水資源規(guī)劃與利用剖析學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1水資源規(guī)劃與利用水資源規(guī)劃與利用(lyng)剖析剖析第一頁(yè)，共28頁(yè)。 無(wú)閘濫洪道的水庫(kù)(shuk)調(diào)洪情況 無(wú)閘溢洪道水庫(kù)(shuk)的調(diào)洪作用1入庫(kù)流量過(guò)程線；2下泄流量過(guò)程線；3庫(kù)水位過(guò)程線 第2頁(yè)/共28頁(yè)第二頁(yè)，共28頁(yè)。 設(shè)閘溢洪道的水庫(kù)(shuk)調(diào)洪情況 有閘溢洪道水庫(kù)的調(diào)洪作用1胸墻；2閘門(mén)；3溢洪道；4入庫(kù)流量(liling)過(guò)程線（相當(dāng)與下游防洪標(biāo)準(zhǔn)）；5下泄流量(liling)過(guò)程線 第3頁(yè)/共28頁(yè)第三頁(yè)，共28頁(yè)。 2、防洪、防洪(fnghng)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 防洪標(biāo)準(zhǔn) 如何確定防洪標(biāo)準(zhǔn) 水庫(kù)(shuk)下游的防洪標(biāo)準(zhǔn)：應(yīng)根據(jù)防護(hù)對(duì)象的重要性、歷次洪水災(zāi)害及其對(duì)政

2、治經(jīng)濟(jì)的影響，按照國(guó)家規(guī)定的防洪標(biāo)準(zhǔn)范圍，經(jīng)分析論證后，與有關(guān)部門(mén)協(xié)商選定。在選定水工建筑物的前提下，還要選定下游防護(hù)對(duì)象的防洪標(biāo)準(zhǔn)，顯然，防洪標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)高于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。第4頁(yè)/共28頁(yè)第四頁(yè)，共28頁(yè)。 水庫(kù)自身的安全標(biāo)準(zhǔn)：是指設(shè)計(jì)水工建筑物所采用能夠的洪水標(biāo)準(zhǔn)。目的只是為了確定建筑物的合理尺寸和水庫(kù)特征水位。水工建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn)分正常運(yùn)用和非常運(yùn)用兩種情況。與前者相應(yīng)的洪水標(biāo)準(zhǔn)稱為設(shè)計(jì)洪水；與后者相應(yīng)的洪水稱為校核洪水。我國(guó)現(xiàn)在采用的方法是根據(jù)建筑物的級(jí)別，按水工建筑物設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定(gudng)，選擇適合的設(shè)計(jì)和校核洪水的標(biāo)準(zhǔn)。 第5頁(yè)/共28頁(yè)第五頁(yè)，共28頁(yè)。第6頁(yè)/共28頁(yè)第六頁(yè)，共2

3、8頁(yè)。 3、2 水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算(j sun)的原理的原理 1 1、水庫(kù)泄洪、水庫(kù)泄洪(xi hn)(xi hn)建筑物泄流能力的分析建筑物泄流能力的分析 泄洪建筑物在某水頭下的泄流能力，是指該水頭下泄洪建筑物可能通過(guò)的最大流量(liling)，是實(shí)際泄流量(liling)的上限。對(duì)無(wú)閘溢洪道，該水頭下的泄流量(liling)和泄流能力是一致的。對(duì)于有閘溢洪道，當(dāng)閘門(mén)全開(kāi)時(shí)二者也是一致的。溢洪道的類型、尺寸既定之后，不管是有閘還是無(wú)閘，其泄流能力僅隨水頭而變化。 第7頁(yè)/共28頁(yè)第七頁(yè)，共28頁(yè)。 溢洪道的泄流能力(nngl)可按堰流公式計(jì)算： 2/301BHMq溢 q溢溢洪道泄流能力

4、(nngl)(m3s)； H0考慮行近流速(li s)v的堰頂水頭，可近似等于堰頂水深H（m）； B溢流堰凈寬（m）； M1溢流系數(shù)，其值取決于溢流堰型式； 第8頁(yè)/共28頁(yè)第八頁(yè)，共28頁(yè)。 泄洪洞的泄流能力(nngl)可按有壓管流公式計(jì)算： 2/102HMq洞 q洞泄洪洞的泄流能力(nngl)(m3s)； H0考慮(kol)行近流速v的堰頂水頭，非淹沒(méi)出流時(shí)，H等于庫(kù)水位與洞口中心高程之差，淹沒(méi)出流時(shí)，H為上下游水位之差（m）； 泄洪洞洞口的過(guò)水?dāng)嗝婷娣e（m2）； M2流量系數(shù)。 第9頁(yè)/共28頁(yè)第九頁(yè)，共28頁(yè)。 為調(diào)洪計(jì)算上的方便，常將溢洪道和泄洪洞的泄流能力公式(gngsh)繪制成蓄

5、泄曲線qV，其中q為當(dāng)水庫(kù)蓄量V時(shí)對(duì)應(yīng)的泄流能力。 從溢洪道和泄洪洞的泄流能力公式(gngsh)可知，對(duì)于一定的泄洪建筑物來(lái)說(shuō)，當(dāng)行近流速水頭不計(jì)時(shí)，q僅為V的單值函數(shù)，即q=f（V）。 因而，對(duì)于一定的水庫(kù)和泄洪建筑物，可按溢洪道和泄洪洞的泄流能力公式及庫(kù)容曲線(qxin)計(jì)算并繪制該水庫(kù)的蓄泄曲線(qxin)qV。 第10頁(yè)/共28頁(yè)第十頁(yè)，共28頁(yè)。 某水庫(kù)泄洪建筑物為無(wú)閘溢洪道，其堰頂高程與正常蓄水位齊平(q pn)，為116m，堰頂凈寬B=45m，堰流系數(shù)M1=1.6。該水庫(kù)設(shè)有小型水電站，汛期按水輪機(jī)過(guò)水能力Q電=10(m3s)引水發(fā)電。該水庫(kù)的庫(kù)容曲線列于下表中，試?yán)L制其蓄泄曲線

6、qV。 庫(kù)水位Z/m7580859095100105115125庫(kù)容V/106m30.5410234577.5119234401表1 某水庫(kù)水位(shuwi)容積曲線表 第11頁(yè)/共28頁(yè)第十一頁(yè)，共28頁(yè)。 繪制庫(kù)容(krng)曲線ZV。 列表(li bio)計(jì)算qV。 繪制該水庫(kù)(shuk)的蓄泄曲線qV。 表2 某水庫(kù)qV關(guān)系計(jì)算表 庫(kù)水位Z/m1161181 20122124126堰頂水頭H/m0246810泄流能力q/m3/s102 145 861 0 681 6 382 2 80庫(kù)容V/106m32 472 763 07340378423第12頁(yè)/共28頁(yè)第十二頁(yè)，共28頁(yè)。某水庫(kù)

7、庫(kù)容(krng)曲線ZV及蓄泄曲線qV 第13頁(yè)/共28頁(yè)第十三頁(yè)，共28頁(yè)。 2、水庫(kù)、水庫(kù)(shuk)調(diào)洪計(jì)算基本原理調(diào)洪計(jì)算基本原理 水庫(kù)調(diào)洪是在水量平衡和動(dòng)力平衡 (即水力學(xué)中所說(shuō)的連續(xù)方程和運(yùn)動(dòng)方程)的支配下進(jìn)行的。水量平衡可表示為水庫(kù)水量平衡方程，動(dòng)力平衡可由水庫(kù)蓄泄方程(或蓄泄曲線)來(lái)反映。從起調(diào)開(kāi)始，逐時(shí)段連續(xù)求解這兩個(gè)方程，即可由入庫(kù)流量過(guò)程(guchng)Qt求得下泄流量過(guò)程(guchng)qt這就是水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算所遵循的基本原理。 第14頁(yè)/共28頁(yè)第十四頁(yè)，共28頁(yè)。 水量平衡(pnghng)方程 12212122VVVtqqtQQ 水庫(kù)蓄泄方程(fngchng)或水庫(kù)蓄

8、泄曲線 q=f(V)或qV曲線(qxin) 上兩式中，僅q2，V2為未知數(shù)，故聯(lián)立求解可得。第15頁(yè)/共28頁(yè)第十五頁(yè)，共28頁(yè)。 如第一時(shí)段，Q1，Q2可從人庫(kù)洪水過(guò)程線得知，q1、Vl可由起調(diào)水位Z1查ZV、qV線得到，從而可聯(lián)解出該時(shí)段末的q2，V2。 顯然，該時(shí)段的q2，V2正是第2時(shí)段開(kāi)始(kish)時(shí)的q1、Vl，于是又可聯(lián)立解出第2時(shí)段末的q2，V2，依此類推，即可求出水庫(kù)下泄流量過(guò)程線、最大下泄流量qm、調(diào)洪庫(kù)容Vm和水庫(kù)最高洪水位Z洪。 第16頁(yè)/共28頁(yè)第十六頁(yè)，共28頁(yè)。 3、3 水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算(j sun)的列表試算法的列表試算法 根據(jù)(gnj)ZV，Zq線推

9、求qV線。 選取合適(hsh)的時(shí)段，以秒為單位。 決定開(kāi)始計(jì)算的邊界條件，Z1，V1，q1。 假定時(shí)段末的q2，按水量平衡方程求得V2 。 按計(jì)算得的V2，查qV線得相應(yīng)的q2與假定的q2比較，如相等則假定正確，如不相等重新假定。 求得正確的q2，V2即做為下一時(shí)段之q1，V1，繼續(xù)演算。 第17頁(yè)/共28頁(yè)第十七頁(yè)，共28頁(yè)。 例題：某水庫(kù)的泄洪建筑物和尺寸已定，設(shè)有例題：某水庫(kù)的泄洪建筑物和尺寸已定，設(shè)有閘門(mén)。水庫(kù)的運(yùn)用方式是：在洪水來(lái)臨時(shí)，先用閘閘門(mén)。水庫(kù)的運(yùn)用方式是：在洪水來(lái)臨時(shí)，先用閘門(mén)控制門(mén)控制q 使等于使等于Q，水庫(kù)保持汛期防洪限制水位（，水庫(kù)保持汛期防洪限制水位（38.0m）

10、不變；當(dāng)）不變；當(dāng)Q繼續(xù)加大，使閘門(mén)達(dá)到繼續(xù)加大，使閘門(mén)達(dá)到(d do)全開(kāi)，以后就不用閘門(mén)控制，全開(kāi)，以后就不用閘門(mén)控制，q 隨隨Z的升高而加大，的升高而加大，流態(tài)為自由泄流，流態(tài)為自由泄流，qmax也不限制，情況與無(wú)閘門(mén)控也不限制，情況與無(wú)閘門(mén)控制一樣。制一樣。 已知V=f（Z），并根據(jù)泄洪建筑物和尺寸，算出q=f（Z）曲線(qxin)。堰頂高程為36.0m。 第18頁(yè)/共28頁(yè)第十八頁(yè)，共28頁(yè)。某水庫(kù)某水庫(kù)V=fV=f（Z Z）、）、q=fq=f（Z Z）曲線（閘門(mén)）曲線（閘門(mén)(zhmn)(zhmn)全開(kāi)）全開(kāi)） Z3636.53737.53838.53939.54040.541V43

11、30480053105860645070807760854094201025011200q022.555105173.9267.2378.3501.9638.9786.1946第19頁(yè)/共28頁(yè)第十九頁(yè)，共28頁(yè)。調(diào)洪計(jì)算列表調(diào)洪計(jì)算列表(li bio)(li bio)試算法試算法 t（h）Q（m3/s）時(shí)段平均入流量（m3/s）q（m3/s）時(shí) 段 平均 出 流量（m3/s） V （ 萬(wàn)m3）V （ 萬(wàn)m3）Z（m）18174 173.9 64503821340257187180.583653338.124850595262224.5400693338.42719201385425343.5

12、1125805839.23014501685620522.51256931439.93311101280734677651996540.3369001005781757.52671023240.539760830790785.5481028040.5142610685772781-1041017640.445460535731751.5-234994240.348360410674702.5-316962640.151290325617645.5-346928039.9第20頁(yè)/共28頁(yè)第二十頁(yè)，共28頁(yè)。第一時(shí)段（第第一時(shí)段（第18-2118-21小時(shí)小時(shí)(xiosh)(xiosh)）試算過(guò)

13、程）試算過(guò)程 QqtQZVqVV/2q/2Z/2hm3/sm3/s萬(wàn)m3m3/sm3/sm3/s萬(wàn)m3萬(wàn)m3m3/sm181 74386450173.9 213 4038.469502482 5721150650018038.04 38.26690211 192.670652018238.06 38.16530187 180.583653318738.10第21頁(yè)/共28頁(yè)第二十一頁(yè)，共28頁(yè)。 3、4 其它情況其它情況(qngkung)下的水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算下的水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算 有閘門(mén)控制q時(shí)，調(diào)洪原理和方法與無(wú)閘門(mén)時(shí)相似(xin s)，不同的是水庫(kù)運(yùn)行方式變化多. 1、根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)整閘門(mén)的開(kāi)啟孔數(shù)

14、和每孔開(kāi)啟高度 2、不同閘門(mén)的開(kāi)度，庫(kù)水位，下游淹沒(méi)等情況中的系數(shù)A，B不同。 3、由于(yuy)有閘門(mén)控制的變化多,應(yīng)采用試算法。 第22頁(yè)/共28頁(yè)第二十二頁(yè)，共28頁(yè)。(a)下游有防洪要求的情況；(b)水工(shu n)建筑物設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)大于下游防洪標(biāo)準(zhǔn)的情況；(c)水庫(kù)下泄洪水要與下游區(qū)間洪水錯(cuò)峰的情況；(d)根據(jù)預(yù)泄洪水的情況 1入庫(kù)洪水過(guò)程線；2下泄洪水過(guò)程線；3水庫(kù)水位過(guò)程線 第23頁(yè)/共28頁(yè)第二十三頁(yè)，共28頁(yè)。 下游有防洪下游有防洪(fnghng)(fnghng)要求時(shí)要求時(shí) qm不能超過(guò)q安，t1以前入庫(kù)洪水(hngshu)Q小于Z限下的q1，來(lái)多少泄多少q=Q； t1時(shí)，Q

15、開(kāi)始大于q，閘門(mén)全開(kāi)，自由泄流； t2時(shí)， q=q安，為下游防洪安全，控制q不大于q=q安，水庫(kù)水位上升，關(guān)小閘門(mén)； t3時(shí)，入流Q= q=q安，水位最高。 第24頁(yè)/共28頁(yè)第二十四頁(yè)，共28頁(yè)。 下游有防洪要求下游有防洪要求(yoqi)(yoqi)時(shí)，其標(biāo)準(zhǔn)小于大時(shí)，其標(biāo)準(zhǔn)小于大壩設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)壩設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) t1以前(yqin)，Qq限，來(lái)多少泄多少q=Q； t1時(shí)， Q= q限，閘門(mén)全開(kāi)，自由泄流，水位上升； t2時(shí)， q= q安，控制閘門(mén)； t3時(shí)，為下游防洪的庫(kù)容蓄滿，入庫(kù)洪水超過(guò)下游防洪標(biāo)準(zhǔn)，考慮壩體安全，閘門(mén)全開(kāi)，自由泄流； t4時(shí)，q=qm，水位最高。 第25頁(yè)/共28頁(yè)第二十五頁(yè)，共28頁(yè)。 下游下游(xiyu)(xiyu)有錯(cuò)峰要求時(shí)有錯(cuò)峰要求時(shí) 使水庫(kù)下泄流量碰上區(qū)間(q jin)洪水不超過(guò)q安，在Qt線上畫(huà)平行于橫軸的q安線，將區(qū)間(q jin)洪水倒畫(huà)在q安線下，其與橫軸之間的縱距