水庫(kù)調(diào)洪演算的原理和方法ppt課件

1、第三章 洪水調(diào)節(jié),第二節(jié) 水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算的原理和方法,1,一、水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算的任務(wù),在水工建筑物或下游防護(hù)對(duì)象的防洪標(biāo)準(zhǔn)一定的情況下，根據(jù)水文分析計(jì)算提供的各種標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)洪水或已知的設(shè)計(jì)入庫(kù)洪水過程線、水庫(kù)特性曲線、擬定的泄洪建筑物的型式與尺寸、調(diào)洪方式等，通過計(jì)算，推求水庫(kù)出流過程、最大下泄流量、特征庫(kù)容和水庫(kù)相應(yīng)的特征水位。,水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算是確定入庫(kù)洪水、泄洪建筑物的型式與尺寸、調(diào)洪方式和調(diào)洪庫(kù)容之間的定量關(guān)系。,2,二、水庫(kù)調(diào)洪計(jì)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(gè)方程兩個(gè)未知數(shù)沒有辦法求解,水庫(kù)水量平衡示意圖,3,二、水庫(kù)調(diào)洪計(jì)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(kù)調(diào)洪計(jì)算方法,（1）由Z~V曲線、泄流計(jì)算公式推求q~V曲線。,（2）推求水庫(kù)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(shí)段的起始條件，推求q~t。,（a）分析確定起調(diào)水位Z1和計(jì)算時(shí)段。 無閘: Z1=Z堰頂 有閘: Z1=Z限,5,三、水庫(kù)調(diào)

4、洪計(jì)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(shè)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(kù)調(diào)洪計(jì)算方法,（3）在一張圖上點(diǎn)繪Q(t)和q(t)，推求qm。,1、列表試算法,（1）由Z~V曲線、泄流計(jì)算公式推求q~V曲線。,（2）推求水庫(kù)下泄流量過程線q~t。,

5、7,三、水庫(kù)調(diào)洪計(jì)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(diǎn)則計(jì)算正確；否則在t1，t2之間計(jì)算qm。,8,三、水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算方法,（4）推求Vm、V調(diào)、Zm。,1、列表試算法,qmax,,,,,Vm,Zm,V調(diào)=Vm-V汛限,Z~V,q~V,（3）在一張圖上點(diǎn)繪Q(

6、t)和q(t)，推求qm。,（1）由Z~V曲線、泄流計(jì)算公式推求q~V曲線。,（2）推求水庫(kù)下泄流量過程線q~t。,9,列表試算法小結(jié)：,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(kù)調(diào)洪計(jì)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(shí)除以△t,并移項(xiàng),均可與水庫(kù)水位Z建立函數(shù)關(guān)系,11,因此，可根據(jù)選定的

7、計(jì)算時(shí)段△t，已知的水庫(kù)容積關(guān)系曲線，以及根據(jù)水力學(xué)公式算出的水位下泄流量關(guān)系曲線，事先計(jì)算并繪制曲線組：,水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算的半圖解法,調(diào)洪計(jì)算半圖解法的雙輔助線,12,三、半圖解法的計(jì)算步驟,水庫(kù)調(diào)洪計(jì)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(jì)算時(shí)段△t，確定調(diào)洪計(jì)算的起始時(shí)段，并劃分各計(jì)算時(shí)段。算出各時(shí)段的平均入庫(kù)流量 以及定出第一時(shí)段初始的Z1、q1、V1各值。,13,2.利用輔助線在圖上求解。,水庫(kù)調(diào)洪

8、計(jì)算的半圖解法,,ö,,,,,,,14,水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算的半圖解法,3.根據(jù)Z2值，利用水庫(kù)Ｚ～Ｖ曲線即可求出V2。,4.將ｅ點(diǎn)代表的Ｚ2值作為下一時(shí)段的Ｚ1值,1.根據(jù)已知的Q~t過程線、Z~V曲線、Z限、計(jì)算時(shí)段△t，確定調(diào)洪計(jì)算的起始時(shí)段，并劃分各計(jì)算時(shí)段。算出平均入庫(kù)流量Q1以及定出第一時(shí)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(shí)段的Ｚ2、q2、V2值。如此逐時(shí)段進(jìn)行計(jì)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(diǎn)繪Q(t)和q(t)，推求qm。,水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算的半圖解法,16,7.推求Vm、V調(diào)、Zm。,qmax,,,,,Vm,Zm,V調(diào)=Vm-V汛限,Z~V,q~V,【例 題】,水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算的半圖

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

11、備，以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(zhì)條件、水庫(kù)大壩類型、綜合利用要求以及利用洪水預(yù)報(bào)進(jìn)行泄洪的可能性等條件，最終選定時(shí)也必須進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較論證。水庫(kù)防洪計(jì)算的任務(wù)，主要是對(duì)各種擬定的方案，通過調(diào)洪計(jì)算，求得最大下泄流量、調(diào)洪庫(kù)容和最高洪水位等技術(shù)參數(shù)，為技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證和選擇最佳方案提供依據(jù)。,30,水庫(kù)防洪計(jì)算的內(nèi)容，主要包括以下幾點(diǎn)：(1)根據(jù)庫(kù)區(qū)地形、地質(zhì)等條件，分

12、析洪水特性及災(zāi)害情況，考慮興利庫(kù)容與調(diào)洪(防洪)庫(kù)容結(jié)合的可能和程度，擬定苦干個(gè)泄流建筑物形式、位置、尺寸，以及汛期運(yùn)用方式的方案。(2)對(duì)各方案進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，求得每個(gè)方案相應(yīng)于各種設(shè)計(jì)洪水的最大下泄流量、調(diào)洪庫(kù)容和最高洪水位。(3)計(jì)算各方案的大壩造價(jià)、淹沒損失、泄流建筑物投資、下游堤防造價(jià)、水庫(kù)防洪效益等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析與比較，選擇最佳方案。,31,二、無閘溢洪道水庫(kù)的防洪計(jì)算 (一)下游無防洪要求時(shí)(1)擬定方案

13、；(2)調(diào)洪計(jì)算；(3)計(jì)算壩高；(4)計(jì)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(jì)算中需要考慮下游安全泄量的要求，分別對(duì)樞紐標(biāo)準(zhǔn)與下游防洪標(biāo)準(zhǔn)的洪水進(jìn)行調(diào)洪計(jì)要。具體的步驟是：(1)假定不同的溢洪道寬度B方案。(2)對(duì)下游防洪標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，求得B與qm的關(guān)系。舍去qm超過下游安全泄量的寬度方案。(3)對(duì)滿足下游防洪要求的諸方案，再對(duì)樞紐防洪標(biāo)準(zhǔn)的洪水，進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，以確定壩高、設(shè)計(jì)洪水位

14、與校核洪水位，以及相應(yīng)調(diào)洪庫(kù)容。并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，求得經(jīng)濟(jì)上合理或最佳的方案。計(jì)算過程與無防洪要求的基本相同。,33,三、有閘溢洪道水庫(kù)的防洪計(jì)算,第十四章 水庫(kù)防洪計(jì)算,34,35,四、具有非常泄洪設(shè)施水庫(kù)的防洪計(jì)算 (一)非常泄洪設(shè)施有的水庫(kù)校核洪水比設(shè)計(jì)洪水大得多，尤其當(dāng)校核洪水采用可能最大洪水時(shí)，二者相差更為懸殊。如只設(shè)有正常泄洪建筑物，必將增加工程造價(jià)。因此，為了安全又不致使造價(jià)過高，若條件許可，應(yīng)盡量修建位置適當(dāng)、工程比

15、較簡(jiǎn)易的非常泄洪建筑物，幫助正常泄洪設(shè)置宣泄比設(shè)計(jì)洪水大得多的洪水。(二)非常泄洪設(shè)施的啟用標(biāo)準(zhǔn)目前，多以某一庫(kù)水位作為啟用標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)水位稱為啟用水位。啟用標(biāo)準(zhǔn)較高，雖能減少下游洪水災(zāi)害，但會(huì)使建筑物規(guī)模增大，上游淹沒損失增加；啟用標(biāo)準(zhǔn)過低，建筑物規(guī)模小、造價(jià)低，但下游遭受洪水災(zāi)害機(jī)會(huì)增多，損失亦大。因此非常泄洪設(shè)施的啟用標(biāo)準(zhǔn)必須通過綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證來決定。,36,(三)調(diào)洪計(jì)算針對(duì)已選定的非常溢洪道寬度、啟用水位、校核標(biāo)準(zhǔn)(或可

16、能最大洪水)的入庫(kù)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(jìn)行調(diào)洪計(jì)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(biāo)準(zhǔn)下所需要的防洪庫(kù)容，以及校核洪水位和壩頂高程。必須指出，計(jì)算時(shí)應(yīng)使用合成泄流曲線及相應(yīng)的蓄泄曲線，即啟用水位的泄流量應(yīng)包括正常溢洪道的泄流量和非常溢洪道的泄流量。通過調(diào)洪計(jì)算成果，可以看出，當(dāng)溢洪道寬度不變時(shí)，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(kù)容。在啟用