兴利调节例题练习集-2014

第十一章 水库兴利调节第一节 水库及其特性一、水库特性曲线水库就是指在河道、山谷等处修建水坝等挡水建筑物形成蓄集水得人工湖泊。

水库得作用就是拦蓄洪水,调节河川天然径流与集中落差。

一般地说,坝筑得越高,水库得容积(简称库容)就越大。

但在不同得河流上,即使坝高相同，其库容相差也很大，这主要就是因为库区内得地形不同造成得。

如库区内地形开阔,则库容较大;如为一峡谷,则库容较小。

此外,河流得坡降对库容大小也有影响，坡降小得库容较大,坡降大得库容较小。

根据库区河谷形状,水库有河道型与湖泊型两种。

一般把用来反映水库地形特征得曲线称为水库特性曲线。

它包括水库水位~面积关系曲线与水库水位~容积关系曲线,简称为水库面积曲线与水库容积曲线,就是最主要得水库特性资料。

(一)水库面积曲线水库面积曲线就是指水库蓄水位与相应水面面积得关系曲线。

水库得水面面积随水位得变化而变化。

库区形状与河道坡度不同,水库水位与水面面积得关系也不尽相同。

面积曲线反映了水库地形得特性。

绘制水库面积曲线时,一般可根据 l/10 000～ l/50 ０0比例尺得库区地形图,用求积仪(或按比例尺数方格)计算不同等高线与坝轴线所围成得水库得面积（高程得间隔可用 l,2或5 m)，然后以水位为纵座标，以水库面积为横坐标，点绘出水位~面积关系曲线,如图２-１所示。

图2-1 水库面积特性曲线绘法示意(二)水库容积曲线水库容积曲线也称为水库库容曲线。

它就是水库面积曲线得积分曲线,即库水位与累积容积得关系曲线。

其绘制方法就是:首先将水库面积曲线中得水位分层,其次,自河底向上逐层计算各相邻高程之间得容积。

Z (m )１２△△0水面面积（１06 m２)水库容积(10６ｍ3)图2-2水库容积特性与面积特性1-水库面积特性；２－水库容积特性假设水库形状为梯形台,则各分层间容积计算公式为:(2-１）式中:——相邻高程间库容（m3)；、——相邻两高程得水库水面面积(m2）;——高程间距（ｍ)。

年调节水库兴利调节计算案例分析要求：根据已给资料推求兴利库容和正常蓄水位。

资料:(1) 设计代表年(P=75%)径流年内分配、综合用水过程及蒸发损失月分配列于下表1，渗漏损失以相应月库容的1%计。

(2) 水库面积曲线和库容曲线如下表2。

(3) V死=300万m3。

表1 水库来、用水及蒸发资料(P=75%)表2 水库特性曲线解：1，先考虑无损失情况下水库的兴利调节计算将表1中的来水量和用水量分别列入表3的（2）、（3）列。

2，根据来水量和用水量计算出该月份的余、缺水分别列入第（4）、（5）列中。

3，根据表中数据可以看出该年为二次运用，且V3>V2，V3<V4 所以V兴1= V2 +V4 -V3=4213（万m3）。

4，将水库蓄水量列入表3的第6列。

15，根据V p=1／2（V初+V末）将月平均蓄水量列入第（7）列。

6，由蓄水库容查表2水库特性曲线得各月平均水面面积，并将其列入表3的第（8）列7，将蒸发标准列入第（9）列。

蒸发损失水量=（8）×（9）÷1000将所得数据列入第（10）列得各月蒸发损失量。

8，由条件可知渗漏损失以相应月库容的1%计。

所以由月库容乘上1％得各月的渗漏损失量列入（11）列。

9，总损失量由蒸发损失和渗漏损失构成。

所以（10）+（11）就是总损失量将其列入第（12）列。

10，将考虑损失后的各月用水量列入第（13）列，由来水量和考虑损失后的用水量可得出考虑损失后的余、缺水量分别列入（14）、（15）列11，同样根据余、缺水量可得该年是二次运用，且V3>V2，V3<V4 所以V兴= V2 +V4 -V3=4430.03（万m3）。

12，将考虑损失后的蓄水量和弃水量分别列入（16）、（17）列。

13，校核检查结果是否正确。

水库经过充蓄和泄放到6月末水库兴利库容应该放空即放到死库容300万m3 由表3可知计算正确。

再根据水量平衡方程∑W来-∑W用-∑W损-∑W弃=0进行校核即（2）-（3）-（12）-（17）=0，经校核计算结果正确。

6.6 年调节水库兴利调节计算1．兴利调节计算的任务和原理根据国民经济各有关部门的用水要求，利用水库重新分配天然径流所进行的计算，称兴利调节计算。

对单一水库，计算任务是求出各种水利水能要素的时间过程及调节流量、兴利库容和设计保证率三者间的关系，作为确定工程规模、工程效益和运行方式的依据。

不同的阶段，具体的计算情况是有所差别的。

● 在规划设计阶段，往往是根据来水、用水和设计保证率，确定所需要的兴利库容；● 在水库运行阶段，一种情况是根据来水、兴利库容和设计保证率，核定水库的供水能力即可供水量，另一种情况是根据来水、用水和兴利库容，校验水库供水的保证率。

按照对原始径流资料描述和处理方式的差异，兴利调节计算方法主要分为时历法和概率法（也称数理统计法）两大类。

● 时历法是以实测径流资料为基础，按历时顺序逐时段进行水库水量蓄泄平衡的径流调节计算方法，其计算结果（调节流量、水库蓄水量等）也是按历时顺序给出概率法是应用径流的统计特性，按概率论原理，对入库径流的不均匀性进行调节的计算方法，成果以调节流量、蓄水量、弃水量、不足水量等的概率分布或保证率曲线的形式给出。

水库兴利调节计算过程，实质上是水库蓄泄水量的计算过程。

其计算原理是水量平衡原理。

即计算时段内进出水库的水量差，等于水库蓄水量的变化。

可用如下水量平衡方程式表示：式中——计算时段内水库蓄水量的变化，蓄为正，泄为负；Q——计算时段内的平均入库流量；——计算时段内从水库取用及消耗的平均流量，包括各兴利部门的用水流量、蒸发损失及渗漏损失流量、以及水库蓄满后的无益弃水流量等；——计算时段，应根据调节周期的长短和来用水的变化情况而定。

年调节水库，一般取一个月。

当来水或用水变化剧烈时，也可取一旬。

时段划分越短，计算精度越高，计算工作量也越大。

注意：具体计算时，年调节水库是将调节周期划分为若干个计算时段进行的。

调节周期一般不按日历年度，而采用调节年度（即水利年度）。

所谓调节年度，是指自蓄水之日起至放空之日止，以蓄泄周期划分的年度。

第十一章水库兴利调节第一节水库及其特性一、水库特性曲线水库是指在河道、山谷等处修建水坝等挡水建筑物形成蓄集水的人工湖泊。

水库的作用是拦蓄洪水，调节河川天然径流和集中落差。

一般地说，坝筑得越高，水库的容积(简称库容)就越大。

但在不同的河流上，即使坝高相同，其库容相差也很大，这主要是因为库区内的地形不同造成的。

如库区内地形开阔，则库容较大；如为一峡谷，则库容较小。

此外，河流的坡降对库容大小也有影响，坡降小的库容较大，坡降大的库容较小。

根据库区河谷形状，水库有河道型和湖泊型两种。

一般把用来反映水库地形特征的曲线称为水库特性曲线。

它包括水库水位～面积关系曲线和水库水位～容积关系曲线，简称为水库面积曲线和水库容积曲线，是最主要的水库特性资料。

（一）水库面积曲线水库面积曲线是指水库蓄水位与相应水面面积的关系曲线。

水库的水面面积随水位的变化而变化。

库区形状与河道坡度不同，水库水位与水面面积的关系也不尽相同。

面积曲线反映了水库地形的特性。

绘制水库面积曲线时，一般可根据l/10 000～l/50 00比例尺的库区地形图，用求积仪(或按比例尺数方格)计算不同等高线与坝轴线所围成的水库的面积(高程的间隔可用l，2或5 m)，然后以水位为纵座标，以水库面积为横坐标，点绘出水位～面积关系曲线，如图2－1所示。

图2－1水库面积特性曲线绘法示意（二）水库容积曲线水库容积曲线也称为水库库容曲线。

它是水库面积曲线的积分曲线，即库水位Z与累积容积V的关系曲线。

其绘制方法是：首先将水库面积曲线中的水位分层，其次，自河底向上逐层计算各相邻高程之间的容积。

0 i F 1+i F 水面面积库F (106 m 2)水库容积V (106 m 3)图 2－2 水库容积特性和面积特性1－水库面积特性; 2－水库容积特性假设水库形状为梯形台，则各分层间容积计算公式为：()2/1Z F F V i i ∆+=∆+ （2－1） 式中：V ∆——相邻高程间库容（m 3）;i F 、1+i F ——相邻两高程的水库水面面积（m 2）;Z ∆——高程间距（m ）。

第四章兴利调节(综合利用水库)4.1 水库特性4.2 兴利调节分类4.3 设计保证率4.4 设计代表期4.5 兴利调节计算的原理和方法4.6 兴利调节计算的时历列表法4.7 兴利调节时历图解法4.8 多年调节计算的概率法本章思考题及课外延伸兴利调节：以水库的容积V 兴，控制和改变河川的时程分配，以满足（或适应）国民经济各用水部门的需要。

兴利调节的中心任务：研究天然来水——各部门用水——V 兴关系QtQ~tq~t+∆V-∆V蓄水期供水期§4.1 水库特性一。

水库面积特性和容积特性1.水库面积特性——指水库水位与水面面积的关系曲线020040060080010001200140010311032103310341035103610371038103910401041104210431044104510461047104810491050水位（米）面积（平方米）水库水位周口市沈丘县淮河槐店闸上, 2010周口市沈丘县淮河槐店闸上, 2010GPS定位水库面积遥感影象图上量测地形图上量测2.水库容积特性——指水库水位与容积的关系曲线是面积曲线的积分⎰=zz dzz F V 0)(02040608010012010311032103310341035103610371038103910401041104210431044104510461047104810491050水位（米）库容（亿立方米）（1）静库容曲线——设水库库面水平，水库水流流速u=0 时的z~V 关系曲线（2）动库容曲线——实际上，库面非水平，u 0,V = V 静+ V 附加——山谷水库，用于研究水库淹没，梯级衔接，水库移民V 静V 附加Z二。

水库的特征水位和特征库容特征水位——水库工程为完成不同任务在不同时期和各种水文情况下，需控制达到或允许消落的各种库水位。

特征库容——相应于水库特征水位以下或两特征水位之间的水库容积。

图6.2.1 特征水位与特征库容示意图1—死水位；2—防洪限制水位；3—正常蓄水位；4—防洪高水位； 5—设计洪水位；6—校核洪水位；7—坝顶高程；8—兴利库容； 9—死库容；10—防洪库容；11—调洪库容；12—重叠库容；13—总库容6 5 4 32 1131110 12897（1）死水位（Z 死）和死库容（V 死）在正常运用的情况下，允许水库消落的最低水位，称死水位。

§3 灌溉用水量和灌溉用水流量前面介绍了灌溉制度，但还有两个问题未解决。

（1）水库兴利调节需要用水过程，因此存在一个如何确定灌区灌溉用水量的问题。

（2）设计抽水站、引水闸等，应以用水流量为依据，因此还存在一个如何确定灌区灌溉用水流量的问题。

本节的任务就是讨论如何计算灌溉用水量和灌溉用水流量。

一、灌溉用水量（一）直接法直接利用各种作物的灌溉制度来计算。

一般以旬为时段来计算。

若有K种作物，则某时段的灌溉用水量为式中Wi--第i时段灌区用水量；Mij--第i时段第j种作物的灌水定额；Aj--第j 种作物的种植面积；η水--灌溉水利用系数；全生育期或全年用水量:直接法适用于小型灌区。

例题：某小型灌区作物单一为水稻，某次灌水有1000亩需灌水，灌水定额为40mm，灌区灌溉水利用系数为0.75，试计算该次灌水的净灌溉用水量和毛灌溉用水量。

(二)间接法利用综合灌水定额来计算，综合灌水定额:是某一时段内各种作物灌水定额的面积加权平均值,称为该时段的综合灌水定额.式中α1、α2、α3、αn--各种作物的种植比(之和为1)，mi,1、mi,2、mi,3、mi,n--第i时段各种作物的灌水定额。

某时段的灌溉用水量：m综：1 它是衡量全灌区用水状况的一个综合指标；2 若全灌区种植比例相似，可用综合灌水定额方便地计算出某一局部的灌溉用水量；3 在供水水源有限的情况下，可用综合灌水定额计算保灌面积，即。

间接法适用于大中型灌区。

例题：某灌区A=20万亩，A水田=16万亩，A棉花=4万亩，m水田=45mm，m棉花=40m3/亩。

求m综。

二、灌溉用水流量（一）直接法直接根据灌溉制度或灌溉用水量计算。

式中T--时段内天数；t --1天灌水时数，自流为24h,提灌为18~22h .适用于小型灌区。

例题：某小型提水灌区，作物均为水稻，面积1000亩，用水高峰期最大灌水定额为100m3/亩，灌溉水利用系数为0.75，灌水延续4天，每天灌水20小时。

"兴利库容"通常是指水库的有效蓄水容量，是指水库正常蓄水位至溢流洪水位之间的有效储水能力。

一般来说，计算兴利库容需要考虑水库的设计水位、死水位、洪水位等因素。

以下是一个简化的计算兴利库容的例题：
假设某水库的设计水位为200米，死水位为180米，溢流洪水位为210米。

求该水库的兴利库容是多少？
解题步骤如下：
1. 首先计算兴利库容的公式为：兴利库容 = 设计水位 - 死水位
2. 将给定的数值代入公式进行计算：兴利库容 = 200米 - 180米 = 20米
因此，该水库的兴利库容为20米。

请注意，实际的水库容量计算可能会更加复杂，需要考虑更多因素，如水库的形状、坝体的高度、不同季节的水位变化等。

以上仅为一个简化的例题，实际情况中可能会有更多复杂的计算和考虑因素。

12-1 青年水库为年调节水库，以下述资料用时历列表法，试求水库兴利库容、设计蓄水位及其蓄水、弃水过程。

（1）坝址断面设计枯水年（p=90%）流量过程见表12-15（2）用水部门设计枯水年需水要求年表12-16（3）水库水位~面积，水位~容积曲线见表12-17（4）蒸发损失标准见表12-18（5）水库每月渗漏损失按月平均蓄水量的1%计算。

=102m。

（6）水库设计死水位Z死（7）下游水位变化不大，平均为86.0m。

解：（1）来水量计算；由公式W来=Q来×T W用=Q用×T得，每个月的来水量和用水量，如表1所示：（2）求不计损失的库容首先不考虑损失，由各时段水量平衡方程计算各时段水库的余水量和缺水量，如表2中4、5栏所示，再分别累加各时段的余缺水量，可得V1=91.94×106m3、V2=17.13×106m3、V3=17.99×106m3、V4=41.22×106m3。

因为V2<V3<V4故可确定库容为V库容=41.22×106m3（3）得库容后，死水位为102m，从表12-17中可查出死库容为95×106m3，按余缺水量求得水库蓄水量写入第6栏，再计算每个月的平均蓄水量V，如2月平均蓄水量V=（95×106+102.86×106)/2=98.95×106m3,并将计算结果列入第7栏。

（4）由表12-17，估计每月平均蓄水量的水面面积A，如第8栏。

第8栏和第9栏相乘，得蒸发损失水量，列于第10栏。

（5）由于每月渗漏水量是每月平均蓄水量的1%。

将第7栏乘1%，得到每月渗漏水量，列入第12栏。

（6）求出第10栏和12栏的和，得总水量损失，填在13栏。

（7）第3栏和第13栏的和为总水量损失，如14栏。

（8）计算计入损失的库容;用第2栏和第14栏进行平衡计算，余水填在15栏，缺水填在16栏。