当前课程知识点:水文水利计算 > 第九章 径流调节计算 > 9.6 根据用水过程确定水库的兴利库容 > 9.6 根据用水过程确定水库的兴利库容(上)
同学们
今天我们来学习根据用水过程
确定水库的兴利库容
根据用水过程确定水库的兴利库容
是水库规划设计的重要内容
其主要涉及以下三个方面内容
本节课主要学习一回运用条件下的年调节计算
所谓一回运用是指水库运行过程中
仅有1个余水期和1个亏水期
一回运用的年调节计算方法涉及到
不计水量损失和计入水量损失等两种情况
我们先来学习不计入水量损失的年调节计算
具体将通过一个算例来进行分析
某水库设计枯水年的天然来水及各部门的
综合用水过程见表1
水库死库容为5000万m3
不考虑水量损失
计算水库的兴利库容及调节过程
解题思路为
首先比较天然来水量和用水量
若来水大于用水则为余水期
其差值为多余水量
反之为亏水期
其差值为不足水量
然后 累加各月不足水量
即为兴利库容
最后 累加多余水量
减去兴利库容
结合不同的蓄水方案
确定各月的弃水量
并利用各月初水库蓄水量
+时段多余水量(或减去时段不足水量)
-时段弃水量
即为时段末水库蓄水量
具体计算过程如下
第一步 计算多余或不足水量
表中可以看出
7~8月
上游天然来水大于用水
为余水期
9月天然来水等于用水
为不余不亏期
10月初-次年6月末
上游天然来水小于用水
为亏水期
余水期天然来水量与用水量差值计入多余水量
亏水期用水量与天然来水量的差值
计入不足水量
具体见表2的第6列和第7列
第二步
计算兴利库容
从亏水期开始
累加不足水量
总计15229万m3
即为兴利库容
也就是说水库必须
在余水期存蓄15229万m3水量
才能补足亏水期天然来水之不足
需要说明的是
本计算是针对设计枯水年进行的
故求得的兴利库容使各部门用水得到满足的
保证程度与设计保证率是一致的
第三步
计算水库调节过程
水库蓄水方案有早蓄和迟蓄两种
我们先来分析早蓄方案
即为余水期初先将多余水量存蓄至库满
若仍有多余水量则进行弃水
在此 先分析弃水量
7月份多余水量为5392万m3
小于兴利库容
即全部存入水库
不弃水
则后期仍需蓄水量为
兴利库容减去7月份的蓄水量
即为9837万m3
8月份多余水量18542万m3
大于需要蓄存的水量
则需弃水
弃水量为8705万m3
弃水量见表2的第8列
第9列为对应的流量
接着我们来分析水库时段末的蓄水量
时段末水库蓄水量等于时段初水库蓄水量
+时段多余水量或(-不足水量)-弃水量
也可以理解为时段初的水库蓄水量
+时段内的入库量-时段内的出库量
对于7月初的水库应处于放空状态
所蓄水量为死库容
即为5000万m3
则7月末水库蓄水量
=时段初蓄水量5000万m3
+时段多余水量5392万m3-弃水量0万m3
即为10392万m3
采用相同的方法计算水库各时段末的蓄水量
见表2的第10列
最后分析出库总流量
即为时段内的用水流量与弃水流量的和
计算结果见表2的第11列
其中8月份存在弃水
出库总流量最大
为63.1m3/s
其他时段无弃水
均为用水流量
此算例能够发现水库6月末放空至死库容
7月开始蓄水
8月初继续蓄水至库满
后期有弃水
9月份维持库满
10月-次年6月
水库蓄水量逐渐减小
至次年6月
兴利库容恰好放空
准备迎接来年多余水量
见表2的第12列
早蓄方案蓄水过程见下图
图中能够清晰的看出水库的早蓄过程中
各个时期水库的出库流量及蓄水过程
7月初到次年6月末
水库的兴利库容由空至满
又放空
正好是一个水利年度
下面我们来看一下迟蓄方案的蓄水过程计算表
所谓迟蓄为余水期初进行弃水
后期进行蓄水
具体采用逆时序法进行计算
计算结果见的第8到11列
具体过程为
10月开始供水
则9月水库应蓄满
由于9月份来用水平衡
不供不蓄
则8月末水库应蓄满
从8月末开始
逆时序往前找到某一时刻
该时刻起至8月末的多余水量
正好等于兴利库容
即从这一时刻起开始蓄水
到八月末兴利库容正好蓄满
而这一时刻之前的余水量全部弃水
保持库空
弃水量见表3的第8列
对应的弃水流量为第9列
7到8月的水库蓄水量
以及总出库流量见表的第10和11列
即7月和8月前期进行弃水
8月的后期水库蓄满
迟蓄方案蓄水过程见下图
与早蓄方案相比
主要区别在于蓄水具体时段不同
当然
早蓄和迟蓄都是理论操作方式
介绍这两种方法主要是为了
加深大家对径流调节计算的理解
而在水库实际运行时
一般并不完全按照这两种极端方式进行操作
接下来学习计入水量损失的年调节计算
同样通过算例来进行分析
例题为 在刚讲过的例题1的基础资料上
增加了水库的蒸发和渗漏损失深度
见表4
不考虑结冰损失
计算水库的兴利库容及调节过程
方法一为逐步逼近法
基本思路为
先暂不计水量损失
求得不计损失的兴利库容和蓄水过程
在此基础上
根据各月水库蓄水量
结合水库V-F关系曲线
插值得到各月的水库面积
具体插值方法有很多
例如 线性插值
拉格朗日插值
牛顿插值等
以线性插值为例
已知A B两点
即可得到AB之间曲线的近似函数
如公式(1)
然后用水库损失深度乘以相应的平均水面面积
得出水库各月的损失水量
再将部门用水量与水库损失量相加
得到毛用水量
并结合天然径流量资料
采用刚讲过的不计入水量损失的方法
求得水库的兴利库容及蓄水过程
最后比较计算前后的兴利库容
若达到精度要求
则输出计算的水库兴利库容及调节过程
若精度达不到要求
则将计算的水库兴利库容及蓄水过程作为初值
按同样的方法重复计算
直到达到精度要求后
输出兴利库容及调节过程
具体计算结果见表5
表中的1-3列为已知数据
第4列为不计入水量损失计算的时段末蓄水量
第5列为时段平均蓄水量
基于V-F曲线
插值得到时段平均水面面积
见第6列
结合损失深度数据
得到水库的时段损失水量
见第7列
第3列+第7列的和为第8列
即为毛用水量
结合第2列天然来水数据
采用例题1的计算方法进行计算
得到各月多余水量 不足水量 时段末蓄水量
及弃水量
表中可以看出
不足水量为16820万m3
即为计入水量损失时初次计算出的兴利库容
由于计算水量损失时采用了不计入水量损失时的水面面积值
为修正误差
可在此基础上
重新再计算一次
方法二为简算法
该方法主要针对中小型水库计算
具体思路为
首先不计水量损失
计算出兴利库容V兴
然后取此库容之一半
再加上死库容
作为水库全年平均蓄水量
结合水库V-F曲线
插值得水库全年平均蓄水面积
据此 求出全年损失水量
并平均分配在12个月内
计算得到亏水期损失水量
最后
不计损失时的兴利库容加上亏水期总损失水量
即为考虑水量损失后的兴利库容V兴
采用此方法进行计算
如下所示
简算法计算出的水库兴利库容为16996万m3
而逐步逼近法仅计算一次的的兴利库容为
16820万m3
能够发现简算法计算偏大
相对误差为1%
主要原因为逐步逼近法仅计算了一次
应多次计算得到最终兴利库容
同时
简算法中水量损失按年内均匀分配考虑
又使结果偏大
实际上水量损失冬季小于夏季
而大多情况
冬季处于亏水期
夏季处于余水期
除了以上讲的两种方法
还可以采用逆时序法
从亏水期末向余水期初
逐月计算
具体计算过程留给同学们来思考
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