日调节不稳定流计算

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1、FCD13010FCD水利水电工程初步设计阶段日调节不稳定流计算大纲范本水利水电勘测设计标准化信息网1997年8月9水电站技术设计阶段日调节不稳定流计算大纲主编单位:主编单位总工程师:参编单位:主要编写人员:软件开发单位:软件编写人员:勘测设计研究院年月9目次1.工程概况42.基本资料43.设计原则44.设计方法及内容45.应提供的设计成果991工程概况提示:简述水电站的位置、大坝的高度及各特征水位，各特征库容，如：总库容、防洪库容、兴利库容、死库容等，水电站的装机台数、单机容量、总装机容量、各台机的发电流量，各泄洪设备的位置、底槛高程及泄流能力等。2基本资料2.1规划设计

2、的水电站，应根据电网要求，提供几种可能的日调节方式，即日负荷或下泄流量过程线，已建水电站还应有目前使用的日调节方案，包括日负荷图或下泄流量过程。若提供的为日负荷图，则还需提供水库水位、厂房尾水水位、流量关系及出力系数，水库库容曲线，水库调度图等。2.2水电站下游受日调节影响河段的纵横断面图。2.3水电站下游受日调节影响河段及河段上、下游附近的水文站、水位站实测的水位、流量、水面比降、糙率等资料及计算河段洪水调查资料。3设计原则3.1水电站发电要求，包括最小负荷及最大负荷的变化范围3.2水电站下游航道的航运要求目前及其发展水平年的航道概况，航运船只吨位吃水深度、年运输能力、要

3、求的最小流量、航深及水位日或时变幅等。3.3下游灌溉、供水要求水电站日调节影响河段各主要灌溉渠道进水口高程及水位流量关系，各主要泵站的取水口高程，引水流量。各供水单位的取水口位置、高程、供水时间及供水量。3.4防洪要求各防洪点的防洪标准，防洪水位或流量。4设计方法及内容水电站一般都担负电网的调峰任务，日内负荷变化较大，其下泄流量过程变化也很大。所以，水电站尾水及其在下游河道的运动要素随时间不断变化，属于不稳定流，可用圣维南方程表达，即9连续(质量守恒)方程(1)动力(动量守恒)方程(2)式中：A––––有效过流面积；A0––––无效的(滩地槽蓄)断面面积；X––––沿河道的

4、纵向距离；t––––时间；q––––沿河道单位直线距离的旁侧入流或出流(入流为正，出流为负)；g––––重力加速度；St––––摩阻比降；S0––––断面收缩或放宽系数。不稳定流计算可分为两大类即水文学方法和水力学方法。由计算的目的、要求、计算精度和资料条件等的不同，确定采用哪种方法。4.1水文学方法提示:(1)水文学方法是水力学方法的一种简化，是洪水波在河道中演进的一种近似分析方法。它适用于规划或预可行性阶段使用，要求在演算河段中有水文测站，实测多年的水位流量资料，以便率定各计算参数。从精度方面看，它适用于水电站日调节不稳定流流量变化较小，洪水波加速度影响与河道摩阻相比可

5、以忽略的情况。(2)水文学方法很多，最常用的有经验槽蓄曲线法、特征河长法、马斯京根法和波达波夫半图解法(或称蓄率中线法)等。这类方法的共同特点是设法寻找相对稳定的单一槽蓄曲线，以代替圣维南方程中的动力方程，再与连续方程联立求解。(1)波达波夫半图解法一河段的槽蓄量是河段水位或某一断面流量的函数，在不稳定流情况下还是水面附加比降的函数。如果可以求得某一槽蓄方程，它是下游断面流量的单一函数，则可用波达波夫半图解法进行流量演算。将槽蓄方程和连续方程改写成如下形式：(3)9(4)式中：W––––河槽调蓄量；Q2––––下断面时段初流量；––––上断面时段平均入流量；*––––时段末

6、值。利用式(3)和式(4)就可用图1进行流量演算。按图1所标由下断面时段初流量Q2截得A点，画横座标的平行线交于B点，量取BC等于得C点，从C点作纵座标平行线交于D点，从D点再作横座标的平行线交于E、F两点，E点的纵座标即为，然后以F点作为B点，重复上述步骤，即可求得下断面流量过程。若要求下断面水位过程，可由流量过程用下断面水位流量关系求得。提示:该方法简单、明了、操作简便。主要缺点是在不稳定流情况下，下断面流量与河段槽蓄量不是单一关系，造成了计算误差。在山区性河流，河道比降较大时，可求出近似的单一关系。此方法一般用于规划阶段。(2)马斯京根法图1波达波夫半图解法为了克服上

7、述半图解法的缺点，取一示储流量Q¢，使其与W成单一关系，并且简化成直线，而Q¢与上、下断面的流量成函数关系。其槽蓄曲线的形式为：(5)式中：K––––河段的汇流时间；X––––流量比重因子。9马斯京根演算法方程为：(6)式中：求K、x通常用试错法，假定不同的x值作出次洪水的W=f(Q)关系，如关系是单一的则是正确的，此关系线的坡度即为K0取多次洪水分析，就可确定本河段K、x值。提示:此法的主要缺点是当上、下断面区间来水量较大时，无法确定K、x的值。因此，适用于区间来水可以忽略的河段。从精度上看，由于K、x与洪水大小