容 305104m3，顶宽 10m，流

4、量系数 m=1.6，汛期水电站水轮机过水流量QT=5m3/s，计算时段t 采用 1h 或 0.5h。表 1 洪水过程线 (P=1%)时间 t/h 0 1 2 3 4 5 6 7流量/(m3/s) 5.0 30.3 55.5 37.5 25.2 15.0 6.7 5.0 表 2 水库特性曲线水库水位 H/m 140 140.5 141 141.5 142 142.5 143库容 /(104m3) 305 325 350 375 400 425 455解：（1）通过表 2，画出水库水位-库容曲线，水库水位-库容曲线如下图 1图 1 水库水位-库容曲线（2）根据已知条件计算并绘制 q=f（V）关系曲

5、线，由 ， ，321BHMq益 6.1，根据不同库水位计算 H 与 q，再由表 2 水库特性曲线得相应 V 并将结果列于mB10下表，绘制 q=f（V）关系曲线如图 2。图 2 ()qfV关系曲线（3）曲线计算表中第一行为堰顶高程 以上的不同库水位；第二行堰顶水头m140H，等于库水位 Z 减去堰顶高程；第三行溢洪道下泄流量由 ，求得第四行321BHMq益为发电量为 ；第五行为总的下泄流量；第六行为相应的库水位 Z 的库容 V，见下sm/53表 3表 3 某水库 ()qfV关系曲线计算表库水位 Z(m) 140 140.5 141 141.5 142 142.5 143溢洪道堰顶水头（H） 0

6、 0.5 1 1.5 2 2.5 3溢洪道泄量 q 溢 （m 3/s） 0.00 5.66 16.00 29.39 45.25 63.25 83.14 发电洞泄量 q 电 （m 3/s） 5 5 5 5 5 5 5总泄流量 q（m 3/s） 5 11 21 34 50 68 88 库容 V（万 m3） 305 325 350 375 400 425 455（2）确定调洪起始条件。由于本水库溢洪道无闸门控制因此起调水位亦即防洪限制水位取为与堰顶高程齐平，即 。相应库容为 ，初始下泄流量为发电m14034105m流量 。s/53（3）计算时段平均入库流量和时段入库水量。将洪水过程线划分计算时段，初

7、选计算时段 填入表 5 第一列，表 5 中第二列为按计算时段摘录的入库洪水sht601流量，计算时段平均入流量和时段入库水量，分别填入三四列。例如第一时段平均入库流量 ，入库水量为：)/(65.1723.0531 smQ4.62t 万（4）逐时段试算求泄流过程 qt。 因时段末出库流量 q2与该时段内蓄水量变化有关， 假设 q2=6.05 m3/s， 则 。 第一时312+5.mV（ ） /=360198(万 ）段蓄水量变化值 ，时段末水库蓄水量3ttV12（ Q） /-（ ） 4.(万 ）。 查 V=f（Z）曲线得 Z2=140.13（m） ，查上3213054.6309.5()V万图 q=

8、f（V）关系曲线，得 q2=6.05 m3/s。与原假设相符。如果不等需要重新假设，只到二者相等。以第一时段末 V2，q 2作为第二时段初 V1,，q 1，重复类似试算过程。如此连续试算下去，即可得到以时段为 1h 作为间隔的泄流过程 qt。由 V 查图 1 V=f（Z）关系分别将试算填入表 5 中。第 01h 试算过程见表 4。表 4 （第 01h）试算过程（5）根据表 5 中（1） 、 （5）栏可绘制下泄流量过程线；第（1） 、 （9）栏可绘制水库蓄水过程线；第（1） 、 （10）栏可绘制水库调洪后的水库水位过程。表 5 水库调洪计算表时间 )(ht入库洪水流量 )/3smQ时段平均入库流

9、量 )/(3s时段入 库水量 tQ)(3m万下泄流量 )/(3sq时段平均下泄流量 )/(3时段下泄水量 tq)(3m万时段内水库存水量变化 V)(3万水库存水量 )(3m万水库 水位 )(Z（1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） （8） （9） （10）0 5.0 5.00 305 1401 30.3 17.65 6.4 6.05 5.53 2.0 4.4 309 140.162 55.5 42.90 15.4 9.65 7.85 2.8 12.6 322 140.413 37.5 46.50 16.7 14.14 11.90 4.3 12.5 334 140.664 25.

10、2 31.35 11.3 16.53 15.34 5.5 5.8 340 140.7774.4 21.0 23.10 3.3 16.93 16.73 2.4 0.9 341 140.79534.6 19.0 20.00 1.4 17.00 16.97 1.2 0.2 341 140.7997时间)(ht)/(3smQ)(Z)(3mV万 )/(3sQ)/(3sm)/(3sq)(3m万 )/(32sq0 5 140 305 10 1 30.3 140.16 309.365 6.0517.65 5.525 4.3656.054.8 17.0 18.00 1.3 17.06 17.03 1.2 0.1

11、 341 140.80115 15.0 16.00 1.2 17.02(17.06) 17.04 1.2 -0.1 341 140.79966 6.7 10.85 3.9 16.10 16.56 6.0 -2.1 339 140.75867 5.0 5.85 2.1 14.70 15.40 5.5 -3.4 336 140.6900（6）绘制 Qt，qt 曲线，推求最大下泄流量 maxq初步计算时段 ，以表 5 中第（1） 、 （2） 、 （5）栏相应数值，绘制hQt ，qt 曲线，如图 3。由图可知，以 ，求得的 未落在 Qthtsm/06.173曲线上（见图虚线表示的 qt 段） ，也就是

12、说在 Qt 与 qt 两曲线得交点并不是 值。mq说明计算时段 在五时段取得太长。t将计算时段 在 与 之间减小为 与 ，重新进行试算。则得如表 5 中h45h4.02.的第（6）栏相应 、 、 的泄流过程。以此最终成果重新绘图，即为图t.6.8.3 以实线表示的 qt 过程。最大下泄流量 发生在 时刻，正好是 qt 曲线与mqht8.Qt 曲线得交点即为所求。图 3 水库设计洪水过程线与下泄流量过程线（7）推求设计调洪库容 和设计洪水位 。利用表 5 中的第（9）栏各时段末设V设Z的库容值 V，由库容曲线上即可查得各时段末的相应水位 Z，即表中第（10）栏。的库容为 减去堰顶高程以下库容 ，

13、即：)/(06.13maxsq341.m万 30m万。而相应于 341.41 万 m3 的库水位，即为341.6mV万设 mZ80.14设小型水电站水能计算案例分析某以发电为主的年调节水电站，其设计枯水年各月来水量如表 1 所示，该水库的兴利库容为 110（m 3/s）月，供水期上游平均水位为 40m，下游平均水位 20m，A=7，出力倍比系数 C=3.0。每月可按 30.4d 计算。（1） 推求水库供水期和蓄水期的调节流量（不计损失）。（2） 该水电站保证出力是多少？（3） 水电站得装机容量是多少（100kw 的倍数）？（4） 3 月份的发电量是多少？表 11-10 设计枯水年河流各月平均来

14、水流量表月份 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5流量（ m3/s）70 80 80 20 10 5 5 5 5 5 5 10解：（1）根据表 11-10，推求推求水库供水期和蓄水期的调节流量(不计损失)。水库按等流量调节，先假定供水期为 9 月至次年 4 月份，供水期 8 个月的调节流量为： 3+=21.5/8pWVQmsT兴供供 供 （ 2015） 0此供水期的调节流量与来水流量相比发现其明显大于 5 月份的来水流量，故假设供水期为 9 月至次年 5 月份，供水期 9 个月的调节流量为： )/(2081510 3smTVWQP ）（供 兴供供此流量与天然来水量比较发现和九月

15、份天然流量一样，所以供水期为 10 月至次年5 月，供水期调节流量为 。sm/203现设 9 月为不蓄不供期，6、7、8 月为蓄水期，蓄水期流量按等流量调节计算，调节流量为 )/(4031-807- 3smTVWQP ）（蓄 兴蓄蓄因为求得的蓄水期调节流量大于 9 月天然来水量，所以蓄水期的调节流量为。sm/403（2）因为供水期上下游平均水位分别为 40m 和 20m 所以净水头 Hp=40-20=20（m）水电站保证出力 Np=AQpHp=72020=2800kw（3）由于已知出力倍比系数 ，由倍比法确定装机容量为0.3CkWP8402.装（4）由公式 ，(每月按 30.4d 计)月月E730kh073月