華科大水電能源學(xué)課件第3章 水利水能計(jì)算

第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)第三章

水利水能計(jì)算

3.1概述一、水利計(jì)算

水利計(jì)算的任務(wù)：從整體上提出規(guī)劃，并對水資源進(jìn)行合理的運(yùn)用和控制。水利水能計(jì)算包括有水利計(jì)算和水能計(jì)算兩個部分，其中：第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

水利計(jì)算的內(nèi)容包括：對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)（興利調(diào)節(jié)）、洪水調(diào)節(jié)（防洪控制）、回水（動庫容）和洪水演進(jìn)（水庫下游斷面洪水過程）等計(jì)算。

水利計(jì)算的參數(shù)包括：求出設(shè)計(jì)保證率、水庫調(diào)節(jié)流量和有效庫容的關(guān)系，確定各時段的調(diào)節(jié)流量、水庫蓄水量、水庫上下游水位等。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)二、水能計(jì)算

在水利計(jì)算的基礎(chǔ)上，針對水電站的設(shè)計(jì)和運(yùn)行，計(jì)算出水電站的保證出力、多年平均發(fā)電量等。其中：水電站的保證出力是指符合設(shè)計(jì)保證率要求的某一枯水時期的平均出力。它是確定水電站在電力系統(tǒng)中能可靠承擔(dān)負(fù)荷的能量額及水電站本身裝機(jī)規(guī)模的依據(jù)之一。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)3.2水庫調(diào)節(jié)性能的分類1、按水庫調(diào)節(jié)周期的長短分類一、水庫調(diào)節(jié)性能的三種分類方法

分為日調(diào)節(jié)、周調(diào)節(jié)、年調(diào)節(jié)（包括不完全年調(diào)節(jié)和季調(diào)節(jié)）和多年調(diào)節(jié)水庫。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)（1）日調(diào)節(jié)水庫

水庫庫容較小，僅能將一晝夜的來水按照用水及用電要求進(jìn)行徑流重新分配。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)（2）年調(diào)節(jié)水庫

在一年中重新分配河流的水量，即把一年中洪水期多余水量存在水庫中，供枯水期使用。水庫的調(diào)節(jié)期為一年。蓄水棄水供水第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)2、按水庫的任務(wù)分類

分為單目標(biāo)水庫和多目標(biāo)水庫：

只能滿足一個用水部門用水要求的水庫稱為單目標(biāo)水庫；

能同時滿足兩個以上部門用水要求的水庫稱為多目標(biāo)水庫。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)3、按水庫的作用分類

分為單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)水庫、聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)水庫和反調(diào)節(jié)水庫：

單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)水庫：指沒有其它水庫配合運(yùn)用的水庫；

聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)水庫：指河流上下游或干支流有兩個以上的水庫聯(lián)合運(yùn)行；

反調(diào)節(jié)水庫：指當(dāng)水庫調(diào)節(jié)方式不能同時滿足兩個用水部門要求時，需在該水庫的下游另建水庫，以滿足不同用水部門用水方式的矛盾。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)二、水庫調(diào)節(jié)性能的判斷

水庫為了實(shí)現(xiàn)某種調(diào)節(jié)任務(wù)，必須具有適當(dāng)?shù)乃畮烊莘e。一般根據(jù)水庫的庫容系數(shù)和調(diào)節(jié)系數(shù)來判斷水庫的調(diào)節(jié)性能。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)1、庫容系數(shù)

指水庫有效庫容與入庫多年平均年水量之比。庫容系數(shù)愈大，則水庫的調(diào)節(jié)性能愈好。庫容系數(shù)調(diào)節(jié)性能2-3%日調(diào)節(jié)5-25%季調(diào)節(jié)、不完全年調(diào)節(jié)、年調(diào)節(jié)30-50%多年調(diào)節(jié)第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)2、調(diào)節(jié)系數(shù)

指水庫在設(shè)計(jì)保證率條件下調(diào)節(jié)流量與壩址處多年平均流量之比。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)一、水庫的特性曲線1、水庫面積曲線3.3水庫及其特性

指水庫水位與水庫面積之間的關(guān)系曲線。水庫面積系指某一高程的等高線和壩軸線所包圍的面積。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)2、水庫容積曲線

指水庫水位與水庫容積之間的關(guān)系曲線。水庫容積曲線是由水庫面積曲線推算而來的：式中：第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)3、考慮動庫容的水庫容積曲線

當(dāng)水庫中水的流速較大時，壩前回水所形成的附加容積占靜庫容的比重較大，就要考慮因回水形成的附加庫容，即動庫容。動庫容有效庫容死庫容庫水位第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)二、水庫的特性水位及其相應(yīng)的庫容

確定水庫的特征水位及相應(yīng)庫容是水電工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)的主要任務(wù)之一。

例如，三峽水庫正常蓄水位為175m；防洪限制水位為145m；防洪庫容為221.5億m3；枯水期消落最低水位（死水位）為155m；最高水位為182m；壩頂高程為185m。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

水庫的主要特征值如圖所示：保壩洪水位設(shè)計(jì)防洪水位防洪高水位正常蓄水位防洪限制水位死水位死庫容消落深度興利庫容防洪庫容調(diào)洪庫容總庫容動庫容第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)1、死水位和死庫容：水庫在正常運(yùn)用的情況下，允許水位消落到的最低位置為死水位，這個水位以下的庫容為死庫容。2、正常蓄水位和興利庫容：水庫在正常運(yùn)用情況下，為滿足設(shè)計(jì)的興利要求所蓄到的高水位，該水位與死水位之間的庫容為興利庫容。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)3、防洪限制水位：水庫在汛期來臨以前和汛期中允許興利蓄水的上限水位。它可根據(jù)防洪要求和洪水特性，在汛期不同時段分期擬定。4、設(shè)計(jì)洪水位和攔洪庫容：當(dāng)大壩遇到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪水時，允許水庫達(dá)到的最高水位稱為設(shè)計(jì)洪水位，該水位與防洪限制水位間的庫容為攔洪庫容。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)5、防洪高水位和防洪庫容：當(dāng)水庫擔(dān)負(fù)下游防洪任務(wù)時，遇到防護(hù)對象設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水時，允許水庫達(dá)到的最高水位稱為防洪高水位，該水位與防洪限制水位間的庫容為防洪庫容。6、保壩洪水位和調(diào)洪庫容：當(dāng)遇到大壩校核標(biāo)準(zhǔn)的洪水時，允許水庫達(dá)到的最高水位稱為保壩洪水位，該水位與防洪限制水位間的庫容為調(diào)洪庫容。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)三、水庫的水量損失

水庫的水量損失包括水庫的蒸發(fā)損失、水庫的滲漏損失和結(jié)冰損失。1、水庫的蒸發(fā)損失

水庫建成并蓄水后，是流域的水面面積增大，而陸地面積減少，改變量為。由于水面蒸發(fā)比陸地蒸發(fā)大，所以在計(jì)算水面蒸發(fā)時必須從水面蒸發(fā)中減去原先的地面蒸發(fā)量。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)2、水庫的滲漏損失

滲漏損失的水量包括：（1）通過壩基及繞過壩址兩端，滲漏至下游；（3）通過河床滲入到透水層。（2）通過壩身的滲漏；3、結(jié)冰損失

由于結(jié)冰而消耗的水量，只是暫時變更水的狀態(tài)，一時不能利用，實(shí)際上并未從水庫中流走。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)3.4徑流調(diào)節(jié)計(jì)算的原理和方法一、概述

徑流調(diào)節(jié)計(jì)算的方法分為時歷法和數(shù)理統(tǒng)計(jì)法，其中：

水庫調(diào)節(jié)計(jì)算的任務(wù)是研究入庫天然徑流、水庫調(diào)節(jié)流量（興利流量）和水庫蓄水之間的關(guān)系。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

時歷法是直接根據(jù)原始水文資料的歷年入庫徑流過程進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算，可得出調(diào)節(jié)流量、水庫水位、蓄水量、棄水量等，計(jì)算結(jié)果能明顯地反映出水庫的運(yùn)用過程；

對于重要的水利工程，必須同時用上述兩種方法進(jìn)行相互驗(yàn)證。

數(shù)理統(tǒng)計(jì)法是根據(jù)水文資料的統(tǒng)計(jì)特性，以數(shù)理統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)的調(diào)節(jié)計(jì)算，這種方法具有概括性，故適合于方案較多的初步計(jì)算。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)二、時歷法的基本原理

水量平衡方程式：式中：為在時段內(nèi)的入庫流量；為在時段內(nèi)的出庫流量；為在時段內(nèi)的庫容變化。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

通常在水量平衡方程式中以流量關(guān)系來表示，并考慮水庫中的水量損失：式中：為天然入庫流量（）；為調(diào)節(jié)流量（）；為取用或存入水庫的平均流量（）；為水庫水量損失（）。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

在水庫水量平衡方程式中，天然入庫流量（設(shè)計(jì)年的入庫流量）總是已知的。因此，調(diào)節(jié)計(jì)算要解決的問題是：

根據(jù)已知的調(diào)節(jié)流量值決定所需的水庫有效容積值；或者根據(jù)已知的水庫容積值決定調(diào)節(jié)流量。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)三、時歷法的列表計(jì)算

當(dāng)天然來水過程和水庫調(diào)節(jié)流量已知時，根據(jù)水量平衡方程式對供水期逐時段進(jìn)行水庫的水量平衡運(yùn)算，然后有分析地依次累加供水期的不足水量，即可求得水庫的有效（興利）庫容，全部計(jì)算可用列表的方式進(jìn)行。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)例題：設(shè)流域斷面的設(shè)計(jì)枯水年平均流量等于各月的用水量（）月份⊿V天然流量Qt(m3/s)調(diào)節(jié)流量Qp(m3/s)Qt-Qp(m3/s)⊿V(106m3)棄水量(106m3)存水量(106m3)526320063166016667632005631480176147079282007281910191014708732200532140014001470946520026569669614701024120041108108（Σ=4479）14701127220072189（Σ=5949）0147012126200-74-19501275190200-110-2890986279.8200-120.2-3160670375.6200-124.4-3270343469.6200-130.4-343（Σ=1470）00第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

表中第5欄為各時段水庫中的水量變化，它等于第4欄數(shù)字與時段的乘積；將表中連續(xù)有余水月份（5-11月）的余水量累加得;

同時，缺水月份（12，1-4）的缺水量的累加值為。分析這一欄的數(shù)據(jù)可知，為了保證所需要的調(diào)節(jié)流量值，需要水庫的調(diào)節(jié)庫容為1470。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

表中第7欄的水庫存水量是這樣推算的：先要找出水庫供水和蓄水的起止時刻。供水期從12月初開始，到4月末水庫放空結(jié)束。因此，蓄水期從5月初開始算起。

棄水期的6月到10月的棄水量為第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

當(dāng)水庫在調(diào)節(jié)周期（一年）內(nèi)只有一次連續(xù)供、蓄水的情況，稱為水庫的一次運(yùn)用。

水庫在調(diào)節(jié)周期內(nèi)充滿一回、泄空一回。在此情況下，就是水庫的有效庫容。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

當(dāng)水庫在一個調(diào)節(jié)周期內(nèi)連續(xù)供、蓄水的情況有二次（或多次），稱為水庫的二次（或多次）運(yùn)用。

在此情況下，為水庫的不足水量；為水庫的多余水量。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

當(dāng)時，水庫的調(diào)節(jié)庫容為和中的大者；當(dāng)，時，為了滿足調(diào)節(jié)流量的要求，就必須事先在水庫中多儲蓄的水量。因此，水庫的調(diào)節(jié)庫容為。

上述分析原則也適用于更為復(fù)雜的多次運(yùn)用情況。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

水庫防洪設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括為確保本身安全的設(shè)計(jì)、較核洪水的調(diào)洪計(jì)算和為水庫下游防護(hù)對象防洪標(biāo)準(zhǔn)的防洪計(jì)算洪水調(diào)節(jié)計(jì)算一般都是在防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一定的情況下，針對擬訂方案進(jìn)行的。3.5洪水調(diào)節(jié)計(jì)算一、概述第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

起始調(diào)洪水位（防洪限制水位）；

在進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計(jì)算時，首先擬定若干方案。擬定方案的因素包括：

水庫防洪運(yùn)用方式（上、下游防洪與水工建筑物防洪）；

瀉洪建筑物型式和規(guī)模（泄洪方式及泄洪能力）。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

通過各種方案計(jì)算所求得的出庫洪水流量和水位過程線，并確定與各種洪水標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的防洪庫容和洪水位，然后可對每一方案進(jìn)行防洪效益和投資計(jì)算，以便進(jìn)行綜合分析和比較，選取最優(yōu)方案，為決定水庫的有關(guān)參數(shù)和瀉洪建筑物型式、尺寸提供依據(jù)。

洪水調(diào)節(jié)計(jì)算的基本任務(wù)是：第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

洪水進(jìn)入水庫后形成的洪水波運(yùn)動，在一般情況下屬不恒定流狀態(tài)，其特點(diǎn)是庫區(qū)各斷面的水力要素（流速、流量等）都是隨時間變化的，常用圣維南方程組來表示：二、調(diào)洪演算的基本原理（1）連續(xù)方程（水量平衡方程式）（2）動力方程式第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

以上方程組很難得出精確的分析解，一般是采用忽略方程式中次要因素，用簡化了的近似解。水庫調(diào)洪計(jì)算普遍采用瞬態(tài)法，這種方法的物理概念較明確，但在計(jì)算中需作較大的簡化。式中：為過水?dāng)嗝婷娣e；為流量；為沿水流方向的距離；為時間；為水位；為斷面的平均流速；為水力半徑；為系數(shù)；為重力加速度；第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)（1）在一般的水庫調(diào)洪計(jì)算中，只考慮連續(xù)方程式，把水庫水面當(dāng)成是水平的，即水庫庫容與水庫水位成函數(shù)關(guān)系，忽略動力方程對調(diào)洪的影響，因而比較簡單，并能獲得較滿意的結(jié)果。

水庫調(diào)洪計(jì)算的方法有如下三種：（2）在進(jìn)行水庫調(diào)洪計(jì)算時，認(rèn)為水庫實(shí)際水面與水平面之間的庫容（即動庫容）也參與調(diào)洪，這樣就使計(jì)算工作量增大，但計(jì)算成果較第一種方法要更接近實(shí)際。（3）對于多沙河流中的調(diào)洪計(jì)算，需考慮泥沙沖淤的因素才能得到較滿意的結(jié)果。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)把連續(xù)方程寫成以下有限差的水量平衡方程式：

以下介紹第一種調(diào)洪計(jì)算的方法:式中：為選用的計(jì)算時段；為計(jì)算時段始末的入庫洪水流量；為計(jì)算時段始末的出庫洪水流量；為計(jì)算時段始末水庫的蓄水量。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

在上式中，由于入庫洪水過程線是已知的，故對于任一時段初而言，時段初的庫水位及其相應(yīng)的蓄水量以及，，都是已知的。時段末的和是未知數(shù)，一個方程中有兩個未知數(shù)是不能獨(dú)立求解的。設(shè)水庫下瀉流量與蓄水量之間的關(guān)系為：第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

上述關(guān)系與瀉洪建筑物的型式和尺寸有關(guān)：（1）當(dāng)瀉洪建筑物為溢洪道時，下瀉流量的計(jì)算式為式中：為非淹沒自由溢流時的

檻頂水頭；為溢洪道寬度；為流量系數(shù)。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)（2）當(dāng)瀉洪建筑物為隧道式孔口，下瀉流量的計(jì)算式為式中：為泄洪底孔的中心水頭；為底孔斷面積；為流量系數(shù)，由試驗(yàn)取得。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

對于不同的瀉洪建筑物，上述下瀉流量的計(jì)算式還有其它形式。一般可概括為下瀉流量和水庫蓄水量（或?yàn)a流水頭）的關(guān)系式：第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

水庫調(diào)洪演算實(shí)際上就是求解水量平衡方程式和下瀉流量方程式:

即可得到下瀉流量過程線，從而可以得出最大下瀉流量及其相應(yīng)的調(diào)洪庫容。這就是水庫調(diào)洪計(jì)算的基本原理。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)三、調(diào)洪計(jì)算的方法（1）將入庫流量過程線（即設(shè)計(jì)洪水過程線）分成若干時段，其時段的長短取決于入庫過程線漲率的大小，使時段內(nèi)的入庫流量過程線近似于直線為原則。在某些情況下，時段可不相等；

根據(jù)調(diào)洪計(jì)算的原理，水庫調(diào)洪計(jì)算所采用的方法有列表法、圖解法和圖解分析法等。

列表法計(jì)算的步驟為：第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

第一時段內(nèi)的出流總量為

第一時段內(nèi)的入流總量為（3）計(jì)算第一時段內(nèi)的入流總量及出流總量，其差值即為本時段內(nèi)水庫蓄水量的增值。

此時段內(nèi)水庫蓄水量的變化值為（2）假定第一時段末的出庫流量；第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)（5）根據(jù)查水位—庫容曲線，得第一時段末的水庫水位；（4）將加上第一時段初水庫的蓄水量，得第一時段末水庫的蓄水量（6）以查水位瀉流關(guān)系曲線得到出流。若與第（2）項(xiàng)假定的出流相符，則試算結(jié)束；否則需再假定重復(fù)上述步驟試算，直到符合為止；第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

試算法精度較高，工作量也大，通常在詳細(xì)計(jì)算時采用。（7）第一時段末的出流量即為第二時段初的出流量。依此類推，就可以求出整個出流過程線。顯然，這樣試算的結(jié)果實(shí)際上已經(jīng)滿足了水量平衡方程式和水位瀉量方程式。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

同一壩前水位，庫區(qū)流量愈大，所形成的回水面愈高，則動庫容愈大；四、考慮動庫容的調(diào)洪計(jì)算方法１、動庫容的主要性質(zhì)

水庫動庫容的大小主要由庫區(qū)流量與壩前水位所決定。其一般特性為：

同一庫區(qū)流量，壩前水位愈高，回水水面愈平，則動庫容愈??；由于回水水面愈靠近水庫末端愈高，因此動庫容主要集中在回水尾部。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)2、計(jì)算方法

水庫調(diào)洪演算一般以庫區(qū)水面為平面的靜庫容作為計(jì)算依據(jù),故以上介紹的調(diào)洪計(jì)算是在靜庫容曲線的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。

當(dāng)壩前水位不高及分布在庫尾的動庫容所占比例較大時，就必須以動庫容曲線為基礎(chǔ)進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，即把曲線換算為曲線。該曲線可根據(jù)擬訂的洪水建筑物型式、尺寸和動庫容曲線來制作。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

將水量平衡方程式改寫為則曲線可用下列關(guān)系來繪制

逐時段聯(lián)解上述兩式，可求得各時段下泄流量過程線。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)五、洪水演進(jìn)計(jì)算

河槽洪水演算是利用河段中的水量平衡關(guān)系把上游斷面洪水過程線演算成下游斷面的洪水過程線:

洪水演進(jìn)計(jì)算的方法甚多，現(xiàn)僅介紹其中的馬斯京干法（或稱為示儲流量法）。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

示儲流量法的基本思想是，將河段的槽蓄量視作兩部分組成：

反映穩(wěn)定流作用的棱柱體槽蓄量；

反映不穩(wěn)定流作用的楔形體槽蓄量。楔蓄體槽蓄體第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)其中，則是入流和出流的函數(shù)

該方法引用“示儲流量”（反映槽蓄量大小的一種流量）與河段槽蓄量成單一線性關(guān)系：

嚴(yán)格地說，要使示儲流量與槽蓄量成單一線性關(guān)系，只有在下的水流形成穩(wěn)定流時的流量才能滿足這一關(guān)系。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

對每個河段來說，與是常數(shù)，不隨洪水特性而變（為楔蓄形狀系數(shù)）。

馬斯京干法認(rèn)為與、之間的函數(shù)關(guān)系是線性的，即：故：或：第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)式中：為示儲流量關(guān)系曲線的坡度。

馬斯京干槽蓄曲線方程式為：

在時段的始末，上式為：第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

將上式與水量平衡方程式聯(lián)立求解得：第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

對于每一個河段，只要選定值及值后,則可求得系數(shù)、及,代入上式就能根據(jù)上斷面過程及下斷面起始流量計(jì)算出下斷面的流量過程。

根據(jù)、與的定義，可以證明：

該式可供推求系數(shù)時校核用。

，值的確定一般采用試算法：因?yàn)榈倪x定是槽蓄量曲線成單一直線的條件。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

假定各種不同的值作為這次洪水的關(guān)系線：

若為直線，則值的假定正確；否則不對。關(guān)系線的坡度即為。

取多次洪水過程（實(shí)測的水文資料）作相同的分析，就可確定河段的，值。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

3.6設(shè)計(jì)保證率和設(shè)計(jì)代表期的選擇一、水電站的設(shè)計(jì)保證率

水電站的設(shè)計(jì)保證率是指水電站正常工作不受破壞的機(jī)率。

水電站正常工作的破壞，不僅可能由于枯水期水量不足而引起，而且可能由于洪水期水頭減少而發(fā)生。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)1、年保證率

指多年期間水電站正常工作年數(shù)占運(yùn)行總數(shù)的百分比：第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)2、歷時保證率

指多年期間水電站正常工作的歷時占運(yùn)行總歷時的百分比：

年保證率或歷時保證率的采用，視用水部門的特性、水庫調(diào)節(jié)性能及計(jì)算要求等因素而定。一般年（或多年）調(diào)節(jié)水庫采用年保證率，而日調(diào)節(jié)或徑流式水電站采用歷時保證率。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)二、水電站設(shè)計(jì)代表年及設(shè)計(jì)代表期的選擇

在水電站的設(shè)計(jì)中采用長系列的水文資料進(jìn)行水能調(diào)節(jié)計(jì)算，可以獲得比較精確的結(jié)果，但計(jì)算工作量很大，尤其在進(jìn)行多方案比較時工作量就更大，故在實(shí)際工作中常采用簡化方法，即從水文資料中選一些代表年份或代表期進(jìn)行計(jì)算。

選取與設(shè)計(jì)枯水年相應(yīng)的來水較豐年，即第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)1、水電站設(shè)計(jì)代表年的選擇

對無調(diào)節(jié)、日調(diào)節(jié)或年調(diào)節(jié)水電站，一般選用三個代表年份進(jìn)行計(jì)算。這些年份稱為設(shè)計(jì)代表年，其中包括枯水年、平水年和豐水年。其中：

選取長系列徑流資料中保證率與設(shè)計(jì)保證率一致的年份作為枯水年；

選取保證率約為50%的年份作為平水年；的年份作為豐水年。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

設(shè)計(jì)枯水年的選擇方法有以下幾種：（1）按年水量選擇設(shè)計(jì)枯水年

根據(jù)長系列年徑流資料，計(jì)算并繪制年水量保證率曲線。根據(jù)水電站設(shè)計(jì)保證率在曲線上查得，然后在徑流系列中找出與相近的一年作為設(shè)計(jì)枯水年。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)（2）按調(diào)節(jié)流量選擇設(shè)計(jì)枯水年

根據(jù)某一可能的調(diào)節(jié)庫容方案，利用此方案進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算，求出逐年的調(diào)節(jié)流量值，其中，為計(jì)算的年數(shù)。在此基礎(chǔ)上，計(jì)算并繪制出調(diào)節(jié)流量保證率曲線。選擇等于或接近于水電站設(shè)計(jì)保證率的年份作為設(shè)計(jì)枯水年。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)（3）按出力選擇設(shè)計(jì)枯水年

計(jì)算年供水期的平均出力,求出其保證率曲線，選擇其保證率等于或接近于設(shè)計(jì)保證率的年份作為設(shè)計(jì)枯水年。

應(yīng)當(dāng)指出，水電站的出力取決于年水量的大小、水量年內(nèi)分配對調(diào)節(jié)流量的影響和對水頭的影響這三個因素。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

上述三種方法的比較：

按水量選年法沒有考慮徑流年內(nèi)分配和水頭特性，而只考慮了水量因素。因此枯水期可能不滿足設(shè)計(jì)保證率的要求。這種方法只適用于初步計(jì)算；

按調(diào)節(jié)流量選年法除考慮了年水量的因素外，進(jìn)一步考慮了調(diào)節(jié)流量因素；

按出力選擇設(shè)計(jì)枯水年則全面考慮了所有因素計(jì)算成果的精度高。但計(jì)算工作量大。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)三、水電站設(shè)計(jì)代表期的選擇

對多年調(diào)節(jié)水電站則需選擇包括若干年的系列，即代表期進(jìn)行計(jì)算。代表期的選擇需滿足下列條件：

設(shè)計(jì)代表期的平均流量應(yīng)與多年平均流量接近；

在設(shè)計(jì)代表期內(nèi)應(yīng)有一個或幾個完整的調(diào)節(jié)周期。

設(shè)計(jì)代表期必須包括各種典型的年份（如豐水年、平水年和枯水年）；

設(shè)計(jì)代表期年水量的離勢系數(shù)應(yīng)與長系列的離勢系數(shù)接近；第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)3.7水電站的水能計(jì)算一、水能計(jì)算的基本原理

通過徑流調(diào)節(jié)計(jì)算，可以確定出水電站調(diào)度期內(nèi)各時段的調(diào)節(jié)流量、水庫的蓄水量、棄水量和水庫水位等。

但這些計(jì)算結(jié)果還不能滿足水電站設(shè)計(jì)與運(yùn)行的要求，還需進(jìn)行水電站的出力和發(fā)電量等水能指標(biāo)的計(jì)算。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

水電站的出力按下式計(jì)算由上式可計(jì)算出任何時期內(nèi)的發(fā)電量

在實(shí)際計(jì)算中采用離散求和代替上式第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

年調(diào)節(jié)水電站的任務(wù)是將一年內(nèi)的水量通過水庫重新分配，以滿足各用水部門的要求。

與徑流調(diào)節(jié)計(jì)算類似，水能計(jì)算方法有時歷法和數(shù)理統(tǒng)計(jì)法兩大類。以下將介紹時歷法，并針對年調(diào)節(jié)水電站進(jìn)行水能計(jì)算。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

采用時歷法進(jìn)行水能計(jì)算時，又分為等發(fā)電流量調(diào)節(jié)計(jì)算法和等出力調(diào)節(jié)計(jì)算法兩種：

等發(fā)電流量調(diào)節(jié)計(jì)算法假定調(diào)節(jié)流量和水頭在計(jì)算出力時互不影響，計(jì)算簡單，可用于初步計(jì)算；

等出力調(diào)節(jié)計(jì)算法考慮了調(diào)節(jié)流量、水頭與出力三者的相互影響，可用于較詳細(xì)的計(jì)算。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)二、保證出力計(jì)算

年調(diào)節(jié)水電站的保證出力是指水電站在供水期的平均出力。以下采用時歷法的等流量計(jì)算調(diào)節(jié)進(jìn)行計(jì)算。

這種計(jì)算是在正常蓄水位和死水位已經(jīng)選定（即已知興利庫容）的情況下進(jìn)行的，要求計(jì)算出水電站的出力和發(fā)電量。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)例：按等流量調(diào)節(jié)的水能計(jì)算。且已知：

設(shè)計(jì)枯水年的徑流量見下表；

興利庫容（）；

試計(jì)算各月水電站的出力和發(fā)電量，在此基礎(chǔ)上求得水電站的保證出力。解：等流量調(diào)節(jié)的水能計(jì)算如下表:

死水位（）；

死庫容（）；第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)時段徑流量調(diào)節(jié)流量庫容庫水位平均庫水位下游水位水頭水電站出力月Q⊿tQp⊿tVZ上ZZ下HN32.262.263.5057.057.0041.415.6024743.272.603.5057.057.6541.516.1529454.622.604.1758.360.0041.518.5033667.912.606.1961.765.6541.524.3544271.461.4611.570.070.0041.029.0029780.381.4511.570.069.1041.028.1028590.161.4510.4368.267.3541.026.35