《水利资源计算》第二章-径流量的调节计算

2.1径流调节的分类第二章径流量的调节计算按调节的目的和重点分，有洪水调节和枯水调节。前者重点在于削减洪峰和下泄洪水流量；后者则是为了增加枯水期的供水量，以满足备用水部门的要求。按服务对象和用途分，可分灌溉、发电、给水、航运及防洪除涝等的调节。它们在调节要求和特点上各有不同。但目前一般水库已较少为单一对象目标开发，而是以一、二个对象目标为主的多用途综合利用径流调节。按调节周期，即一次蓄泄循环的时间来分，有无调节、日调节、周调节、年(季)调节和多年调节。2.1径流调节的分类第二章径流量的调节计算无调节及日调节的短期调节，一般见于发电水库。河川径流在一天或一周内的变化一般是不太大的，而用电负荷，则白天和夜晚，或工作日和星期日间，常差异甚大。有了水库，就可把夜间或星期日负荷少时的多余水量，蓄存起来增加白天和工作日负荷增长时的发电水量。这种调节称为日调节和周调节。我国河川径流的季节性变化很大，洪水期和枯水期水量相差悬殊，而用水部门（发电、航运、给水）在一年内需水量变化不大。在一年范围内进行天然径流的重新分配，称为年调节或季调节。将丰水年多余的水量蓄入库内，以补枯水年水量的不足，就称为多年调节。2.1径流调节的分类第二章径流量的调节计算图2-1日调节图2-2周调节1-用水流量2-天然流量2.1径流调节的分类第二章径流量的调节计算图2-3年调节图2-4多年调节2.1径流调节的分类第二章径流量的调节计算补偿调节见于当水库与下游用水部门的取水口间，有区间入流时。因区间来水不能控制，故水库调度要视区间来水多少，进行补偿放水。反调节是当进行日调节的水电站下游，有灌溉取水或航运要求时，往往需要对已调节过的水电站的放水过程进行一次重新调节，使适应灌溉或航运需要。库群调节则是指河流上有多个水库时，如何研究它们的联合运行，以最有效地满足各用水部门的要求。其他形式的调节。尚有补偿调节、反调节、库群调节等。2.2径流(量)调节计算原理及基本方法第二章径流量的调节计算兴利调节计算：利用水库重新分配天然径流所进行的计算。基本方法：时历法和概率法基本原理：W末=W初+W入-W出式中W末——计算时段末水库蓄水量；W初——计算时段初水库蓄水量；W入——计算时段入库水量；W出——计算时段出库水量，包括向各用水部门提供的水量、弃水量及水库水量损失等。基本课题:①已知来水、用水和P设，求V兴；②已知来水、V兴和P设，求Q调；③已知来水、V兴和P设，求按照一定的运用方式，水库的运用过程（Q调～t或Z～t）。第二章径流量的调节计算1、不考虑损失的列表试算法库空库满后弃水蓄水期供水期库空401.8=300+101.82.3年调节水库调节流量与有效库容的关系第二章径流量的调节计算库空库满后弃水蓄水期供水期库空1、不考虑损失的列表试算法2.3年调节水库调节流量与有效库容的关系第二章径流量的调节计算4VV342VVVV1、不考虑损失的列表试算法2.3年调节水库调节流量与有效库容的关系主要看两亏水期中间余水期的余水量是否大于前后两个亏水期的亏水量：①如果余水量不同时小于两个亏水量，则所需库容为两个亏水量中的较大者；②如果余水量同时小于前后两个亏水期的亏水量，则库容为三者的代数和。第二章径流量的调节计算）（（）（面积水位库容844.392/)27.3460.447~~%2*7118*910%29）（）（）（）（）（）已知（6.4411105.927.34125.9,27.341110）（）（），）（已知（2、考虑损失的列表试算法2.3年调节水库调节流量与有效库容的关系第二章径流量的调节计算2、考虑损失的列表试算法2.3年调节水库调节流量与有效库容的关系第二章径流量的调节计算2、考虑损失的列表试算法2.3年调节水库调节流量与有效库容的关系第二章径流量的调节计算3、考虑损失的简单计算法可用一些较简单的方法来估计水量损失。例如，先按不计损失进行调节计算，求得各月之平均库蓄水量，并按此平均蓄水量来计算水量损失。然后从各月天然来水中扣去此损失水量，再进行一次调节计算。【例】2.3年调节水库调节流量与有效库容的关系第二章径流量的调节计算4、图解法调节计算基本概念△W，表示在t1、t2时段内流过的水量。流量比尺的绘制累积曲线的每一纵坐标表示从计算开始时刻到某所给时刻这一段时间内流经所研究断面水量之和。作图的开始时刻可取流量资料的开始日期或计算年限的开始时刻。累积曲线就如一个仅有入流而无出流的水库蓄水量逐渐增长的过程。为作图及计算方便起见，流量累积曲线的纵坐标常采用流量．时段单位来表示。2.3年调节水库调节流量与有效库容的关系2.3年调节水库调节流量与有效库容的关系第二章径流量的调节计算水量累积曲线及其流量比尺第二章径流量的调节计算5、累积曲线法求库容2.3年调节水库调节流量与有效库容的关系第二章径流量的调节计算6、差累积曲线求库容2.3年调节水库调节流量与有效库容的关系第二章径流量的调节计算7、累积曲线求最大调节流量2.3年调节水库调节流量与有效库容的关系第二章径流量的调节计算8、用简化水量平衡方程式进行调节计算把整个调节周期只划分成两个计算时段——蓄水期及供水期进行水量平衡计算，这就是本节所要介绍的简化水量平衡方程式调节计算方法。供供调WTQVVTQW蓄调蓄供供调TWVQ水库调节库容取决于亏水期之最大累积亏水量当调节流量已知时，利用式可确定调节库容V。反之，当已知调节库容V，可利用该式来计算调节流量Q调。必须注意两个问题：供T计算是否正确；2.3年调节水库调节流量与有效库容的关系2.4年(季)调节水库保证供水量与设计库容的关系第二章径流量的调节计算由于天然来水量每年不同，一年内径流分配也多种多样，因此即使需水量每年固定不变，，所需要的调节库容也是每年变化的。那么水库到底应修多大才合适呢?或者，在库容已定的情况下，由于每年来水量和年内分配不同，它所能提供的调节流量也是不同的，那么该水库到底能提供给多大的调节流量呢?这就是本节所要解决的课题。解决这一课题有两个途径：长系列操作法及典型年法。第二章径流量的调节计算1、长系列操作法2.4年(季)调节水库保证供水量与设计库容的关系第二章径流量的调节计算2、典型年法2.4年(季)调节水库保证供水量与设计库容的关系①先对坝址断面设计站或参证站或灌区各水文年的年来水量及年用水量进行频率计算，求得年来水量及年用水量的经验或理论频率曲线，或均值、Cv、Cs3个参数。若无较长系列的年月来水资料，则可根据该地区《水文手册》中年径流统计参数等值线图查得。②由年来水、年用水频率曲线求得相应于灌溉设计保证率的设计年来水量W来,P及设计年用水量W用,P。③从实测资料中选择年来水量接近W来,P，年用水量接近W用,P，且年内分配具有代表性的一年(或几年)作为典型年，其年来水量为W来,典，年用水量为W用,典。第二章径流量的调节计算2.4年(季)调节水库保证供水量与设计库容的关系④计算缩放倍比K来＝W来,P/W来,典及K用＝W用,P/W用,典，再用此K来、K用值分别乘该典型年各月来水量及各月用水量，即得设计代表年的来、用水过程。⑤对所推求的设计代表年进行调节计算，求得兴利库容(即设计库容)。如由所选择的几个设计代表年求得的结果不一致，为安全起见，可选对工程较为不利的一年，即库容较大的一年作为设计代表年。注意：设计代表年法采用来、用水同频率只有在各年来、用水之间有较好相关关系时才是正确的，否则由此求得的兴利库容不一定符合设计保证率。2、典型年法第二章径流量的调节计算3、库容、调节流量与设计保证率的关系2.4年(季)调节水库保证供水量与设计库容的关系对于任一给定的水库兴利库容V，可利用径流系列资料逐年进行计算，求得各年供水期的调节流量，然后按其大小次序排列，推求其经验频率曲线，作出调节流量保证率曲线Qp～P。改变“V”值，通过同样的计算方法，可作出另一条QP～P。因此，以V为参数，可作出一组调节流量保证率曲线。2.7合成总库容法第二章径流量的调节计算普列什科夫线解图：调节系数α库容系数β设计保证率P条件：来水为皮尔逊Ⅲ型分布且Cs=2Cv直接计算：已知Cv=0.4,Cs=0.8,P=90%,α=0.7求β多。第二章径流量的调节计算间接算法（Cs≠2Cv）换算公式：Cv＇＝Cv/（1一a0）α＇＝（α一a0）/（1一a0）β多＝（1一a0）β多＇已知Cs=3Cv，Cv=0.4,β多=0.3,P=90%,求α。2.7合成总库容法