一种针对承担下游防洪任务的水库的调洪计算方法技术

本发明专利技术公开了一种针对承担下游防洪任务的水库的调洪计算方法，包括步骤：a).构建等时段长Δt的工作曲线q～(V/Δt+q/2)；b).利用等时段长Δt的工作曲线，计算时段末出库流量q2；c).若变化节点为防洪高水位变化节点，则根据水量平衡方程和变化时刻入库流量表达式求解变量Δtx；若变化节点为厂房设计标准或厂房校核标准洪水水位变化节点，则根据流量控制条件或水位控制条件求解变量Δtx；其中Δtx为变化节点所在等时段的前段时长，d).构建(Δt‑Δtx)时段步长的工作曲线，求解变化时段末出库流量并输出。本发明专利技术适用于变化节点的变时段长的调洪计算，对于防洪高水位和考虑机组过水能力厂房设计标准和校核标准洪水时的变化节点，计算误差小，计算精度高，尤其适用于程序实现。

A calculation method of flood diversion for the reservoir bearing the downstream flood control task

The invention discloses a method for reservoir for flood control task of downstream flood regulating calculation method, which comprises the following steps: a). The construction period of long delta T curve of Q ~ (V/) B; t+q/2). The work curve of long time using a T, calculated at the end of the period the outbound flow of Q2; c) if the nodes change for the high flood water level change node, according to the water balance equation and flow equation to solve the problem of variable time variation of delta TX; if the change node nodes change plant design standards or plant checking standard flood water level, according to the flow control conditions or water level control condition variable delta TX; the TX for the change of node time long ago, D (T). The construction of delta TX) curve of time step, for change at the end of the period the outbound flow and output. The invention is suitable for flood routing calculation with variable period and variable length. It has small calculation error and high accuracy for flood control high water level and workshop design standard and check standard when considering flood capacity. Especially for program implementation.

【技术实现步骤摘要】
一种针对承担下游防洪任务的水库的调洪计算方法
本专利技术特别涉及一种针对承担下游防洪任务的水库的调洪计算方法。
技术介绍
《水电工程水利计算规范》(DL/T5105-1999)规定：调洪计算中除考虑泄洪建筑物的泄流能力外，可计入水电站机组的过水能力。当洪水大于电站厂房设计标准洪水时，可计入全部机组过水能力的二分之一参与泄洪；当洪水大于电站厂房校核标准洪水或者水头超出机组允许运行水头范围时，则不考虑机组参与泄洪。水库调洪计算常见的有试算法、半图解法、数值解法等。试算法计算精度相对较高，但计算繁琐，循环假定和判断求解不利于程序实现。数值解法本身受算法选择(欧拉法、龙格-库塔法等)及阶数选取影响，计算精度不一，且计算较为复杂；半图解法包括双辅助线法、单辅助线法等，各种方法各有其优缺点，计算精度除与时段长的选取有关外，计算方法本身也是一个重要的影响因素。半图解法中的单辅助线法，是将调洪计算中的水量平衡方程进行形式转化，形成调洪演算工作曲线q～(V/ΔT+q/2)，通过转化形式方程左侧(V1/ΔT+q1/2)+Q均-q1数值查工作曲线，推求出流量q2。单辅助线法操作简单，且易于编程实现，计算精度非常接近试算法，实际中应用较多，但单辅助线法多适用于无闸门的等时段长的水库调洪计算中，对于变时段长的出流量计算，尤其是对于防洪高水位和考虑机组过水能力厂房设计标准和校核标准洪水时的变化节点，简单的通过算数平均常引起一些不必要的误差，尤其泄流能力变率大的位置，误差增大十分明显，甚至超出允许误差。基于此，本专利技术提出一种基于单辅助线算法的针对承担下游防洪任务的水库且考虑机组过水能力的的调洪计算方法
技术实现思路
现有的基于单辅助线算法的针对承担下游防洪任务的水库的调洪计算方法，不适用于变时段长的调洪计算，对于变化节点误差大。本专利技术的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种针对承担下游防洪任务的水库的调洪计算方法，适用于变化节点的变时段长的调洪计算，对于防洪高水位和考虑机组过水能力厂房设计标准和校核标准洪水时的变化节点，计算误差小，计算精度高。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种针对承担下游防洪任务的水库的调洪计算方法，包括步骤：a).构建等时段长Δt的工作曲线q～(V/Δt+q/2)；其中，q为出库流量，V为水库蓄量；b).利用等时段长Δt的工作曲线q～(V/Δt+q/2)，计算时段末出库流量q2；其特点是还包括步骤：c).若变化节点为防洪高水位变化节点，则根据水量平衡方程和变化时刻入库流量表达式求解变量Δtx；若变化节点为厂房设计标准洪水水位变化节点或厂房校核标准洪水水位变化节点，则根据流量控制条件或水位控制条件求解变量Δtx；其中Δtx为变化节点所在等时段的前段时长，0≤Δtx≤Δt；d).构建(Δt-Δtx)时段步长的工作曲线q～(V/(Δt-Δtx)+q/2)，求解变化时段末出库流量并输出，调洪结束。本专利技术根据单辅助线算法的优点(操作简单，且易于编程实现，计算精度高)，针对无控制条件的等时段长时段末出库流量的计算，采用传统的单辅助线算法，构建基于等时段步长的工作曲线q～(V/Δt+q/2)；对应变化时段中的变化节点，构建变化时段前段时长Δtx，进而重构变化时段后段时长(Δt-Δtx)的工作曲线并计算出变化时段末出库流量，适用于变化节点的变时段长的调洪计算，对于防洪高水位和考虑机组过水能力厂房设计标准和校核标准洪水时的变化节点，计算误差小，计算精度高。作为一种优选方式，在步骤c中，若变化节点为防洪高水位变化节点，则联合水量平衡方程和入库流量Qinx＝Q1+(Q2-Q1)/Δt*Δtx求解变量Δtx；其中，Q1为变化节点所在等时段的时段初入库流量，Q2为变化节点所在等时段的时段末入库流量，q1为变化节点所在等时段的时段初出库流量，V1为变化节点所在等时段的时段初水库蓄量，Vx为变化时刻末水库蓄量，qcx为变化节点所在变时段的前段时长时段末控泄流量。作为一种优选方式，在步骤c中，若变化节点为厂房设计标准洪水水位变化节点，则根据流量控制条件求解变量Δtx；其中，Q设为厂房设计标准洪水入库流量，Q1为变化节点所在等时段的时段初入库流量，Q2为变化节点所在等时段的时段末入库流量，q1为变化节点所在等时段的时段初出库流量，V1为变化节点所在等时段的时段初水库蓄量，Vx为变化时刻末水库蓄量。作为一种优选方式，在步骤c中，若变化节点为厂房校核标准洪水水位变化节点，则根据流量控制条件求解变量Δtx；其中，Q校为厂房校核标准洪水入库流量，Q1为变化节点所在等时段的时段初入库流量，Q2为变化节点所在等时段的时段末入库流量，q1为变化节点所在等时段的时段初出库流量，V1为变化节点所在等时段的时段初水库蓄量，Vx为变化时刻末水库蓄量。作为一种优选方式，在步骤d中，根据水库库容曲线和泄流曲线构建变时段长Δt-Δtx的工作曲线q～(V/(Δt-Δtx)+q/2)。与现有技术相比，本专利技术针对承担下游防洪任务的水库，在考虑机组过水能力的调洪计算中，对变时段节点，通过求解前段时长Δtx，进而重构变化时段后段时长(Δt-Δtx)对应的工作曲线，对变化时段末出库流量进行计算，适用于变化节点的变时段长的调洪计算，对于防洪高水位和考虑机组过水能力厂房设计标准和校核标准洪水时的变化节点，计算误差小，计算精度高；解决了单辅助线算法仅适用于无闸门的等时段长的水库调洪计算的限制问题，扩大了单辅助线法的应用范围；提高了单辅助线法在有控制条件的水库调洪计算中的计算精度，对于变化节点，较简单的算术平均处理方法，以最高库水位为例，计算精度提高0.01～0.1m，尤其适用于程序实现。附图说明图1为等时段长Δt的工作曲线图。图2为防洪高水位变化节点各变量关系示意图。图3为防洪高水位变化节点重建的工作曲线图。图4为厂房设计标准或校核标准洪水水位变化节点各变量关系示意图。图5为厂房设计标准洪水水位变化节点重建的工作曲线图。图6为对2000年一遇洪水进行调洪计算过程示意图。具体实施方式在本实施方式中，针对承担下游防洪任务的水库的调洪计算方法，包括步骤：a).构建等时段长Δt的工作曲线q～(V/Δt+q/2)；其中，q为出库流量，V为水库蓄量。等时段长Δt时段末出库流量的计算采用传统的单辅助线算法。在步骤a中，根据水库库容曲线和泄流曲线等，构建等时段长Δt的工作曲线q～(V/Δt+q/2)。本实施例中，等时段长Δt(3h)的工作曲线q～(V/Δt+q/2)见图1。等时段长Δt的工作曲线与水库及库容的对应关系见表1。表1等时段长Δt的工作曲线与水位、库容对应关系表b).利用等时段长Δt的工作曲线q～(V/Δt+q/2)，计算时段末出库流量q2。以涨水阶段为例，起调水位162m，泄流能力7286m3/s，当来水水小于泄流能力时，按来水泄，当来水大于泄流能力时，按泄流能力且，此时出流量尚未达到水库控制泄量8400m3/s。基于等时段长Δt的单辅助线算法水量平衡方程改写形式为：其中，Q1(m3/s)为变化节点所在等时段的时段初入库流量，Q2(m3/s)为变化节点所在等时段的时段末入库流量，q1(m3/s)为变化节点所在等时段的时段初出库流量，q2(m3/s)为变化节点所在等时段本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对承担下游防洪任务的水库的调洪计算方法，包括步骤：a).构建等时段长Δt的工作曲线q～(V/Δt+q/2)；其中，q为出库流量，V为水库蓄量；b).利用等时段长Δt的工作曲线q～(V/Δt+q/2)，计算时段末出库流量q2；其特征在于，还包括步骤：c).若变化节点为防洪高水位变化节点，则根据水量平衡方程和变化时刻入库流量表达式求解变量Δtx；若变化节点为厂房设计标准洪水水位变化节点或厂房校核标准洪水水位变化节点，则根据流量控制条件或水位控制条件求解变量Δtx；其中Δtx为变化节点所在等时段的前段时长，0≤Δtx≤Δt；d).构建(Δt‑Δtx)时段步长的工作曲线q～(V/(Δt‑Δtx)+q/2)，求解变化时段末出库流量并输出，调洪结束。

【技术特征摘要】
1.一种针对承担下游防洪任务的水库的调洪计算方法，包括步骤：a).构建等时段长Δt的工作曲线q～(V/Δt+q/2)；其中，q为出库流量，V为水库蓄量；b).利用等时段长Δt的工作曲线q～(V/Δt+q/2)，计算时段末出库流量q2；其特征在于，还包括步骤：c).若变化节点为防洪高水位变化节点，则根据水量平衡方程和变化时刻入库流量表达式求解变量Δtx；若变化节点为厂房设计标准洪水水位变化节点或厂房校核标准洪水水位变化节点，则根据流量控制条件或水位控制条件求解变量Δtx；其中Δtx为变化节点所在等时段的前段时长，0≤Δtx≤Δt；d).构建(Δt-Δtx)时段步长的工作曲线q～(V/(Δt-Δtx)+q/2)，求解变化时段末出库流量并输出，调洪结束。2.如权利要求1所述的针对承担下游防洪任务的水库的调洪计算方法，其特征在于，在步骤c中，若变化节点为防洪高水位变化节点，则联合水量平衡方程和入库流量Qinx＝Q1+(Q2-Q1)/Δt*Δtx求解变量Δtx；其中，Q1为变化节点所在等时段的时段初入库流量，Q2为变化节点所在等时段的时段末入库流量，q1为变化节点所在等时段的时段初出库流量，V1为变化节点所在等时段的时段初水库蓄量，Vx为变...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄启有，刘杰，朱宏飞，张耀宾，况兴华，
申请(专利权)人：中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43