第1章 徑流調(diào)節(jié)基本資料及水庫(kù)特征1-3節(jié)課件

第一章徑流調(diào)節(jié)基本資料及水庫(kù)特征徑流調(diào)節(jié)：通過(guò)水庫(kù)操作使來(lái)水過(guò)程適應(yīng)需水過(guò)程的要求。調(diào)節(jié)計(jì)算所需基本資料：

1.河川徑流特性

2.用水部門的需水特性

3.水庫(kù)特性第1章徑流調(diào)節(jié)基本資料及水庫(kù)特征1-3節(jié)第一節(jié)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各用水部門的需水特性及要求國(guó)民經(jīng)濟(jì)各用水部門在利用河川徑流量方面有著多種形式：如居民及工業(yè)的給水，農(nóng)業(yè)的灌溉，水電站的發(fā)電，天然河道及渠化河道的通航與木材的浮運(yùn)，魚道和魚塘的操作，以及廢水凈化和水上游樂(lè)等。用水的需要是隨河流所在地區(qū)而不同。它主要取決于流域內(nèi)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)主要形式，工礦、農(nóng)業(yè)的分布及種類，水陸交通運(yùn)輸情況，動(dòng)力經(jīng)濟(jì)狀況，城市和居民點(diǎn)分布，洪澇旱災(zāi)情等。因此，需要了解這些部門的以及整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展計(jì)劃，才能定出流域或水庫(kù)地區(qū)各用水部門的當(dāng)前和未來(lái)的用水需要。由于水利措施非短期可建成，其服務(wù)年限也較久，故用水情況不是針對(duì)眼前情況，而應(yīng)當(dāng)充分估計(jì)未來(lái)用水需要的增長(zhǎng)水平，定出工程完工投入運(yùn)用后若干年的需求水平作為設(shè)計(jì)第一期工程的依據(jù)。同時(shí)，以工程運(yùn)用更長(zhǎng)一些年數(shù)后的需求水平作為設(shè)計(jì)校核和作為假想遠(yuǎn)景發(fā)展的指導(dǎo)參考性數(shù)據(jù)。用水的需要，雖然各部門各有特點(diǎn)，不盡相同，但也有一些共同的基本特點(diǎn)：首先，很多用水部門，在某一定的用水量和供水程序條件下，工作是最有成效的，生產(chǎn)率是最高的。其次，需水量的多少常隨生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大而有漸進(jìn)性的變化再如，某些企業(yè)對(duì)需水有周期性變化的要求。第1章徑流調(diào)節(jié)基本資料及水庫(kù)特征1-3節(jié)給水的需水特性及要求給水：指城市或農(nóng)村的民用給水與工業(yè)用水。給水的要求不但要有足夠的水量，而且應(yīng)符合水質(zhì)的要求。他的特點(diǎn)：（1）對(duì)水質(zhì)要求較高。居民用水和以水為原料的工業(yè)用水，對(duì)水的氣味、溶解質(zhì)的組成和含量，以及微生物的數(shù)量，都有一定要求，不應(yīng)超過(guò)規(guī)定數(shù)量。（2）給水有日與年的周期變化。居民用水及工業(yè)用水有日周期的變化，它是靠水廠的蓄水池調(diào)節(jié)來(lái)適應(yīng)的，而年內(nèi)變化較小，一般夏天較多，冬天較少。（3）要求供水的保證程度高。因?yàn)楣┧闹袛鄷?huì)對(duì)人民生活造成很大不便，工業(yè)缺水會(huì)引起減產(chǎn)或停工。工業(yè)給水中，作為生產(chǎn)原料的用水，其比重通常不大，多為工藝用水，這些用水的特點(diǎn)是它們并不消耗水量。因此，在水源供應(yīng)緊張地區(qū)，應(yīng)考慮工業(yè)排放水的循環(huán)利用，特別是對(duì)一些用水量大的工廠，如造紙長(zhǎng)等。這對(duì)于減輕水源的各種污染，保護(hù)水質(zhì)，更具意義。第1章徑流調(diào)節(jié)基本資料及水庫(kù)特征1-3節(jié)農(nóng)業(yè)灌溉水的需水特性及要求農(nóng)作物的適宜水分的保持，除了大氣的有效降水補(bǔ)給之外，還需從農(nóng)田水利措施中不斷提供補(bǔ)充，以彌補(bǔ)天然降水在時(shí)間和數(shù)量上的不足，著就是農(nóng)業(yè)的灌溉用水。灌溉用水的特點(diǎn)：

1.具有明顯的季節(jié)性

2.灌溉用水量具有多變性

3.灌溉對(duì)缺水的適應(yīng)性比其他用水部門大第1章徑流調(diào)節(jié)基本資料及水庫(kù)特征1-3節(jié)水力發(fā)電用水特性1.電能變化特性日變化周變化年變化

N‘’---日最大負(fù)荷曲線

N‘---日最小負(fù)荷曲線

N---月平均負(fù)荷曲線年負(fù)荷圖第1章徑流調(diào)節(jié)基本資料及水庫(kù)特征1-3節(jié)水力發(fā)電用水特性2.水電站的需水特性

N=γQH（kgfm/s）

γ——水容重（=1000kg/m3）；

Q——發(fā)電流量，單位為m3/s；

H——落差，單位為m；

N——出力，單位為kgfm/s。因1kw=102kgfm/s,于是N=9.80QH（kw）

故發(fā)電流量Q=N/9.80H（m3/s）

N=9.8η水η電QH=kQHN——出力，單位為kw；

k——效率系數(shù)和單位換算常數(shù)的綜合，實(shí)際中取7.5~8.8。當(dāng)有其他電源配合時(shí)可根據(jù)河川徑流豐枯程度，在較大范圍內(nèi)變動(dòng)用水量，水多時(shí)多用，少時(shí)少用。第1章徑流調(diào)節(jié)基本資料及水庫(kù)特征1-3節(jié)航運(yùn)用水特性與鐵路、公路等其他運(yùn)輸方式相比內(nèi)河航運(yùn)成本低、運(yùn)輸量大天然河道因淺灘、急流、礁石等，常使河道受阻；或因在枯水季河道水量減少，航道水深不足，阻礙航運(yùn)。利用水庫(kù)調(diào)節(jié)徑流，改善航運(yùn)條件的方法：連續(xù)放水：水庫(kù)在枯水季全期不斷地泄放一定水量，以維持下游一定的最低水位或設(shè)計(jì)航深。斷續(xù)放水：每隔一定時(shí)間由水庫(kù)泄放一定水量，可以連續(xù)若干時(shí)日，利用泄放水量增加航深。利用渠化河道增加航深改善航運(yùn)條件：筑壩抬高水庫(kù)上游水位形成回水。第1章徑流調(diào)節(jié)基本資料及水庫(kù)特征1-3節(jié)綜合需水圖根據(jù)個(gè)用水部門的年和逐月的需水圖，即可繪制綜合需水圖。水庫(kù)進(jìn)行綜合利用時(shí)，主要從以下幾點(diǎn)編制綜合需水圖：1）取水地點(diǎn)和回泄地點(diǎn)；2）需水的水質(zhì)；3）需水的年內(nèi)各月分配和日內(nèi)各小時(shí)的分配；4）需水保證率的不同。正常供水縮減供水第1章徑流調(diào)節(jié)基本資料及水庫(kù)特征1-3節(jié)第二節(jié)水庫(kù)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)保證率一.防洪標(biāo)準(zhǔn)

——指水利工程所能防御洪水的能力。一般用重現(xiàn)期T或累計(jì)頻率P表示：

P=1／T×100%

例如百年一遇洪水，重現(xiàn)期T=100年；累計(jì)頻率P=1%。防洪標(biāo)準(zhǔn)分為兩類：１.水工建筑物的防洪標(biāo)準(zhǔn)為保證大壩等水工建筑物自身安全而擬定的防洪標(biāo)準(zhǔn)。取決于：建筑物的規(guī)模、等級(jí)，并分為正常運(yùn)用（設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)）和非常運(yùn)用（校核標(biāo)準(zhǔn)）兩種情況。２.下游防護(hù)對(duì)象的防洪標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)這種標(biāo)準(zhǔn)的洪水發(fā)生時(shí)，通過(guò)下游河道的最大泄量，不超過(guò)河道的允許泄量或控制水位。

取決于：對(duì)象的重要性、歷史洪水災(zāi)害情況、工程的防洪能力及政治經(jīng)濟(jì)影響，結(jié)合具體條件。第1章徑流調(diào)節(jié)基本資料及水庫(kù)特征1-3節(jié)第二節(jié)水庫(kù)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)保證率二.興利用水標(biāo)準(zhǔn)

1.設(shè)計(jì)保證率的含義

研究各用水部門允許減少供水的可能性和合理范圍，定出多年工作期中，用水部門的正常用水得到保證的程度。

設(shè)計(jì)保證率的衡量方式：保證正常用水的年數(shù)（年保證率P）

P=正常工作年數(shù)/總年數(shù)×100%=（總年數(shù)-破壞年數(shù)）/總年數(shù)×100%

所謂破壞年是指不能維持正常工作的任何年份。保證正常用水的歷時(shí)（歷時(shí)保證率P‘）

P’=正常工作歷時(shí)/總歷時(shí)×100%=（總歷時(shí)-破壞歷時(shí)）/總歷時(shí)×100%

保證正常用水的數(shù)量

設(shè)計(jì)保證率的選擇由用水部門特性、水庫(kù)調(diào)節(jié)性能及設(shè)計(jì)要求等因素決定。第1章徑流調(diào)節(jié)基本資料及水庫(kù)特征1-3節(jié)第二節(jié)水庫(kù)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)保證率2.設(shè)計(jì)保證率的選擇

目前主要是根據(jù)各部門用水性質(zhì)、要求、重要性，以及生產(chǎn)實(shí)踐所積累經(jīng)驗(yàn)來(lái)規(guī)定設(shè)計(jì)保證率。

1）灌溉設(shè)計(jì)保證率南方高于北方自流灌區(qū)高于提水灌區(qū)地區(qū)作物種類灌溉設(shè)計(jì)保證率（%）缺水地區(qū)以旱作物為主以水稻為主50~7070~80豐水地區(qū)以旱作物為主以水稻為主70~8075~95第1章徑流調(diào)節(jié)基本資料及水庫(kù)特征1-3節(jié)第二節(jié)水庫(kù)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)保證率2）水力發(fā)電的設(shè)計(jì)保證率根據(jù)水電站所在電力系統(tǒng)的負(fù)荷特性、系統(tǒng)中的水電容重的比重、水電站規(guī)模及其在電力系統(tǒng)中作用、河川徑流特性以及水庫(kù)調(diào)節(jié)程度等決定。

3）給水設(shè)計(jì)保證率一般采用95%~99%電力系統(tǒng)中水電容量的比重（%）25以下25~5050以上水電站設(shè)計(jì)保證率（%）80~9090~9595~98第1章徑流調(diào)節(jié)基本資料及水庫(kù)特征1-3節(jié)第二節(jié)水庫(kù)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)保證率3）航運(yùn)設(shè)計(jì)保證率保證率頻率法：統(tǒng)計(jì)年限中各年內(nèi)高于和等于某一水位的天數(shù)占全年天數(shù)的百分比。用各年該保證率的水位進(jìn)行頻率計(jì)算，按表列保證率確定設(shè)計(jì)最低通航水位。綜合歷時(shí)曲線法：統(tǒng)計(jì)年限中各年內(nèi)高于和等于某一水位的天數(shù)占總天數(shù)的百分比。航道等級(jí)保證率頻率法保證率（%）綜合歷時(shí)曲線法保證率（%）一~二98~99≥98三~四95~9895~98五~六90~9590~95第1章徑流調(diào)節(jié)基本資料及水庫(kù)特征1-3節(jié)第二節(jié)水庫(kù)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)保證率三.設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)保證率與可靠性、風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系

可靠度S：研究對(duì)象在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。

風(fēng)險(xiǎn)度R：研究對(duì)象在規(guī)定條件下和時(shí)間內(nèi)不能完成規(guī)定功能的概率。

S+R=1

在壩體安全設(shè)計(jì)中，一方面是估算壩址處洪水的可能變化以及垮壩的可能性。而另一方面是選定安全設(shè)計(jì)洪水。而這些工作是以定量的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估為基礎(chǔ)的。要求估算出垮壩的可能性及在當(dāng)前和預(yù)期未來(lái)?xiàng)l件下垮壩所造成的后果。

保證率是可靠度的一種特殊的簡(jiǎn)化形式。設(shè)計(jì)保證率就是考慮到多年運(yùn)行中這種供水失效風(fēng)險(xiǎn)，而事先規(guī)定的使正常供水得到滿足的可靠程度。第1章徑流調(diào)節(jié)基本資料及水庫(kù)特征1-3節(jié)公元1912年云南螳螂川上的石龍壩水電站建成，為中國(guó)大陸最早的水電站公元1960年浙江建德新安江水電站，中國(guó)第一座自己勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工和自制設(shè)備的大型水電站第1章徑流調(diào)節(jié)基本資料及水庫(kù)特征1-3節(jié)第三節(jié)水庫(kù)的特性曲線、特征水位和特征庫(kù)容一.水庫(kù)的特性曲線

在河流上攔河筑壩形成人工的水池用來(lái)進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)，這就是水庫(kù)。

?面積特性曲線：水庫(kù)水位~水庫(kù)面積關(guān)系

?容積特性曲線：水庫(kù)水位~水庫(kù)容積關(guān)系

水庫(kù)水位~面積~容積曲線第1章徑流調(diào)節(jié)基本資料及水庫(kù)特征1-3節(jié)第三節(jié)水庫(kù)的特性曲線、特征水位和特征庫(kù)容靜水庫(kù)容：水庫(kù)水體靜止，水面水平時(shí)的庫(kù)容。動(dòng)庫(kù)容：有一定的入庫(kù)流量時(shí)，靜庫(kù)容與契形庫(kù)容的總和。

第1章徑流調(diào)節(jié)基本資料及水庫(kù)特征1-3節(jié)第三節(jié)水庫(kù)的特性曲線、特征水位和特征庫(kù)容動(dòng)庫(kù)容的計(jì)算：回水曲線法和近似法首先假定某一入庫(kù)流量Q1和若干壩前不同水位，根據(jù)力學(xué)公式，求出一組水面曲線；其次，將水庫(kù)分段，求出每段相應(yīng)于回水曲線的平均水位位置。根據(jù)位置確定面積，這樣就可以求出不同回水曲線每段的容積。最后，將各段庫(kù)容相加，得到以某一入庫(kù)流量為參數(shù)的總的動(dòng)庫(kù)容曲線。

第1章徑流調(diào)節(jié)基本資料及水庫(kù)特征1-3節(jié)二.水庫(kù)的特征水位和特征庫(kù)容

1.死水位和死庫(kù)容

死水位：在正常運(yùn)用情況下，允許水庫(kù)消落的最低水位。確定死水位時(shí)考慮因素：

1）保證水庫(kù)有足夠的、發(fā)揮正常效用的使用年限。

2）保證水電站的最低水興和自流灌溉必要的引水高程。

3）庫(kù)區(qū)航運(yùn)和漁業(yè)的要求2.正常蓄水位和興利庫(kù)容正常蓄水位：在正常運(yùn)行條件下，為了滿足興利部門枯水期正常用水，水庫(kù)在供水開始時(shí)應(yīng)蓄到的最高水位。

確定正常蓄水位時(shí)的考慮因素：

1）根據(jù)興利的實(shí)際需要

2）考慮淹沒、浸沒情況

3）考慮壩址及庫(kù)區(qū)地形地質(zhì)條件

4）考慮河段上下游已建和擬建水庫(kù)樞紐情況第1章徑流調(diào)節(jié)基本資料及水庫(kù)特征1-3節(jié)二.水庫(kù)的特征水位和特征庫(kù)容3.防洪限制水位和結(jié)合庫(kù)容防洪限制水位：水庫(kù)在汛期允許蓄水的上限。結(jié)合庫(kù)容：防洪限制水位與正常蓄水位之間的庫(kù)容。4.防洪高水位和防洪庫(kù)容

防洪高水位：當(dāng)水庫(kù)下游有防洪要求時(shí)，遇到下游防護(hù)對(duì)象的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，水庫(kù)經(jīng)調(diào)洪后，壩前達(dá)到的最高水位。防洪庫(kù)容：防洪限制水位與防洪高水位之間的庫(kù)容。第1章徑流調(diào)節(jié)基本資料及水庫(kù)特征1-3節(jié)二.水庫(kù)的特征水位和特征庫(kù)容