《某某水电站坝下非恒定流计算说明书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《某某水电站坝下非恒定流计算说明书（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1某水某水电电站站坝坝下非恒定下非恒定流流 计计算算说说明明书书2某水某水电电站站坝坝下非恒定流下非恒定流计计算算项 目：某水电站枢纽初步设计设计阶段：初步设计资料名称：某水电站坝下河段一维水力学非恒定流计算成果设计单位： 设计计算： 校 核： 3某水某水电电站站坝坝下非恒定流下非恒定流计计算算说说明明书书1 计算概述计算概述由于某水电站电站枯季或汛期调峰发电对应的电站尾水过程是一个非恒定流过程，流量、水位指标随时间的急剧变化必将对坝下的航运造成影响。为分析电站日调节运行对坝下游航运的影响，拟采用非恒定流数学模型对某水电站坝下 3.5km 范围内的水流运动情况进行数值模拟计算。计算基于树状河网
2、通用算法，采用四点线性隐式格式（Preissmann 格式）对圣维南方程组进行数值离散，根据某水电站坝下的地形资料（5 个大断面）及水文资料（枯水期的枯水流量及对应的上、下坝址水位流量关系）建立某水电站坝下 3.5km 范围河段的一维水力学模拟模型，并运用该模型分析计算某水电站坝下河段在电站不同下泄条件下对应的水流运动情况。根据枯水期的水文资料（枯水流量及上下游坝址水位流量关系）率定模型参数，然后分别将枯水期和汛期对应的某水电站电站 6 种下泄过程作为模型的上边界，某水电站坝址（下坝址）水位流量关系作为模型的下边界，合理给定河段的初始计算条件，通过模型计算上述 6 种不同下泄流量过程条件下的某
3、水电站坝下河段各断面的流量过程 Q（t）、水位过程 Z（t）、水深 H 及平均流速 V平均，并根据这些指标的日内变幅情况分析电站日调节对航运的影响。2 模型原理模型原理河道水力学模拟模型的本质是明渠非恒定流演算，其理论基础是 Saint-Venant4方程组，对 Saint-Venant 方程组的求解，解析方法目前还有困难，主要采用数值解法。常用的数值模拟方法为有限差分法、有限单元法及有限分析法。其中有限差分法的基本方法是把求解域划分为矩形网格，将 Saint-Venant 方程组中的连续变量按网格进行离散化，以差商近似代替导数，故将求解偏微分方程组转化为求解代数方程组。综合本次计算的资料情况
4、，拟建立基于有限差分离散求解的河道一维水力学模拟模型。4 计算条件计算条件4.1 规程规范规程规范1、SL10495 水利工程水利计算规范2、水利水电工程水文计算规范4.2 基本资料基本资料1、河道地形资料各断面形状如下所示。（1）上坝址（BZ）断面图（2）XJ2 断面图（3）冲 40-1 断面图（4）XJ4 断面图5（5）下坝址断面图2、枯季流量及河段上、下断面（上、下坝址）水位流量关系根据水文成果，某水电站发电保证流量为 m3/s（p=90%）。上、下坝址（某水电站）水位流量关系见下：3、拟定的某水电站水电站日调节运行过程4.3 模型概化模型概化计算区域为某水电站上坝址至某水电站下坝址河段
5、，某水电站电站即位于上坝址，模型计算所需的边界条件和初始条件概化如下：1、边界条件上边界为某水电站电站日调节下泄流量过程；下边界为下坝址水位流量关系。2、初始条件假设下坝址筑有挡水坝，则各断面的初始流量为 0；由于下边界为假设的挡水坝，可假定初始有一个很高的水位，每隔一个时段降低一个数值，一直降到由枯水流量查下坝址断面水位流量关系所的的水位，则下边界即为上述的水位过程；上边界为枯水流量过程，令其恒定不变。以上述初始及上、下边界条件作为模型输入，通过本模型计算一段时间，使之达到一个恒定流状态，以该状态下各断面的水位和流量值作为本模型的初始条件。采用上文所述方法计算得某水电站坝下各断面初始条件如下
6、：（1）各断面水位图6（2）各断面流量值4.4 模型率定模型率定鉴于对模型稳定性和计算精度的要求，须对影响模型稳定性和计算精度的待定参数进行逐一确定。模型中的待定参数主要有影响差分格式稳定性的差分格式权系数、时间步长、空间步长及反映固体边界作用的糙率系数。txn5 某水电站坝下非恒定流计算成果某水电站坝下非恒定流计算成果5.1 各方案计算成果各方案计算成果根据前述的模型原理及计算方法和条件，分别计算了某水电站电站 6 种日调节方式条件下某水电站坝下各断面的水力要素值：流量 Q、水位 Z、平均流速 V平均及最大水深 H。1、枯水期运行方式 1（1）上坝址断面各水力要素7（2）XJ2 断面各水力要
7、素89（3）冲 40-1 断面各水力要素10（4）XJ4 断面各水力要素11（5）下坝址断面各水力要素122、枯水期运行方式 2（1）上坝址断面各水力要素1314（2）XJ2 断面各水力要素15（3）冲 40-1 断面各水力要素16（4）XJ4 断面各水力要素17（5）下坝址断面各水力要素18193、枯水期运行方式 3（1）上坝址断面各水力要素20（2）XJ2 断面各水力要素21（3）冲 40-1 断面各水力要素22（4）XJ4 断面各水力要素2324（5）下坝址断面各水力要素254、汛期运行方式 1（1）上坝址断面各水力要素26（2）XJ2 断面各水力要素27（3）冲 40-1 断面各水力要
8、素2829（4）XJ4 断面各水力要素30（5）下坝址断面各水力要素315、汛期运行方式 2（1）上坝址断面各水力要素32（2）XJ2 断面各水力要素3334（3）冲 40-1 断面各水力要素35（4）XJ4 断面各水力要素36（5）下坝址断面各水力要素376、汛期运行方式 3（1）上坝址断面各水力要素3839（2）XJ2 断面各水力要素40（3）冲 40-1 断面各水力要素41（4）XJ4 断面各水力要素42（5）下坝址断面各水力要素43445.2 成果合理性分析成果合理性分析以上坝址为例，对比模型计算水位过程与按照某水电站电站各运行方式对应的下泄流量过程查上坝址水位流量关系得到的水位过程，
9、如以下各图所示。1、枯水期运行方式 164.56565.56666.567123456789101112131415161718192021222324计算水位 水位流量关系水位2、枯水期运行方式 26565.165.265.365.465.565.665.765.8123456789101112131415161718192021222324计算水位 水位流量关系水位3、枯水期运行方式 34564.56565.56666.567123456789101112131415161718192021222324计算水位 水位流量关系水位4、汛期运行方式 164.56565.56666.567123
10、456789101112131415161718192021222324计算水位 水位流量关系水位5、汛期运行方式 264.86565.265.465.665.86666.2123456789101112131415161718192021222324计算水位 水位流量关系水位6、汛期运行方式 34664.56565.56666.567123456789101112131415161718192021222324计算水位 水位流量关系水位由上述各图可知，模型计算水位均在按照水位流量关系查出的水位范围之内，且在按照水位流量关系查出的水位突变的时段模型计算水位为较为平滑的渐变，符合水流实际运动情况，上下坝址断面计算水位值与水位流量关系曲线差值较为接近，计算成果较为合理。
