水利计算案例分析

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。

图1 水位与库容特性曲线

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V3>V2，V3<V4 所以V兴1= V2 +V4 -V3=4213（万m3）。

4，水库蓄水量列入表3的第6列。

V

1

(V1 V2)2将月平均蓄水量列入第（7）列。

5，由

6，查图1、图2水库特性曲线得各月平均水面面积，并将其列入表3的第（8）列 7，将蒸发标准列入第（9）列。蒸发损失水量=（8）×（9）÷1000将所得数据列入第（10）列得各月蒸发损失量。

8，由月库容乘上1％得各月的渗漏损失量列入（11）列。

9，总损失量由蒸发损失和渗漏损失构成。所以（10）+（11）就是总损失量将其列入第（12）列。

10，将考虑损失后的各月用水量列入第（13）列，由来水量和考虑损失后的用水量可得出考虑损失后的余、缺水量分别列入（14）、（15）列

11，同样根据余、缺水量可得该年是二次运用，且V3>V2，V3<V4 所以V-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。

兴

= V2 +V4

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305×104m3，顶宽10m，流量系数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%)

表2 水库特性曲线

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）关系曲线，由q益 M1BH，M1 1.6，

B 10m，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

2

3

下表，绘制q=f（V）关系曲线如图2。

图2 q f(V)关系曲线

（3）曲线计算表中第一行为堰顶高程140m以上的不同库水位；第二行堰顶水头H，等于库水位Z减去堰顶高程；第三行溢洪道下泄流量由q益 M1BH，求得第四行为发电量为5m3/s；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，见下表3

表3 某水库q f(V)关系曲线计算表

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（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140m。相应库容为305 104m3，初始下泄流量为发电流量5m3/s。

（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，初选计算时段 t 1h 3600s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

Q1 Q25 30.3Q Q2

17.65(m3/s)，入库水量为：1 t 3600 17.65 6.354(万m3) 222

（4）逐时段试算求泄流过程q～t。 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 t（q1+q2）/2=3600 5.525=1.989(万m3）。 第一时段蓄水量变化值 V t（Q1+Q2）/2- t（q1+q2）/2=4.365(万m3），时段末水库蓄水量，查上图V2 V1 V 305 4.365 309.365(万m3)。查V=f（Z）曲线得Z2=140.13（m）q=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，q2作为第二时段初V1,，q1，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q～t。由V查图1 V=f（Z）关系分别将试算填入表5中。第0～1h试算过程见表4。

表4 （第0～1h）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

（6）绘制Q～t，q～t曲线，推求最大下泄流量qmax

初步计算时段 t 1h，以表5中第（1）、（2）、（5）栏相应数值，绘制Q～t，q～t曲线，如图3。由图可知，以 t 1h，求得的qm 17.06m3/s未落在Q～t曲线上（见图虚线表示的q～t段），也就是说在Q～t与q～t两曲线得交点并不是qm值。说明计算时段 t在五时段取得太长。

将计算时段 t在4h与5h之间减小为0.4h与0.2h，重新进行试算。则得如表5中的第（6）栏相应t 4.4h、4.6h、4.8h的泄流过程。以此最终成果重新绘图，即为图3以实线表示的q～t过程。最大下泄流量qm发生在t 4.8h时刻，正好是q～t曲线与Q～t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V设和设计洪水位Z设。利用表5中的第（9）栏各时段末的库容值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。

qmax 17.06(m3/s)的库容为341.41万m3减去堰顶高程以下库容305万m3，即：V设 36.41万m3。而相应于341.41万m3的库水位，即为Z设 140.80m

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（m3/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水流量表

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：

Qp供=

W供 V兴（20+10+5+5+5+5+5+5）+110

= 21.25m3/s T供8

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：

QP供

W供 V兴（10 5 5 5 5 5 5 10） 110 20(m3/s) T供8

此流量与天然来水量比较发现和九月份天然流量一样，所以供水期为10月至次年5月，供水期调节流量为20m3/s。

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

QP蓄

W蓄-V兴（70 80 80）-110

40(m3/s) T蓄3

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

40m3/s。

（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=A·Qp·Hp=7×20×20=2800kw

（3）由于已知出力倍比系数C 3.0，由倍比法确定装机容量为

N装 C NP 3.0 2800 8400kW

（4）由公式E月 730N月，(每月按30.4d计)

E3月 730 2800 2044000kWh

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