当前课程知识点:水文水利计算 > 第十二章 防洪工程水利计算 > 12.3 水库调洪计算的列表试算法 > 12.3 水库调洪计算的列表试算法
同学们
今天我们来学习水库调洪计算的列表试算法
通过上一节课的学习
大家知道可利用基于公式1和公式2
组成的基本方程组来求解水库调洪过程
实际应用中
水库调洪计算具体方法有很多种
目前我国常用的是列表试算法和半图解法
本节课主要学习列表试算法
其基本流程如下
首先确定计算时段长度Δt
并在基本方程(1)中输入已知的时段初
和时段末入库流量大Q1和大Q2
时段初下泄流量小q1和水库蓄水量V1
假定一个小q2值
由(1)式计算求出V2值
再结合水库蓄泄方程(2)
由V2得到对应的泄流量小q2值
为区别于前面假定的小q2
记为小q'2
在计算中可设定一个阈值ε
当小q'2与q2之差的绝对值大于ε
则要重新假定一个小q2
重复上述试算过程
直至两者之差的绝对值小于设定的阈值ε
则V2和小q2为最终解
再将V2和小q2输出
作为下一时段的V1和小q1
进行下一时段试算
试算过程中
还可依据水位库容关系求得时段末水位Z2
采用上述方法进行逐时段试算
即可完成调洪计算
最终可得到水库的下泄流量 蓄水量
水位的变化过程
即为调洪计算的成果
调洪成果中水库的最大下泄流量 最大蓄水量
最高水位是水库规划设计中的重要参数
下面我们逐一进行分析
先来看一下最大下泄流量小qm的计算方法
水库的入库和下泄流量过程线如左图所示
理论上
入库流量和下泄流量相等时
也就是图中的两条线的交点即为最大下泄流量
实际工程计算中
无法保证假定时段Δt内的计算成果中
某一个时段初或时段末恰好满足
入库流量和出库流量相等
如右图所示
时段初t1时刻
入库流量大于下泄流量
时段末t2时刻
入库流量小于下泄流量
则最大下泄流量小qm必然在t1和t2时刻之间
若直接将两个时刻的下泄流量连线
则连线存在一定的随意性
会造成较大误差
为此
我们可以在t1和t2时刻之间
划分更小时段
采用刚讲过的试算方法进行试算
得到入库流量与下泄流量近似相等时
所对应时刻的下泄流量即为最大下泄流量
总而言之
小qm是两线的交点则计算正确
否则
需要在t1 t2之间
划分更小时段计算小qm
求得小qm后
可根据水库蓄泄方程得到最大蓄水量Vm
再结合水库容积特性曲线
得到水库的最高水位Zm
当入库洪水为设计洪水时
所求出的最高水位为设计洪水位
如果入库洪水为校核洪水过程
则所求出的最高水位为校核洪水位
接下来我们将通过一个例题
来说明列表试算法的具体演算过程
某水库设有闸门
堰顶高程为36.0m
水库的运行方式是
在洪水来临时
先用闸门控泄
使下泄量小q等于入库流量大Q
水库保持在汛期防洪限制水位(38.0m)
当大Q继续增大
使闸门达到全开
以后就不用闸门控制
小q随z的升高而加大
流态为自由泄流
对最大下泄流量小qm也不限制
与无闸门控制情况相同
水库的水位Z
库容V和下泄流量小q关系见表1所示
已知入库洪水过程
求水库的下泄流量过程 库水位变化情况
最大下泄流量
水库达到的最高水位及发生的相应时刻
同学们需要注意
水库防洪限制水位对应的下泄流量
为173.9m3/s
水库的入库洪水过程如图所示
在第18小时以前
入库流量大Q均小于防洪限制水位对应的
下泄流量
故控制闸门
使下泄流量小q等于水库入库流量大Q
水库不蓄水
无需进行调洪计算
调洪列表试算从第18小时开始
水库入库过程对应数据
见表2的第1列和第2列
时段平均入库流量见第3列
拟计算的下泄流量见第4列
水库蓄水量见第7列
水库水位见第8列
第5列和第6列为计算中间过程
调洪的起始水位38m
列入第8列
第一步
设定计算时段Δt(deta T)等于3小时
即Δt(deta T)等于10800秒
第二步 根据起调水位Z=38.0米
由小q与Z
V与Z关系曲线分别得到小q1=173.9m3/s
V1=6450万m3
在查曲线的过程中需要用到插值计算
数学上插值计算有很多种方法
最简单和常用的线性插值
其原理在第九章中已经做了讲解
这里不再赘述
第三步
对小q2 V2进行试算
设定试算的阈值为下泄流量小q的假定值
与计算值的绝对误差小于1m3/s
由于入库流量持续上涨
敞泄状态下
下泄流量也会增加
所假定的下泄流量必然要大于起调水位对应的
最大下泄能力
首先假定小q等于200m3/s
由小q与V关系曲线得V2=6626.2万m3
将V2代入水量平衡方程
计算求得q’2=13.73m3/s
比较q2与q’2
两者相差太大
且计算出的下泄流量远小于假定的下泄流量
说明假定数值偏大
重新假定小q等于190m3/s
计算出的下泄流量仍远小于假定的下泄流量
说明假定小q仍偏大
再次假定小q等于180m3/s
计算出的下泄流量大于假定的下泄流量
说明假定数值偏小
则该时段末的下泄流量数值
应在180到190m3/s之间
采用上述方法进行试算
最终得到该时段下泄流量的最终试算结果为
小q2=186.3m3/s
第四步
根据试算结果小q2
由小q与V
小q与Z曲线得
时段末库容V2=6533万m3
时段末水位Z2=38.1m
第五步
将计算出的小q2
V2和Z2
作为下一时刻小q1 V1 Z1
继续进行下一时段的计算
逐时段计算直至整个过程结束
计算结果见下表
表中可以看出
第36h入库流量大于下泄流量
而第39h入库流量小于下泄流量
因此
最大下泄流量小q max
必然出现在第36h到39h之间
故第六步
需在该时段内
设定更小时段进一步试算
最终确定在第38小时16分钟处
相应的最大下泄流量小qm为795m3/s
最高水位Zmax为40.52m
对应的最大蓄水量Vmax为10290万m3
调洪成果图如下图所示
水库拦蓄洪水量为图中阴影部分面积V蓄
若该入库洪水过程为设计洪水
则该库的设计洪水位为40.52m
拦洪库容为水库最大蓄水量
与汛限水位以下蓄水量的差值
为3840万m3
同理
若入库洪水过程为校核洪水
所求得的调洪最高水位即为校核洪水位
对应的调洪库容亦可求出
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