水库洪水调节计算节讲课教案.ppt

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1、水库洪水调节计算节不考虑洪水预报的水库运行方式洪水发生,启动最低级防洪标准入库流量增加水库水位上升,逐步加大泄量泄量达到下游允许泄量(库水位未蓄至防洪高水位)按允许泄量泄洪库水位蓄至防洪高水位(入库流量>允许泄量)转入下一级防洪标准加大水库泄量重复过程出现大坝校核洪水考虑洪水预报的水库运行方式提前获得洪水信息判断洪水量级采用相应的防洪标准调节洪水信息增加重新判断调整重复过程洪水结束观测并取得降雨量等资料计算净雨量及雨型汇流计算入库洪水计算调洪(或泄流过程)计算分析确定操作泄量请报批示,预

2、告下游执行按预报方式调洪,由于预泄或提前加大泄量将会使各频率标准下泄流量降低而增加防洪效益;或在获得同样防洪效益下减少所需要的防洪库容从而增加水库的兴利效益算例(不考虑洪水预报)某水库是综合利用水库。发电和灌溉有关参数已经初定。现在需要根据所提供的资料和设计要求选择溢洪道尺寸,确定防洪库容和坝高。1.水库正常蓄水位110米;2.水电站有四台机组,每台容量是4.5万千瓦;3.该水利工程属于一等工程,大坝和溢洪道属于一级永久性建筑物,设计洪水标准是五百年一遇,校核洪水标准是五千年一遇;4.下游有防洪要求,防洪标准是五十年

3、一遇,相应最大允许泄流量是7000立方米每秒;5.汛限水位是106米;6.有一排沙孔直径为3米,中心高程是68米,汛期可以泄洪;7.泄洪隧洞采用马蹄形四孔,每孔过水面积是5*5平方米,洞心高程是86米;8.水库设计风速是12米每秒,库面最大吹程是15千米;9.水库特性曲线已知、下游水位流量关系曲线已知;各种频率的洪水过程线已知;算例演示具体分析计算步骤(1)溢洪道形式及堰顶高程的选择本水库有下游防洪任务又属于大型枢纽,汛期洪水发生次数多,防洪与兴利有一定程度的结合故采用有闸门控制的溢洪道。堰顶高程由两个因素初定:1.

4、闸门结构上的限制高度不宜太大2.下游河床地质条件允许的单宽流量大小。本题经分析计算初步选定堰顶高程=100.0m(2)溢洪道宽度的选择取宽度B=40m60m80m100m四种方案进行分析比较。每一种方案都绘制库水位与泄量关系曲线以B=60m为例子计算过程如下:排沙孔q1=μ1ω1=0.75*3.14*1.52*4.43=23.5式中μ1——流量系数,取用0.75;h1——水库上下游水位差泄洪孔q2=μ2ω2=0.75*4*5*5*4.43=332.3式中μ2——流量系数,取用0.75;h2——水库上下游水位差溢洪道q

5、3=μ3B=0.40*60*4.43=106.3式中μ1——取用0.40;h3——Z上-100,100.0m为溢洪道堰顶高程水轮机q4=N/8.5H=3*4.5*104/8.5h4=15880/h4式中h4——上下游水位差。在泄洪时考虑三台机组满载发电淹没出流的一般试算步骤:对一定的水库上游水位,假定下游水位后由流量公式求出各项流量,如果求得的总下泄流量与假定的下游水位符合下游水位流量关系,则该结果即为所求。如不符需重新假定下游水位,直至符合为止。B=60m时的水库蓄水位与下泄能力关系的试算成果取⊿t=4h=1440

6、0s,由前表B=60m计算的库水位与下泄流量的关系计算相应调洪演算辅助曲线q~v/⊿t+q/2(过程如下表)各种溢洪道宽度的调洪辅助曲线50年一遇设计洪水调洪演算最大蓄水量9.71亿m3防洪库容5.96亿m3防洪高水位120m500年一遇设计洪水调洪演算最大蓄水量12.9亿m3最大下泄量13700m3/s最高洪水位122.2m以上为B=60m的计算步骤.同理可得出B=40,80,100m时的最高洪水位和最大下泄量列表如下溢洪道宽度的选择本工程溢洪道下游地质条件允许最大单位宽度流量约为250m3/s由上表可知溢洪道宽度

7、越大,水库最高洪水位越低,最大下泄流量越大,单宽流量越小.在4个方案中B=6080100m时都满足允许最大单宽流量的要求.从经济角度考虑溢洪道越宽闸门等费用增加超过坝高降低带来的费用减少的情况因此溢洪道宽度小好所以最后选择B=60m(3)坝顶高程计算Z1=Z0.2%+⊿h1+⊿1Z2=Z0.02%+⊿h2+⊿2式中Z0.2%------设计洪水位⊿h1,⊿1------设计洪水情况的风浪高及安全超高Z0.02%------校核洪水位⊿h2,⊿2------校核洪水情况的风浪高及安全超高为安全起见,在Z1及Z2中,取较

8、大的为设计值风浪高的计算⊿h1=0.0208V5/4D1/3式中V------设计风速,V=12m/sD------吹程,D=15kW代入上式得⊿h1=1.14m对校核洪水情况,风速取上述值的80%,由此算得⊿h2=0.9m本枢纽为混凝土坝属一级建筑物,查表得⊿1=0.7m,⊿2=0.5m所以Z1=122.2+1.14+0.7=124.0mZ2

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