水力計(jì)算案例分析解答

1、案例一年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算要求：根據(jù)已給資料推求興利庫容和正常蓄水位。資料：(1) 設(shè)計(jì)代表年 (P=75%)徑流年內(nèi)分配、綜合用水過程及蒸發(fā)損失月分配列于下表1，滲漏損失以相應(yīng)月庫容的1%計(jì)。(2) 水庫面積曲線和庫容曲線如下表 2。(3) V 死 =300 萬 m3。表 1 水庫來、用水及蒸發(fā)資料 (P=75%)表 2 水庫特性曲線解：（ 1）在不考慮損失時(shí)，計(jì)算各時(shí)段的蓄水量由上表可知為二次運(yùn)用，V16460(萬m3 ) ，V2 1880(萬3，萬 3)，m )V3 1179( m3，由逆時(shí)序法推出V興V2 V4V33)。采用早蓄方案，水庫月V4 3512(萬m )4213(萬 m末蓄

2、水量分別為：2748m3 、 4213m3 、 4213m3 、 3409m3 、 2333m3 、 2533m3 、 2704m3 、 3512m3 、1960m3 、714m3 、 0 4213m3經(jīng)檢驗(yàn)棄水量 =余水 -缺水，符合題意，水庫蓄水量=水庫月末蓄水量 + V死 ，見統(tǒng)計(jì)表。（2）在考慮水量損失時(shí)，用列表法進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算：V1 (V 1 V 2 ) ，即各時(shí)段初、末蓄水量平均值，A1 (A1A2) ，即各時(shí)段初、末水面積22平均值。查表 2 水庫特性曲線，由 V 查出 A 填寫于表格，蒸發(fā)損失標(biāo)準(zhǔn)等于表一中的蒸發(fā)量。蒸發(fā)損失水量： W蒸 =蒸發(fā)標(biāo)準(zhǔn) 月平均水面面積1000滲漏損失

3、以相應(yīng)月庫容的 1%，滲漏損失水量 =月平均蓄水量滲漏標(biāo)準(zhǔn)損失水量總和 =蒸發(fā)損失水量 +滲漏損失水量考慮水庫水量損失后的用水量：MW用W損多余水量與不足水量，當(dāng)W來M 為正和為負(fù)時(shí)分別填入。（3）求水庫的年調(diào)節(jié)庫容，根據(jù)不足水量和多余水量可以看出為兩次運(yùn)用且推算出興利庫容 V興 V2 V4 V3 4462(萬 m3 ) ， V總 4462 300 4762(萬 m3 ) 。（4）求各時(shí)段水庫蓄水以及棄水，其計(jì)算方法與不計(jì)損失方法相同。（5）校核：由于表內(nèi)數(shù)字較多，多次運(yùn)算容易出錯(cuò)，應(yīng)檢查結(jié)果是否正確。水庫經(jīng)過充蓄和泄放，到 6 月末水庫興利庫容應(yīng)放空，即放到死庫容30萬m3 。 V 到最后為

4、 300，滿足條件。另外還需水量平衡方程W來W用W損W棄0，進(jìn)行校核148621257944310850 ，說明計(jì)算無誤。圖 1-2水庫 Z-V 關(guān)系曲線圖 1-1水庫 Z-F 關(guān)系曲線(6)計(jì)算正常蓄水位，就是總庫容所對應(yīng)的高程。表 2 水庫特性曲線，即圖 1-1,1-2。得到 ZF，ZV 關(guān)系。得到水位 865.10m，即為正常蓄水位。表 1-3 計(jì)入損失的年調(diào)節(jié)計(jì)算表見下頁。案例二水庫調(diào)洪演算要求 :(1)推求攔洪庫容； (2)最大泄流量 qm 及相應(yīng)時(shí)刻； (3)水庫最高蓄水位； (4)繪制來水與下泄流量過程線資料：開敞式溢洪道設(shè)計(jì)洪水過程線如下表1，水庫特征曲線如表2，堰頂高程 14

5、0m，相應(yīng)容 305104m3，頂寬 10m，流量系數(shù) m=1.6，汛期水電站水輪機(jī)過水流量QT=5m3 ，/s計(jì)算時(shí)段 t 采用 1h 或 0.5h。表 1洪水過程線 (P=1%)時(shí)間 t/h01234567流量 /(m3/s)5.030.355.537.525.215.06.75.0表 2水庫特性曲線庫水位 H/m140140.5141141.5142142.5143庫容 /(104m3)305325350375400425455解 :根據(jù)已知條件計(jì)算并繪制q=f（V ）關(guān)系曲線2由 q益 M 1BH 3 ， M 1 1.6 ， B10m，根據(jù)不同庫水位計(jì)算 H 與 q，再由表 2水庫特性

6、曲線得相應(yīng) V 并將結(jié)果列于下表，繪制q=f（V ）關(guān)系曲線如 2-2 圖。曲線計(jì)算表中第一行為堰頂高程140m 以上的不同庫水位； 第二行堰頂水頭 H，等于庫2水位 Z 減去堰頂高程；第三行溢洪道下泄流量由益M1BH3 ，求得第四行為發(fā)電量為q5m3 / s；第五行為總的下泄流量；第六行為相應(yīng)的庫水位Z 的庫容 V，由表 2水庫特性曲線查得，即圖 2-1。圖 2-1水庫 Z-V 關(guān)系曲線圖 2-2某水庫 q=f （ V）關(guān)系曲線表 2-3 某水庫 q=f（V ）關(guān)系曲線計(jì)算表庫水位 Z (m)140140.5141141.5142142.5143溢洪道堰頂水頭 H (m)00.511.522

7、.53溢洪道泄量(m3/)0.005.6616.0029.3945.2563.2583.14q溢s發(fā)電洞泄量泄 (m3/)5555555qs總泄流量 q(m3 / s)5112134506888庫容 V (萬m3 )305325350375400425455（2）確定調(diào)洪起始條件。由于本水庫溢洪道無閘門控制因此起調(diào)水位亦即防洪限制水位取為與堰頂高程齊平，即140m 。相應(yīng)庫容為305104 m3 ，初始下泄流量為發(fā)電流量5m3 / s。（3）計(jì)算時(shí)段平均入庫流量和時(shí)段入庫水量。將洪水過程線劃分計(jì)算時(shí)段，初選計(jì)算時(shí)段 t 1h 3600s填入第一列，表中第二列為按計(jì)算時(shí)段摘錄的入庫洪水流量，計(jì)算

8、時(shí)段平均入流量和時(shí)段入庫水量，分別填入三四列。例如第一時(shí)段平均入庫流量Q1 Q25 30.317.65(m3 / s) ，入庫水量為： Q12Q2t360017.656.354(萬 m3 )22（4）逐時(shí)段試算求泄流過程qt。因時(shí)段末出庫流量 q2 與該時(shí)段內(nèi)蓄水量變化有關(guān)，例如，第一時(shí)段開始，水庫水位Z1140m， H 0， q15m3 / s ， V1 305萬 m3 。已知 Q15m3 / s, Q230.3m3 / s ，假設(shè) q26.05m3 / s ，則 q1q2t 3605.5251.989 (萬 m3 ) ，2第一時(shí)段蓄水量變化值VQ1Q2q1 q2t4.365(3 )，時(shí)段末

9、水庫蓄水量22萬 mV2 V1 V 3054.365 309.365(萬 m3 ) ，查 V=f （Z）曲線得 Z2 140.13m ，查上圖q=f（V ）關(guān)系曲線，得 q6.05m3 / s ，與原假設(shè)相符。如果不等需要重新假設(shè)，直到二者相等。2以第一時(shí)段末 V2 ， q2 作為第二時(shí)段初 V1 ,， q1 ，重復(fù)類似試算過程。如此連續(xù)試算下去，即可得到以時(shí)段為 1h 作為間隔的泄流過程 qt。由 V 查圖 2-1V=f （Z）關(guān)系分別將試算填入表 2-5 中。第 01h 試算過程見表 2-4。表 2-4（第 01h）試算過程時(shí)間Q(m3 / s)Z (m)V (萬m3 )q( m3 / s

10、)Q(m3 / s)q(m3 / s)V (萬m3 )t( h)05140305517.655.5254.365130.3140.16309.3656.05（5）根據(jù)表 2-5 中（ 1）、（5）欄可繪制下泄流量過程線；第（ 1）、（9）欄可繪制水庫蓄水過程線；第（ 1）、（10）欄可繪制水庫調(diào)洪后的水庫水位過程。(6)繪制 Q t，qt 曲線，推求最大下泄流量qmax按初步計(jì)算時(shí)段t1h ，以表 2-5 中第（ 1）、（2）、（ 5）欄相應(yīng)數(shù)值，繪制Q t，qt 曲線，如圖2-6。由圖可知，以t1h，求得的qm17.06m3 / s未落在Qt 曲線上（見圖虛線表示的qt段），也就是說在Qt與

11、 q t 兩曲線得交點(diǎn)并不是qm 值。說明計(jì)算時(shí)段t在五時(shí)段取得太長。將計(jì)算時(shí)段t 在 4h 與 5h 之間減小為 0.4h 與 0.2h ，重新進(jìn)行試算。則得如表2-5 中的第（ 6）欄相應(yīng) t4.4h 、 4.6h 、 4.8h 的泄流過程。以此最終成果重新繪圖，即為圖2-6 以實(shí)線表示的 qt 過程。最大下泄流量 qm 發(fā)生在 t4.8h 時(shí)刻，正好是 qt 曲線與 Qt 曲線得交點(diǎn)即為所求。表 2-5水庫調(diào)洪計(jì)算表時(shí)段內(nèi)入庫洪時(shí)段平時(shí)段入下泄時(shí)段平時(shí)段下水庫存水庫存水庫時(shí)間均入庫庫水量流量均下泄泄水量水量變水量水流量水位t (h)流量Q tq(m3 / s)流量q t化V 3Q(m3

12、/ s)Q(m3 / s)3q(m3 / s)3VZ (m)(萬 m )(萬 m )(萬m )(萬 m3 )（1） （2）（3）（4）（5） （6）（7）（8）（9）（10）05.017.656.45.005.532.04.4305140130.36.05309140.16255.542.9015.49.657.852.812.6322140.41337.546.5016.714.1411.904.312.5334140.66425.231.3511.316.5315.345.55.8340140.7774.421.023.103.316.9316.732.40.9341140.7954.61

13、9.020.001.417.0016.971.20.23413140.7994.817.018.001.317.0617.031.20.13417140.801515.016.001.217.0217.041.2-0.13411140.79966.710.853.9( 7.0616.566.0-2.1339616.10140.75875.05.852.114.7015.405.5-3.43366140.6900圖 2-6水庫設(shè)計(jì)洪水過程線與下泄流量過程線（7）推求設(shè)計(jì)調(diào)洪庫容 V設(shè) 和設(shè)計(jì)洪水位 Z設(shè) 。利用表 2-5 中的第（ 9）欄各時(shí)段末的庫容值 V ，由庫容曲線上即可查得各時(shí)段末的相應(yīng)

14、水位Z ，即表中第（ 10）欄。qmax 17.06(m3 / s) 的庫容為 341.41萬m3 減去堰頂高程以下庫容305萬m3 ，即：設(shè)33設(shè)140.80m。V36.41萬 m，而相應(yīng)于 36.41萬m 的庫水位，即為 Z案例三 小型水電站的水能計(jì)算11-15. 某以發(fā)電為主的年調(diào)節(jié)水電站，某設(shè)計(jì)枯水年各月來水如表11-10 所示，該水庫的興利庫容為 100(m3 / ) ，供水期上游平均水位 40m ，下游平均水位 20m ， A 7 ，處理倍數(shù)sC 3.0 。每月按 30.4d 計(jì)算。(1).推求水庫供水期和蓄水期的調(diào)節(jié)流量（不計(jì)損失） 。(2).改水電站保證出力是多少 ?(3).水

15、電站的裝機(jī)容量是多少（ 100kW 的倍數(shù)） ?(4).3 月份發(fā)電量是多少 ?表 11-10設(shè)計(jì)枯水年河流各月平均來水流量表月份678910111212345流量/( 3/ )708080201055555510ms解：(1) 保證出力計(jì)算采用設(shè)計(jì)代表年法計(jì)算保證出力，即對設(shè)計(jì)枯水年進(jìn)行水能計(jì)算（表1），具體步驟如下：水庫按等流量調(diào)節(jié)， 假設(shè)供水期為 11 月至次年 4 月，所以供水期 6 個(gè)月的調(diào)節(jié)流量為QP供W供V興（）23.33(m3 / s)T供555555 1106此流量與天然來水流量比較，發(fā)現(xiàn)5、9、10 月的天然流量均小于QP供 ，所以假設(shè)不成立，應(yīng)重新進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算；取10 月

16、至次年 5 月為供水期，則調(diào)節(jié)流量為W供V興（）20(m3 / s)QP供10555555 10 110T供8此流量與 9 月份的天然來水量相等，所以供水期為10 月至次年 5 月，供水期調(diào)節(jié)流量為 20m3 / s ?，F(xiàn)設(shè) 9 月為不蓄不供期， 6、7、8 月為蓄水期，蓄水期流量按等流量調(diào)節(jié)計(jì)算，調(diào)節(jié)流量為W蓄 -V興（）40(m3 / s)QP 蓄7080 80 -110T蓄3因?yàn)榍蟮玫男钏谡{(diào)節(jié)流量大于9 月天然來水量，所以蓄水期的調(diào)節(jié)流量為 40m3 / s 。(2)已知供水期上下游水位差 H402020(m) ， A7，由 NPA Q H 計(jì)算出每月平均出力。下表1：表 1設(shè)計(jì)枯水年各月出力計(jì)算表月份天然來水流量發(fā)電用水流量月平均水頭 /m月平均出力 /kw64040205600780402056008804020560