水力计算案例分析解答

1、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：（ 1）在不考虑损失时，计算各时段的蓄水量由上表可知为二次运用，V16460(万m3 ) ，V2 1880(万3，万 3)，m )V3 1179( m3，由逆时序法推出V兴V2 V4V33)。采用早蓄方案，水库月V4 3512(万m )4213(万 m末蓄

2、水量分别为：2748m3 、 4213m3 、 4213m3 、 3409m3 、 2333m3 、 2533m3 、 2704m3 、 3512m3 、1960m3 、714m3 、 0 4213m3经检验弃水量 =余水 -缺水，符合题意，水库蓄水量=水库月末蓄水量 + V死 ，见统计表。（2）在考虑水量损失时，用列表法进行调节计算：V1 (V 1 V 2 ) ，即各时段初、末蓄水量平均值，A1 (A1A2) ，即各时段初、末水面积22平均值。查表 2 水库特性曲线，由 V 查出 A 填写于表格，蒸发损失标准等于表一中的蒸发量。蒸发损失水量： W蒸 =蒸发标准 月平均水面面积1000渗漏损失

3、以相应月库容的 1%，渗漏损失水量 =月平均蓄水量渗漏标准损失水量总和 =蒸发损失水量 +渗漏损失水量考虑水库水量损失后的用水量：MW用W损多余水量与不足水量，当W来M 为正和为负时分别填入。（3）求水库的年调节库容，根据不足水量和多余水量可以看出为两次运用且推算出兴利库容 V兴 V2 V4 V3 4462(万 m3 ) ， V总 4462 300 4762(万 m3 ) 。（4）求各时段水库蓄水以及弃水，其计算方法与不计损失方法相同。（5）校核：由于表内数字较多，多次运算容易出错，应检查结果是否正确。水库经过充蓄和泄放，到 6 月末水库兴利库容应放空，即放到死库容30万m3 。 V 到最后为

4、 300，满足条件。另外还需水量平衡方程W来W用W损W弃0，进行校核148621257944310850 ，说明计算无误。图 1-2水库 Z-V 关系曲线图 1-1水库 Z-F 关系曲线(6)计算正常蓄水位，就是总库容所对应的高程。表 2 水库特性曲线，即图 1-1,1-2。得到 ZF，ZV 关系。得到水位 865.10m，即为正常蓄水位。表 1-3 计入损失的年调节计算表见下页。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 14

5、0m，相应容 305104m3，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。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 :根据已知条件计算并绘制q=f（V ）关系曲线2由 q益 M 1BH 3 ， M 1 1.6 ， B10m，根据不同库水位计算 H 与 q，再由表 2水库特性

6、曲线得相应 V 并将结果列于下表，绘制q=f（V ）关系曲线如 2-2 图。曲线计算表中第一行为堰顶高程140m 以上的不同库水位； 第二行堰顶水头 H，等于库2水位 Z 减去堰顶高程；第三行溢洪道下泄流量由益M1BH3 ，求得第四行为发电量为q5m3 / s；第五行为总的下泄流量；第六行为相应的库水位Z 的库容 V，由表 2水库特性曲线查得，即图 2-1。图 2-1水库 Z-V 关系曲线图 2-2某水库 q=f （ V）关系曲线表 2-3 某水库 q=f（V ）关系曲线计算表库水位 Z (m)140140.5141141.5142142.5143溢洪道堰顶水头 H (m)00.511.522

7、.53溢洪道泄量(m3/)0.005.6616.0029.3945.2563.2583.14q溢s发电洞泄量泄 (m3/)5555555qs总泄流量 q(m3 / s)5112134506888库容 V (万m3 )305325350375400425455（2）确定调洪起始条件。由于本水库溢洪道无闸门控制因此起调水位亦即防洪限制水位取为与堰顶高程齐平，即140m 。相应库容为305104 m3 ，初始下泄流量为发电流量5m3 / s。（3）计算时段平均入库流量和时段入库水量。将洪水过程线划分计算时段，初选计算时段 t 1h 3600s填入第一列，表中第二列为按计算时段摘录的入库洪水流量，计算

8、时段平均入流量和时段入库水量，分别填入三四列。例如第一时段平均入库流量Q1 Q25 30.317.65(m3 / s) ，入库水量为： Q12Q2t360017.656.354(万 m3 )22（4）逐时段试算求泄流过程qt。因时段末出库流量 q2 与该时段内蓄水量变化有关，例如，第一时段开始，水库水位Z1140m， H 0， q15m3 / s ， V1 305万 m3 。已知 Q15m3 / s, Q230.3m3 / s ，假设 q26.05m3 / s ，则 q1q2t 3605.5251.989 (万 m3 ) ，2第一时段蓄水量变化值VQ1Q2q1 q2t4.365(3 )，时段末

9、水库蓄水量22万 mV2 V1 V 3054.365 309.365(万 m3 ) ，查 V=f （Z）曲线得 Z2 140.13m ，查上图q=f（V ）关系曲线，得 q6.05m3 / s ，与原假设相符。如果不等需要重新假设，直到二者相等。2以第一时段末 V2 ， q2 作为第二时段初 V1 ,， q1 ，重复类似试算过程。如此连续试算下去，即可得到以时段为 1h 作为间隔的泄流过程 qt。由 V 查图 2-1V=f （Z）关系分别将试算填入表 2-5 中。第 01h 试算过程见表 2-4。表 2-4（第 01h）试算过程时间Q(m3 / s)Z (m)V (万m3 )q( m3 / s

10、)Q(m3 / s)q(m3 / s)V (万m3 )t( h)05140305517.655.5254.365130.3140.16309.3656.05（5）根据表 2-5 中（ 1）、（5）栏可绘制下泄流量过程线；第（ 1）、（9）栏可绘制水库蓄水过程线；第（ 1）、（10）栏可绘制水库调洪后的水库水位过程。(6)绘制 Q t，qt 曲线，推求最大下泄流量qmax按初步计算时段t1h ，以表 2-5 中第（ 1）、（2）、（ 5）栏相应数值，绘制Q t，qt 曲线，如图2-6。由图可知，以t1h，求得的qm17.06m3 / s未落在Qt 曲线上（见图虚线表示的qt段），也就是说在Qt与

11、 q t 两曲线得交点并不是qm 值。说明计算时段t在五时段取得太长。将计算时段t 在 4h 与 5h 之间减小为 0.4h 与 0.2h ，重新进行试算。则得如表2-5 中的第（ 6）栏相应 t4.4h 、 4.6h 、 4.8h 的泄流过程。以此最终成果重新绘图，即为图2-6 以实线表示的 qt 过程。最大下泄流量 qm 发生在 t4.8h 时刻，正好是 qt 曲线与 Qt 曲线得交点即为所求。表 2-5水库调洪计算表时段内入库洪时段平时段入下泄时段平时段下水库存水库存水库时间均入库库水量流量均下泄泄水量水量变水量水流量水位t (h)流量Q tq(m3 / s)流量q t化V 3Q(m3

12、/ s)Q(m3 / s)3q(m3 / s)3VZ (m)(万 m )(万 m )(万m )(万 m3 )（1） （2）（3）（4）（5） （6）（7）（8）（9）（10）05.017.656.45.005.532.04.4305140130.36.05309140.16255.542.9015.49.657.852.812.6322140.41337.546.5016.714.1411.904.312.5334140.66425.231.3511.316.5315.345.55.8340140.7774.421.023.103.316.9316.732.40.9341140.7954.61

13、9.020.001.417.0016.971.20.23413140.7994.817.018.001.317.0617.031.20.13417140.801515.016.001.217.0217.041.2-0.13411140.79966.710.853.9( 7.0616.566.0-2.1339616.10140.75875.05.852.114.7015.405.5-3.43366140.6900图 2-6水库设计洪水过程线与下泄流量过程线（7）推求设计调洪库容 V设 和设计洪水位 Z设 。利用表 2-5 中的第（ 9）栏各时段末的库容值 V ，由库容曲线上即可查得各时段末的相应

14、水位Z ，即表中第（ 10）栏。qmax 17.06(m3 / s) 的库容为 341.41万m3 减去堰顶高程以下库容305万m3 ，即：设33设140.80m。V36.41万 m，而相应于 36.41万m 的库水位，即为 Z案例三 小型水电站的水能计算11-15. 某以发电为主的年调节水电站，某设计枯水年各月来水如表11-10 所示，该水库的兴利库容为 100(m3 / ) ，供水期上游平均水位 40m ，下游平均水位 20m ， A 7 ，处理倍数sC 3.0 。每月按 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).改水电站保证出力是多少 ?(3).水

15、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/( 3/ )708080201055555510ms解：(1) 保证出力计算采用设计代表年法计算保证出力，即对设计枯水年进行水能计算（表1），具体步骤如下：水库按等流量调节， 假设供水期为 11 月至次年 4 月，所以供水期 6 个月的调节流量为QP供W供V兴（）23.33(m3 / s)T供555555 1106此流量与天然来水流量比较，发现5、9、10 月的天然流量均小于QP供 ，所以假设不成立，应重新进行调节计算；取10 月

16、至次年 5 月为供水期，则调节流量为W供V兴（）20(m3 / s)QP供10555555 10 110T供8此流量与 9 月份的天然来水量相等，所以供水期为10 月至次年 5 月，供水期调节流量为 20m3 / s 。现设 9 月为不蓄不供期， 6、7、8 月为蓄水期，蓄水期流量按等流量调节计算，调节流量为W蓄 -V兴（）40(m3 / s)QP 蓄7080 80 -110T蓄3因为求得的蓄水期调节流量大于9 月天然来水量，所以蓄水期的调节流量为 40m3 / s 。(2)已知供水期上下游水位差 H402020(m) ， A7，由 NPA Q H 计算出每月平均出力。下表1：表 1设计枯水年各月出力计算表月份天然来水流量发电用水流量月平均水头 /m月平均出力 /kw64040205600780402056008804020560