水能利用-径流调节

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第二章 径流调节 3、年径流量及设计年径流量
3.2 影响年径流量的因素
流域下垫面条件 流域下垫面因素:地形、地质、土壤、植被、湖泊、沼 泽和流域调节作用等。 主要从两方面影响年径流量： 通过流域蓄水增量影响年径流量的变化 通过对气候因素的影响间接地对年径流量发生作用
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第二章 径流调节 3、年径流量及设计年径流量
• 明显的地区性规律 –在同一水文区域内，同一时期，相邻河流的径流变化 具有一定的相似性，称为水文同步性。
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第二章 径流调节 3、年径流量及设计年径流量
3.1 年径流量 定义： 在一个年度内，通过河流某一断面的水量， 称为该断面以上流域的年径流量。
表示方法：
年平均流量Q（m3/s） 年径流深Y（mm） 年径流总量W（104m3或108m3） 年径流模数M [L/(s· km2) 或m3/km2]
量之比α =Y/P 长江：年均降雨量1070.5mm, 年均径流深526mm 黄河： 464.4mm, 83.2mm
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第二章 径流调节
例：某坝址控制的流域面积为380km2，多年平均降雨量788 mm。有控制站的历年系列实测水文资料，计算水文参数如 下：
• 多年平均流量Q= 5.51 m3/s • 多年平均径流量W = 5.51*365*24*3600 =173778232.13 m3 –近似1.738亿m3 • 径流深Y = 173778232.13/(1000*380) = 457.3 mm • 径流系数α = 457.3/788=0.58
地球上的水循环？
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描述流域形状特征的几个指标
• 河源、河口、干流、支流： • 流域面积F:流域的封闭分水线内，区域在平面上的投影面积。 • 流域长度L:流域的轴线长度。以流域出口为中心画许多同心圆， 由每个同心圆与分水线相交作割线，各割线中点顺序连线的长度 即为流域长度。流域长度通常可用干流长度代替。
（2）频率计算：
2.4 设计年径流量的年内分配 选取丰、中、枯作为设计典型年。 按照水电站的设计保证率P0来确定
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第二章 径流调节 5、设计洪水
水利工程防洪安全：
专门防洪任务。
自身防洪任务。
设计洪水：
设计洪峰 设计洪量
洪水过程线
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第二章 径流调节 5、设计洪水
例：三峡工程
“万年一遇”的洪水洪峰峰值为每秒113000立方 米，“千年一遇”的洪水洪峰峰值为每秒98800 立方米，“百年一遇”的洪水洪峰峰值为每秒 83700立方米。“二十年一遇”的洪水洪峰峰值 为每秒72300立方米，“十年一遇”的洪水洪峰 峰值为每秒66000立方米。 是使用宜昌海关水位、水文站观测资料和历史 调查洪水资料并按相关的统计学理论计算确定 的。
流量(m /s)
3
40 30 20 10 0 1 2 3 4 5 6 月 7 8 9 10 11
流量(m3 /s)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
20 10 0
12
1
2
3
4
5
6 月
7
8
9
10
11
12
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• 具有季节性的变化规律 –由于气候和降水随着一年四季而周期性变化，因而河 川径流具有季节性的周期变化。洪水期和枯水期交替 出现。
兴利库容（调节库容）：正常蓄水位与死水位间的库容，用以调节径流，提 高枯水时的供水量或水电站出力。 水库消落深度（工作深度）：正常蓄水位与死水位的高程差。
第二章 径流调节
（三）防洪限制水位（Z限）
防洪限制水位：水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位。它是水库汛期防 洪运用时的起调水位。根据洪水特性和防洪要求，对汛期不同时期分段拟定， 把Z限定在Z蓄以下时，防洪库容与兴利库容将有所结合，从而减小专用防洪 库容。
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第二章 径流调节 4、设计年径流量的推求
（2）频率计算：
2.3 理论频率曲线绘制 适线法
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第二章 径流调节 4、设计年径流量的推求
（2）频率计算：
2.3 理论频率曲线绘制 适线法
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第二章 径流调节 4、设计年径流量的推求
（2）频率计算：
2.3 理论频率曲线绘制
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第二章 径流调节 4、设计年径流量的推求
3.2 影响年径流量的因素
人类活动 人类活动对年径流的影响，包括直接与间接两个方面。
直接影响如跨流域调水；
间接影响如修建水库、塘堰等，改变流域下垫面情况。
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第二章 径流调节 3、年径流量及设计年径流量
3.3 设计年净流量含义： 根据用水部门确定的设计 频率，确定该设计频率下 相应的年径流量。
设计年净流量计算的任务： 确定设计年径流量和年内 分配，揭示多年和年内径 流分配规律。 设计年净流量计算的方法： 概率理论。
本依据。
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第二章 径流调节
(一)死水位Z死和死库容V死
死水位：在正常运用的情况下，
允许水库消落的最低水位。 死库容（垫底库容）：死水位以 下的水库容积。 死库容一般用于容纳水库泥沙、 抬高坝前水位和库内水深，一般不 参与径流调节。
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第二章 径流调节
（二）正常蓄水位（Z蓄）和兴利库容（V兴） 正常蓄水位：水库在正常运用情况下，为满足设计兴利要求而在开始供水 时应蓄到的最高水位。又称正常高水位或设计蓄水位。它决定水库的规模、 效益和调节方式。
2.3 理论频率曲线绘制 皮尔逊III型曲线的绘制步骤和适线法： 1. 根据现有资料，计算正常径流量Q0 ，变差系 数Cv和偏态系数CS 。 2. 根据计算的变差系数Cv和偏态系数CS ，查找 皮尔逊III型曲线表得值，算出对应的流量绝对 值。 3. 绘制理论频率曲线。 4. 将绘制的理论频率曲线和经验点群相比较。 若不理想，调整Cv和CS ，重新绘制理论频率曲 线，使得两种曲线匹配较好，称为适线法。
2）流量Q：在单位时段内，通过河流某一断面的水量， m3/s。
3）径流量W：在T时段内，通过河流某一断面的累积 水量称为径流量，m3。
根据T的不同，有日、月、季、年分，但多年平均值趋向于一较稳 定值。
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第二章 径流调节 4）径流深Y：在T时段内，将径流总量W 平铺在流 域面积F (km2)上的水深，mm，则 Y=W/(1000F)=QT /(1000F) 5）径流模数M: 单位流域面积上的平均流量，m3 / (s.km2),则 M=Q / F 6)径流系数α :在T时段内，表示降雨形成的径流量与降雨
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第二章 径流调节 5、设计洪水
例：三峡工程
遇到不大于百年一遇的洪水，三峡大坝可控制枝城站 最大流量不超过每秒56700立方米，不启用分洪工程， 沙市水位可不超过44.5米，荆江河段可安全行洪。如 果遇到千年一遇的洪水，经三峡水库调蓄，通过枝城 的相应流量不超过每秒80000 立方米，配合荆江分洪 工程和其他分蓄洪措施的运用，可控制沙市水位不超 过45米，从而可避免荆江南北两岸的洞庭湖平原和江 汉平原地区可能发生的毁灭性灾难，实现防洪目标。
第二章 径流调节 3、年径流量及设计年径流量
3.2 影响年径流量的因素
气候因素 在湿润地区——年降水量与年径流量关系密切，年降水 量对年径流量起着决定性作用，而流域蒸发的作用相对 较小
在干旱地区——降水和蒸发都对年径流量起着相当大的 作用
对于以冰雪补给为主的河流——年径流量主要取决于前 一年的降雪量和当年的气温
专门防洪任务
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第二章 径流调节 5、设计洪水
例：三峡工程
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第二章 径流调节
第二节 水库特性
一、水库的特性 一般用来反映水库地形特性的曲线称为水库 特性曲线，有水库水位与面积关系曲线和水库水 位与容积关系曲线，简称水库面积曲线及水库容 积曲线。
(一)水库面积和容积特性曲线
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第二章 径流调节 (二)水库容积特性曲线（面积曲线的积分曲线）
第二章 径流调节
第一节 河川径流
第二节
第三节
水库特性
兴利调节的分类
第四节
第五节 第六节
设计保证率和设计代表期
兴利调节计算和时历列表法 洪水调节计算方法
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第二章 径流调节
第一节 河川径流（在河槽里运动的水流）
在我国，径流多由降 雨所形成。河川径流 形成的过程非常复杂， 一般要经历降水、 蓄渗（入渗）、产流 和汇流几个阶段。
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第二章 径流调节 2、河川径流基本特性
• 多变的（随机的） –河川径流年与年之间的变化是很大的。我们把年平均流量 较大的那些年份称为丰水年，年平均流量较小的那些年份 称为枯水年，年平均流量接近于多年平均值的那些年份称 为中水年，径流的这种变化称为年际变化。
70 60 50 30 1973-1974年度（丰水） 40 1964－1965年度（枯水）
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第二章 径流调节 二、水库的特征水位和特征库容 特征水位：水库工程为完成不同任务在不同时期 和各种水文情况下，需控制达到或允许消落的各种库 水位。 特征库容：相应于水库特征水位的水库容积。
特征水位及其相应的库容体现了水库利用和正常
工作的各种特定要求，是规划设计阶段确定水工建筑
物尺寸（如坝高、溢洪道宽度）及估算工程效益的基
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第二章 径流调节 5、设计洪水
例：三峡工程
对于工程本身而言，其防洪标准是按照千年一 遇设计、万年一遇加10%校核，即当峰值为每 秒98800立方米的千年一遇洪水来临时，大坝 本身仍能正常运行，三峡工程各项工程、设施 不受影响，可以照常发电；当峰值流量为每秒 113000立方米的万年一遇洪水再加10％时， 大坝主体建筑物不会遭到破坏，三峡大坝仍然 是安全的，部分设施正常使用功能可能会受到 影响。 自身防洪安全
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第二章 径流调节 4、设计年径流量的推求