2-水利工程水利计算规范课件

《水利工程水利计算规范》水利部国际合作与科技司、中国水利学会标准化部武汉大学陈森林教授2015.8.5电话：[phone]Email：[e-mail]104-201X替代SL104-95主要修订了以下内容——增加了第2章“术语”、第11章“河道整治工程水利计算”和第13章“水库群的水利计算”。——原规范第2章“基本资料”没有分节，本次修订分为：“基本资料收集整理”、“基本资料复核评价”两节，对共性的基本资料提出原则性要求。——原规范第6章“城镇供水工程的水利计算”，本次修订为“城乡供水工程的水利计算”。考虑到城乡供水工程的重要性，该章结构前移。——原规范第8章“航运工程的水利计算”，本次修订为“涉及航运的水利工程水利计算”。——原规范第11章“水库水力学计算”，本次修订为“水库及河道水力学计算”。——调整和简化了部分章节的结构。——全面总结我国近二十年来水利计算新理念与新方法，依据我国新近出台的相关法律法规、规程规范，对部分条文进行了修改规范用词说明用词在特殊情况下的等效表述要求严格程度应有必要、要求、要、只有……才允许要求不应不允许、不许可、不要宜推荐、建议推荐不宜不推荐、不建议可允许、许可、准许允许不必不需要、不要求一、总则二、术语三、基本资料四、防洪工程的水利计算五、城乡供水工程的水利计算六、治涝工程的水利计算七、灌溉工程的水利计算八、水电站的水利计算规范目录九、涉及航运的水利工程水利计算十、综合利用水库的水利计算十一、河道整治工程的水利计算十二、调水工程的水利计算十三、水库群的水利计算十四、水库及河道水力学计算十五、感潮河段水力学计算目的、适用范围、计算任务一、总则1.0.3水利计算应遵照国家有关法律法规、方针政策，根据工程所在江河自然条件、河流特点及所涉及地区的经济社会发展要求，按照保证工程安全及综合利用水资源以获得最佳总体效益的原则，分析计算工程的各项水利指标，为优选规划和设计方案，确定工程规模、效益、运用方式和特征值提供依据。1.0.2本规范主要适用于大中型水利工程规划、设计、运行中的水利计算，小型水利水电工程参照执行。1.0.1为了统一水利工程水利计算的原则、范围、技术要求和方法，特制定本规范。工程直接效益社会、经济、环境等各方面效益。水利工程总体效益水库工程：校核洪水位、设计洪水位、防洪高水位、正常蓄水位、防洪限制水位、运行控制水位、死水位，泄洪建筑物尺寸及高程等。水闸工程的校核水位、设计水位，尺寸与高程等。泵站工程的校核水位、设计水位，装机容量，特征水头等。水电站工程的装机容量，特征水头等。堤防工程设计水位等。工程特征值规模指标基础资料要求一、总则1.0.4水利计算工作应重视基础资料的搜集和整理分析，使计算成果建立在可靠的基础上。由于江河自然演变、人类活动（如围垦、兴建其他工程等），或大水年的分洪溃口、山体滑坍造成壅阻等偶发因素，对基础资料造成明显影响时，这些资料需要修正。最小流量要求、其他工程影响一、总则1.0.5水利工程的水利计算，应满足下游河道最小流量要求，并考虑上下游已建和在建工程与本工程的相互影响；必要时，还应分析设计水平年内拟建其它工程对本工程的影响。需要分析设计水平年内拟建骨干工程（例如上游的较大水库）的径流调节对设计工程的影响，如较大范围的补偿调节、或设计工程上游近期实施的跨流域引水等，设计工程特征值的选择时需要考虑它们所造成的影响，以适应长远发展要求。设计标准和设计保证率一、总则1.0.6水利工程的水利计算，应协调各开发任务的要求。防洪、供水、治涝、灌溉、发电、航运、河道整治等开发任务的设计标准和设计保证率，应根据有关部门的要求或规范的规定，进行分析论证后，合理选定。设计水平年一、总则1.0.7水利工程的设计水平年，应根据其重要程度和发挥效益的阶段合理确定。一般根据其重要性，选择国家发展规划的某一年度作为设计水平年，再以其后若干年作为远期水平年进行校核。对特别重要的工程，需要尽量考虑更长远一些，可再拟定远景水平年。计算方法（成果可比性与合理性要求）一、总则1.0.8水利计算所采用的计算方法应科学合理，与所采用的基本资料相对应，并符合工程实际情况；参与工程规模和特征值比选的方案应合理可行，并尽可能包括上下限。各比较方案水利计算所采用的计算方法与基本资料相适应时，计算成果才具可比性。由于水利工程特征值之间带有一定关联性，组合起来方案很多，一般情况下采用逐个特征值进行比选，这时相关的其他特征值就要采用相应的合理数值，使水利计算成果具有可比性。1.0.9进行水利计算，应重视使用先进技术，并对所采用的模型、应用的实际资料进行检验，对计算成果应检查其合理性。国家和行业现行的有关规范和标准要求一、总则1.0.10进行水利计算，除应符合本规范外，还应符合国家和行业现行的有关规范和标准的规定。下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。本规范以各类水利工程水利计算的原则、条件、计算技术要求等为主要内容，也涉及有关水利工程规模选择和主要特征值比选等方面。水利计算中涉及其他方面时，按照有关规范的规定进行工作。水利计算二、术语2.0.1研究水资源的开发利用、水利工程的效益及对河川径流和水力条件的影响等所进行的有关分析计算。1、根据河流规划中的规定，协调有关部门在防洪、供水、治涝、灌溉、发电、航运及环境保护等方面要求，落实设计工程的开发任务。2、综合考虑开发任务要求，拟定方案及相应的水利计算方式。3、进行各比较方案的径流调节、洪水调节、回水、水库冲淤以及有关防洪、供水、治涝、灌溉、发电、航运等方面的计算，为选择开发方案及主要的工程特征值提供依据。4、对选定方案进行上述各方面详细的水利计算，阐明工程的效益指标和多年运行特性，分析上下游水流情势的变化情况。5、对各方案进行技术经济评价、选择工程规模及其主要参数和特征值；拟定工程运行方式。6、必要时进行以下工作：1）水电站日调节非恒定流计算；2）水库放空计算；3）水库初期充蓄计算；4）水库水体突然泄放计算；5）水库防凌计算；6）水库分期开发的研究；7）其他有关问题的水利计算。动库容二、术语2.0.2水库水面线以下、水库末端和坝址之间的水库容积。水库运用中，特别是洪水期的蓄泄过程中，库区水面线呈抛物线形状，这条抛物线以下的容积为相应坝前水位以下的动库容，其中，水面线与坝前水位水平面之间的容积为楔形库容；水平面以下的容积为静库容。动库容的大小，不仅取决于坝前水位，还与入库流量、出库流量、库区地形等直接相关；同一坝前水位的动库容随入库流量、出库流量变化而变化，不是固定值。河道整治参数、种植结构、径流调节计算二、术语2.0.3河道整治规划设计中的河道宽度、深度、曲率半径、纵比降等特征参数。2.0.4种植结构是指一个地区或生产单位所种植农作物的种类、品种及其面积比例。2.0.5根据工程开发任务要求，对水库重新调配河川径流过程所进行的计算。径流调节计算的内容：对单一水库的水量供需平衡进行计算，求出各种水利要素（如库水位、供水量、蓄水量、弃水量等）的时间过程及调节流量、调节库容和供水保证率三者之间的关系；研究水库群之间的水量平衡，提出水文补偿、库容补偿、电力补偿的合理调度方式。优化调度、感潮河段二、术语2.0.6基于一定系统优化理论，对水库运行规则进行调整，寻求入库径流过程与水库运行方式的最佳匹配。2.0.7河流水位流速受潮汐影响的河段。感潮河段系指水位、流速受潮汐影响的河段（包括感潮河网），如长江干流大通以下为感潮河段。3.1基本资料收集与整理三、基本资料3.1.1水利计算应收集气象水文、地形地质、工程特性、社会经济、河流规划资料。3.1.2水利计算所需的气象水文资料：气象资料：降水、蒸发、气温、湿度、风向、风速、日照时数、地温、雾、雷电、霜期、冰期、积雪深度、冻土深度等。3.1.3水利计算所需的经济社会资料：水文资料：设计依据站实测的水（潮）位、流量、泥沙、冰情、水温等资料，洪、枯水水面线调查考证资料，以及坝址及入库设计洪水和设计洪水的地区组成、设计暴雨和设计涝水、控制站（河段）设计洪峰流量及相应水位、坝（站）址水位流量关系曲线、水文预报资料等设计成果。农业、工矿企业、交通、能源、通信、文化教育等国民经济统计资料，历史洪、潮灾害情况，以及相应工程设计水平年的发展规划资料。水文泥沙情势、用水要求等生态环境资料。三、基本资料3.1基本资料收集与整理工程涉及区域的面积、人口、房屋、耕地、城镇、文物古迹等社会资料，以及相应工程设计水平年的发展规划资料。国家或地方政府及其授权部门正式批准的工程所在河流的流域综合规划和专业规划资料，以及规划实施情况及调整情况。3.1.4水利计算所需的地形地质资料：满足精度要求和高程要求的实测地形图（含水下地形图）。满足高程控制精度要求的河道实测纵、横断面成果。工程地质勘测资料。3.1.5水利计算所需的工程特性资料：水库、分洪区、蓄涝区等水利工程不同高程的面积和容积曲线。分洪闸、退水闸、水库泄洪建筑物的泄流能力曲线。水力发电机组、泵站的运行特性曲线。工程布置及结构型式等。三、基本资料3.2基本资料复核评价3.2.1在进行水利计算前，应检查基本资料是否符合设计任务、工程特点、设计阶段及设计精度要求，查明其来源、精度、计算方法和存在问题，检验基本资料的可靠性、合理性和一致性。3.2.2复核评价气象水文资料时，应着重检查资料系列的长度、上下游水量平衡、上下游水位过程连续性、以及与邻近地区同步观测数据的一致性等方面，并分析人类活动可能的影响。必要时应通过现场调查、对比测验进行验证。水位、潮位资料，采用上下游水位相关、水位过程对照以及本站水位过程的连续性分析等方法进行复核；流量资料，采用历年水位流量关系曲线比较、流量与水位过程线对照、上下游水量平衡分析等方法进行检查。悬移质泥沙资料，采用设计依据站水沙关系分析、上下游含沙量或输沙率过程线对照、颗粒级配曲线比较等方法进行检查。三、基本资料3.2基本资料复核评价3.2.3复核评价地形地质资料时，应着重查明所用地形图的精度、比例尺和测绘时间，河道地形突变（如跌坎、分汊等）部位横断面布置的控制性，并分析人类活动可能的影响。3.2.4复核评价工程特性资料时，应着重检查资料是否与设计阶段精度要求一致，并分析人类活动可能的影响。重要水利工程的工程特性资料（如泄水建筑物泄水能力曲线等）应进行水工模型试验确定。采用等高线法量算的水库不同高程的容积曲线精度优于河道横断面法，而水库动库容调洪计算只能采用河道横断面法计算水库库容（楔形库容不在同一高程之下），因此需要注意二者之间的修正。泄洪建筑物的泄水能力曲线准确与否对大坝安全关系很大。4.1堤防四、防洪工程的水利计算4.1.1堤防工程水利计算，应分析选定防洪标准，计算确定主要控制站的设计洪（潮）水位，推求相应河段的设计洪水水面线。4.1.2江河、湖泊、海塘等堤防工程设计的防洪标准，应根据保护对象的重要性，按国家《防洪标准》（GB50201）的规定，分析选定。4.1堤防四、防洪工程的水利计算4.1.3江河、湖泊主要控制站的设计洪水位，应根据洪水资料和工程情况，采用以下分析计算方法确定。当实测和调查的年最高洪水位资料系列较长，且基础一致、代表性好时，可进行频率分析，根据选定的防洪标准推算相应的设计洪水位。当流域内的人类活动或分洪溃口、河道冲於对水文情势有明显影响时，应将历年水位资料改正到相应于现阶段的河湖情况，再进行频率分析。对于以实际年洪水作为防洪标准的河流，其设计洪水位一般以实测或调查的最高洪水位为基础，考虑整体防洪对堤防的要求、堤防加高的经济合理性等方面，进行论证后确定。入湖河流的尾闾段，基本取决于湖泊水位，愈往下游，洪水径流的影响愈小，而湖泊水位的影响愈大，河口段水位则基本上取决于湖泊水位。当控制站洪峰流量系列较长时，根据控制站洪峰流量系列进行频率分析，按选定防洪