01-第1章 径流调节基本资料及水库特征1-3节

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章 径流调节基本资料及水库特征,径流调节：,通过水库操作使来水过程适应需水过程的要求。,调节计算所需基本资料：,1.,河川径流特性,2.,用水部门的需水特性,3.,水库特性,第一节 国民经济各用水部门的需水特性及要求,国民经济各用水部门在利用河川径流量方面有着多种形式：如居民及工业的给水，农业的灌溉，水电站的发电，天然河道及渠化河道的通航与木材的浮运，鱼道和鱼塘的操作，以及废水净化和水上游乐等。,用水的需要是随河流所在地区而不同。它主要取决于流域内的国民经济主要形式，工矿、农业的分布及种类，水陆交通运输情况，动力经济状况，城市和居民点分布，洪涝旱灾情等。因此，需要了解这些部门的以及整个国民经济的发展计划，才能定出流域或水库地区各用水部门的当前和未来的用水需要。,由于水利措施非短期可建成，其服务年限也较久，故用水情况不是针对眼前情况，而应当充分估计未来用水需要的增长水平，定出工程完工投入运用后若干年的需求水平作为设计第一期工程的依据。同时，以工程运用更长一些年数后的需求水平作为设计校核和作为假想远景发展的指导参考性数据。,用水的需要，虽然各部门各有特点，不尽相同，但也有一些共同的基本特点：,首先，很多用水部门，在某一定的用水量和供水程序条件下，工作是最有成效的，生 产率是最高的。,其次，需水量的多少常随生产规模的扩大而有渐进性的变化,再如，某些企业对需水有周期性变化的要求。,给水的需水特性及要求,给水,：指城市或农村的民用给水与工业用水。,给水的要求不但要有足够的水量，而且应符合水质的要求。他的特点：,（,1,）对水质要求较高。居民用水和以水为原料的工业用水，对水的气味、溶解质的组成和含量，以及微生物的数量，都有一定要求，不应超过规定数量。,（,2,）给水有日与年的周期变化。居民用水及工业用水有日周期的变化，它是靠水厂的蓄水池调节来适应的，而年内变化较小，一般夏天较多，冬天较少。,（,3,）要求供水的保证程度高。因为供水的中断会对人民生活造成很大不 便，工业缺水会引起减产或停工。,工业给水中，作为生产原料的用水，其比重通常不大，多为工艺用水，这,些用水的特点是它们并不消耗水量。因此，在水源供应紧张地区，应考虑,工业排放水的循环利用，特别是对一些用水量大的工厂，如造纸长等。这,对于减轻水源的各种污染，保护水质，更具意义。,农业灌溉水的需水特性及要求,农作物的适宜水分的保持，除了大气的有效降水补给之外，还需从农田水利措施中不断提供补充，以弥补天然降水在时间和数量上的不足，着就是农业的灌溉用水。,灌溉用水的特点：,1.,具有明显的季节性,2.,灌溉用水量具有多变性,3.,灌溉对缺水的适应性比其他,用水部门大,水力发电用水特性,1.,电能变化特性,日变化 周变化 年变化,N-,日最大负荷曲线,N-,日最小负荷曲线,N -,月平均负荷曲线,年负荷图,水力发电用水特性,2.,水电站的需水特性,N=,Q H,（,kg f,m/s,）,水容重（,=1000kg/m,3,）；,Q,发电流量，单位为,m,3,/s,；,H,落差，单位为,m,；,N,出力，单位为,kg f,m/s,。,因,1kw=102 kg f,m/s,于是,N=9.80QH,（,kw,）,故发电流量,Q=N/9.80H,（,m,3,/s,）,N=9.8,水,电,QH=k QH,N,出力，单位为,kw,；,k,效率系数和单位换算常数的综合，实际中取,7.58.8,。,当有其他电源配合时可根据河川径流丰枯程度，在较大范围内变动用水量，水多时多用，少时少用。,航运用水特性,与铁路、公路等其他运输方式相比内河航运,成本低、运输量大,天然河道因浅滩、急流、礁石等，常使河道受阻；或因在枯水季河道水量减少，航道水深不足，阻碍航运。,利用水库调节径流，改善航运条件的方法：,连续放水：水库在枯水季全期不断地泄放一定水量，以维持下游一定 的最,低水位或设计航深。,断续放水：每隔一定时间由水库泄放一定水量，可以连续若干时日，利用,泄放水量增加航深。,利用渠化河道增加航深改善航运条件：,筑坝抬高水库上游水位形成回水。,综合需水图,根据个用水部门的年和逐月的需,水图，即可绘制综合需水图。,水库进行综合利用时，主要从以,下几点编制综合需水图：,1,）取水地点和回泄地点；,2,）需水的水质；,3,）需水的年内各月分配和日内,各小时的分配；,4,）需水保证率的不同。,正常供水,缩减供水,第二节 水库的设计标准和设计保证率,一,.,防洪标准,指水利工程所能防御洪水的能力。,一般用重现期,T,或累计频率,P,表示：,P=1,T 100%,例如百年一遇洪水，重现期,T=100,年；累计频率,P=1%,。,防洪标准分为两类：,.,水工建筑物的防洪标准,为保证大坝等水工建筑物自身安全而拟定的防洪标准。,取决于：建筑物的规模、等级，并分为正常运用（设计标准）,和非常运用（校核标准）两种情况。,.,下游防护对象的防洪标准,当这种标准的洪水发生时，通过下游河道的最大泄量，不超过,河道的允许泄量或控制水位。,取决于：对象的重要性、历史洪水灾害情况、工程的防洪能力及,政治经济影响，结合具体条件。,第二节 水库的设计标准和设计保证率,二,.,兴利用水标准,1.,设计保证率的含义,研究各用水部门允许减少供水的可能性和合理范围，定出多年工作期中，用水部门的正常用水得到保证的程度。,设计保证率的衡量方式：,保证正常用水的年数（年保证率,P,）,P=,正常工作年数,/,总年数,100%,=,（总年数,-,破坏年数）,/,总年数,100%,所谓破坏年是指不能维持正常工作的任何年份。,保证正常用水的历时（历时保证率,P,）,P=,正常工作历时,/,总历时,100%,=,（总历时,-,破坏历时）,/,总历时,100%,保证正常用水的数量,设计保证率的选择由用水部门特性、水库调节性能及设计要求等因素决定。,第二节 水库的设计标准和设计保证率,2.,设计保证率的选择,目前主要是根据各部门用水性质、要求、重要性，以及生产实践所积累经验来规定设计保证率。,1,）灌溉设计保证率,南方高于北方 自流灌区高于提水灌区,地区,作物种类,灌溉设计保证率（,%,）,缺水地区,以旱作物为主,以水稻为主,5070,7080,丰水地区,以旱作物为主,以水稻为主,7080,7595,第二节 水库的设计标准和设计保证率,2,）水力发电的设计保证率,根据水电站所在电力系统的负荷特性、系统中的水电容重的比重、水电站规模及其在电力系统中作用、河川径流特性以及水库调节程度等决定。,3,）给水设计保证率,一般采用,95%99%,电力系统中水电容量的比重（,%,）,25,以下,2550,50,以上,水电站设计保证率（,%,）,8090,9095,9598,第二节 水库的设计标准和设计保证率,3,）航运设计保证率,保证率频率法：统计年限中各年内高于和等于某一水位的天数占全年,天数的百分比。用各年该保证率的水位进行频率计,算，按表列保证率确定设计最低通航水位。,综合历时曲线法：统计年限中各年内高于和等于某一水位的天数占总天,数的百分比。,航道等级,保证率频率法保证率（,%,）,综合历时曲线法保证率（,%,）,一,二,9899,98,三,四,9598,9598,五,六,9095,9095,第二节 水库的设计标准和设计保证率,三,.,设计标准、设计保证率与可靠性、风险的关系,可靠度,S,：,研究对象在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率。,风险度,R,：,研究对象在规定条件下和时间内不能完成规定功能的概率。,S +R =1,在坝体安全设计中，一方面是估算坝址处洪水的可能变化以及垮坝的,可能性。而另一方面是选定安全设计洪水。而这些工作是以定量的风,险评估为基础的。要求估算出垮坝的可能性及在当前和预期未来条件,下垮坝所造成的后果。,保证率是可靠度的一种特殊的简化形式。设计保证率就是考虑到多年运,行中这种供水失效风险，而事先规定的使正常供水得到满足的可靠程度。,公元,1912,年 云南螳螂川上的石龙坝水电站建成，为中国大陆最早的水电站,公元,1960,年 浙江建德新安江水电站，中国第一座自己勘测、设计、施工和自制设备的大型水电站,第三节 水库的特性曲线、特征水位和特征库容,一,.,水库的特性曲线,在河流上拦河筑坝形成人工的水池,用来进行径流调节，这就是,水库,。,面积特性曲线：水库水位,水库面积关系,容积特性曲线：水库水位,水库容积关系,水库水位面积容积曲线,第三节 水库的特性曲线、特征水位和特征库容,静水库容：水库水体静止，水面水平,时的库容。,动库容：有一定的入库流量时，静库,容与契形库 容的总和。,第三节 水库的特性曲线、特征水位和特征库容,动库容的计算：回水曲线法和近似法,首先假定某一入库流量,Q,1,和若干坝前不同水位，根据力学公式，求出一组水面曲线；,其次，将水库分段，求出每段相应于回水曲线的平均水位位置。根据位置确定面积，,这样就可以求出不同回水曲线每段的容积。,最后，将各段库容相加，得到以某一入库流量为参数的总的动库容曲线。,二,.,水库的特征水位和特征库容,1.,死水位和死库容,死水位：在正常运用情况下，允许水,库消落的最低水位。,确定死水位时考虑因素：,1,）保证水库有足够的、发挥正常效,用的使用年限。,2,）保证水电站的最低水兴和自流灌,溉必要的引水高程。,3,）库区航运和渔业的要求,2.,正常蓄水位和兴利库容,正常蓄水位：在正常运行条件下，,为了满足兴利部门枯,水期正常用水，水库在供水开始时应蓄到的最高水位。,确定,正常蓄水位,时的考虑因素：,1,）根据兴利的实际需要,2,）考虑淹没、浸没情况,3,）考虑坝址及库区地形地质条件,4,）考虑河段上下游已建和拟建水库枢纽情况,二,.,水库的特征水位和特征库容,3.,防洪限制水位和结合库容,防洪限制水位：水库在汛期允许,蓄水的上限。,结合库容：防洪限制水位与正常,蓄水位之间的库容。,4.,防洪高水位和防洪库容,防洪高水位：当水库下游有防,洪要求时，遇到下游防护对象的设计标准洪水时，水库经调洪后，坝前达到的最高水位。,防洪库容：防洪限制水位与防洪高水位之间的库容。,二,.,水库的特征水位和特征库容,5.,设计洪水位和拦洪库容,设计洪水位：当遇到大坝设计标准洪水时，,水库经调洪后，,坝前达到的最高水位。,拦洪库容：防洪限制水位与设计洪水位,之间的库容。,确定,设计洪水位,时的考虑因素：,1,）拦河坝为土坝、堆石坝时应设置,开敞式溢洪道。,2,）设置部分泄洪底孔和中孔。,3,）泄洪设备的选择应考虑经济性和技术可靠性。,4,）闸门及启闭设备选择应满足洪水调度方面要求。,6.,校核洪水位和调洪库容,校核洪水位：当遇到大坝校核标准洪水时，水库经调洪后，,坝前达到的最,高水位。,调洪库容：,校核洪水位以下的全部水库库容。,“三峡”工程,三峡工程主要经济技术指标,项目名称,单位,指标（备注）,水库正常蓄水位防洪限制水位 枯季消落水位设计洪水位校核洪水位 总库容防洪库容水库库面面积,mmmmm,亿,m,3,亿,m,3,km,2,175(,初期,156)145(,初期,135)155(,初期,140)175180.4393221.51,084,谢谢！,