兴利调节图解法.ppt
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1、2.7 兴利调节时历图解法一、水量累积曲线和水量差积曲线一、水量累积曲线和水量差积曲线二、根据用水要求确定兴利库容的图解法二、根据用水要求确定兴利库容的图解法三、根据兴利库容确定调节流量的图解法三、根据兴利库容确定调节流量的图解法四、根据水库兴利库容和操作方案四、根据水库兴利库容和操作方案,推求水库运用过程推求水库运用过程一、水量累积曲线和水量差积曲线一、水量累积曲线和水量差积曲线1、水量累积曲线、水量累积曲线来水或用水随时间变化的关系可来水或用水随时间变化的关系可用用流量过程线流量过程线表示,也可表示,也可用水量用水量累积曲线累积曲线表示,均以时间为横坐表示,均以时间为横坐标,如右图。标,如
2、右图。流量过程线上,纵坐标表示相流量过程线上,纵坐标表示相应时刻的流量值;应时刻的流量值;水量累积曲线上纵坐标则表示水量累积曲线上纵坐标则表示从计算起始时刻从计算起始时刻t t0 0(坐标原点坐标原点)到相应时刻到相应时刻t t之间的总水量之间的总水量。流量过程线和水量累积曲线流量过程线和水量累积曲线两两者者之之间间的的关关系系是是:水水量量累累积积曲曲线线是是流流量量过过程程线线的的积积分分曲曲线线,而而流量过线则是水量累积曲线的一次导数线,即流量过线则是水量累积曲线的一次导数线,即水量累积曲线的绘制水量累积曲线的绘制水量累积曲线的绘制水量累积曲线的绘制近似求积法:近似求积法:将流量过程线历
3、时分将流量过程线历时分成若干时段成若干时段t,求各时段平均流量,求各时段平均流量,并用它代替时段内变化的流量,并用它代替时段内变化的流量,则:则:流量过程线和水量累积曲线流量过程线和水量累积曲线为了便于计算和绘图,常以为了便于计算和绘图,常以【(m3/s)月月】为水量的计算单位。为水量的计算单位。其含义是其含义是1m3/s的流量历时一个月的流量历时一个月的水量,即的水量,即 1(m3/s)月月2.63106 m3水量累积曲线计算表水量累积曲线计算表 时间时间月平均流量月平均流量(m3/s)水量增值水量增值W水量累积值水量累积值W=W年年月月按按106m3计计按按(m3/s)月月按按106m3计
4、计按按(m3/s)月月(1)(2)(3)(4)(5)(6)某某年年56789105010015015010050502.631002.631502.631502.631002.63502.6350100150150100500(月初月初)502.631502.633002.634502.635502.636002.630(月初月初)50150300450550600 已知某河某年510月平均流量,试绘制该时段内水量累积曲线 水量累积曲线的主要特性(归纳)水量累积曲线的主要特性(归纳)水量累积曲线的主要特性(归纳)水量累积曲线的主要特性(归纳)(1 1)累积曲线各时刻的纵坐标就)累积曲线各时刻的
5、纵坐标就等于从开始时刻到该时刻为止这等于从开始时刻到该时刻为止这一段时间内流经所研究断面的水一段时间内流经所研究断面的水量之和;量之和;(2 2)曲线上任意)曲线上任意A A、B B两点的纵两点的纵坐标差值坐标差值W WABAB表示表示t tA A至至t tB B期间流期间流过的水量;过的水量;(3 3)连接曲线上任意)连接曲线上任意A A、B B两点得两点得割线割线ABAB,它与横轴夹角,它与横轴夹角 的正切的正切(斜率),正好表示(斜率),正好表示t tABAB内的平内的平均流量。均流量。全历时?全历时?(4 4)水量累积曲线上任意一点的切)水量累积曲线上任意一点的切线斜率代表该时刻的瞬时
6、流量,线斜率代表该时刻的瞬时流量,若若某某时时段段流流量量为为常常数数,则则该该时时段段内内水水量量累累积积曲曲线线应应为为直直线线段段。也也就就是是说说按按时时段段平平均均流流量量绘绘成成的的水水量量累累积积曲曲线线呈呈折折线线状状;而而按按瞬瞬时流量绘制时,则呈曲线状。时流量绘制时,则呈曲线状。上上述述切切线线斜斜率率表表示示流流量量的的特特性性可可见见,当当选选定定比比尺尺绘绘成成水水量量累累积积曲曲线线后后,必必然然产产生生与与之之相相对对应应的的流量比尺。流量比尺。水量累积曲线流量比尺水量累积曲线流量比尺水量累积曲线流量比尺水量累积曲线流量比尺 流量比尺的绘制方法:沿横坐标轴,在坐标
7、原点左边一个计算时段流量比尺的绘制方法:沿横坐标轴,在坐标原点左边一个计算时段的长度处取一点的长度处取一点O作为流量比尺原点。在纵轴上按水量比尺量取任意作为流量比尺原点。在纵轴上按水量比尺量取任意值值Q t(m3/s)月月,将,将OS及其延长线等分,即得流量比尺。及其延长线等分,即得流量比尺。2、水量差积曲线、水量差积曲线从流量过程线上减去一常数流量从流量过程线上减去一常数流量值,例如值,例如Q定定,然后把各单位时段,然后把各单位时段的差量(的差量(Q-Q定定)累积之,则得差)累积之,则得差积曲线的各纵标值,即积曲线的各纵标值,即根据水量累积曲线各点的差积水根据水量累积曲线各点的差积水量绘制而
8、成的曲线,叫做水量差量绘制而成的曲线,叫做水量差积曲线。积曲线。水量差积曲线的绘制水量差积曲线的绘制水量差积曲线的绘制水量差积曲线的绘制Q Q t t时刻的瞬时流量时刻的瞬时流量;Q Q定定 接近于绘图历时平均流接近于绘图历时平均流量的整数值。量的整数值。或近似表示为:或近似表示为:Q Q 时段平均流量时段平均流量 水水量量差差积积曲曲线线也也具具有有与与水水量量和和时时间间比比尺尺相相适适应应的的流流量量比比尺尺,只只不不过过这这时时水水平平方方向向不不表表示示流流量量为为零零,而而表表示示接接近近于于绘绘图图历历时时平平均均流流量量的的整整数数流流量量Q Q定定。流流量量等等于零的射线已于
9、零的射线已“错动错动”到倾向右下方的到倾向右下方的OtOt位置。位置。水量差积曲线流量比尺水量差积曲线流量比尺水量差积曲线流量比尺水量差积曲线流量比尺求导求导水量差积曲线的流量比尺绘制水量差积曲线的流量比尺绘制水量差积曲线的流量比尺绘制水量差积曲线的流量比尺绘制 先画水平线段先画水平线段On,使它按时间比尺表示某一定时段,使它按时间比尺表示某一定时段t。然后由。然后由n点垂直向下作线段点垂直向下作线段 tn,使它按水量比尺等于,使它按水量比尺等于Q定定t(m3/s)月月。将。将tn及其延长线等分,即可绘出水量差积曲线的流量比尺。及其延长线等分,即可绘出水量差积曲线的流量比尺。水量差积曲线的主要
10、特性水量差积曲线的主要特性 (1)QQ (1)QQ定定时时,曲线上升;曲线上升;QQQQ定定时,曲线下降。时,曲线下降。当当Q Q定定等于或接近于绘图历时的平均流量时,等于或接近于绘图历时的平均流量时,曲线将围绕水平轴上下摆动;曲线将围绕水平轴上下摆动;(2)(2)曲线上任两点纵坐标差,等于此时段内流曲线上任两点纵坐标差,等于此时段内流过之水量减去过之水量减去Q Q定定流量在同一时段内流过之水流量在同一时段内流过之水量;量;(3)(3)曲线上任意两点至流量比尺曲线上任意两点至流量比尺Q=0Q=0方向线的方向线的垂直距离之差,即该两点历时内的实际水量。垂直距离之差,即该两点历时内的实际水量。(4
11、)(4)任一时刻的流量可由差积曲线任一时刻的流量可由差积曲线上该点切线斜率按流量比尺确定上该点切线斜率按流量比尺确定 。当某时段流量为常数时,该时。当某时段流量为常数时,该时段内差积曲线呈直线状。段内差积曲线呈直线状。某时段的平均流量可由水量某时段的平均流量可由水量差积曲线相应两点的连线斜率,差积曲线相应两点的连线斜率,按流量比尺确定。按流量比尺确定。可见,可见,水量差积曲线具有与水量累积曲线十分相似的基本特性。水量差积曲线具有与水量累积曲线十分相似的基本特性。二、根据用水要求确定兴利库容的图解法二、根据用水要求确定兴利库容的图解法1、确定年调节水库兴利库容的、确定年调节水库兴利库容的图解法图
12、解法(不计水量损失不计水量损失)(一)年调节水库图解计算的代表(一)年调节水库图解计算的代表期法:期法:1使用水量累积曲线确定使用水量累积曲线确定(1)平行移动需水累积曲线,使切来平行移动需水累积曲线,使切来水累积曲线于水累积曲线于M点。点。(2)再平行移动需水累积曲线,使与再平行移动需水累积曲线,使与来水累积曲线切于来水累积曲线切于M点之右下方点之右下方N点。点。(3)两切线之间的垂直距离即为所需两切线之间的垂直距离即为所需之调节库容之调节库容v。P上切点上切点M为余水期到亏水期之分界为余水期到亏水期之分界点点,在,在M点以左,来水累积曲线之点以左,来水累积曲线之斜率大于需水累积曲线之斜率,
13、即斜率大于需水累积曲线之斜率,即来水流量大于需水流量,为余水期。来水流量大于需水流量,为余水期。M点以右则相反,为亏水期。点以右则相反,为亏水期。供水期供水期tMtN时段天然来水总量为时段天然来水总量为RN,相应的需水累积量为,相应的需水累积量为RP,故,故亏水量为亏水量为PN,也即所需之调节库,也即所需之调节库容容V。调节库容取决于左上切点与其后续调节库容取决于左上切点与其后续之右下切点之间的垂直距离之右下切点之间的垂直距离。而非。而非左下切点与其后续之右上切点左下切点与其后续之右上切点(图图中中O、M点点),后两点之间为余水期,后两点之间为余水期,该切点之间垂直距离表示余水期总该切点之间垂
14、直距离表示余水期总余水量。余水量。2使用水量差积曲线确定使用水量差积曲线确定(1)绘制设计枯水年水)绘制设计枯水年水量量差积曲线差积曲线及其及其流量比尺流量比尺;(2)在流量比尺上定出)在流量比尺上定出已知已知调节流量的方向线,调节流量的方向线,绘出平行于绘出平行于Q调调射线并与射线并与天然水量差积曲线相切的天然水量差积曲线相切的平行线组平行线组;(3)供供水水期期上上、下下切切线线间间的的纵纵距距,按按水水量量比比尺尺量量取,即等于取,即等于所求的水库所求的水库V兴兴。注意事项:注意事项:注意事项:注意事项:(1)上切线上切线bb和天然来水量差积曲线的纵距表示各时刻需由和天然来水量差积曲线的
15、纵距表示各时刻需由水库补充的水量;水库补充的水量;(2)切线切线bb和和cc间纵距为兴利库容间纵距为兴利库容V兴兴;(3)天然水量差积曲线与下切线天然水量差积曲线与下切线cc间的纵距表示供水期水库间的纵距表示供水期水库蓄水量变化过程。蓄水量变化过程。(二)年调节水库图解计算的长系列法(二)年调节水库图解计算的长系列法(二)年调节水库图解计算的长系列法(二)年调节水库图解计算的长系列法 首先针对长系列实测径流首先针对长系列实测径流资料,用与上述代表期法相同资料,用与上述代表期法相同的步骤和方法进行图解,求出的步骤和方法进行图解,求出各年所需的兴利库容。再按由各年所需的兴利库容。再按由小到大顺序排
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