流域防洪系统中地下水库调蓄能力分析与计算
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水库防洪能力计算方法为加强水库安全管理,有效预测水库防洪能力,确保水库安全运行,这里介绍一种简易的水库防洪能力计算方法。
一、来水量计算根据天气预报情况及水库运行需要,预估一个未来降水量,由降水库、水库集雨面积及径流系数,计算出水库未来来水量。
计算公式如下:W=P×F×R/10式中:W---预测来水量,万立方米(万m3);P---降水量,毫米(mm);F---水库集雨面积,平方公里(km2);R---径流系数。
说明:径流系数可以通过分析历年的降雨径流关系大至估算出来。
一般情况,前期降雨量比较大(土壤含水率比较高),径流系数较大,降雨强度及总量比较大,径流系数较大。
一般取值范围在0.55~0.95之间。
降水量为预测值,一般通过天气预报,或者防洪工作需要估算出来。
二、水库最高洪水位计算由上面计算出来的来水量加上当前水库相应的库容,得出将来最大库容,通过库容曲线查算相应库水位,从面得出未来最高库水位。
对于将来最大库容的计算有两种情况:(一)不发生溢洪的情况,计算公式如下:V=V当前+W式中:V---将来最大库容,万立方米;V当前---当前库容,由当前水位通过库容曲线查得,万立方米;W---来水量,同上。
(二)有溢洪的情况1、当前水位低于正常水位时,计算公式如下:V=(W+V当前-V正常)×(1-y)+V正常式中:V正常---正常水位对应的库容;y---水库泄洪比率。
2、当前水库正在溢洪时V=W×(1-y)+V当前泄洪比率是指水库特定时段(从溢洪开始到水库达到最高水位的时间)内泄水量与水库流域来水量的比值。
如果当前库水位低于正常水位,计算时段从水位涨至正常水位开始,直到水位上升到最高水位之间的时间。
当水库正在泄洪时,计算时段从当前时间开始至水位达到水库最高水位的时间。
泄洪比率可通过分析历次洪水泄洪关系得出,它与水库的泄水能力有关。
此值小于1。
上述计算方法没有考虑涵管放水,原因一是涵管放水量相对于洪水量来说比较少,可以忽略不计。
调蓄容积计算公式调蓄容积是指一个水库或水体能够储存的水量。
计算调蓄容积需要考虑水库的几何形状和最大水位等参数。
以下是一些常见的水库调蓄容积计算公式和相关参考内容。
1. 泛汛面积法:这是一种简单的估算方法,适用于较小的水库。
公式为 V = A × H,其中 V 是调蓄容积,A 是水库溢洪道到水位上的面积,H 是水位高度。
2. 水库等效高度法:根据水库溢洪道形式的不同,将水库分为不同的段落,然后计算每个段落的等效高度和相应的面积。
将每段的面积乘以相应的等效高度,然后求和得到调蓄容积。
3. 水库投影面积法:该方法利用水库的形态特征,将水库分为不同的区域,计算每个区域的面积,并根据水位高度计算每个区域的体积。
将每个区域的体积相加得到调蓄容积。
4. 数值积分法:该方法将水库的底部轮廓曲线分成一系列小段,并计算每个小段的面积和高度。
然后将每个小段的面积乘以相应的高度并相加,得到调蓄容积。
5. 牛顿-柯特斯公式:该公式是一种常用的计算水库调蓄容积的方法。
公式为V = Σ(a*ai+b*bi)/2,其中 Vi 是第 i 个小段的调蓄容积,a 和 b 是该小段上下两点的水位高度。
在实际计算中,一般使用计算软件或者计算器来进行计算。
常见的水利工程软件如HEC-RAS、FLUENT等都具备水库调蓄容积计算的功能。
根据以上的计算公式和方法,可以进行水库调蓄容积的计算。
但需要注意的是,这些公式和方法通常是基于一些简化假设和模型,对于复杂的水库形态和水流状况可能存在一定的误差。
因此,在实际工程设计中,还需要考虑更精确的测量和建模方法来计算水库的调蓄容积。
水库防洪调节计算的基本原理第一篇:水库防洪调节计算的基本原理修建水库不仅能进行兴利调节,获得兴利的效益,还能进行防洪调节,有效地控制洪水。
所谓防洪调节是指为了保证水库防洪安全,防止或减轻下游洪水灾害所进行的调节。
本章主要研究在设计条件下的水库防洪调节。
1.水库泄洪建筑物泄流能力分析水库通过泄洪建筑物泄洪,不同泄洪建筑物的泄流能力是不同的,下面我们对溢洪道和泄洪洞的泄流能力作简要分析,详细分析请参考《水力学》等有关资料。
(1)溢洪道溢洪道所能通过的流量,主要决定于溢流堰的堰顶水头、宽度和堰型。
当溢流堰的堰顶水平长度大于堰顶水头h的10倍时,按明渠水流计算;若在2.5~10h之间,按宽顶堰计算;而在0.67~2.5h之间,且具有光滑的曲线外形时,则按实用堰计算。
一般中小型水库的溢洪道,常常设计为宽顶堰或实用堰,其泄放流量q按下式计算:(8.2-1)式中:q为下泄流量(m3/s);B为溢流堰堰顶净宽(m);h0为计入行进流速的堰上水头(m),量系数,一般v0忽略不计,故h0= h。
M为第二流,宽顶堰取1.42~1.70,实用堰取大于1.77,而大中型工程的M值,需要通过模型试验确定。
(2)泄洪洞深水式泄洪洞(或泄流底孔)一般设闸门控制,而且位置较低,它的下泄流量q按有压管流(孔流)计算,即:(8.2-2)式中:q为下泄流量(m3/s);h0为计入行进流速的计算水头(m),非淹没出流时,h取上游水位与泄洪洞出口中心处高程之差,淹没出流时,则取上下游水位差。
ω为泄洪洞出口横断面的过水面积(m2);M为流量系数,可根据淹没出流或非淹没出流查水力学手册或做试验确定。
2.水库防洪调节计算基本原理(1)水库的水量平衡方程在某一时段Δt内,入库水量与出库水量之差等于该时段内水库蓄水量的变化量,如下图所示,以式(8.2-3)表示,称为水库的水量平衡方程。
(8.2-3)式中:Q1、Q2分别为计算时段初、末的入库流量(m3/s);q1、q2分别为计算时段初、末的出库(下泄)流量(m3/s);V1、V2分别为计算时段初、末的水库蓄水量(m3);ΔV为V2和V1之差(m3),即时段Δt内水库蓄水量的变化量;Δt为计算时段(s),一般取1~6h,需化为秒数。
水库蓄能值计算公式水库蓄能值是指水库储存的水量所具有的能量。
水库蓄能值的计算公式可以通过下面的方式得到。
我们需要知道水库的有效蓄水容量(V)和水位高度(H)。
有效蓄水容量是指水库在正常运行水位范围内的蓄水容量,通常以百万立方米(MCM)为单位。
水位高度是指水库水面距离水库底部的垂直高度,通常以米(m)为单位。
我们需要知道水库的重力加速度(g),通常取9.8米/秒²。
根据这些参数,水库蓄能值(E)可以通过以下公式计算:E = V * H * g这个公式的意义是将蓄水容量、水位高度和重力加速度相乘,得到水库的蓄能值。
需要注意的是,公式中的单位要保持一致。
如果蓄水容量单位是百万立方米,水位高度单位是米,那么计算出来的蓄能值单位将是百万立方米乘以米乘以米除以秒的平方,即百万立方米米²/秒²。
水库蓄能值的计算对于水库的设计、运营和管理都非常重要。
它可以用来评估水库的蓄能能力,为水库的灌溉、发电、防洪等多种功能提供依据。
在设计水库时,根据所需的蓄水容量和水位高度,可以预先计算出水库的蓄能值,以确定水库是否满足设计要求。
在水库的运营和管理过程中,也可以通过定期测量水位高度和蓄水容量,计算出实际的蓄能值。
这样可以及时了解水库的蓄能情况,为合理利用水库资源提供参考。
水库蓄能值的计算还可以用于水库的灌溉和发电方面。
通过控制水位高度和蓄水容量,可以合理安排灌溉和发电的时间和数量,提高水资源的利用效率。
水库蓄能值的计算公式是通过蓄水容量、水位高度和重力加速度的乘积得到的。
它在水库的设计、运营和管理过程中起着重要的作用,可以用来评估水库的蓄能能力,指导水库的合理利用。
对于合理利用和保护水资源具有重要意义。
第三章调洪计算调洪计算目的水库调洪计算的目的是在已拟定泄洪建筑物及已确定防洪限制水位(或其他的起调水位)的条件下,用给出的入库洪水过程、泄洪建筑物的泄洪能力曲线及库容曲线等基本资料,按规定的防洪调度规则,推求水库的泄流过程、水库水位过程及相应的最高调洪水位和最大下泄流量。
调洪演算的原理水库调洪计算的基本公式是水量平衡方程式:t t t t t t V V t q q t Q Q -=∆+-∆++++1121121)()( (3-1)式中t ∆—计算时段长度,s ;1,+t t Q Q —t 时段初、末的入库流量,m 3/s ; 1,+t t q q —t 时段初、末的出库流量,m 3/s ; 1,+t t V V —t 时段初、末水库蓄水量,m 3。
水库泄流方程 :q =f (V ) (3-2)用已知(设计或预报)的入库洪水过程线Q ~t ,由起调水位开始,逐时段连续求解(3-1)和(3-2)组成的方程组,从而求得水库出流过程q ~t ,这就是调洪演算的基本原理。
这里采用单辅助线半图解法,联解(2-1)和(2-2)两个方程,将(3-1)改写为:(V t /△t+q t /2 )+Q-q t = (V t+1/△t)+(q t+1/2 ) (3-3)式中Q —计算时段平均入流量,Q =(Q t + Q t+1)/2;其他同(3-1)也就是说,可以事先绘制q ~(V/△t)+(q/2 )的关系曲线,即调洪演算工作曲线,因式3-3)的左端各项为已知数,故式(3-3)右端项也可求出,然后根据(V t+1/△t)+(q t+1/2 )的值,通过工作曲线q~(V/△t)+(q/2 )可查出q t+1的值。
因第一时段的V2、q2就是第二时段的V1、q1,于是可重复以上步骤连续进行计算,直到求出结果。
调洪计算结果整理调洪演算基本资料水库特征水位:正常蓄水位1856m,汛期限制水位1854m,死水位1852m积石峡入库洪水过程线见下表:表2-1积石峡入库洪水过程线调洪计算过程及结果方案一:1. 拟定泄水建筑物型式、尺寸及堰顶(或底坎)高程:左岸溢洪道: 单孔溢洪道,B=,H=18m,堰顶高程为1833m。
调蓄容积计算公式调蓄容积是指水库或水文站在一定的调节规程下,所能保存的多余径流的容积。
它是一个重要的水文参数,用于评估水库的调节能力以及对洪水的控制效果。
调蓄容积的计算公式主要取决于水库的工程设计和调度规程。
以下是一些常见的计算公式及其相关参考内容。
1. 常规参考文献《水利水电工程规范》(SL 201-2000)是中国的水利工程设计规范,其中包含了水库设计的相关内容,包括调蓄容积的计算方法。
这是水利行业的主要参考文献之一,提供了一般情况下水库调蓄容积的计算公式。
2. 水库调度规程水库的调度规程是指水库的运行管理规定,包括不同水位的蓄水容量和排泄能力。
根据水库调度规程,可以计算不同水位下的调蓄容积。
水库调度规程通常由水利部门或水利工程设计单位制定,并根据实际情况进行调整和修订。
一般情况下,水库调度规程会包括具体的计算公式和相关参数。
3. 单流域调蓄容积计算在单流域中,调蓄容积可以通过水资源评价模型进行计算。
例如,常用的水文模型有常用水文模型(HMS)、新型水文模型(FLEX)、水文模拟软件(MODSIM)等。
这些水文模型可以根据地区的气象、地形、土壤和植被等信息,模拟出不同水位下的调蓄容积。
在流域水文模型中,也有一些常用的调蓄容积计算公式。
例如,"SCS曲线数字化问题"可以计算出土地利用变化对流域径流的影响程度,进而计算出相应的调蓄容积。
4. 调蓄容积计算软件除了水文模型,还有一些专门的软件可以用于计算水库的调蓄容积。
例如,"水保软件"是一款常用的水库调蓄容积计算工具,可以根据提供的水文数据和水库参数,进行调蓄容积的计算和分析。
总结起来,调蓄容积的计算公式取决于水库的设计和调度规程,以及所采用的水文模型和软件。
设计规程和调度规程是最主要的参考内容,而水文模型和软件则提供了更具体、更精确的计算方法。
在进行调蓄容积计算时,需要综合考虑多个因素,并且根据具体情况进行调整和修正,以获得正确的结果。