興利調(diào)節(jié)水利水能規(guī)劃（58頁(yè)圖文豐富）

1、第二章 興利調(diào)節(jié)四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院 史雯雨第一節(jié) 水庫(kù)特性第二節(jié) 興利調(diào)節(jié)分類第三節(jié) 設(shè)計(jì)保證率第四節(jié) 設(shè)計(jì)代表期第五節(jié) 興利調(diào)節(jié)計(jì)算第六節(jié) 興利調(diào)節(jié)時(shí)歷列表法第七節(jié) 興利調(diào)節(jié)時(shí)歷圖解法第八節(jié) 多年調(diào)節(jié)的概率法第一節(jié) 水庫(kù)特性一、水庫(kù)的特性曲線一般用來(lái)反映水庫(kù)地形特性的曲線稱為水庫(kù)特性曲線，有水庫(kù)水位與面積關(guān)系曲線和水庫(kù)水位與容積關(guān)系曲線，簡(jiǎn)稱水庫(kù)面積曲線及水庫(kù)容積曲線。(一)水庫(kù)面積特性曲線(二)水庫(kù)容積特性曲線特征水位：水庫(kù)工程為完成不同任務(wù)在不同時(shí)期和各種水文情況下，需控制達(dá)到或允許消落的各種庫(kù)水位。特征庫(kù)容：相應(yīng)于水庫(kù)特征水位以下或兩特征水位之間的水庫(kù)容積。特征水位及其相應(yīng)的庫(kù)容體現(xiàn)

2、了水庫(kù)利用和正常工作的各種特定要求，是規(guī)劃設(shè)計(jì)階段確定水工建筑物尺寸（如壩高、溢洪道寬度）及估算工程效益的基本依據(jù)。 二、水庫(kù)的特征水位和特征庫(kù)容 (一)死水位Z死和死庫(kù)容V死死水位：在正常運(yùn)用的情況下，允許水庫(kù)消落的最低水位。死庫(kù)容（墊底庫(kù)容）：死水位以下的水庫(kù)容積。死庫(kù)容一般用于容納水庫(kù)泥沙、抬高壩前水位和庫(kù)內(nèi)水深，一般不參與徑流調(diào)節(jié)。 （二）正常蓄水位（Z蓄）和興利庫(kù)容（V興）正常蓄水位：水庫(kù)在正常運(yùn)用情況下，為滿足設(shè)計(jì)興利要求而在開始供水時(shí)應(yīng)蓄到的高水位。又稱正常高水位或設(shè)計(jì)興利水位。它決定水庫(kù)的規(guī)模、效益和調(diào)節(jié)方式。 興利庫(kù)容（調(diào)節(jié)庫(kù)容）：正常蓄水位與死水位間的庫(kù)容，用以調(diào)節(jié)徑流，提

3、高枯水時(shí)的供水量或水電站出力。水庫(kù)消落深度（工作深度）：正常蓄水位與死水位的高程差。（三）防洪限制水位（Z限）防洪限制水位：水庫(kù)在汛期允許興利蓄水的上限水位。它是水庫(kù)汛期防洪運(yùn)用時(shí)的起調(diào)水位。根據(jù)洪水特性和防洪要求，對(duì)汛期不同時(shí)期分段擬定，把Z限定在Z蓄以下時(shí)，防洪庫(kù)容與興利庫(kù)容將有所結(jié)合，從而減小專用防洪庫(kù)容。防洪高水位：當(dāng)遇下游防護(hù)對(duì)象的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，水庫(kù)為控制下泄流量而攔蓄洪水，這時(shí)在壩前達(dá)到的最高水位。只有當(dāng)水庫(kù)承擔(dān)下游防洪任務(wù)時(shí)，才需確定這一水位。 防洪庫(kù)容：防洪高水位與防洪限制水位間的庫(kù)容，用以攔蓄洪水，滿足下游防護(hù)對(duì)象的防洪要求。注意：當(dāng)汛期各時(shí)段具有不同的防洪限制水位時(shí)，防洪

4、庫(kù)容指最低的防洪限制水位與防洪高水位之間的庫(kù)容。 （四）防洪高水位（Z防）和防洪庫(kù)容（V防）當(dāng)防洪限制水位低于正常蓄水位時(shí)，防洪庫(kù)容與興利庫(kù)容的重疊部分，稱重疊庫(kù)容或共用庫(kù)容（V共）。此庫(kù)容在汛期騰空作為防洪庫(kù)容或調(diào)洪庫(kù)容的一部分，在汛末，作為興利庫(kù)容的一部分，以增加供水期的保證供水量或水電站的保證出力。 在水庫(kù)設(shè)計(jì)中，根據(jù)水庫(kù)及水文特性，防洪庫(kù)容和興利庫(kù)容有完全重疊、部分重疊、不重疊（防洪限制水位與正常蓄水位處于同一高程）三種形式。 圖2-3圖2-4設(shè)計(jì)洪水位:水庫(kù)遇大壩設(shè)計(jì)洪水時(shí)，在壩前達(dá)到的最高水位。它是正常運(yùn)用情況下允許達(dá)到的最高庫(kù)水位，也是擋水建筑物穩(wěn)定計(jì)算的主要依據(jù)。攔洪庫(kù)容（V攔

5、）Z限與Z設(shè)洪 之間的庫(kù)容。 （五）設(shè)計(jì)洪水位（Z設(shè)洪）和攔洪庫(kù)容（V攔） （六）校核洪水位（Z校洪）和調(diào)洪庫(kù)容（V調(diào)洪）校核洪水位：水庫(kù)遇大壩校核洪水時(shí)，在壩前達(dá)到的最高水位。它是水庫(kù)非常運(yùn)用情況下允許達(dá)到的臨時(shí)性最高洪水位，是確定壩頂高程及進(jìn)行大壩安全校核的主要依據(jù)。調(diào)洪庫(kù)容：校核洪水位與防洪限制水位之間的庫(kù)容，用以攔蓄洪水，確保大壩安全。 （七）總庫(kù)容（V總）和有效庫(kù)容（V效）總庫(kù)容：校核洪水位以下的全部庫(kù)容，總庫(kù)容是表示水庫(kù)工程規(guī)模的代表性指標(biāo)，可作為劃分水庫(kù)等級(jí)、確定工程安全標(biāo)準(zhǔn)的重要依據(jù)。有效庫(kù)容：核洪水位與死水位之間的庫(kù)容。 V總V死V興V調(diào)洪V共。 V效V總V死V興V調(diào)洪V共。

6、大型大于10億m3；大型110億m3；中 型0.11億m3；小型0.010.1 億m3；小型小于0.01 億m3。按總庫(kù)容把水庫(kù)劃分為五級(jí)安全超高放水管死水位正常蓄水位校核洪水位設(shè)計(jì)洪水位死庫(kù)容興利庫(kù)容結(jié)合庫(kù)容攔洪庫(kù)容調(diào)洪庫(kù)容防洪限制水位防洪庫(kù)容防洪高水位(一)蒸發(fā)損失 W蒸=（E水-E陸）F年1000 其中：W蒸一年內(nèi)水庫(kù)的蒸發(fā)損失量，m3； E水一年內(nèi)水面蒸發(fā)深度，mm； E陸一年內(nèi)陸面蒸發(fā)深度，mm； F年水庫(kù)計(jì)算面積，km2，即水庫(kù)實(shí)際水面面積與建庫(kù) 前水面面積之差。三、水庫(kù)的水量損失(二)滲漏損失 1通過(guò)壩身及水工建筑物止水不嚴(yán)實(shí)處2通過(guò)壩基及繞壩兩翼的滲漏損失3由壩底、庫(kù)邊流向較低

7、滲水層的滲漏損失(三)結(jié)冰損失 1、分類a.三角洲淤積。 b.帶形淤積。 c.錐形淤積 。三角洲淤積（官?gòu)d水庫(kù)）1.1966.6淤積線2.1953.9原河床帶形淤積（豐滿水庫(kù)）1.1958淤積線2.1943原河床錐形淤積（三門峽水庫(kù)）1.1964年汛后淤積線2.1964年汛前河底線四、水庫(kù)淤積 2、水庫(kù)淤積的不良后果1234a.減少水庫(kù)有效庫(kù)容，甚至使水庫(kù)完全失效，威脅水庫(kù)本身及下游安全。b.水庫(kù)淤積使回水上延，增加淹沒(méi)、浸沒(méi)損失c.泥沙進(jìn)入引水渠或水輪機(jī)等，導(dǎo)致渠系淤積及水輪機(jī)、泄流設(shè)備的磨損。d.水庫(kù)淤積會(huì)加大管理上的困難，影響正常工作。 3、水庫(kù)淤積的計(jì)算（庫(kù)容淤積法） 4、防止或減輕水

8、庫(kù)淤積的措施a.做好上游水上保持工作。b.中小型水庫(kù)采用長(zhǎng)藤結(jié)瓜式工程布局。c.在壩底修建斷面較大的底孔，或在壩旁建高程較低的泄洪隧洞。d.建深水式攔河閘代替攔河壩。e.大型水庫(kù)采取蓄清排沙方式運(yùn)行五、水庫(kù)的淹沒(méi)和浸沒(méi)12345耕地鹽堿化、形成局部沼澤地、惡化衛(wèi)生條件水庫(kù)蓄水后，淹沒(méi)土地、森林、村鎮(zhèn)、交通、電力和通訊設(shè)施及文物古跡，城市建筑物抬高地下水位，樹木死亡、旱田作物受澇增加礦井積水，使原有工程建筑物的基礎(chǔ)產(chǎn)生坍陷引起庫(kù)周塌岸，毀壞農(nóng)田和居民點(diǎn)、減小水庫(kù)容積第二節(jié) 興利調(diào)節(jié)分類一、按調(diào)節(jié)周期分類調(diào)節(jié)周期，指水庫(kù)的興利庫(kù)容從庫(kù)空蓄滿放空的完整的蓄放過(guò)程。（一）日調(diào)節(jié) （二）周調(diào)節(jié) （三）年

9、調(diào)節(jié) （四）多年調(diào)節(jié) 二、按水庫(kù)任務(wù)分類 單一任務(wù)徑流調(diào)節(jié)、綜合利用徑流調(diào)節(jié)三、按水庫(kù)供水方式分類 固定供水、變動(dòng)供水四、其它分類 反調(diào)節(jié)、單一水庫(kù)補(bǔ)償調(diào)節(jié)、水庫(kù)群補(bǔ)償調(diào)節(jié)日調(diào)節(jié)：0.08年調(diào)節(jié)： 0.08 0.3多年調(diào)節(jié)：0.3 0.5第三節(jié) 設(shè)計(jì)保證率一、工作保證率和設(shè)計(jì)保證率 保證率：水利水電部門的正常工作的保證程度，稱為工作保證率。 年保證率：指多年期間正常工作年數(shù)占運(yùn)行總年數(shù)的百分比 。P設(shè)=正常工作年數(shù)/（總運(yùn)行年數(shù)+1）100%歷時(shí)保證率：指多年期間正常工作歷時(shí)占總歷時(shí)的百分比 。 年保證率與歷時(shí)保證率之間的轉(zhuǎn)換： 采用哪種形式計(jì)算工作保證率，視用水特性、水庫(kù)調(diào)節(jié)性能及設(shè)計(jì)要求等

10、因素而定。蓄水式電站、灌溉用水等，一般可采用年保證率；徑流式電站、航運(yùn)用水和其他不進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)的用水部門，其工作多按日計(jì)算，故多采用歷時(shí)保證率。二、設(shè)計(jì)保證率的選擇 （一）水電站的設(shè)計(jì)保證率裝機(jī)容量小于25000 kW的小型水電站，設(shè)計(jì)保證率一般采用6590；以灌溉為主的農(nóng)村小水電工程的設(shè)計(jì)保證率，常與灌溉設(shè)計(jì)保證率取同值；大、中型水電站的設(shè)計(jì)保證率可參照表2-2選值。 表2-2 水電站設(shè)計(jì)保證率系統(tǒng)中水電站容量比重（%）25以下255050以上水電站設(shè)計(jì)保證率（%）809090959598 （二）灌溉設(shè)計(jì)保證率灌溉設(shè)計(jì)保證率：指在干旱期作物缺水情況下，由灌溉設(shè)施供水抗旱的保證程度。灌溉設(shè)計(jì)保

11、證率選用的基本原則：南方地區(qū)比北方地區(qū)為高；自流灌溉比提水灌溉為高；遠(yuǎn)景規(guī)劃工程比近期工程為高；大型工程比中小型工程為高。地區(qū)特點(diǎn)農(nóng)作物種類年設(shè)計(jì)保證率（%）缺水地區(qū)以旱作物為主5075以水稻為主7080水源豐富地區(qū)以旱作物為主7080以水稻為主7595抗旱天數(shù):指依靠灌溉設(shè)施供水，可以抗御連續(xù)多少天無(wú)雨保豐收的天數(shù)。農(nóng)田基本建設(shè)和一些小型灌區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)中是常被采用的。 在F一定的情況下，P灌越高，所需V興越大； 在P灌一定的情況下，F(xiàn)越大，所需V興也越大； 在水庫(kù)V興一定的情況下， P灌越高，可灌溉的面積越小。 （三）供水設(shè)計(jì)保證率采用較高的設(shè)計(jì)保證率，一般按年保證率取值范圍為95%99%，

12、大城市和重要工礦區(qū)取較高值。 （四）通航設(shè)計(jì)保證率通航設(shè)計(jì)保證率一般指最低通航水位的保證程度，以計(jì)算時(shí)期內(nèi)通航獲得滿足的歷時(shí)百分率表示。第四節(jié) 設(shè)計(jì)代表期設(shè)計(jì)枯水年 P設(shè)設(shè)計(jì)中水年 50%設(shè)計(jì)豐水年 1- P設(shè) 一、設(shè)計(jì)代表年徑流式水電站的設(shè)計(jì)代表年的徑流資料，要給出日平均流量過(guò)程線。年調(diào)節(jié)水電站，劃分各年一致的供水期，計(jì)算各年供水期天然水量并繪出供水期水量的頻率曲線，查出供水期水量保證值及相應(yīng)的年份。 二、設(shè)計(jì)多年徑流系列（一）設(shè)計(jì)枯水系列 T破 = n - P設(shè)（n + 1）在實(shí)測(cè)資料中選出最嚴(yán)重的連續(xù)枯水年組，從該年組最末一年起逆時(shí)序扣除允許破壞年數(shù)T破，余下的即為所選的設(shè)計(jì)枯水系列。代

13、表中等來(lái)水條件下的平均興利情況系列連續(xù)徑流資料至少要有一個(gè)以上完整的循環(huán)；系列年徑流均值應(yīng)等于或接近于多年平均值；系列應(yīng)包括枯水年、中水年、豐水年，它們的比例關(guān)系與長(zhǎng)系列大體相同，使設(shè)計(jì)中水系列的年徑流變差系數(shù)Cv與長(zhǎng)系列的相近。 （二）設(shè)計(jì)中水系列第五節(jié) 興利調(diào)節(jié)計(jì)算興利調(diào)節(jié)計(jì)算：利用水庫(kù)重新分配天然徑流所進(jìn)行的計(jì)算?；痉椒ǎ簳r(shí)歷法和概率法基本原理：W末=W初+W入-W出 式中：W末計(jì)算時(shí)段末水庫(kù)蓄水量； W初計(jì)算時(shí)段初水庫(kù)蓄水量； W入計(jì)算時(shí)段入庫(kù)水量； W出計(jì)算時(shí)段出庫(kù)水量，包括向各用水部門 提供的水量、棄水量及水庫(kù)水量損失等?；菊n題: 已知來(lái)水、用水和P設(shè)，求V興； 已知來(lái)水、 V

14、興和P設(shè)，求Q調(diào)； 已知來(lái)水、 V興和P設(shè)，求按照一定的運(yùn)用方式，水庫(kù)的運(yùn)用過(guò)程（Q調(diào)t或Z t）。第六節(jié) 興利調(diào)節(jié)時(shí)歷列表法長(zhǎng)系列法將水庫(kù)壩址斷面河流多年來(lái)水過(guò)程和用水過(guò)程，逐年按時(shí)歷列表法進(jìn)行逐時(shí)段（月或旬）的水量平衡計(jì)算，求得水庫(kù)蓄泄過(guò)程和興利庫(kù)容。用頻率計(jì)算求出設(shè)計(jì)的興利庫(kù)容。代表期法用設(shè)計(jì)代表期的徑流代替長(zhǎng)系列徑流進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算的簡(jiǎn)化方法。 一、根據(jù)用水過(guò)程確定水庫(kù)興利庫(kù)容（一）不計(jì)水量損失的年調(diào)節(jié)列表計(jì)算根據(jù)圖可知水庫(kù)：死庫(kù)容為50106m3興利庫(kù)容152.29106m3W年=1104.60106m3=V興/ W年=13.8%（二）考慮水量損失的年調(diào)節(jié)列表計(jì)算 簡(jiǎn)化計(jì)算方法：（1）不

15、計(jì)水量損失算V興，V興/2+V死=V年平均（2）計(jì)算年損失水量，平均分配在每月（3）V興+V供損=V興1 結(jié)論：(1) 徑流來(lái)水過(guò)程與用水過(guò)程差別愈大，則所需興利庫(kù)容愈大。(2) 在一次充蓄條件下，累計(jì)整個(gè)供水期總不足水量和損失水量之和，即得興利庫(kù)容。 等流量調(diào)節(jié)：用供水期各月用水量的均值代替各月實(shí)際用水量， 即假定整個(gè)供水期為均勻供水。(3)調(diào)節(jié)系數(shù)：設(shè)計(jì)枯水年供水期調(diào)節(jié)流量（多年調(diào)節(jié)時(shí)為設(shè)計(jì)枯水系列調(diào)節(jié)流量）與多年平均流量的比值，用以度量徑流調(diào)節(jié)的程度。 (4)興利部門全年用水量不大于設(shè)計(jì)枯水年來(lái)水量時(shí)，枯水期不足水量可由徑流年調(diào)節(jié)解決。 水庫(kù)運(yùn)用情況分析水庫(kù)的蓄泄過(guò)程稱為水庫(kù)運(yùn)用，在整個(gè)

16、調(diào)節(jié)周期內(nèi)，按照來(lái)水和用水的配合情況，年調(diào)節(jié)水庫(kù)可分為：1.一回運(yùn)用2.兩回運(yùn)用V1V2，V3 V4 則V調(diào)=max(V2，V4，V2+V4-V3)V1V2，V3V4 則V調(diào)=max(V2，V4)V1V2，V3V4 ， V3V2 則V調(diào)=V2+V4-V33.多回運(yùn)用主要看兩虧水期中間余水期的余水量是否大于前后兩個(gè)虧水期的虧水量：如果余水量不同時(shí)小于兩個(gè)虧水量，則所需庫(kù)容為兩個(gè)虧水量中的較大者；如果余水量同時(shí)小于前后兩個(gè)虧水期的虧水量，則庫(kù)容為三者的代數(shù)和。C=在水庫(kù)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段常擬定若干個(gè)正常蓄水位為不同的比較方案。進(jìn)行方案比較時(shí)必須針對(duì)任一正常蓄水位初定死水位，得出其相應(yīng)的興利庫(kù)容，并根據(jù)已

17、知興利庫(kù)容推求其供水期調(diào)節(jié)流量及其它效益指標(biāo)，以供方案比較。 注意： 1.水庫(kù)調(diào)節(jié)性能問(wèn)題。 2.劃定蓄、供水期的問(wèn)題。二、根據(jù)興利庫(kù)容確定調(diào)節(jié)流量對(duì)于年調(diào)節(jié)水庫(kù)供水期開始時(shí)刻應(yīng)該是天然流量開始小于調(diào)節(jié)流量，終止時(shí)刻則應(yīng)是天然流量開始大于調(diào)節(jié)流量之時(shí)?！纠?-1】1、判定水庫(kù)調(diào)節(jié)性能（1） 根據(jù)庫(kù)容系數(shù)初步認(rèn)定為年調(diào)節(jié)水庫(kù)（2）計(jì)算V完與V興比較，判定水庫(kù)是年調(diào)節(jié)水庫(kù)2、按已知興利庫(kù)容確定調(diào)節(jié)流量（試算法）3、計(jì)算調(diào)節(jié)系數(shù)三、根據(jù)既定興利庫(kù)容和水庫(kù)操作方案推求水庫(kù)運(yùn)用過(guò)程水庫(kù)運(yùn)用過(guò)程，主要內(nèi)容為確定庫(kù)水位、下泄量和棄水等的時(shí)歷過(guò)程，進(jìn)而計(jì)算、核定工程的工作保證率。定流量操作定出力操作第七節(jié) 興

18、利調(diào)節(jié)時(shí)歷圖解法一、水量累積曲線和水量差積曲線 圖2-13 流量過(guò)程線和水量累積曲線（一）水量累積曲線圖2-14 水量累積曲線及其流量比尺水量累積曲線的主要特征：水量累積曲線的主要特征：（1）曲線上任意A、B兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)差值表示tA至tB時(shí)段期間的水量（2）任意兩點(diǎn)連線與橫軸夾角的正切表示時(shí)段內(nèi)的平均流量（3）水量累計(jì)曲線上的任意一點(diǎn)的切線斜率表示該時(shí)刻的瞬時(shí)流量（4）天然徑流不會(huì)是負(fù)值，故水量累計(jì)曲線呈現(xiàn)逐時(shí)上升狀（二）水量差積曲線水量差積曲線及其流量比尺水量差積曲線的主要特征：（1）差積曲線有升有降，QQ定時(shí)，曲線上升， QQ定時(shí)，曲線下降（2）差積曲線任意兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)差，等于該兩點(diǎn)之間流過(guò)的水量與Q定在同期內(nèi)流過(guò)的水量之差。（3）差積曲線上任意兩點(diǎn)連線的斜率，為該兩點(diǎn)之間的平均流量與Q定的差。（4）平移過(guò)程中性質(zhì)（2）、（3）不變做來(lái)水的差積曲線 做用水的差積曲線平移用水差積曲線與來(lái)水差積曲線外切于M平移用水差積曲線與來(lái)水差積曲線在M點(diǎn)的右下方切于N，兩條平行線的垂線截距即為興利庫(kù)容。水量差累積曲線的特征789101112123456 (1)曲線向上，表示水量差累積值增加。曲線向下，表示水量差累積值減小。曲線的坡度越陡，表示水量差累積值增加或減小越快。 (2)曲線上任一點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示自調(diào)節(jié)年度開始時(shí)刻至該點(diǎn)時(shí)刻的水量差累積值。 （4）曲線上供水期內(nèi)上下兩