水力学——经典题目分析.doc

'水力学一一经典题目分析题一年调节水库兴利调节计算要求：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m3o表1水库来、用水及蒸发资料(P二75%)表2水库特性曲线解：(1)在不考虑损失时，计算各时段的蓄水量由上表可知为二次运用，V1?646O(万m3),V2?1880(万m3),V3?1179(万m3),V4?3512(万m3),由逆时序法推出V兴?V2?V4?V3?4213(万m3)。釆用早蓄方案，水库月末蓄水量分别为：2748m3>4213m3>>4213m3>3409m3>2333m3.2533m3>2704m3>3512m3>1960m3>714m3>04213m3经检验弃水量二余水■缺水，符合题意，水库蓄水量二水库月末蓄水量+V死，见统计表。 (2)在考虑水量损失时，用列表法进行调节计算：11V?(V1?V2),即各时段初、末蓄水量平均值，A?(A1?A2),即各时段 初、末水面积22平均值。查表2水库特性曲线，由V查出A填写于表格，蒸发损失标准等于表一中的蒸发量。蒸发损失水量：W蒸二蒸发标准?月平均水面面积?1000渗漏损失以相应月库容的1%,渗漏损失水量二月平均蓄水量?渗漏标准损失水量总和二蒸发损失水量+渗漏损失水量考虑水库水量损失后的用水量：M?W用?W损多余水量与不足水量，当W来?M为正和为负时分别填入。（3）求水库的年调节库容，根据不足水量和多余水量可以看出为两次运用且推算出兴利库容V兴?V2?V4?V3?4462（万m3）,V总?4462?300?4762（万m3）。（4）求各时段水库蓄水以及弃水，其计算方法与不计损失方法相同。（5）校核：由于表内数字较多，多次运算容易出错，应检查结果是否正确。水库经过充蓄和泄放，到6月末水库兴利库容应放空，即放到死库容30万m3。V?到最后为300,满足条件。另外还需水量平衡方程?W??W??W??W來用损弃?0,进行校核14862?12579?443?1085?0,说明计算无误。图1-2水库乙V关系曲线（6）计算正常蓄水位，就是总库容所对应的高程。表2水库特性曲线,即图l-l,l-2o得到Z〜F,Z〜V关系。得到水位865.10m,即为正常蓄水位。表 1-3计入损失的年调节计算表见下页。图1-1水库Z-F关系曲线 题二水库调洪演算耍求：（1）推求拦洪库容；（2）最大泄流量qm及相应时刻；（3）水库最高蓄水位；（4）绘制来水与下泄流量过程线资料：开敞式溢洪道设计洪水过程线如下表1,水库特征曲线如表2,堰顶高程140m,相应容305X104m3,顶宽10m,流量系数m=1.6,汛期水电站水轮机过水流量QT=5m3/s，计算时段At采用lh或0.5h。表1洪水过程线（P=l%）解:根据已知条件计算并绘制q二f（V）关系曲线由q益?M1BH,Ml?1.6,B?10m,根据不同库水位计算H与q,再由表2水库特性曲线得相应V并将结果列于下表，绘制q二f（V）关系曲线如2-2图。曲线计算表中第一行为堰顶高程140m以上的不同库水位;第二行堰顶水头H,等于库水位Z减去堰顶高程；第三行溢洪道下泄流量由q益?M1BH,求得第四行为发电量为；第五行为总的下泄流量；第六行为相应的库水位Z的库容V,由表2水库特性曲线查得，即图24。5m3/s2323图2-1水库乙V关系曲线图2-2某水库q二f（V）关系曲线（2）确定调洪起始条件。由于本水库溢洪道无闸门控制因此起调水 位亦即防洪限制水位取为与堰顶高程齐平，即140rm相应库容为305?104m3,初始下泄流量为发电流量5m3/so（3）计算时段平均入库流量和时段入库水量。将洪水过程线划分计算时段，初选计算时段?t?lh?3600s填入第一列，表中第二列为按计算时段摘录的入库洪水流量，计算时段平均入流量和时段入库水量，分别填入三四列。例如第一叩寸段平均入库流量Ql?Q25?30.3Q?Q2??17.65（m3/s）,入库水量为：l?t?3600?17.65?6.354（万m3）222（4）逐时段试算求泄流过程q〜t。因时段末出库流量q2与该时段内蓄水量变化冇关，例如，第一吋段开始，水库水位Zl?140m,H?0,ql?5m3/s,Vl?305万m3。己知Ql?5m3/s,Q2?30.3m3/s,假设q2?6.05m3/s,则第一时段蓄水量变化值?V?ql?q2?t?36002?5.525?1.989（万m3）,Ql?Q2ql?q2??t?4.365（万m3）,吋段末水库蓄水量22V2?Vl??V?305?4.365?309.365（万m3）,查V二f（Z）曲线得Z2?140.13m,查上图q二f（V）关系曲线，得q2?6.05m3/s,与原假设相符。如果不等需要重新假设， 直到二者相等。以第一时段末V2,q2作为第二时段初Vb，ql,重复类似试算过程。如此连续试算下去，即可得到以时段为lh作为间隔的泄流过程q〜t。由V查图2-lV=f（Z）关系分别将试算填入表2-5中。第0〜lh试算过程见表2-4o表2・4(第0〜2h)试算过程(5)根据表2・5中(1)、(5)栏可绘制下泄流量过程线;第⑴、(9)栏可绘制水库蓄水过程线；第(1)、(10)栏可绘制水库调洪后的水库水位过程。(6)绘制Q~t,q~t曲线，推求最大下泄流量qmax按初步计算时段?t?lh,以表2・5中第(1)、(2)、(5)栏相应数值，绘制Q〜t,q~t曲线,如图2-6-由图可知,以?t?lh,求得的qm?17.06m3/s未落在Q〜trftl线上(见图虚线表示的q〜t段)，也就是说在Q〜t与q〜t两曲线得交点并不是qm值。说明计算时段?t在五时段取得太长。将计算时段?t在4h与5h之间减小为0.4h与0.2h,重新进行试算。则得如表2・5中的第(6)栏相应t?4.4h、4.6h、4・8h的泄流过程。以此最终成果重新绘图，即为图2・6以实线表示的q〜t过程。最大下泄流量qm发生在t?4.8h时刻，正好是q〜t曲线与Q〜t曲线得交点即为所求。图2・6水库设计洪水过程线与下泄流量过程线(7)推求设计调洪库容V设和设计洪水位Z设。利用表2・5中的第(9)栏各时段末的库容值V,由库容曲线上即可查得各时段末的相应水位乙 即表中第(10)栏。qmax?17.06(m3/s)的库容为341.41万m3减去堰顶高程以下库容305万m3,即：V设?36.41万m3,而相应于36.41万m3的库水位，即为Z设？140.80m。题三小型水电站的水能计算11-15.某以发电为主的年调节水电站，某设计枯水年各月来水如表1M0所示，该水库的兴利库容为100(m3/s),供水期上游平均水位40m,下游平均水位20m,A?7,处理倍数C?3.0o每月按30・4d计算。(1).推求水库供水期和蓄水期的调节流量(不计损失)。(2).改水电站保证出力是多少？(3).水电站的装机容量是多少(100kW的倍数)？(4).3月份发电量是多少？解：(1)保证出力计算采用设计代表年法计算保证出力，即对设计枯水年进行水能计算(表1),具体步骤如下：水库按等流量调节，假设供水期为口月至次年4月，所以供水期6个月的调节流量为QP供 W供?V兴(5?5?5?5?5?5)?110???23.33(m3/s)T供6此流量与天然来水流量比较，发现5、9、10月的天然流量均小于QP供，所以假设不成立，应重新进行调节计算；取10月至次年5月为供水期，则调节流量为QP供W供?V兴(10?5?5?5?5?5?5?10)?110???20(m3/s)T供8此流量与9月份的天然来水量相等,所以供水期为10月至次年5月,供水期调节流量为20m3/So现设9月为不蓄不供期，6、7、8月为蓄水期，蓄水期流量按等流量调节计算，调节流量为QP蓄？W蓄・V兴(70?80?80)-110??40(m3/s)T蓄3因为求得的蓄水期调节流量大于9月天然来水量，所以蓄水期的调节流量为40m3/So(2)已知供水期上下游水位差H?40?20?20(m),A?7,由 NP?A?Q?H计算出每月平均出力。下表止NP?2800kW(2).装机容量的确定由于己知出力倍比系数C?3.0,由倍比法确定装机容量为N装?C?NP?3.0?2800?8400kW(3).3月份的发电量计算每月按30.4d计算，由公式E月？730N月，(每月按30.4d计)E3月?730?2800?2044000kWh'