工作任务6描述：开发水能必须进行水能计算，它是确定水电站工程规模和效益的重要依据。水电站的调节性能不同，保证出力的衡量方法和计算方法不同，本工作任务中将分别介绍年调节水电站、灌溉为主结合发电的水库水电站、无调节和日调节水电站的水能计算。......
2025-09-29
水能调节计算方法——已知出力
【摘要】：G6.3.2.1试算法试算法的方法为：假定发电流量q，此时问题转化为已知发电流量的水能调节计算，采用前述方法，则可计算时段平均出力N计，若N计＝N已知，则假设q为所求；否则，重设q，直至求得的N计＝N已知为止。不计水库水量损失，试用半图解法进行水能调节计算。表G6.6半图解法水能调节计算表计算过程见表G6.6。
在时段平均出力N和调节计算起始条件（时段初水库蓄水量V1或水库水位Z上1）已知的情况下，利用式（G6.12）逐时段调节计算，推求时段平均发电流量q、时段末水库蓄水量V2或水库水位Z上2时，由于q未知时，上、下游水位均未知，而它们又均与发电流量q有关，因此无法直接求解，需采用试算法或半图解法。
G6.3.2.1 试算法
试算法的方法为：假定发电流量q，此时问题转化为已知发电流量的水能调节计算，采用前述方法，则可计算时段平均出力N计，若N计＝N已知，则假设q为所求；否则，重设q，直至求得的N计＝N已知为止。
试算法精度容易控制，但计算工作量大。为避免试算，常采用半图解法。
G6.3.2.2 半图解法
将水量平衡方程整理，并将已知量和未知量分放等号两边得
可见虽然q、V2未知，但因
为已知，而总和
也已知，于是可事先绘出
关系线，由
、N查得q，进而可得V2＝V1＋（Q-q）Δt，这样就避免了试算。
可见虽然q、V2未知，但因
为已知，而总和
也已知，于是可事先绘出
关系线，由
、N查得q，进而可得V2＝V1＋（Q-q）Δt，这样就避免了试算。
—N—q称为水能计算工作曲线（或辅助曲线），其绘制方法以及逐时段水能调节计算方法见［例G6.2］。
【例G6.2】某年调节水库，正常蓄水位Z正＝710m，死水位Z死＝702m。水库水位容积关系、下游水位流量关系见表G6.2、表G6.3。设计枯水年供水期10月至次年2月每月平均出力为1300kW。设计枯水年供水期的来水流量见表G6.6。出力系数k＝7.0，水头损失ΔH＝1.0m。不计水库水量损失，试用半图解法进行水能调节计算。
—N—q称为水能计算工作曲线（或辅助曲线），其绘制方法以及逐时段水能调节计算方法见［例G6.2］。
【例G6.2】某年调节水库，正常蓄水位Z正＝710m，死水位Z死＝702m。水库水位容积关系、下游水位流量关系见表G6.2、表G6.3。设计枯水年供水期10月至次年2月每月平均出力为1300kW。设计枯水年供水期的来水流量见表G6.6。出力系数k＝7.0，水头损失ΔH＝1.0m。不计水库水量损失，试用半图解法进行水能调节计算。
1.绘制工作曲线
—N—q
计算过程见表G6.5。第（2）栏根据库水位和下游水位的可能变化范围拟定净水头H净；第（3）栏发电流量q＝N/（kH净）；第（4）栏由第（3）栏发电流量q查下游水位流量关系得到；第（5）栏库水位Z上＝Z下＋H净＋ΔH；第（6）栏由第（5）栏查水库水位容积曲线得到；第（7）栏由第（3）栏和第（6）栏求得。根据第（3）栏和第（7）栏绘制工作曲线，如图G6.6所示。(https://www.chuimin.cn)
表G6.5 水能计算工作曲线计算表
图G6.6 某水库水能计算工作曲线
2.半图解法水能调节计算
1.绘制工作曲线
—N—q
计算过程见表G6.5。第（2）栏根据库水位和下游水位的可能变化范围拟定净水头H净；第（3）栏发电流量q＝N/（kH净）；第（4）栏由第（3）栏发电流量q查下游水位流量关系得到；第（5）栏库水位Z上＝Z下＋H净＋ΔH；第（6）栏由第（5）栏查水库水位容积曲线得到；第（7）栏由第（3）栏和第（6）栏求得。根据第（3）栏和第（7）栏绘制工作曲线，如图G6.6所示。
表G6.5 水能计算工作曲线计算表
图G6.6 某水库水能计算工作曲线
2.半图解法水能调节计算
计算过程见表G6.6。表中第（1）、（2）、（5）栏为已知。水能计算起始条件为：供水期初库水位等于正常蓄水位Z正＝710m，相应蓄水量为26.5m3/s·月，故第（3）栏10月初蓄水量V1＝26.5m3/s·月为已知。第（4）栏10月
＝29.6（m3/s），此值即
，查工作曲线图G6.6得第（6）栏10月发电流量q＝6.4m3/s。由Q—q差值，可求得第（3）栏10月末蓄水量V2＝V1＋（Q-q）Δt＝26.5-0.2＝26.3（m3/s·月），此值即11月初的蓄水量。依次计算可求得供水期逐月发电流量及水库蓄水量变化过程，并利用水位—容积关系线将第（3）栏水库蓄水量转化为第（8）栏库水位。
表G6.6 半图解法水能调节计算表
计算过程见表G6.6。表中第（1）、（2）、（5）栏为已知。水能计算起始条件为：供水期初库水位等于正常蓄水位Z正＝710m，相应蓄水量为26.5m3/s·月，故第（3）栏10月初蓄水量V1＝26.5m3/s·月为已知。第（4）栏10月
＝29.6（m3/s），此值即
，查工作曲线图G6.6得第（6）栏10月发电流量q＝6.4m3/s。由Q—q差值，可求得第（3）栏10月末蓄水量V2＝V1＋（Q-q）Δt＝26.5-0.2＝26.3（m3/s·月），此值即11月初的蓄水量。依次计算可求得供水期逐月发电流量及水库蓄水量变化过程，并利用水位—容积关系线将第（3）栏水库蓄水量转化为第（8）栏库水位。
表G6.6 半图解法水能调节计算表
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