水库特性曲线分析与优化

2023-06-21 理论教育版权反馈

【摘要】：反映库区地形特性的曲线，称为水库特性曲线。上述所讨论的面积特性曲线和库容特性曲线，均是建立在假定入库流量为零，水面是水平的基础之上的，所求得的库容称为静库容，此时的库容曲线称为静库容曲线。库水位与动库容的关系线称为动库容曲线。应该指出，动库容曲线的计算，需要的资料多，比较麻烦。图G4.5水库动库容示意图图G4.6水库动库容曲线

在河流上拦河筑坝，形成蓄水容积来进行径流调节，这就是水库。根据水库区地形特征，水库一般分为河道型（河川型）和湖泊型两种。河道型水库库底坡度较大；湖泊型水库库底坡度相对较缓，库面宽阔。反映库区地形特性的曲线，称为水库特性曲线。水库特性曲线有水库的水位—面积曲线和水位—容积曲线两种，它们是径流调节计算必需的基本资料。

1.水位—面积曲线（Z—F）

水库建成后，随水库水位不同，水库的水面面积也不同。库水位Z与水库水面面积F之间的关系称为水位—面积曲线，简称面积曲线。

水位—面积曲线是根据库区地形图绘制的。在1/5000～1/10000比例尺的库区地形图上用求积仪或数方格等方法，量算坝址上游不同等高线与坝轴线之间包围的面积，根据不同等高线高程（即水库水位）和对应面积的数值，即可点绘水位—面积曲线，如图G4.4中的Z—F曲线。

图G4.4　某水库水位—面积、水位—容积关系曲线

2.水位—容积曲线（Z—V）

库水位Z与该水位以下的容积V之间的关系线，称为水位—容积曲线，简称容积曲线。借助水位—面积曲线，可计算水位—容积曲线。其方法是，对于不同水库水位（水位的间隔可用0.5m、1m或2m等），首先计算各相邻水位之间的部分容积ΔV，然后自河底向上累加得各水位相应的库容。即

而

或按比较精确公式

式中　　　　V——相应于水位Z的容积，m3；

ΔV——相邻水位之间的容积m3；

ΔZ——相邻水位的间隔，即相邻水位之差，m；

F1、F2、——相邻水位的水面面积及两者的平均值，m2；

Z0——库底高程，m。

根据各水位与相应的水库容积，可点绘水位—容积曲线，如图G4.4中的Z—V曲线。

上述所讨论的面积特性曲线和库容特性曲线，均是建立在假定入库流量为零，水面是水平的基础之上的，所求得的库容称为静库容，此时的库容曲线称为静库容曲线。

实际上，当水库有一定的入库流量（水流有一定的流速）时，坝前水面线并非直线，而是由坝前向上游上翘的壅水曲线。水库的蓄水量中，还有一部分楔形蓄量，如图G4.5中的阴影部分，静库容与楔形蓄量之和称为动库容。库水位与动库容的关系线称为动库容曲线。

动库容曲线，如图G4.6所示。其绘制方法是：首先假定某一入库流量Q1和坝前若干个不同水位，然后根据水力学公式求出一组以入流量Q1为参数的水面曲线，然后计算坝前至回水末端不同回水曲线以下的库容，则可得出以入流量Q1为参数的动库容曲线。假定不同入流量Q2，Q3，…同上方法可分别求得不同入流量为参数的动库容曲线。而入流量Q＝0时的曲线，即是静库容曲线。

应该指出，动库容曲线的计算，需要的资料多，比较麻烦。对于一般的调节计算多采用静库容曲线。但对于较长的河道型水库，或者调节计算是研究水库回水淹没和浸没的范围时，应采用动库容曲线。

图G4.5　水库动库容示意图

图G4.6　水库动库容曲线

F1、F2、——相邻水位的水面面积及两者的平均值，m2；