FCD13010 FCD 水利水电工程初步设计阶段 日调节不稳定流计算大纲范本 水利水电勘测设计标准化信息网 1997年8月
1 FCD13010 FCD 水利水电工程 初步设计阶段 日调节不稳定流计算大纲范本 水利水电勘测设计标准化信息网 1997 年 8 月
水电站技术设计阶段 日调节不稳定流计算大纲 主编单位 主编单位总工程师 参编单位 主要编写人员 软件开发单位 软件编写人员: 勘测设计研究院 年月
2 水电站技术设计阶段 日调节不稳定流计算大纲 主 编 单 位: 主编单位总工程师: 参 编 单 位: 主 要 编 写 人 员: 软 件 开 发 单 位: 软 件 编 写 人 员: 勘测设计研究院 年 月
目次 1.工程概况 2.基本资料 3.设计原则 4.设计方法及内容 44449 5.应提供的设计成果
3 目 次 1. 工程概况 ....................................................4 2. 基本资料 ....................................................4 3. 设计原则 ....................................................4 4. 设计方法及内容................................................4 5. 应提供的设计成果..............................................9
1工程概况 提示:简述水电站的位置、大坝的高度及各特征水位,各特征库容,如:总库容、防洪库 容、兴利库容、死库容等,水电站的装机台数、单机容量、总装机容量、各台机 的发电流量,各泄洪设备的位置、底槛高程及泄流能力等 2基本资料 2.1规划设计的水电站,应根据电网要求,提供几种可能的日调节方式,即日负荷或下泄 流量过程线,已建水电站还应有目前使用的日调节方案,包括日负荷图或下泄流量过程。若 提供的为日负荷图,则还需提供水库水位、厂房尾水水位、流量关系及出力系数,水库库容 曲线,水库调度图等。 2.2水电站下游受日调节影响河段的纵横断面图。 2.3水电站下游受日调节影响河段及河段上、下游附近的水文站、水位站实测的水位、流 量、水面比降、糙率等资料及计算河段洪水调查资料。 3设计原则 3.1水电站发电要求,包括最小负荷及最大负荷的变化范围 3.2水电站下游航道的航运要求 目前及其发展水平年的航道概况,航运船只吨位吃水深度、年运输能力、要求的最小 流量、航深及水位日或时变幅等 3.3下游灌溉、供水要求 水电站日调节影响河段各主要灌溉渠道进水口高程及水位流量关系,各主要泵站的取 水口高程,引水流量。各供水单位的取水口位置、高程、供水时间及供水量 34防洪要求 各防洪点的防洪标准,防洪水位或流量。 4设计方法及内容 水电站一般都担负电网的调峰任务,日内负荷变化较大,其下泄流量过程变化也很大 所以,水电站尾水及其在下游河道的运动要素随时间不断变化,属于不稳定流,可用圣维南 方程表达,即
4 1 工程概况 提示: 简述水电站的位置、大坝的高度及各特征水位，各特征库容，如：总库容、防洪库 容、兴利库容、死库容等，水电站的装机台数、单机容量、总装机容量、各台机 的发电流量，各泄洪设备的位置、底槛高程及泄流能力等。 2 基本资料 2.1 规划设计的水电站，应根据电网要求，提供几种可能的日调节方式，即日负荷或下泄 流量过程线，已建水电站还应有目前使用的日调节方案，包括日负荷图或下泄流量过程。若 提供的为日负荷图，则还需提供水库水位、厂房尾水水位、流量关系及出力系数，水库库容 曲线，水库调度图等。 2.2 水电站下游受日调节影响河段的纵横断面图。 2.3 水电站下游受日调节影响河段及河段上、下游附近的水文站、水位站实测的水位、流 量、水面比降、糙率等资料及计算河段洪水调查资料。 3 设计原则 3.1 水电站发电要求，包括最小负荷及最大负荷的变化范围 3.2 水电站下游航道的航运要求 目前及其发展水平年的航道概况，航运船只吨位吃水深度、年运输能力、要求的最小 流量、航深及水位日或时变幅等。 3.3 下游灌溉、供水要求 水电站日调节影响河段各主要灌溉渠道进水口高程及水位流量关系，各主要泵站的取 水口高程，引水流量。各供水单位的取水口位置、高程、供水时间及供水量。 3.4 防洪要求 各防洪点的防洪标准，防洪水位或流量。 4 设计方法及内容 水电站一般都担负电网的调峰任务，日内负荷变化较大，其下泄流量过程变化也很大。 所以，水电站尾水及其在下游河道的运动要素随时间不断变化，属于不稳定流，可用圣维南 方程表达，即
连续(质量守恒)方程 a. a(A+Ao) 动力(动量守恒)方程 0b(O2/A) ch CX +8A a+S0)=0 式中: 有效过流面积 A—无效的(滩地槽蓄)断面面积 X沿河道的纵向距离 t—时间 沿河道单位直线距离的旁侧入流或出流(入流为正,出流为负) 重力加速度 S——摩阻比降; 断面收缩或放宽系数 不稳定流计算可分为两大类即水文学方法和水力学方法。由计算的目的、要求、计算 精度和资料条件等的不同,确定采用哪种方法。 4.1水文学方法 提示:(1)水文学方法是水力学方法的一种简化,是洪水波在河道中演进的一种近似分析 方法。它适用于规划或预可行性阶段使用,要求在演算河段中有水文测站, 实测多年的水位流量资料,以便率定各计算参数。从精度方面看,它适用于 水电站日调节不稳定流流量变化较小,洪水波加速度影响与河道摩阻相比可 以忽略的情况。 (2)水文学方法很多,最常用的有经验槽蓄曲线法、特征河长法、马斯京根法和波 达波夫半图解法(或称蓄率中线法)等。这类方法的共同特点是设法寻找相对 稳定的单一槽蓄曲线,以代替圣维南方程中的动力方程,再与连续方程联立 求解 (1)波达波夫半图解法 一河段的槽蓄量是河段水位或某一断面流量的函数,在不稳定流情况下还是水面附加 比降的函数。如果可以求得某一槽蓄方程,它是下游断面流量的单一函数,则可用波达波夫 半图解法进行流量演算。将槽蓄方程和连续方程改写成如下形式: (+-2)=f(Q2
5 连续(质量守恒)方程 Q X A A t + q + − = （ 0） 0 (1) 动力(动量守恒)方程 Q X Q A X gA h X + + + St + S = （ ） （ 2 0 0 / ) (2) 式中： A–––– 有效过流面积； A0––––无效的(滩地槽蓄)断面面积； X–––– 沿河道的纵向距离； t –––– 时 间； q –––– 沿河道单位直线距离的旁侧入流或出流(入流为正，出流为负)； g –––– 重力加速度； St–––– 摩阻比降； S0–––– 断面收缩或放宽系数。 不稳定流计算可分为两大类即水文学方法和水力学方法。由计算的目的、要求、计算 精度和资料条件等的不同，确定采用哪种方法。 4.1 水文学方法 提示: (1) 水文学方法是水力学方法的一种简化，是洪水波在河道中演进的一种近似分析 方法。它适用于规划或预可行性阶段使用，要求在演算河段中有水文测站， 实测多年的水位流量资料，以便率定各计算参数。从精度方面看，它适用于 水电站日调节不稳定流流量变化较小，洪水波加速度影响与河道摩阻相比可 以忽略的情况。 (2) 水文学方法很多，最常用的有经验槽蓄曲线法、特征河长法、马斯京根法和波 达波夫半图解法(或称蓄率中线法)等。这类方法的共同特点是设法寻找相对 稳定的单一槽蓄曲线，以代替圣维南方程中的动力方程，再与连续方程联立 求解。 (1) 波达波夫半图解法 一河段的槽蓄量是河段水位或某一断面流量的函数，在不稳定流情况下还是水面附加 比降的函数。如果可以求得某一槽蓄方程，它是下游断面流量的单一函数，则可用波达波夫 半图解法进行流量演算。将槽蓄方程和连续方程改写成如下形式： ( ) ( ) W t Q f Q + = 2 2 2 (3)