水力计算案例分析

案例一年调节水库兴利调节计算要求：根据已给资料推求兴利库容和正常蓄水位。资料:(1)设计代表年(P=75%)径流年内分配、综合用水过程及蒸发损失月分配列于下表1，渗漏损失以相应月库容的1%计。(2)水库面积曲线和库容曲线如下表2。(3)V死=300万m3。表1水库来、用水及蒸发资料(P=75%)表2水库特性曲线解：本题为考虑水库水量损失时计算兴利库容和正常蓄水位的列表见表3计损失的年调节计算表，下面是表的各列数据来源的说明1，先不考虑损失情况，水库的兴利调节计算。将表1中的来水量和用水量分别列入表3的第（2）、（3）列。2，根据来水量和用水量计算出该月份的余、缺水分别列入第（4）、（5）列中。2，根据表中数据可以看出该年为二次运用，且V3V2，V3V4所以V兴1=V2+V4-V3=4213（万m3）。4，将水库蓄水量列入表3的第6列。5，根据Vp=1／2（V初+V末）将月平均蓄水量列入第（7）列。6，由蓄水库容查表2水库特性曲线得各月平均水面面积，并将其列入表3的第（8）列7，将蒸发标准列入第（9）列。蒸发损失水量=（8）×（9）÷1000将所得数据列入第（10）列得各月蒸发损失量。8，由条件可知渗漏损失以相应月库容的1%计。所以由月库容乘上1％得各月的渗漏损失量列入（11）列。9，总损失量由蒸发损失和渗漏损失构成。所以（10）+（11）就是总损失量将其列入第（12）列。10，将考虑损失后的各月用水量列入第（13）列，由来水量和考虑损失后的用水量可得出考虑损失后的余、缺水量分别列入（14）、（15）列11，同样根据余、缺水量可得该年是二次运用，且V3V2，V3V4所以V兴=V2+V4-V3=4430.03（万m3）。12，将考虑损失后的蓄水量和弃水量分别列入（16）、（17）列。13，校核检查结果是否正确。水库经过充蓄和泄放到6月末，水库兴利库容应该放空，即放到死库容300万m3。由表3可知计算正确。再根据水量平衡方程∑W来-∑W用-∑W损-∑W弃=0进行校核，即（2）-（3）-（12）-（17）=0，经校核计算结果正确。14，根据所得兴利库容4430.03（万m3）查表2水库特性曲线图1可得正常蓄水位为865m。所以V兴=4430.03（万m3）H正=865m案例二水库调洪演算要求:(1)推求拦洪库容；(2)最大泄流量qm及相应时刻；(3)水库最高蓄水位；(4)绘制来水与下泄流量过程线资料：开敞式溢洪道设计洪水过程线如下表1，水库特征曲线如表2，堰顶高程140m，相应容305×104m3，顶宽10m，流量系数m=1.6，汛期水电站水轮机过水流量QT=5m3/s，计算时段△t采用1h或0.5h。水库蓄月平均月平均水量V蓄水量面面积标准标准(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)73988124027483048167493.5757.013以16.7423.7512642724.230248499420002994451337812017915.88当37.8153.6820542940.359659997543454451345132437317.74月45.1362.87606391.1363561047421026445134513243327.776水45.1352.91263211.09656711181985-80437094111220153.3库41.1144.411029-848.45718121701246-107626333171166101.66蓄31.7133.371279-1109460914102102002833273313891.242水27.3328.57239171.434780238121017130042919151111.661量29.1930.85241140.1549213127346580838123408178244.272的34.0838.35503769.65569044281980-155222603036156497.6441%30.3638.002018-1590410054041650-12461014163797656.305计16.3722.681673-12692832611261840-71430065770704.96.5711.471851-725.52106合计14826125797639-539251279.39361.5440.91130207348-554256668表3计入损失的年调节计算表用水量来水量月份水库水量损失考虑损失后的用水量水库蓄水量蒸发渗漏总损失来（万）用（万）来用（万）（万）（万）（万）（万）（万）（万）（mm）（）蒸渗（万（万）（万）来—M表1洪水过程线(P=1%)时间t/h01234567流量/(m3/s)5.030.355.537.525.215.06.75.0表2水库特性曲线库水位H/m140140.5141141.5142142.5143库容/(104m3)305325350375400425455解：通过表2，画出水库水位-库容曲线如下图1图1.水库水位-库容曲线计算并绘制辅助线。为了提高图解得精度，计算中V值用的堰上库容，计算时段。，计算过程见表3，表3辅助曲线计算表水库水位Z（m）总库容总（万）堰顶以上库容V（万）()q()()()（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）1403050052.52.5140.5325202010.75.325.314135045452110.555.5141.5375707034.417.287.2142400959550.325.1120.1142.542512012068.234.1154.114345515015088.144.1194.1139.5140140.5141141.5142142.5143143.5250300350400450500利用表中第（5）、（7）栏的相应数据绘制的辅助线如图2所示。图2辅助线根据表3中水库水位z和流量，绘制出水库水位与下泄流量曲线，水库水位与下泄流量曲线如图3.图3水位线与下泄流量的关系去线图调洪计算求q-t过程和水库水位过程。调洪的起始条件为为已知条件q=5m³/s。2.55m³/s，水位Z=140m。计算过程见下表，表4表4半图解发调洪计算表时间t（h）入库流量Q平均入库流量平（m³/s)q（m³/s)水库水位Z(m)0517.72.55140130.315.27.9140.3255.542.950.219140.91337.546.577.730.1141.35425.231.478.930.8141.380102030405060708090100050100150200250+(139.5140140.5141141.5142142.5143143.5020406080100q（s）q(𝑚𝑠)Z（m）51520.168.226141.266.710.953.120.1140.98755.938.815140.74对于第一时段，，,,于是由查图2辅助曲线得（）=2.5，代入式子平可以求得（）=15.2，以此查图2得=7.9，用同样的方法以此类推，可以求出其他时段的泄量，并计入表4中。由表4中的时间和来水流量、时间和下泄流量，在同一图中，绘制出入库流量与时间的曲线和下泄流量与时间的曲线，绘制的曲线如图4.图4入库流量与时间的曲线和下泄流量与时间的曲线图4中，两条曲线的交点既是下泄流量最大点，也是水位最高点，由图查的=31.4m/sT=3.45h。在图查的=31.4m/s用此值可在图3中即可查的最高蓄水位=141.4m。有在图3中查的的最高蓄水位=141.4m，用此值可在图1中查得拦洪库容V=370万m³。案例三小型水电站的水能计算11—5.某以发电为主的年调节水电站，其设计枯水年各月来水量如表11—10所示，该水库的兴利库容为(）∙月，供水期上游平均水位40m,下游平均水位20m，A=7，出力倍比系数C=3.0.每月可按30.4d计算。（1）推求水库供水期和蓄水期的调节流量（不计损失）。（2）该水电站保证出力是多少？（3）水电站的装机容量是多少（100KW的倍数）？（4）3月份发电量是多少？表11—10设计枯水年河流各月平均来水流量表月份678910111212345流量（)708080201055555510解：（1）水库按等流量调节，先假定供水期为11月份至次年4月份供水期为6个月的调节流量为供供兴T供()6次流量与天然来水量比较，发现9、10、次年5月的天然流量还是小于供，所以应该重新计算供水期为9月到次年5月共9个月，则调节流量为供供兴T供()9现将6、7、7、8月设为蓄水期，蓄水期也按等流量调节，其调节流量为蓄蓄兴T蓄(788)4（2）保证出力的确定由已知得供水期上游平均水位40m,下游平均水位20m。所以𝐻上下4由公式𝑁𝐴∙∙𝐻得𝑁7××8𝑘𝑤（3）装机容量的确定用保证出力倍比法来确定装机容量。倍比系数C=3.0，故装机容量为𝑁装𝐶𝑁×884kw因为装机容量为100kw的倍数且考虑到套用定型机组.所以选择装机容量为8500kw，可安装3台2000kw的和1台2500kw的机组。（4）3月份发电量的确定每月按30.4天计算。则3月共有4×4796个小时。3月份的发电量为𝐸4×4×𝑁4×4×8488万kw∙