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。