[精品]第十三章 中小型水库的兴利疗养盘算.ppt
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1、前 言,兴利除害,兴利:发电、灌溉、供水、航运、渔业、环境用水,除害:防洪、抗旱,一、水资源综合利用,三、水利计算的任务和内容 任务:在水文计算的基础上,结合国民经济的要求,综合分析,确定水利工程的规模,阐明水利工程的效益,并绘制水利工程的控制运用规程.内容:径流调节计算、水能计算、防洪计算、经济论证、水利枢纽参数选择、水库管理和控制运用等。,二、径流调节 1、概念 对天然来水过程在时、空上进行有意识的控制,以达到兴利除害的目的。这种方式称为径流调节。2、径流调节措施 水库、大坝、引水渠道,四、水利工程对环境的影响 1 淤积与冲刷的影响 2 水文状态的变化 流量、流速发生变化;水体物理、化学、
2、生物性质发生变化;地下水位抬升;沼泽化、盐碱化。3 水质的变化 有利:减少浑浊度和生化耗氧量,降低Sio2的含量等;不利:自净能力降低,固体物质沉积,水温分层,厌氧微生物发达。4 对局部气候的影响 蒸发量增加,气温变化(夏季:凉;冬季:暖),局部降水改变(夏季:减少;冬季:增加)。5 对地震条件的影响 易诱发地震,第十三章 中小型水库的兴利调节计算,13.1 水库特性曲线、特征水位及特征库容13.2 水库的设计标准13.3 水库水量损失及水库死水位选择13.4 径流调节计算的基本资料13.5 水库兴利调节计算原理与分类13.6 年调节水库兴利调节计算13.7 多年调节水库兴利调节计算,一、水库
3、特性曲线 水库面积曲线:水位与水库该水位对应水面面积的关系曲线,记Z-A。求积仪或 网格测算 水库库容(容积)曲线 水位与水库该水位对应库容的关系曲线,记Z-V。它是水库面积曲线的积分。计算公式:,第一节 水库特性曲线、特征水位及特征库容,式中,V水库容积,m3;Z0 库底高程,m;Z相邻水位间的水深,m;V与Z对应的库容,m3;A1、A2、A相邻水位的水库面积及平均值,m2。,例:,?,上述计算适合入库流量为零,水库水面水平的情况。即静库容计算。对于大型水库,入库流量导致水面线非水平,从而形成动库容(图1)。因此,绘制库容曲线时,应考虑动库容。以水位为纵坐标,总库容(动库容+静库容)为横坐标
4、,入库流量为参数绘制库容曲线。见下图。,图1,二、水库特征水位和特征库容 1.死水位(Z死)和死库容(V死)2.正常蓄水位(Z正)和兴利库容(V兴)3.防洪限制水位(Z限)和结合库容(V结)4.防洪高水位(Z防)和防洪库容(V防)5.设计洪水位(Z设)6.校核洪水位(Z校)和调洪库容(V调),V总=V死+V兴-V结+V调 兴利与防洪结合,V总=V死+V兴+V调 兴利与防洪不结合,8.总库容,7.坝顶高程 Z坝=Z校+h风+h安,第二节 水库的设计标准,保证率,年保证率,历时保证率,一、设计标准的含义 又称设计保证率。指水库在多年运行期间,用水部门正常工作得到保证的程度。,定义为:,或,二、设计
5、保证率的分类与选择 1.灌溉设计保证率 与灌区水资源情况、农作物种类等有关。书P190表13-2。灌溉设计保证率选用原则:南方比北方高;自流灌溉比提水灌溉高;大型工程较小型工程高;远景规划工程较近期工程高。基本农田建设、小型灌区:抗旱天数作为灌溉设计标准。2.供水设计保证率 95-99%,3.发电设计保证率 与电站的装机容量、电站在电力系统中的比重有关。4.航运设计保证率 一般用历时保证率表示。一、二级航道保证率为97-99%,三、四级为95-97%,五、六级为90-95%。,第三节 水库水量损失及水库死水位选择,一、水量损失,1、蒸发损失 W蒸=(E水-E陆)A库1000式中,W蒸一年水库蒸
6、发量,m3;E水、E地一年水面、陆面蒸发深度,mm;A水水库计算水面面积,Km2 2、渗漏损失 渗漏损失量与水库水位有关,即与蓄水量W蓄有关。可用下式近似描述:W渗=kW蓄,二 水库死水位的选择 确定Z死所考虑的主要因素:水电站发电所需的最低水头;下游水位+发电所需的最低水头=发电需要的死水位 自流灌溉必须的引水高程;渠首水位高程+设计灌溉流量对应水头=水库死水位 供泥沙淤积,以保证水库的正常使用年限;其中 T水库使用年限(年);多年平均含沙量,kg/m3;W0多年平均径流量,m3;m库中泥沙沉积率(%);p淤积体的空隙率,(0.3-0.4);泥沙颗粒的干容重,kg/m3。航运要求;渔业要求。
7、,一、河川径流资料 历年月径流量过程 设计年径流年内分配过程二、用水部门用水过程资料 供水(民用水、工业用水)特点:a.水质要求较高;b.有日、年周期变化;c.供水保证程度较高。,河川径流资料(水库来水过程),各用水部门用水过程资料,水库特性曲线,t,Q供,第四节 径流调节计算的基本资料,灌溉用水 特点:a.明显的季节性;b.多变性;c.适应性较大。发电用水 特点:a.日、周、季、年变化特性;b.属于变动用水过程。航运用水 环境用水,t(月),Q灌,11,3,t(月),Q电,t(月),Q航,t(月),Q环,综合用水图:将各种用水过程叠加得到水库所在地区综合用水过程。,一、兴利调节计算概念 利用
8、水库的调蓄作用,将河川径流洪水期(或丰水年)的多余水储存起来,以提高枯水期(或枯水年)的供水量,满足各兴利部门用水要求所进行的计算。将天然径流过程进行重新分配。水库蓄水量(水位)变化过程的计算。如右图所示。调节周期 T二、兴利调节计算的任务 确定水库水位变化过程,正常蓄水位和兴利库容。,Z死,Z正,蓄水,放水,T,第五节 水库兴利调节计算原理与分类,三、兴利调节计算原理 将整个调节周期划分为若干个计算时段,逐时段进行水量平衡计算,得到水库蓄水量(水位)变化过程。在任意时段内,入库水量与出库水量之差,等于水库蓄水量的变化。即(Q入-q出)t=V=V1-V2其中 q出=Q用+Q渗+Q蒸+Q弃式中
9、Q入t时段内平均入库流量(m3/s);q出t时段内平均出库流量(m3/s);t计算时段(月、旬);V蓄水量的变化,V1,V2为时段初、末水库蓄水量。,Z死,Z正,蓄水,放水,t1,t2,四、分类 1.按调节周期长短分,日调节,年调节,多年调节,周调节,图中 q、Q分别为用水过程和来水过程,图中 q、Q分别为用水过程和来水过程,水库属何种调节类型,一般用库容系数来初步判断:=V兴/W0W0为多年平均年水量。30%50%,属多年调节;2%3%,属日调节;3%5%20%25%,属年调节。,完全年调节,不完全年调节,2.按径流利用程度分,第六节 年调节水库兴利调节计算,一、概述 1 任务:在来水、用水
10、和设计保证率一定的情况下,推求年调节水库的兴利库容V兴和正常蓄水位Z正。调节周期:一年(水利年),蓄水开始到放水结束。2 方法二、长序列法(一)长序列法概念,长序列法,代表年法,1.将水库坝址断面河流多年来水过程和该地区用水过程,进行逐年按时历列表法进行逐时段(月或旬)的水量平衡计算,可求出各时段的不足水量,然后有分析地累加供水期不足水量,即可得到各年的兴利库容V兴(i)(i=1,2,n);2.将V兴(i)(i=1,2,n)从小到大排序,计算经验频率,推求兴利库容频率曲线;3.由设计保证率P VP兴,P,VP兴,(二)逐年调节计算 1 不计水量损失的年调节列表计算法,1)步骤:将来水和用水填入
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