水利工程水利计算规范课件.ppt
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1、LOGO2-水利工程水利计算规范课件计算方法(成果可比性与合理性要求)一、总则1.0.8水利计算所采用的应,与所采用的基本资料相,并;参与工程规模和特征值比选的,并。水利计算所采用的与时,计算成果才具可比性。由于水利工程特征值之间带有一定关联性,组合起来方案很多,一般情况下采用逐个特征值进行比选,这时相关的其他特征值就要采用相应的合理数值,使水利计算成果具有可比性。1.0.9 进行水利计算,重视,并对所采用的模型、应用的实际资料进行,对计算成果应检查其。国家和行业现行的有关规范和标准要求一、总则1.0.10 进行水利计算,除符合本规范外,还符合国家和行业现行的有关规范和标准的规定。下列文件对于
2、本文件的应用是必不可少的。的引用文件,适用于本文件。的引用文件,其适用于本规范。本规范以各类水利工程水利计算的、等为主要内容,也涉及有关水利工程和等方面。水利计算中时,按照有关规范的规定进行工作。水利计算二、术语2.0.1 研究的、水利工程的及对河川径流和水力条件的等所进行的有关分析计算。1、根据中的规定,有关部门在防洪、供水、治涝、灌溉、发电、航运及环境保护等方面要求,设计工程的。2、开发任务要求,方案及相应的水利计算方式。3、的径流调节、洪水调节、回水、水库冲淤以及有关防洪、供水、治涝、灌溉、发电、航运等方面的,为及。4、进行上述各方面详细的水利计算,工程的效益指标和多年运行特性,上下游水
3、流情势的变化情况。5、对各方案进行、工程规模及其主要参数和特征值;工程运行方式。6、:1)水电站日调节非恒定流计算;2)水库放空计算;3)水库初期充蓄计算;4)水库水体突然泄放计算;5)水库防凌计算;6)水库分期开发的研究;7)其他有关问题的水利计算。动库容二、术语2.0.2 水库的水库容积。n 水库运用中,特别是洪水期的蓄泄过程中,库区水面线呈抛物线形状,这条抛物线以下的容积为相应坝前水位以下的动库容,其中,水面线与坝前水位水平面之间的容积为;水平面以下的容积为。,不仅取决于坝前水位,还与入库流量、出库流量、库区地形等直接相关;同一坝前水位的动库容随入库流量、出库流量变化而变化,不是固定值。
4、河道整治参数、种植结构、径流调节计算二、术语2.0.3 河道整治规划设计中的、等特征参数。2.0.4 种植结构是指一个地区或生产单位所种植农作物的、及其。2.0.5 根据工程开发任务要求,对所进行的计算。径流调节计算的内容:n 对的水量供需平衡进行计算,求出各种水利要素(如库水位、供水量、蓄水量、弃水量等)的时间过程及调节流量、调节库容和供水保证率三者之间的关系;n 研究之间的水量平衡,提出水文补偿、库容补偿、电力补偿的合理调度方式。优化调度、感潮河段二、术语2.0.6 基于一定系统优化理论,对水库运行规则进行调整,寻求入库径流过程与水库运行方式的最佳匹配。2.0.7 河流水位流速受潮汐影响的
5、河段。感潮河段系指水位、流速受潮汐影响的河段(包括感潮河网),如长江干流大通以下为感潮河段。3.1 基本资料收集与整理三、基本资料3.1.1 水利计算收集、资料。3.1.2 水利计算所需的资料:n 气象资料:降水、蒸发、气温、湿度、风向、风速、日照时数、地温、雾、雷电、霜期、冰期、积雪深度、冻土深度等。3.1.3 水利计算所需的资料:n 水文资料:实测的水(潮)位、流量、泥沙、冰情、水温等资料,洪、枯水水面线调查考证资料,以及设计洪水和设计洪水的地区组成、设计暴雨和设计涝水、设计洪峰流量及相应水位、坝(站)址水位流量关系曲线、水文预报资料等。n 农业、工矿企业、交通、能源、通信、文化教育等,洪
6、、潮灾害情况,以及的划资料。n 水文泥沙情势、用水要求等资料。三、基本资料3.1 基本资料收集与整理的面积、人口、房屋、耕地、城镇、文物古迹等,以及相应工程设计水平年的。n 国家或地方政府及其授权部门正式批准的工程所在河流的和,以及。3.1.4 水利计算所需的资料:n 满足的(含水下地形图)。n 满足高程控制精度要求的成果。资料。3.1.5 水利计算所需的资料:n 水库、分洪区、蓄涝区等水利工程不同高程的。n 分洪闸、退水闸、水库泄洪建筑物的。n 水力发电机组、泵站的。等。三、基本资料3.2 基本资料复核评价3.2.1 在进行水利计算前,检查基本资料是否符合设计任务、工程特点、设计阶段及设计精
7、度要求,查明其来源、精度、计算方法和存在问题,检验基本资料的。3.2.2 复核评价气象水文资料时,资料系列的长度、上下游水量平衡、上下游水位过程连续性、以及与邻近地区同步观测数据的一致性等方面,并人类活动可能的影响。必要时应通过现场调查、对比测验进行。资料,上下游水位相关、水位过程对照以及本站水位过程的连续性分析等方法进行;n 资料,历年水位流量关系曲线比较、流量与水位过程线对照、上下游水量平衡分析等方法进行。n 资料,设计依据站水沙关系分析、上下游含沙量或输沙率过程线对照、颗粒级配曲线比较等方法进行。三、基本资料3.2 基本资料复核评价3.2.3 复核评价时,应所用地形图的精度、比例尺和测绘
8、时间,河道地形突变(如跌坎、分汊等)部位横断面布置的控制性,并人类活动可能的影响。3.2.4 复核评价时,应资料是否与设计阶段精度要求一致,并人类活动可能的影响。的工程特性资料(如泄水建筑物泄水能力曲线等)应进行确定。n 采用的水库不同高程的容积曲线精度优于河道横断面法,而只能采用河道横断面法计算水库库容(楔形库容不在同一高程之下),因此。n 泄洪建筑物的准确与否对大坝安全关系很大。4.1 堤防四、防洪工程的水利计算4.1.1 水利计算,应分析选定,计算确定主要控制站的,推求相应河段的。4.1.2 江河、湖泊、海塘等堤防工程设计的,应根据保护对象的重要性,按国家的规定,分析选定。4.1 堤防四
9、、防洪工程的水利计算4.1.3 主要,应根据洪水资料和工程情况,采用确定。n当时,可进行,根据选定的防洪标准推算相应的设计洪水位。n当流域内的时,应将历年水位资料改正到相应于现阶段的河湖情况,再进行频率分析。n对于,其设计洪水位一般以实测或调查的最高洪水位为基础,考虑整体防洪对堤防的要求、堤防加高的经济合理性等方面,进行论证后确定。,基本取决于湖泊水位,愈往下游,洪水径流的影响愈小,而湖泊水位的影响愈大,河口段水位则基本上取决于湖泊水位。n当时,根据控制站洪峰流量系列进行频率分析,按选定防洪标准对应的设计洪峰流量,通过该站的水位流量关系,推算设计洪水位。当堤防为防洪工程系统的组成部分时,确定设
10、计洪峰流量时应考虑其他工程措施(水库、分洪区等)的作用。4.1 堤防四、防洪工程的水利计算4.1.4 主要,应根据实测的潮位资料,分析江河洪水与天文潮、气象潮的,按确定。4.1.5 的,应利用所在地区测站历年实测高潮位资料进行,根据设计防洪标准确定。的调查和成因分析,。感潮河段是指潮区界以下的河段,愈往下游,洪水径流的影响愈小,而天文潮与气象潮的影响愈大,河口段潮位则基本上取决于天文潮与气象潮。河口区海堤及沿海海堤的设计潮位,基本符合水文频率分析对资料一致性及随机性的要求,可以采用频率分析,选取设计频率的潮位。具体执行海堤工程设计规范(SL 435-2008)的相关规定。四、防洪工程的水利计算
11、4.1 堤防4.1.6 的,可根据控制站的,按该断面的,考虑等因素。防洪,应,并进行上下河段的,拟定全河段或分段的安全泄量。4.1.7 当时,确定堤防修建后河道安全泄量时。当上游有时,可采用,经后的下泄流量作为河道安全泄量。四、防洪工程的水利计算4.1 堤防4.1.8 的,应根据和,考虑等因素推算。4.1.9 推算采用的等参数,应根据率定。推算的成果,。对于河道内的,应根据实际的分流流量。推算水面线时,如河段洪水受到影响,至少应考虑及情况,取其。由于堤防的一般要比要求,且加高不易。根据,一般采取穿堤建筑物的设计水位比相同地点堤防设计水位的办法处理。4.2 分洪工程四、防洪工程的水利计算4.2.
12、1 包括、等,一般由、及等工程组成。4.2.2的水利计算中,应根据,拟定,分析确定、,并验算、洪水在分洪区内的等。4.2.3 的,应根据流域或区域、,以上下游河段和防洪控制站等作为,分析拟定。4.2.4 的,应根据防洪控制断面设计防洪标准的设计洪水地区组成进行,按超过控制断面安全泄量的超额洪量求得。4.2 分洪工程四、防洪工程的水利计算4.2.5 的,应考虑该分洪区的及、,以及等确定;进行时,安排的分洪区的应适当。在实际分洪时,影响分洪工程及时、有效运用的因素很多,特别是,一般难以做到很理想,故防洪规划中所安排的分洪区总的有效分洪容量一般要大于理想分洪量。4.2.6 的,应根据流域或区域防洪要
13、求,按照和分洪工程进行,并通过合理确定。设计分洪流量一般是由防洪方案中对需分洪河段上下游泄量情况进行分析比较后确定的,分洪工程应满足分泄这一流量的要求。在实际运用中,一般而言,分洪工程使用是有一定几率的,需根据分洪闸位置、进洪方式、分蓄洪区有效容积使用情况等,进行多方案综合比较加以确定,一般要。四、防洪工程的水利计算4.2 分洪工程4.2.7 的,应根据需及所确定。4.2.8 计算情况时,宜,建立,根据分洪区实际情况及分洪过程合理确定和,计算等,并进行。是作为该工程防洪安全的设计条件,故应考虑到在,这一水位一般出现在即将要分洪的时刻。若,则可建立计算设计水面线。等研究时,则可建立,以通过计算得
14、到分洪区设计水面线,并较详细了解分洪区内的水流流态。,根据选定。四、防洪工程的水利计算4.2 分洪工程4.2.9 的,应按及的,根据洪水特性分析制定。4.2.10 的水利计算中,应考虑 退水闸(站)的规模与运用规则,主要取决于,要根据对洪水特性分析的结果,以充分发挥分洪区作用及不加重下游防洪负担为原则分析制定。n,分洪后因会使分流河道。n,如在分洪区下游流回本河道会引起。n 会受到的影响。n 对可能对分洪量产生影响。n 可能对分洪量产生影响。四、防洪工程的水利计算4.2 分洪工程4.2.11,其分洪,应根据所在河道的,考虑确定。的,应在分析基础上,按确定;如,的设计水位需在分析历年洪水遭遇情况
15、的基础上,按考虑。4.2.12 确定后,应根据,进行,推算,确定的分洪工程规模及运用规则的。n 为了验证分洪闸的规模选择是否得当,应当根据水文系列、河道泄洪能力、河湖调蓄能力等进行洪水演进计算,分析是否达到了。以及据以计算分洪工程的及论证的。n 按满足检验分洪,内容应包括、等。n 按分洪工程运用规则,内容应包括原河道防洪控制断面水位、泄流能力,以及分洪区的蓄洪容积利用有效性等。4.3 水库四、防洪工程的水利计算4.3.1 方面的水利计算,应根据其,拟定,进行,确定水库的和大坝设计有关的。水库可承担多种水利任务,承担有下游防洪任务的只是一部分水库。但所有水库设计均需要进行洪水调节(调洪)计算,其
16、要求有所不同:n1 对于,主要是配合枢纽布置对泄洪建筑物形式、尺寸、高程的选择进行洪水调节计算,提出各及。n2 对于,除了上述内容以外,还需要研究的、,并考虑,确定水库的及相应的。4.3 水库四、防洪工程的水利计算4.3.2 应根据防洪任务、洪水类型及特性、洪水标准、下游河道特征及安全泄量、枢纽泄流能力等,结合水库其他综合利用要求,在对不同调度方式进行比较分析的基础上合理选择。防洪调度方式的可操作性和防洪效果至关重要,需要针对水库特点和工程条件,考虑防洪任务要求和各种影响因素,进行合理的选择。4.3.3 对于,应明确水库由调度转为调度的,处理好两者的,减小泄量的大幅度突变对等的。对于承担下游防
17、洪任务的水库,当时,注意调度方式的转换和衔接,可以采用的方法,尽量减小或避免因下泄流量一次变化过大而对下游产生的不利影响。4.3 水库四、防洪工程的水利计算4.3.4 对于,应在,依据水库运用条件、上游洪水及与下游区间洪水的遭遇组合特性、防护对象的防洪标准和防御能力情况,分别选择:水库运用条件包括:泄流能力、起调水位、最高洪水位等。承担下游防洪任务水库的调度方式见水库调度设计规范(GB/T 50587-2010)。n 当坝址至防洪控制点的、防洪控制点时,可采用调度方式。n 当坝址至防洪控制点的、防洪控制点洪水的,宜采用。时,可视资料情况,选择。4.3 水库四、防洪工程的水利计算4.3.5 对,
18、可适当考虑。一般。u 一般要求达0.70.8,达0.90.95;对于,要求有。u 在原则上;若要采用,必须对预报条件、各种可能的洪水遭遇和组成等进行专门论证与审查,确有把握时才在留有余地的条件下适当加以考虑。u 至于,目前的合格率还达不到要求,进行调度。4.3 水库四、防洪工程的水利计算4.3.6 对于,宜适合于对和的。调度方式应明确和,并宜划分出、等。在一个流域或一条河流上,有防洪作用的水库共同组成防洪体系中的拦蓄洪措施、对下游重要的防洪保护对象联合进行防洪调度时,设计水库往往除了承担对下游直接保护对象的防洪任务外,还需要配合其他水库进行洪水调度,以达到对共同保护对象的防洪目标。对于承担这种
19、双重防护对象任务的水库,一般,分别适合于的防洪调度,并明确两调度方式的、和,阐明。4.3 水库四、防洪工程的水利计算4.3.7 对于,拟定的应。4.3.8 对于,水库无论采用何种,均应使总的。包括和等的限制条件。,最好拟定,如,洪水调度运用时,主要针对进行控泄,对尽快下泄,以尽量使滩库容少淤。水库洪水调度方式存在。但如不加限制,有可能出现最大下泄流量大于本次洪水的洪峰流量,这就人为加大了洪灾,是不允许的。4.3 水库四、防洪工程的水利计算4.3.9 水库可根据水库特性选用以下方法进行。n 对于,可采用进行计算。对于,应进行计算,并后选定。n 当时,应采用入库设计洪水和进行计算。n 对于,宜按进
20、行计算。4.3 水库四、防洪工程的水利计算 是在重视基本资料基础上,需要选择合适的计算方法,并注意以下情况。对于一般的水库,特别是坝前比较宽阔的湖泊型水库,实际观测资料证明仅考虑静库容进行洪水调节计算已基本反映了实际情况,成果已较可靠,但要注意:按符合的条件选定;当时,应从出发考虑,分别求出。动库容法常应用于:地理位置十分重要,或承担下游某些重要防洪任务的水库;库尾开阔、楔形库容占动库容比重较大的水库;采用补偿调洪方式,且泄流量“前大后小”等情况的水库。4.3 水库四、防洪工程的水利计算 非恒定流法是动库容调洪计算的水力学方法,直接将采用洪流演进方法进行水库调洪计算。这种方法,但。非恒定流法动
21、库容调洪计算时,为、为由或,并应注意:1)根据具体情况选择,并相应确定、。2)必须与利用相协调。3)应采用实测洪水资料。4)应采用几种典型的实测洪水过程资料对计算模型加以,后才能在设计中使用。入库洪水与坝址洪水比较,前者为调洪的不利因素,故对于洪水调节计算,一般采用。如因资料条件不具备而采用时,要估计改为入库设计洪水后可能产生的影响,在应用洪水调节计算成果时留有余地。4.3 水库四、防洪工程的水利计算4.3.10,应采用进行洪水调节计算。时,还。4.3.11 进行时,除主要考虑泄洪外,可考虑。但如遇某一或时,。多沙河流发生大洪水时,泥沙量也是很大的,在水库调洪过程中,泥沙会有明显的冲淤,当其数
22、量较大时,就可能影响到调洪成果,这与少沙河流是有明显不同的,需要应考虑这种影响。关于,可以,但如果发生的洪水已使电站不能运行(如水头大于最大水头或小于最小水头、洪水标准超过厂房设计洪水标准等),则在进行这一洪水的凋洪计算时就。至于,一般过水能力不大,要用来泄洪需采取一定的工程措施,比较复杂,故。4.3 水库四、防洪工程的水利计算4.3.12,应流域防洪规划,防护对象的要求和应达到的防洪标准,设计洪水的地区组成成果、下游河道安全泄量及水库调度运用方式,洪水调节计算确定。n 水库防洪库容的确定是十分复杂的课题,牵涉到诸多因素。一般来说,很少有仅用水库来解决流域防洪问题的,总是要在整体的防洪安排下,
23、采用堤防、河道整治、分蓄洪工程、水库等来共同达到一定的防洪标准。n 因此,在整体防洪标准确定后,要考虑下游河道安全泄量的可能变化、水库的调洪方式,以及防洪与兴利可能结合的程度,通过多方案比较,综合考虑各种因素后进行选择。n 有时,防洪标准还要进行论证,则要确定不同防洪标准的防洪库容,并相应求出其他指标,参与技术经济比较选定防洪标准。4.3 水库四、防洪工程的水利计算4.3.13 对于,若淹没的河道槽蓄量较大,致使下游河段防洪标准明显降低时,宜作为补偿。4.3.14 水库防洪库容确定后,应通过方案比较确定相应的。对于低水头水利枢纽,往往采取“来多少、泄多少”的调度方式,如果兴建后淹没的河槽蓄量较
24、大,则实际上将使洪水加大,加重了下游的防洪负担。故必要时宜设置一部分防洪库容对洪水进行调节加以补偿。水库的设计、校核洪水位是汛期和非汛期的外包值,因此,是不能低于正常蓄水位的。4.3.15,应根据工程等级,按有关规范规定的设计、校核标准,以相应的设计洪水过程线和调度运用方式,进行洪水调节计算确定,。4.3 水库四、防洪工程的水利计算4.3.16 进行确定设计、校核洪水位,其应根据水库情况按以下原则确定。1、的水库,为安全起见,宜以。2、的水库,一般以。为降低大坝高度或减少最大泄量而。的水库,的,加上洪水地区组成的复杂性,防洪库容的蓄水情况较难掌握,往往是只要库水位低于防洪高水位就要对下游补偿,
25、故如在进行设计、校核洪水的洪水调节计算时计入了防洪库容的调蓄作用,往往不够可靠。在,可以考虑不计防洪库容的作用,即。,对于大部分水库来说从防洪高水位起调与从防洪限制水位起调比较,但却。的水库,水位在正常蓄水位以下时一般不会泄洪,故应从,但有时因地质、淹没、泄洪消能等原因需考虑增大调洪能力从而在正常蓄水位以下时,则洪水调节计算显然应从此水位起调。4.3 水库四、防洪工程的水利计算分期防洪调度对促使防洪兴利结合、提高水库综合效益是很有好处的,在已成水库的运行管理中目前已作为主要的挖潜措施进行推广。在设计阶段,也有一些使用成功的例子,故在条件具备时也是可以考虑的。其中要特别注意的,就是。但在实际工作
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