当前课程知识点:水文水利计算 > 第九章 径流调节计算 > 9.2 水库特性 > 9.2 水库特性
同学们
今天我们来学习水库特性
主要包括水库特性曲线 水库特征水位
和特征库容等内容
我们先来学习第一个内容
水库特性曲线
一般来讲
坝筑得越高
水库容积就越大
但不同水库
即使坝高相同
水库库容也很不相同
这与库区地形有关
若库区地形开阔
则库容较大
若为一峡谷
则库容较小
水库的形态特征主要是通过水库面积特性
和水库容积特性进行定量
水库的面积特性是指水库水位与
水面面积的关系曲线
如图所示
左上角为某一水库周边的地形图
其正下方为水库的纵剖面图
库区某一水位高程和坝轴线所包围的面积
即为该水位对应的水面面积
可根据地形图
采用求积仪法
方格法等求得不同水位高程时的水面面积
然后
以面积F为横坐标
水位Z为纵坐标
点绘Z-F曲线
基于Z-F曲线
在确定水位后
即可得到库面面积
设计时用于确定水库淹没面积
计算水库蒸发损失
研究表明
地形越平坦
曲线越平缓
也就是说
平原区增加坝高将迅速扩大淹没面积和加大了水面蒸发
故平原地区不宜建高坝
水库容积特性是指水库水位和容积的关系曲线
如图所示
水库容积可以水库面积特性曲线为基础
分别计算相邻高程之间的部分容积
自河底向上累加得到相应水位之下的库容
库容计算见公式(1)
即为相邻高程间的容积
可利用公式(2)进行简化计算
或利用公式(3)进行精确计算求得
公式中
F1和F2为相邻两条等水位的水面面积
为相邻两条水位线的水位差
然后
以容积V为横坐标
水位Z为纵坐标即可得到水库的容积特征曲线
该曲线与面积特性曲线一样
地形越平坦
曲线越平缓
需要说明的是
我们刚讲的水库水面是按水平面进行计算的
实际上仅当库中流速为零时
库水面才呈水平
因此
所计算出的库容为静库容
实际情况
库中水流有一定流速
库中水面由坝址起沿程上溯呈回水曲线
越靠近上游水面越上翘
直至进库端与天然水面相交为止
因此
每一坝前水位所对应的实际库容比静库容大
静水面线与动水面线之间的容积为楔形库容
静库容和楔形库容的总和为动库容
动库容计算需要的资料很多
计算也比较繁琐
一般情况
按静库容进行径流调节计算
精度已经能够满足要求
当确定水库回水淹没范围
或作库区洪水流量演算计算
或动库容数值占调洪库容的比重较大时
必须考虑动库容的影响
下面我们来看一个例题
已知某水库Z-F数据见表1
试计算水库容积
并绘制水库容积特征曲线
计算水库的容积
则需要计算相邻两条水位线的水位差
以及相应的库容
在此
以Z1=102
Z2=115m为例
计算过程如下
(1)计算得Z为13m
(2)将已知参数代入容积计算公式
则V=0+437.67万m3
仍等于437.67万m3
同理
可计算出其他相邻水位之间的容积
并进行累加
计算结果见表2
水库容积特征曲线如图所示
接下来我们来学习水库的特征水位和特征库容
水库的特征水位是水库工程为完成不同任务
在不同时期和各种水文情况下
需控制达到或允许达到的各种库水位
相应于水库特征水位以下
或两个特征水位之间的库容
称之为水库的特征库容
水库的特征水位和特征库容
是确定主要水工建筑物尺寸
估算工程效益的基本依据
具体包括以下内容
(1)死水位和死库容
分别简称Z死和V死
Z死是水库在正常运行时允许消落的最低水位
Z死以下的库容称之为死库容或垫底库容
在正常运行情况下
死库容不参与径流调节
也不放空
只有在特殊情况下
如排洪 检修 战备以及抗旱应急
才考虑泄放其中的蓄水
(2)正常蓄水位和兴利库容
分别简称Z蓄和V兴
Z蓄是水库在正常运用时
为满足兴利要求
在枯水期初开始供水时应蓄到的水位
又称为正常高水位或设计兴利水位
Z蓄和Z死之间的库容
称之为兴利库容或调节库容
即为水库实际用于调节径流的库容
Z蓄与Z死之间的高程差称为水库的
消落深度或工作深度
Z蓄决定了水库的规模 效益和调节方式
在很大程度上取决于水工建筑物尺寸
型式和水库淹没损失
当采用无闸门控泄时
它与泄洪堰顶高程齐平
当采用闸门控泄时
它是闸门关闭时允许长期维持的最高水位
(3)防洪限制水位
简称Z限
Z限是水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位
它是水库汛期防洪运用时的起调水位
针对不同的水库
Z限最低可与Z死重合
最高可与Z蓄重合
(4)防洪高水位和防洪库容
分别简称Z防和V防
防洪主要包括下游防洪区防洪
和水库自身安全的防洪等两类问题
而Z防和V防是为第一类问题设定的
当水库下游有防洪任务时
当遇到下游防护对象的设计洪水时
水库为了下游防洪
控制下泄流量而拦蓄洪水
在坝前达到的最高洪水位称为Z防
Z防与Z限之间的库容为V防
当汛期各时段具有不同的Z限时
V防为最低的Z限与Z防之间的库容
当Z限低于Z蓄时
V防与V兴的重叠部分
被称为结合库容或重叠库容
此库容在汛期腾空作为防洪库容的一部分
汛末充蓄
作为兴利库容的一部分
以增加供水期的保证供水量
在水库设计中
防洪库容和兴利库容存在完全重叠
部分重叠和不重叠等三种形式
在我国南方修建的水库
多采用前两种形式
下面我们来看一个判断题
某水库的死水位为112m
正常蓄水位为120m
防洪限制水位为118m
该水库中的防洪库容和兴利库容完全重叠
正确吗
因为Z死 则为部分重叠 因此是错误的 答案应为部分重叠 (5)设计洪水位和拦洪库容 分别简称Z设和V拦 Z设为当遇到大坝设计洪水时 水库在坝前达到的最高洪水位 Z设与Z限之间的库容为V拦 Z设是为水库自身安全而设定的特征水位 是正常运行情况下允许达到的最高水位 可采用相应的大坝设计标准的各种典型洪水 按拟定的调洪方式 自Z限开始进行调洪计算求得 (6)校核洪水位和调洪库容 分别简称Z校和V调 Z校为当遇到大坝校核洪水时 水库在坝前达到的最高洪水位 Z校和Z限之间的库容称为V调 Z校是水库非常运用情况下 允许达到的临时性最高水位 可采用相应的大坝校核标准的典型洪水 按拟定的调洪方式 自Z限开始进行调洪计算求得 (7)总库容 简称V总 V总为校核洪水位以下的库容 可用公式(4)来表示 (8)有效库容 简称V效 Z校和Z死之间的库容为有效库容 可用公式(5)来表示 接着我们来看一道例题 已知某水库的总库容为2000万m3 兴利库容为1000万m3 调洪库容为950万m3 重叠库容为100万m3 则水库的死库容和有效库容分别为多少 计算过程如下 (1)根据总库容计算公式 代入已知数据 即可得到死库容为150万m3 (2)有效库容=总库容-死库容 即为1850万m3 故答案为C 同学们 本节课的内容就讲到这里 再见
-1.1 水资源开发利用及洪水灾害治理
--1.1 小节测试
--1.1 课后讨论
-1.2 水文水利计算的任务与内容
--1.2 小节测试
--1.2 课后讨论
-1.3 水文水利计算的主要研究方法
--1.3 小节测试
--1.3 课后讨论
-2.1 洪水资料的分析处理
--2.1 小节测试
-2.2 历史洪水的调查和考证
--2.2 小节测试
-2.3 考虑历史洪水资料信息的洪水频率计算方法
--2.3 小节测试
--2.3 课后讨论
-2.4 设计成果的合理性分析
--2.4 小节测试
-2.5 设计洪水值的抽样误差和安全修正值问题
--2.5 小节测试
--2.5 课后讨论
-3.1 防洪安全设计
--3.1 小节测试
-3.2 设计洪水概念
--3.2 小节测试
-3.3 设计洪水过程线的拟定
--3.3 小节测试
--3.3 课后讨论
-3.4 设计洪水的地区组成
--3.4 小节测试
-3.5入库设计洪水
--3.5 小节测试
--3.5 课后讨论
-4.1 暴雨特性分析
--4.1 小节测试
-4.2 点暴雨量频率计算
--4.2 小节测试
-4.3 面暴雨量频率计算
--4.3 小节测试
--4.3 课后讨论
-4.4 设计暴雨量的时空分布计算
--4.4 小节测试
-4.5 由设计暴雨推求设计洪水
--4.5 小节测试
--4.5 课后讨论
-5.1 小流域设计暴雨
--5.1 小节测试
-5.2 由推理公式推求设计洪水
--5.2 小节测试
--5.2 课后讨论
-5.3 由地区经验公式推求设计洪水
--5.3 小节测试
-5.4 城市化对水文的影响
--5.4 小节测试
-5.5 城市排水管网设计流量计算
--5.5 小节测试
--5.5 课后讨论
-6.1 可能最大暴雨的基础理论
--6.1 小节测试
-6.2 可能最大暴雨的估算
--6.2 小节测试
-6.3 可能最大洪水
--6.3 小节测试
-7.1 年径流及其表征指标
--7.1 小节测试
-7.2 影响年径流的要素
--7.2 小节测试
-7.3 具有长期实测资料时设计年径流量及年内分配的分析计算
--7.3 具有长期实测资料时的设计年径流量及年内分配计算与分析
--7.3 具有长期实测资料时的设计年径流量及年内分配计算与分析
--7.3 小节测试
--7.3 课后讨论
-7.4 具有短期实测径流资料时设计年径流量及年内分配的分析计算
--7.4 具有短期实测径流资料时设计年径流量及年内分配的分析计算
--7.4 具有短期实测径流资料时设计年径流量及年内分配的分析计算
--7.4 小节测试
--7.4 课后讨论
-8.1 用水户分类及其层次结构
--8.1 小节测试
-8.2 工业需水量的计算与预测
--8.2 小节测试
--8.2 课后讨论
-8.3 灌溉用水量的计算与预测
--8.3 小节测试
-8.4 生态需水的计算与预测
--8.4 小节测试
--8.4 课后讨论
-8.5 其他用水的计算与预测
--8.5 小节测试
-9.1 径流调节的定义及分类
--9.1 小节测试
--9.1 课后讨论
-9.2 水库特性
--9.2 水库特性
--9.2 水库特性
--9.2 小节测试
--9.2 课后讨论
-9.3 水库的水量损失
--9.3 小节测试
-9.4 设计保证率
--9.4 小节测试
-9.5 径流调节计算基本原理
--9.5 小节测试
--9.5 课后讨论
-9.6 根据用水过程确定水库的兴利库容
--9.6 小节测试
-9.7 根据兴利库容确定调节流量
--9.7 小节测试
-9.8 根据既定兴利库容和水库操作方案推求水库运用过程
--9.8 小节测试
--9.8 课后讨论
-10.1 水能利用与电力系统负荷
--10.1 小节测试
-10.2 保证出力与多年平均发电量计算
--10.2 小节测试
-10.3 水电站装机容量的选择
--10.3 小节测试
-10.4 正常蓄水位与死水位选择
--10.4 小节测试
-11.1 灌溉工程水利计算概述
--11.1 小节测试
-11.2 引水灌溉工程水利计算
--11.2 小节测试
-11.3 蓄水灌溉工程水利计算
--11.3 小节测试
-11.4 提水灌溉工程水利计算
--11.4 小节测试
-11.5 地下水灌溉工程水利计算
--11.5 小节测试
-12.1 水库调洪的任务
--12.1 小节测试
-12.2 水库调洪计算的原理
--12.2 小节测试
-12.3 水库调洪计算的列表试算法
--12.3 小节测试
-12.4 水库调洪计算的半图解法
--12.4 小节测试
-12.5 其他情况下的水库调洪计算
--12.5 小节测试