多年調(diào)節(jié)水庫的計算有時歷法和概率法課件

水資源規(guī)劃及利用第二章興利調(diào)節(jié)計算第二章興利調(diào)節(jié)計算

第一節(jié)水庫特性曲線及特征水位第二節(jié)

徑流調(diào)節(jié)的分類第三節(jié)水庫興利設(shè)計保證率第四節(jié)水庫的水量損失第五節(jié)水庫設(shè)計死水位的選擇第六節(jié)年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算第七節(jié)多年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算的長系列時歷法第八節(jié)多年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算的數(shù)理統(tǒng)計法第一節(jié)水庫特性水庫面積特性指水庫水位與水面面積的關(guān)系曲線。水庫容積特性指水庫水位與(動)容積的關(guān)系曲線。第二章>第一節(jié)水庫特性>一、水庫面積特性和容積特性一、水庫面積特性和容積特性水庫特性曲線示意圖水庫動庫容曲線示意圖第二章>第一節(jié)水庫特性>二、水庫的特征水位和特征庫容死水位Z死和死庫容V死在正常運用的情況下，允許水庫消落的最低水位稱死水位。死水位以下的庫容稱死庫容。2.正常蓄水位Z蓄和興利庫容V興水庫在正常運用情況下，為滿足設(shè)計興利要求而在開始供水時應(yīng)蓄到的高水位，稱正常蓄水位。Z蓄與Z死間的庫容，稱V興。3.防洪限制水位Z限；水庫在汛期允許興利蓄水的上限水位，稱防洪限制水位。二、水庫的特征水位和特征庫容第二章>第一節(jié)水庫特性>二、水庫的特征水位和特征庫容4.防洪高水位Z防和防洪庫容V防：當(dāng)遇下游防護(hù)對象的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)洪水時，水庫為控制下泄流量而攔蓄洪水，這時在壩前達(dá)到的最高水位稱防洪高水位。Z防與Z限間的庫容稱V防。5.設(shè)計洪水位Z設(shè)洪和攔洪庫容V攔：水庫遇大壩設(shè)計洪水時，在壩前達(dá)到的最高水位稱Z設(shè)洪。Z限與Z設(shè)洪之間的庫容稱V攔。6.校核洪水位Z校洪和調(diào)洪庫容V調(diào)洪：水庫遇大壩校核洪水時，在壩前達(dá)到的最高水位稱校核洪水位。Z校洪與Z限之間的庫容稱V調(diào)洪。7.總庫容V總和有效庫容V效：

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共第二章>第一節(jié)水庫特性>二、水庫的特征水位和特征庫容第二節(jié)興利調(diào)節(jié)的分類一、按調(diào)節(jié)目的和重點分：

洪水調(diào)節(jié)：重點在于消減洪峰和控制下泄洪水流量；

枯水調(diào)節(jié)：目的是增加枯水期的供水量，以滿足各用水部門的要求。第二章>第二節(jié)徑流調(diào)節(jié)的分類>一、按調(diào)節(jié)目的和重點分二、按供水方式分：固定供水：水庫按固定要求供水，以供水水庫來水量和蓄水量無關(guān)。變動供水：水庫供水按蓄水量和用戶不同的要求而變動。第二章>第二節(jié)徑流調(diào)節(jié)的分類>二、按供水方式分三、按服務(wù)對象和用途分：

①灌溉調(diào)節(jié)；

②

發(fā)電調(diào)節(jié)；

③給水調(diào)節(jié)；

④航運調(diào)節(jié)；

⑤防洪調(diào)節(jié)；

⑥除澇調(diào)節(jié)等；單一任務(wù)徑流調(diào)節(jié)：只具有一個調(diào)節(jié)任務(wù)的調(diào)節(jié)綜合利用徑流調(diào)節(jié)：具有兩個及以上調(diào)節(jié)任務(wù)的調(diào)節(jié)第二章>第二節(jié)徑流調(diào)節(jié)的分類>三、按服務(wù)對象用途分四、按調(diào)節(jié)周期分：調(diào)節(jié)周期：即一次蓄泄循環(huán)所需的時間<1>、無調(diào)節(jié)<2>、日調(diào)節(jié)<3>、周調(diào)節(jié)<4>、年調(diào)節(jié)<5>、多年調(diào)節(jié)?

思考:庫容如何變化?第二章>第二節(jié)徑流調(diào)節(jié)的分類>四、按調(diào)節(jié)周期分日調(diào)節(jié)過程庫水位變化過程日調(diào)節(jié)示意圖第二章>第二節(jié)徑流調(diào)節(jié)的分類>四、按調(diào)節(jié)周期分天然來水過程周調(diào)節(jié)示意圖用水過程第二章>第二節(jié)徑流調(diào)節(jié)的分類>四、按調(diào)節(jié)周期分天然流量過程調(diào)節(jié)流量過程庫水位變化過程年調(diào)節(jié)示意圖第二章>第二節(jié)徑流調(diào)節(jié)的分類>四、按調(diào)節(jié)周期分天然流量過程用水流量過程庫水位變化過程多年調(diào)節(jié)示意圖第二章>第二節(jié)徑流調(diào)節(jié)的分類>四、按調(diào)節(jié)周期分五、其他分類：

反調(diào)節(jié)：下游水庫按照用水部門的需水過程，對上游水庫泄流的再調(diào)節(jié)；

單一水庫補償調(diào)節(jié)：水庫與水庫下游區(qū)間來水互相補償．以滿足有關(guān)部門用水要求的調(diào)節(jié)；

水庫群補償調(diào)節(jié)：水庫間互相進(jìn)行水文補償、庫容補償、電力補償，共同滿足水利、電力系統(tǒng)要求的調(diào)節(jié)。第二章>第二節(jié)徑流調(diào)節(jié)的分類>五、其他分類反調(diào)節(jié)示意圖上游河道天然來水過程線Qt上游水庫一次調(diào)節(jié)后的流量過程線Qt放蓄放蓄下游河道需水過程線Qt下游水庫再次調(diào)節(jié)后的流量過程線tQ放放蓄蓄反調(diào)節(jié)第二章>第二節(jié)徑流調(diào)節(jié)的分類>五、其他分類單一水庫補償調(diào)節(jié)示意圖tA斷面允許下瀉流量水庫蓄水量水庫來水過程支流區(qū)間到A斷面流量過程水庫允許下瀉流量過程τQ下游防護(hù)區(qū)水庫BAB干流支流第二章>第二節(jié)徑流調(diào)節(jié)的分類>五、其他分類庫容;來水量、來水過程;用水量和用水過程等因素。影響水庫調(diào)節(jié)性能的因素？？來水量及過程用水量及過程第二章>第二節(jié)徑流調(diào)節(jié)的分類

1、設(shè)計水平年：指與電力系統(tǒng)的電力負(fù)荷相應(yīng)的未來某一年份。

2、設(shè)計保證率設(shè)計保證率：指多年期間用水部門按照規(guī)定保證正常工作不受破壞的機(jī)率（或程度）。年保證率：指多年期間正常工作年數(shù)占運行總年數(shù)的百分比。歷時保證率：多年期間正常工作歷時（日、旬或月）占總歷時的百分比。第二章>第三節(jié)水庫興利設(shè)計保證率第三節(jié)水庫興利設(shè)計保證率

3、設(shè)計保證率的選擇

⑴水電站設(shè)計保證率

根據(jù)水電站所在電力系統(tǒng)的負(fù)荷特性，水電站的容量在系統(tǒng)中的比重，水庫調(diào)節(jié)性能而確定。

⑵灌溉設(shè)計保證率

根據(jù)灌區(qū)水、土資源情況，作物組成，氣象與水文條件，水庫調(diào)節(jié)性能，國家對當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求，以及地區(qū)工程建設(shè)和經(jīng)濟(jì)條件等因素確定。

第二章>第三節(jié)水庫興利設(shè)計保證率

⑶供水設(shè)計保證率

對有兩個以上的水源的情況，當(dāng)任一水源停水時，其余水源應(yīng)滿足消防和生產(chǎn)緊急用水外，尚須保證供應(yīng)一定數(shù)量的生活用水。

⑷通航設(shè)計保證率

通航設(shè)計保證率：指最低通航水位的保證程度，用歷時（日）保證率表示，對季節(jié)性通航河道，它指的是通航季節(jié)內(nèi)的歷時保證率。

第二章>第三節(jié)水庫興利設(shè)計保證率第二章>第四節(jié)水庫的水量損失第四節(jié)水庫的水量損失一、水庫的蒸發(fā)損失因興建水庫后，原有的陸面變成水面后增加的蒸發(fā)損失。

二、水庫的滲漏損失(1)經(jīng)過能透水的壩身以及閘門、水輪機(jī)等的滲漏；(2)通過壩址及壩的兩翼的滲漏；(3)通過庫底滲向地下透水層或庫外的滲漏。滲漏系數(shù)：以一年或一月的滲漏損失相當(dāng)于水庫蓄水容積的一定百分?jǐn)?shù)計，估算采用如下初步數(shù)值：(1)水文地質(zhì)條件優(yōu)良：0%-10%/年或0%-1%/月(2)透水條件中等：10%-20%/年或1%-1.5%/月(3)水文地質(zhì)條件差：20%-40%/年或1.5%-3%/月第二章>第四節(jié)水庫的水量損失三、水庫的其他損失

結(jié)冰損失

水工建筑物的漏水和操作所損失的水量第二章>第四節(jié)水庫的水量損失第二章>第五節(jié)水庫設(shè)計死水位的選擇第五節(jié)水庫設(shè)計死水位的選擇一、保證灌溉引水需求水庫死水位：維持放水建筑物泄放渠道設(shè)計流量的最小水頭Hmin，加上A點高程（水庫放水建筑物的下游水位）。二、考慮水庫泥沙淤積的需要

在含沙量很大（或較大）的河流上修建水庫，必須考慮水庫泥沙淤積對水庫效益的影響。對一般泥沙不太嚴(yán)重的河流，可用死庫容作為淤沙庫容，其庫容大小可根據(jù)水庫預(yù)期使用的年限計算確定。相應(yīng)的水位就是死水位。估算方法：假定河流中攜帶的泥沙有一部分沉積在水庫中，而且水庫泥沙淤積呈水平狀。水庫使用T年后淤積總?cè)萘浚旱诙?gt;第五節(jié)水庫設(shè)計死水位的選擇三、保證水電站最低水頭要求死水位決定水電站的最低水頭。死水位愈高，電站出力愈大。同時死水位過高，會減少水庫的興利庫容，降低水庫的調(diào)節(jié)能力。四、其他要求水產(chǎn)任務(wù)：養(yǎng)魚對水深和水面的需求。氣候寒冷地區(qū)：結(jié)冰厚度。水庫生態(tài)需求。應(yīng)是上述計算中的最大值。第二章>第五節(jié)水庫設(shè)計死水位的選擇時段內(nèi)平均入庫流量；主要包括入庫斷面流量、庫周入流及庫面降水入流第六節(jié)年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算基本依據(jù)：水量平衡原理計算時段；日調(diào)節(jié)以小時為單位，年調(diào)節(jié)以月為單位，洪水期應(yīng)取時段短時段內(nèi)水庫蓄水量的變化量；蓄為正，泄為負(fù)時段內(nèi)自水庫取用或消耗的平均流量；主要包括各興利部門的用水流量，蒸發(fā)損失流量和滲漏損失流量及水庫蓄滿后的棄水流量等。第二章>第六節(jié)年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算一、水庫興利調(diào)節(jié)計算原理水量平衡方程還可改寫為：注：因為用水量U用和S損都和時段始末蓄水量有關(guān)，故本方程呈隱函數(shù)形式，不能直接求解，一般采用試算迭代求解。第二章>第六節(jié)年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算計算方法：1〉、時歷法2〉、數(shù)理統(tǒng)計法計算任務(wù)：1〉、已知來水和用水過程，求興利庫容V興2〉、已知來水和興利庫容，求調(diào)節(jié)流量Q調(diào)第二章>第六節(jié)年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算一、列表法：（已知來水和用水過程，求興利庫容V興）相關(guān)概念：

水利年：水庫一次蓄泄循環(huán)作為一年的起至點。

一回運用：一年中只有一個余水期和一個虧水期。

多回運用：一年中有多個余水期和多個虧水期。第二章>第六節(jié)年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算

由上圖可知：調(diào)節(jié)庫容不僅與相鄰的余虧水量有關(guān)，還與余水期的數(shù)目及排列次序有關(guān)。水庫的一回運用水庫的多回運用蓄瀉蓄瀉蓄瀉108V興=810648V興=10QtQt來水過程來水過程用水過程用水過程第二章>第六節(jié)年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算1、不考慮損失的調(diào)節(jié)計算第二章>第六節(jié)年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算二、年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算的長系列法：設(shè)計水平年設(shè)計供水過程歷史N年來水資料排頻計算計算各年所需的V興設(shè)計保證率查求設(shè)計興利庫容V興Vp%V興適用條件：資料豐富的地區(qū)。第二章>第六節(jié)年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算2、考慮損失的調(diào)節(jié)計算步驟：1.從2月底庫空開始逆時序進(jìn)行水量平衡計算；2.首先假定一個2月初的水庫蓄水量；3.分別計算水庫月平均蓄水量和水庫月平均面積；4.計算蒸發(fā)損失量：第二章>第六節(jié)年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算6.對該時段進(jìn)行水量平衡計算，求2月初的水庫蓄水量：7.比較所得結(jié)果與假定值，若兩值之差超出允許范圍，則重新假定初時刻蓄水量重算；若結(jié)果在允許范圍，轉(zhuǎn)入上一時段的水量平衡計算；5.根據(jù)地質(zhì)情況取一定百分比的水庫月平均蓄水量為水庫的滲漏量；第二章>第六節(jié)年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算9.求得庫容后，再從蓄水期開始時刻3月初的死庫容用同樣的方法進(jìn)行逐時段的水量平衡計算，得水庫每月的調(diào)節(jié)水量。本例中到6月底水庫蓄滿并有棄水。8.以此類推，計算到供水期開始時刻9月初的水庫蓄水量為所求的水庫庫容。第二章>第六節(jié)年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算考慮損失的列表法年調(diào)節(jié)計算第二章>第六節(jié)年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算Qp%Q設(shè)三、年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算典型年法：設(shè)計水平年→設(shè)計供水過程歷史來水資料→排頻計算→頻率曲線（如圖）→

設(shè)計保證率→查求Q設(shè)實際代表年同倍比放大同頻率放大設(shè)計枯水年計算設(shè)計V興適用條件：

a、無資料或資料不足的地區(qū)；

b、精度要求不高時，如初步規(guī)劃階段。第二章>第六節(jié)年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算設(shè)計保證率p%與Q調(diào)及V興三者之間的關(guān)系1、假定p%一定，則V興↑→Q調(diào)↓2、假定Q調(diào)一定，則p%↑→V興↑(如圖1)3、假定V興一定，則p%↑→Q調(diào)↓(如圖2)第二章>第六節(jié)年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算Q調(diào)p%V1V2V3V興p%Q調(diào)2Q調(diào)1Q調(diào)3V興一定時，則p%↑→Q調(diào)↓Q調(diào)一定時，則p%↑→V興↑圖1圖2第二章>第六節(jié)年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算四、公式法：（已知來水和興利庫容，求調(diào)節(jié)流量Q調(diào)）計算思想：將調(diào)解周期劃分為蓄水期和供水期和不供不蓄期三個計算時段進(jìn)行水量平衡計算。蓄水期當(dāng)Q天然

>Q調(diào)節(jié)時供水期當(dāng)Q天然<Q調(diào)節(jié)時不蓄不供期第二章>第六節(jié)年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算月份567891011121234流量26376392873246524127212690.079.875.669.6設(shè)計枯水年的月平均流量例：已知某水庫設(shè)計枯水年的月平均流量過程，擬定水庫的調(diào)節(jié)庫容為20×108m3，試求枯水年的調(diào)節(jié)流量和水庫運用過程。第二章>第六節(jié)年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算例：已知某水庫設(shè)計枯水年的月平均流量過程，擬定水庫的調(diào)節(jié)庫容為20×108m3，試求枯水年的調(diào)節(jié)流量和水庫運用過程。月份567891011121234流量26376392873246524127212690.079.875.669.6設(shè)計枯水年的月平均流量蓄水期供水期其它月份為不蓄不供期第二章>第六節(jié)年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算第二章>第七節(jié)多年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算的長系列時歷法第七節(jié)多年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算的長系列時歷法1、基本概念為了滿足正常供水，必須跨年度進(jìn)行水量調(diào)節(jié)，把豐水年多余水量蓄存起來，以補充少水年的水量不足，這種將豐、枯年份的年徑流量及徑流年內(nèi)變化都加以重新分配的調(diào)節(jié)稱多年調(diào)節(jié)。2、計算逐年興利庫容的列表法（1）逐年調(diào)節(jié)計算求得每年所需庫容；（2）進(jìn)行頻率計算，以求得滿足設(shè)計保證率要求的興利庫容。注意：調(diào)節(jié)年度的劃分不能硬性規(guī)定，須視每年的余、缺水情況分析定出，由多年調(diào)節(jié)計算求得庫容。第二章>第七節(jié)多年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算的長系列時歷法第二章>第七節(jié)多年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算的長系列時歷法3、計算逐年興利庫容的差量累積曲線法將各年計算時段的來水W來減去用水W用后的差值按時序累加起來，然后以∑（W來-W用）縱坐標(biāo)，以時序為橫坐標(biāo)，點匯出水量的差量累積曲線，利用此曲線可以判斷水庫歷年的運用情況，并求出各年所需的庫容。

4、試算法假定一個興利庫容，逐時段連續(xù)計算，統(tǒng)計用水被破壞的年數(shù)來計算保證率。如果計算的保證率與規(guī)定的設(shè)計保證率相符，則假定的庫容就是多年調(diào)節(jié)的興利庫容。試算方法：從水庫蓄滿或水庫放空開始，逐月進(jìn)行水量平衡計算；全系列操作完畢，統(tǒng)計出供水破壞的年數(shù)，計算供水保證率P；與設(shè)計保證率比較，若不等則重復(fù)以上過程，直到兩者相等為止。

第二章>第七節(jié)多年調(diào)節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計算的長系列時歷法5、多年調(diào)節(jié)水庫水量損失的計算近似計算法：首先以不計水量損失時初定的興利庫容，計算水庫多年平均蓄水容積及多年平均水面面積，并計算出多年平均的逐月蒸發(fā)損失和滲漏損失；從水庫來水序列中，逐年逐月扣除這一水量損失，得歷年凈來水序列；以此凈來水序列與用水序列相配合，逐年計算出水庫的興利庫容。再作庫容頻率曲線，按設(shè)計保證率求得計入水量損失的興利庫容。

第二章>第七節(jié)多年調(diào)節(jié)水庫