防洪调度之水库调洪计算方法原理介绍
前面提到,水库调洪计算方法主要有列表试算法,半图解法以及简化三角形法
在这之前,需要了解几个原理:
1、水量平衡方程
在某一时段 内,入库水量与出库水量之差等于该时段内水库蓄水量的变化,用以下公式表示,称为水库的水量平衡方程:
Q1表示时刻初的入流量,Q2表示时刻末的入流量,q1表示时刻初的出流量,q2表示时刻末的出流量。
(1)在规划设计时,Q1和Q2由设计(或校核)洪水过程线查出;
(2)当管理调动水库时,Q1和Q2由预报或实际入库洪水过程求出。q1、V1 根据水库调洪计算的起始条件确定。
(3)△t按上述情况选取,那么此时在式中便只有q2、V2两个未知数,当前一时段的q2 、V2求出后,其值即可成为后一时段的值,使计算有可能逐时段地连续进行下去。
求解q2 、V2一个方程显然不能完成, 需要第二个方程,即蓄泄方程。
2、蓄泄方程
水库通过泄洪建筑物泄洪,该泄量就是水库的下泄流量,水库泄洪建筑物的泄流能力,是指某一泄流水头下的下泄流量。在溢洪道无闸门控制或闸门全开情况下,溢洪道的下泄流量可按堰流公式计算
式中: q溢 — 溢洪道的下泄流量,(m3/s);
H — 溢洪道堰上水头,(m);
B — 溢洪道堰顶净宽,(m);
M1 — 流量系数,可查水力学书籍。
泄洪洞的下泄流量可按有压管流计算。即
式中: q洞 — 泄洪洞的下泄流量,(m3/s);
H — 泄洪洞计算水头。非淹没出流时,为库水位与洞 口中心高程之差;淹没出流时,为上下游水位之 差,(m);
ω— 泄洪洞洞口的断面面积,(m2);
M2 — 流量系数,可查水力学书籍。
其中,下泄流量q可以与水头H建立关系,即q=f(Z),根据水库水位,又可借助于水库容积特性V=(Z),求出相应的水库蓄水容积V
得到下泄流量与库容的关系方程,即f=q(v)
该方程组概括了水库防洪调节计算的基本原理。进行调洪计算,实质上就是求解这个方程组。
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