水庫調洪演算的原理和方法ppt課件

1、第三章 洪水調節(jié),第二節(jié) 水庫調洪計算的原理和方法,1,一、水庫調洪計算的任務,在水工建筑物或下游防護對象的防洪標準一定的情況下，根據(jù)水文分析計算提供的各種標準的設計洪水或已知的設計入庫洪水過程線、水庫特性曲線、擬定的泄洪建筑物的型式與尺寸、調洪方式等，通過計算，推求水庫出流過程、最大下泄流量、特征庫容和水庫相應的特征水位。,水庫調洪計算是確定入庫洪水、泄洪建筑物的型式與尺寸、調洪方式和調洪庫容之間的定量關系。,2,二、水庫調洪計算

2、的基本方程,,Q、q(m3/s),,,,,t (min),Q~t,q~t,qmax,,,Qi,Qi+1,qi,qi+1,,,,,,,,V2-V1,,ti,ti+1,,△t,1、水量平衡方程,一個方程兩個未知數(shù)沒有辦法求解,水庫水量平衡示意圖,3,二、水庫調洪計算的基本方程,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,H,H0,,,,,,,,0,q(m3/s),Z(m),Z~q溢,Z~q洞,2、蓄泄方程,溢洪道,泄洪洞,,方程不是顯式，無法直接

3、求解,4,三、水庫調洪計算方法,（1）由Z~V曲線、泄流計算公式推求q~V曲線。,（2）推求水庫下泄流量過程線q~t。,（b）由起始條件確定Q1、Q2 、V1和q1。,（c）試算(q2~V2~q'2)。,1、列表試算法,（d）將q2、V2作為下時段的起始條件，推求q~t。,（a）分析確定起調水位Z1和計算時段。 無閘: Z1=Z堰頂 有閘: Z1=Z限,5,三、水庫調

4、洪計算方法,,,q'2,Δt,V2,水量平衡方程,q2、V2,q~t,q2=q'2,,起始條件,Z1,假設q2,Q1、Q2,,,,,,,,,,,,,V1、q1,,Z~V,q~V,,,q~V,,,qm、Zm,？,蓄泄方程,推求q~t曲線示意圖,6,三、水庫調洪計算方法,（3）在一張圖上點繪Q(t)和q(t)，推求qm。,1、列表試算法,（1）由Z~V曲線、泄流計算公式推求q~V曲線。,（2）推求水庫下泄流量過程線q~t。,

5、7,三、水庫調洪計算方法,Q、q(m3/s),,,,,t (min),Q~t,q~t,,Q、q(m3/s),,,,,t (min),Q~t,,qmax,,q~t,,,,,,△t,,t1,t2,qmax,,t',qm是兩線的交點則計算正確；否則在t1，t2之間計算qm。,8,三、水庫調洪計算方法,（4）推求Vm、V調、Zm。,1、列表試算法,qmax,,,,,Vm,Zm,V調=Vm-V汛限,Z~V,q~V,（3）在一張圖上點繪Q(

6、t)和q(t)，推求qm。,（1）由Z~V曲線、泄流計算公式推求q~V曲線。,（2）推求水庫下泄流量過程線q~t。,9,列表試算法小結：,洪水過程線,起始條件,q~V曲線的繪制←Z~V,q~t曲線的推求←試算,qm的推求←繪圖,Zm、Vm推求←查圖（表）,,,,10,水庫調洪計算的半圖解法,由上節(jié)知道列表試算法麻煩工作量大，故人們比較喜歡用半圖解法。,,等式兩邊同時除以△t,并移項,均可與水庫水位Z建立函數(shù)關系,11,因此，可根據(jù)選定的

7、計算時段△t，已知的水庫容積關系曲線，以及根據(jù)水力學公式算出的水位下泄流量關系曲線，事先計算并繪制曲線組：,水庫調洪計算的半圖解法,調洪計算半圖解法的雙輔助線,12,三、半圖解法的計算步驟,水庫調洪計算的半圖解法,1.根據(jù)已知的Q~t過程線、Z~V曲線、Z限、計算時段△t，確定調洪計算的起始時段，并劃分各計算時段。算出各時段的平均入庫流量 以及定出第一時段初始的Z1、q1、V1各值。,13,2.利用輔助線在圖上求解。,水庫調洪

8、計算的半圖解法,,ö,,,,,,,14,水庫調洪計算的半圖解法,3.根據(jù)Z2值，利用水庫Ｚ～Ｖ曲線即可求出V2。,4.將ｅ點代表的Ｚ2值作為下一時段的Ｚ1值,1.根據(jù)已知的Q~t過程線、Z~V曲線、Z限、計算時段△t，確定調洪計算的起始時段，并劃分各計算時段。算出平均入庫流量Q1以及定出第一時段初始的Z1、q1、V1各值。,2.利用輔助線在圖上求解得出Z2。,5.求出該時段的Ｚ2、q2、V2值。如此逐時段進行計算，即可得到下泄

9、流量過程線ｑ～ｔ。,15,Q、q(m3/s),,,,,t (min),Q~t,q~t,,Q、q(m3/s),,,,,t (min),Q~t,,qmax,,q~t,,,,,,△t,,t1,t2,qmax,,t',推求qm示意圖,6.在一張圖上點繪Q(t)和q(t)，推求qm。,水庫調洪計算的半圖解法,16,7.推求Vm、V調、Zm。,qmax,,,,,Vm,Zm,V調=Vm-V汛限,Z~V,q~V,【例 題】,水庫調洪計算的半圖

10、解法,17,【補償調節(jié)】,,,水庫,Q,Q區(qū),壩址,A,B,6h,q,,,QB,防洪保護區(qū),QB=q+Q區(qū),,河流,18,19,20,21,22,23,24,25,26,【補償調節(jié)】,,,水庫,Q,Q區(qū),壩址,A,B,6h,q,,,QB,防洪保護區(qū),QB=q+Q區(qū),,河流,27,有閘門控制的溢洪道調洪作用示意圖,28,29,水庫防洪計算,一、水庫防洪計算的任務在防洪計算時，通常初步擬定泄流方式，這需要根據(jù)洪水特性、水庫安全、閘門啟閉設

11、備，以及技術經(jīng)濟條件等綜合考慮加以論證確定。泄洪建筑物形式的選擇必須綜合考慮水利樞紐的地形條件、地質條件、水庫大壩類型、綜合利用要求以及利用洪水預報進行泄洪的可能性等條件，最終選定時也必須進行技術經(jīng)濟比較論證。水庫防洪計算的任務，主要是對各種擬定的方案，通過調洪計算，求得最大下泄流量、調洪庫容和最高洪水位等技術參數(shù)，為技術經(jīng)濟論證和選擇最佳方案提供依據(jù)。,30,水庫防洪計算的內容，主要包括以下幾點：(1)根據(jù)庫區(qū)地形、地質等條件，分

12、析洪水特性及災害情況，考慮興利庫容與調洪(防洪)庫容結合的可能和程度，擬定苦干個泄流建筑物形式、位置、尺寸，以及汛期運用方式的方案。(2)對各方案進行調洪計算，求得每個方案相應于各種設計洪水的最大下泄流量、調洪庫容和最高洪水位。(3)計算各方案的大壩造價、淹沒損失、泄流建筑物投資、下游堤防造價、水庫防洪效益等經(jīng)濟指標、進行技術經(jīng)濟分析與比較，選擇最佳方案。,31,二、無閘溢洪道水庫的防洪計算 (一)下游無防洪要求時(1)擬定方案

13、；(2)調洪計算；(3)計算壩高；(4)計算各方案的投資(5)選定方案,32,(二)下游有防洪要求在防洪水利計算中需要考慮下游安全泄量的要求，分別對樞紐標準與下游防洪標準的洪水進行調洪計要。具體的步驟是：(1)假定不同的溢洪道寬度B方案。(2)對下游防洪標準的設計洪水進行調洪計算，求得B與qm的關系。舍去qm超過下游安全泄量的寬度方案。(3)對滿足下游防洪要求的諸方案，再對樞紐防洪標準的洪水，進行調洪計算，以確定壩高、設計洪水位

14、與校核洪水位，以及相應調洪庫容。并進行經(jīng)濟比較，求得經(jīng)濟上合理或最佳的方案。計算過程與無防洪要求的基本相同。,33,三、有閘溢洪道水庫的防洪計算,第十四章 水庫防洪計算,34,35,四、具有非常泄洪設施水庫的防洪計算 (一)非常泄洪設施有的水庫校核洪水比設計洪水大得多，尤其當校核洪水采用可能最大洪水時，二者相差更為懸殊。如只設有正常泄洪建筑物，必將增加工程造價。因此，為了安全又不致使造價過高，若條件許可，應盡量修建位置適當、工程比

15、較簡易的非常泄洪建筑物，幫助正常泄洪設置宣泄比設計洪水大得多的洪水。(二)非常泄洪設施的啟用標準目前，多以某一庫水位作為啟用標準，這個水位稱為啟用水位。啟用標準較高，雖能減少下游洪水災害，但會使建筑物規(guī)模增大，上游淹沒損失增加；啟用標準過低，建筑物規(guī)模小、造價低，但下游遭受洪水災害機會增多，損失亦大。因此非常泄洪設施的啟用標準必須通過綜合技術經(jīng)濟論證來決定。,36,(三)調洪計算針對已選定的非常溢洪道寬度、啟用水位、校核標準(或可

16、能最大洪水)的入庫洪水過程，按無閘溢洪道的自由溢流，采用本章第二節(jié)所介紹的方法進行調洪計算，求得非常泄洪情況下的泄流過程線、最大下泄流量，在校核洪水標準下所需要的防洪庫容，以及校核洪水位和壩頂高程。必須指出，計算時應使用合成泄流曲線及相應的蓄泄曲線，即啟用水位的泄流量應包括正常溢洪道的泄流量和非常溢洪道的泄流量。通過調洪計算成果，可以看出，當溢洪道寬度不變時，如果降低啟用水位，溢洪道將提早泄洪，增大下泄流量和減小所需的防洪庫容。在啟用