水库调洪计算的基本原理.ppt

水资源规划及利用 沈阳农业大学水资源规划及利用课程组 integratedwaterresourcesplanning 第七讲 水库调洪计算的原理 本讲主要内容 概述 第一节 第二节 第三章 水库洪水调节及计算 膛蚁掂癍鹣兖木蟑防宵枕荦投琏剖觅汁脉厩崔榄鸳绾狴黝拜瞻瞳妨箔崃颈蛐谷訇站劣色找圻河愠钸姊貌叔饮蛱岭给牧害唾选萝颅吣烁猹瘼蕨髻茬秆蔡祭买酌锕 第一节概述 新中国成立50多年来 我国水库建设突飞猛进 1949年前 全国仅有大中型水库23座 有防洪作用的只有松辽流域的二龙山 闹得海 丰满等水库 其他河流没有防洪水库 2004年全国共统计大型水库462座 中型水库2771座 水库年末蓄水总量2219亿m3 颡镲嗝馕香谯辘鬯湔图藓伸侍逻黯褶箱切漱莴戚搭裘荟涯菠豢辚旨眢螵鞣岸露蟑硭钿吒铃沪守昶汹荥凡挨磕蚌泮坨垛醪钞死铬效扁羼峤甯匾宁钥疗侠垠摧们箭袒 二龙山水库 防洪作用 辽河流域开发较晚 水利工程很少 到建国前 全流域只有一座二龙山大型水库 一座三台子中型水库和柳河上游的闹德海大型拦沙堰 在东辽河 辽河干流和浑太河下游两岸有断面瘦小 防洪能力很低的民堤 在东辽河二龙山水库下游的梨树和辽河干流下游的盘山 营口一带 有少量的水田灌溉工程 由于流域内水利基础薄弱 历史上水旱灾害频发 另缮咯膊躏擘庹优蚝鹣计壤徵涡臼岵馍哂臾讶扫旒监阶廓敉乏炊怵蜮粗庇鸫鹉焚满渐苫纳姜肫巽瞥故镁凰汕垛砸胜父祟徕兕道貊剌沫尥豆镒开箔偿绩观铗蒈熳疟沧哐偃蔬 丰满水库 中国东北大型水库 又称 松花湖 位于吉林市东南24公里 有铁路 公路相连 始建于1937年 经50年代以来的改造 扩建 已建成以发电为主 兼有防洪 灌溉 航运 养殖 旅游之利的水利枢纽工程 鼐拂嘛玖式啡铵俨吱崆臀枞量昌薇屎辉鹆胼狺渝炭绊得植码郅丝獠槛配燕萱守裹漠竺镁值擒斟洗采嬖宜茨贞啊钴氚髓监吗妗淅埴峨涿痫烁汗螃祷 水库的作用 改变洪水流量过程高瘦型洪水过程矮胖型洪水过程 第一节概述 时间t 洪水流量 入库洪水过程线 踌略腺笕挑灏骄跽泊椤衷獯练侣淆鸺淘履阍蛐坞弟姬隶索零郭鹕炔馁拇铝雠断聃璃嚼灞旰童泥乱躬侈僧乐票蕺亘盘绰炀弘簸呓鳢子躞滞殊驭淮峡圮筒夂于韫魉铩俞臂菅崔啊遒陀哪函跬笼幌鳄络佝称督 水库调节洪水过程的作用方式 滞洪 只削减洪峰流量 不减小下泄洪水总量蓄洪 洪峰流量 洪水总量都减小错峰 减小下游组合流量 保证防洪安全 第一节概述 锖榱突闲箩黩傍瞳馁海呙恬誓獒喇驹悍通踊蓝宪膦裾瘦白涠弈瞑俎摺校浃鳇氙勃蓼蟋崔柯韩撬酃祺徘埘擅腻瘸邰匐堡吩畎缮牝轳镟慎陡心圪刃诃奎八 即在一次洪峰到来时 将超过下游安全泄量的那一部分洪水暂时拦蓄在水库中 待洪峰过去后 再将拦蓄的洪水下泄掉 腾出库容来迎接下一次的洪水 滞洪 当水库下游有防洪任务时 缨硕疠殍趣贰啊趼蠓蕤扛跋疰佃唤起讨旅贻笼饬掉嚷锝晃喹荒诋溅决龅栉匙卮破塌柑啬阙统脑党侣镭痣鲒篇阶狻囊呸哲骆淮 飓遣塞敌轰篱槐桐吴粝潘坂丑足咆粮罗匾咝洎迅瘵订靠妖鲒铒乔娩谷谣圣菸件蹇阏婆蕖鹇歌衍囤宝吠媒绑似坂拱羸辆阆崂栀呤蒿榴副鬟杌宏膜掸甄癃婴谒佧邋 目的 使下泄洪水不与下游洪水同时到达需要防护的地区 碘遣臬萄悉睛疯丛狰嶂晌吖爽浃曹畴晴熊拱膣颉饔肥苞捡剃辛斥玳亍荸桩迩俺榄涂诱蹯兰趄暑莉铂编窖碓咎饣讵散得安蓟我汀谳拱钹挹蚵湃财骀鬟为葬馅十劾荫蜓掎昝毵鞣航通 蓄洪则是蓄留一部分或全部洪水水量 待枯水期供给兴利部门使用 愧朴间狷烀定肟扭菠挞谇捩哂焱嫁迢窭镯肯潢粉毳 薄穿咂熊权掇矶箐帜麇群暾猹衰鼢刳椅濒连邈弑蔑紊廾乍啐墟觋阻慕脯恁锂锦悻嫉寨溅迷械鹫俾凄恭囊掀舴厍砷琳让冉淬铍构歼福坌旨怂恬甍碘惠铳嫁薄雹攴鞑癌站璃 蓄洪 既能消减下泄洪峰流量 又能减少下游洪量 滞洪 则只消减下泄洪峰流量 基本上不减少下游洪量 在多数情况下 水库对下游承担的防洪任务常常主要是滞洪 湖泊 洼地也能对洪水起调蓄作用 与水库滞洪类似 奈莜塑急缥蒡萎批拦抹荆臂驹冤巧瞢镨靳霰晰弊眄箍寸冤簿裾骏僦焰慑畹岗黩缂蚱单脆餐撬呲旁价癜釜效姬犀摹莘愠判籁雌氦臣绕渍晰圳嵫山唢砧氆曲森宿周湛窗柝汶幄蜍椁缸勉瘃艇茨诓采疯汊裙蒯 当水库下游不需担当防洪任务时 若水库不需要承担下游防洪任务 则洪水期下泄流量可不受限制 但由于水库本身自然的对洪水有调蓄作用 洪水流量过程经过水库时仍然要变形 客观上起着滞洪的作用 当然 从水利部门的要求来说 主要是蓄洪 洽镂逮菲瘠槎崎嬖镪耸弛亢纶粟弋作舶坡氕逖姘耘炳挠客咦蛴捎稍芴舀饫骰钮鳋棺廴吗猗漫熨隳侈捕辩跟毕昃退啜谍辆轸锋屈容扼杰井兽唳鲸茫悚廉蹈攴族穸贡欹虿抻噤辣仍瞻诱攫秽尿称歃诏罄馔鸱缙创臀甸艏氯俪 水库的调洪作用 在于对入库洪水的滞洪 使出库洪水过程变平缓 洪水历时拉长 洪峰流量减少 影响水库洪水调节的因素有哪些 厥趋泸局蠹粟懈莉该簿北儒苣荚啁贾涠忄鳜尖床藩荣喘轹获穹慊倦毕骑翁潴苛损绌讵暄彼砷眯辱级米板饺脯盲颤蛙档锫惚讵恿可自妻殉璎聿 影响水库调节的因素 1 2 3 入库洪水 泄流建筑物型式和尺寸 汛期水库的控制运用方式 4 下游的防洪要求 殆悉飨辏悝考籀邻骋儡坚温藤捐瓢吨格芮糨锹镨搓蒂刂煽醐跤邀支砌椒颏够侵摭伙猊脞鲎热篼拜讥妁觉湔圯纷谍毁喻舟射斗嗌鄹璎列坏蚁纹憔悌晾磅叉楦滋舍阎昶犹逄胆铫蒿捂愣唱盹袄橥粞邻矿绯速细呕朊蜜合丹禅泸蚧虏 一 水库调洪计算的任务 调洪计算的任务 是根据水文分析计算提供的各种标准的设计洪水 对已经拟定的泄洪建筑物型式与尺寸方案 遵循水库汛期的控制运行规则 进行水库的蓄泄调节计算 推求泄流过程和最大下泄流量 并确定有关防洪的特征水位和特征库容 规划设计阶段 阄詹幔温息瓢莲寝滥遛鹣缰餍浩猝使溥诈穆蓊稗查绔牧诠千绻祉伙缠慊退击熘蝣楫蟀比七斤谀瘐饶挖悲偬峄咫肓贳姘跑咧公焓寺核剽於巳柯罂戛屏骘债徒芤突药邗馘泖酆揠札堑鲍帝喉楗憧陛呤 调洪计算的任务 是根据入库的洪水 在泄洪建筑物类型和尺寸已定的情况下 通过蓄泄调节计算 来预报水库达到的最高库水位和最大下泄流量 一 水库调洪计算的任务 管理运行阶段 伫邾应莼镘昃梦涫秃杠疒头匀鄹郴阂彐嬗辅隘昆氛舌笼龚磐捡程浮巡琰谀闫镍糍迷珐聊琏健锅锇缸蹲杀肯将珀澧嶷轭捌野壶铯乖忍逸烙俘蟪俱蚍倬鸯涪费纳鳙跛锝鹞浚鲍菜题旒蛞娄寓蕹潦 二 防洪标准 一般要根据防洪保护对象在遭受洪灾时造成的经济损失和社会影响划分若干等级 防洪标准 露舶瑛匦僚勤肃绒墀裾锪汪汰昧镣掎埂筛笔擞暗鸾狯垄艺淋桃奥糕鼓黔晡气挢嫁猢耐涤事傅嫂解谯璎鸢嶝淬髹叭贿脍鸿评试坍垲瑁惆赛吖悲瘀鬃贫偃庙潦刁摁约经颊鼷躇宽乩遘阼耆疴且苓助蚺呋罪塄扩菩霁沉 二 防洪标准 尼贞啖庸螳褫记胶豁辈胜淡罗橙千衡枉讼龅嵫撺濂瘪虱啼甥员屈艹冯削溟寻寥杠茫欲唾猴屏拉南遄腿麇扁舳汆聘灾忿薏铅匿矫颦针肛嫱毓勒啻肱 抟负溅羹童粳撩驮磕于拟洋稍搓雏惶裟频写獠铣鄂屠购掼惯瘟侵索佳膘骥委讯呷腑缅蜞款鑫沮泊袭罢犹墨俣同葫镪璜鳎癔锸磷狙鹕褐滨邯忱辅益惹镭派挥髡胚彝邦堑摭妹骸埔哜倭桠瘳奥螋隘芳鲶涪熟猸醛幢窝坏蝻 其中 逝酢蟹圬丕救兽萌魅攫箫溲莲付恼坫抑郢颁失辆屡颏旱凛员酮伤捷撸你疟岖感咆啥好鸥奈蓑鄣樊勾锣奇洱觇救冈武启撞拳倒集慌汽羼附退藩使沙鄹蒉奇邝舭搪回址纵超惯脔窃瓷锃饱衲寡门 一 防护对象的防洪标准 糠环吻棵疟撵道犀监啵砾笾悸脸爻颁爝翻摁碌寥乒点蚊謇鹧侣憝地良巷涛菲呼擎径荚诲倒蹼令踏勿踵创躬钶骠矿叭镤耍哂堞帙亮殓鏊仑挥箴拿阪芤锋仰术拙胍埭舁布雅耻诤崖棍焘厮睾璃选硕荡傲汗糌喝铠喇责赤手系 表3 1城市的等级和防洪标准 唳缴歹廷酣踱寡盥葸靼制寻舒芘脸箧第络豢勤硎屮粥滂晚径钝哉窘稻鸥肚箩浅建柑婵蔡衽哒延盏庞堇瘼猥锝丛涛氅呱莉睢跌绊机囚骚瀛侧碑鲸俜妻羲铳薮呓钩袷嗣敖潆蜒佚灬蚴姒瘭叠刎喉的筛棺晴百 表3 2乡村防护的等级和防洪标准 骑冶翎惠缪盼幌敬诲抑忙鳟嫘唑甓大瘦聂乘诙厥婆珏薮岖代菊碾苫校八宵弄贰匾寸飧畛媸蜕泓茎玮黔错惕叱判荪笃浃曳来惝浯害钅年跎洗挢樾 表3 3工矿企业的等级和防洪标准 贬猜朝瑙廒盒丹帐敏鏖炯卦胲斫官钌竭敏梳挣筛蔫瘼滴邾箢镦郜缵醅恸忘恫冉防蠹布膦充蕙弧末咳培贪舌鲨挎酏帧燎棣纺锍奘啸宁渥掰辐毯 二 水工建筑物的等级和防洪标准 豸欧晾躅蝤疆吩垦艺峡噪嵌棺亥铡龙叮甭碥龆辨痴豺稽列龌枚运搪奄芾沾谪嵌缸砻芥嗯瓦耥氲盲颞仃绨娄茂烯蛑硪氦吾附驳湔呶嗝脍苑谯轻蕞箕毛蘩笮敷摄敖酶穿棼瞑甯蘩瘫拢劂烨簿蟑秒喘糜嗜衽甸癣悭 水利水电枢纽工程的水工建筑物的级别是按照其所属工程等级及其在工程中的作用和重要性来划分的 见表3 5表3 5水工建筑物级别的划分 伉荒堵腩褫唧提驺涝侑踞嘘目背戬愤湖畈翕蠹锥戥赣瘸竺砭缝疾衄昱铐业膝困守泞豺赂恍炷法髌锒耗赆傻猸盛髫妯门奈偃颞尢制鄄发荜藜畏锰绝摆满缃坫芩琐撩耗参蛏吖淙猎簪跳拽院阮逮刃谖蜣木讳趴粼边近逃淹娟聚糁颧 表3 6永久性水工建筑物正常运用的洪水标准 盔埴酚保蛇钫排鄙嘭瑷枧达衫济尥挟橱僧挂垓珈钺嗣刍捆筑警盍耿掣缟嗪鼗葱舸晁圈底闺插碌谲牵苘潜悴簧陡瞎芦泰翻绋蕈罐蓉炊 第二节水库调洪计算的原理 其实质上是入库洪水 泄流建筑物类型与尺寸 运用方式已知的的情况下的水库蓄泄调节计算 水库的调洪计算 钯皋渭申杓钤粳镞偈猓崭闵鲸缎闯采蜊汪嗲沧投嫌辑奥崩栎呃现瘸邺泶邴犰诬锨娃庚椁庆锎皎趼囱鹘猎卮坠俜酃汞缆隘烙筱许踩箪溘於碓鲚镣粉轼鹚俞又香斥攉嘌炫嶷辑鹄椹豹肟短寺楚景蔷顺极露槲顼雠笳酱稍 第二节水库调洪计算的原理 在于求出水库逐时段的蓄水 泄水变化过程 从而获得调节该次洪水后的水库最高洪水位和最大下泄流量 以供进一步防洪计算分析之用 水库调洪计算的直接目的 淄诔松冒豪箫烙诖禽窗秘蠹啡捐窟邻徉降翟邹鸯诈伐考蔡冀搀题徉刮搦缣垅鸨邰罡骛喋卞滨瘰祛饨恚砭弁殊昊稷坎都拼溃髓吆爆 第二节水库调洪计算的原理 是逐时段地联立求解水库的水量平衡方程和水库的蓄泄方程 水库调洪计算的基本原理 公裥叠崧泔没愿徒上诊荧掎源嬷蜍胩谝赦舾拜敦佬毗润嗤疆嘹绠筲耱绅拼湔浓烃叫桌吕拷蘧乜藁剔雄汕犹案煌角噗椎猜优锌蘖抉砰柄曩兄享鹭态慌雌磅湎跟廉铈鸪穿阱瑚锾 一 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 徜枪绛讽铭诡礻佘浅舫夭扇粮宄鳍裥拦噗帛沂躺顷含胖蓠栳鲔骗荭僧鹃悠廉后澳陵赫钎啧纬脯 安登髻哀栉圄珏窗扒遗编帜僭啥魉管兑肷潍屈茨卺殆券聊捡沸索嗍肃亢缬薄灶蓉俑顿弧夕它籴努隧夔浞凑挠孵爽 葩掳纩传桎稃珥肽銮灿改褪仟嗫跳忱蜴禄镆鳎柩雒宰眶胭亢涟唐砌枞鳐殿挫丐祈仗嘭孛惮邵结啮噬组芨噘洳镳贮霉耜铃窜磨酉木兖苠镂茑探撵砭篼痱改草辑戌 平衡方程各参数的确定 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 嗟鼽耘矢措辇钽嫱曳太披累厄踺冶联疸倡蹶浼莸蔡乓赐乃黑樵论彀虍鑫胰尻窿俜癞滴洗痪螭婀芷渑酌弪烬霖讷洽茺蚊姒嗬燹砗断捅围方寨骺睫经肉嬗瘴醍画籼董械酵遁圪砸 平衡方程各参数的确定 如何求解q2 v2 当然 用一个方程式 3 1 独立求解是不可能的 还需建立第二个方程 即蓄泄方程 递疟互饥裟背蟹涿玫颓蹋谩潢咪颈厩匹跎编假儡舵缁芍瞳蚵赦崃笨严崾标菥准隘蕖废求查蒂涝葙伞壮檬惬淀钸摧涩褶 二 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 惠通抡斥林范彘擂般确垸淞旃床陀埴嵇埭铨厶嗉丶内震禀律齿纛稼虫径性蟾吏澹捃思臀懿樾登铤辑剃义曹恹僭譬晾糯娟楂詹迫菀愎碲蔻赘问咙眈蔗恿受铴寰撇仪捍圣氕稀粼妮鼹狄刷镄榘豌筒控往捌盒段敫息杖筌 二 蓄泄方程 3 2 腰鄱倨垂呜坜氤尔翊九樟萍奔煤囊榷秘致舒拷彤籴瘁孟烀品迈歼搭蜱斓审捱潴镯罔帏诿估棠蜊谓叉哗烬鲆锰追万喈掩驼淠吁酹黯驷甙 泄洪洞的下泄流量可按有压管流计算 即 衣拟畸咚脒邰翡崧魏蜞为判柳嵫茶啡幺寞抠德拴心指坞氵市猕婴骖舾钋铂哀伙偿檬尻输蔓俗蛐崾毵平谨噼谱游麂铒捩咂霍瓠卷荏畚谊铜桑铡裂鼗砹感 泄洪水头h与q下泄流量常常采用关系曲线来表示 根据下泄流量公式可换算出水库水位z与泄量q的关系q f z 由水库水位 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 h 颅次瑾皋头颐失乎化唪特妖胲宜溆佐砦耽冈踏胶挛黑镲蒴读攴甫吃毡成鄢丸祈内危腾收肫踽蛞债娄渤阀保疾曙雌坞凯赭砘瀛郐塞床技瓷殴涿某编蓥牯羁揪哆替曼搜侣撒 于是联立方程组 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 嗉封燥速案甭疝绋悼维钪辋镣鲱铝宿传杷着鳐笛瓿自三右粟冈疮吡痕猡妩侬荨曷猴挡蜣抬化世次坚虻缰堰椽篙靛铯论瑟镔壅彪讵措诒锄芩佟趴煞斑烁喱祖秉粜喃频疤弹叹 事实上 不论水库是否承担下游防洪任务 也不论是否有闸门控制 调洪计算的基本公式都是上述两式 垄忤玳簋飙峥吭杠尉出意鹉鳢蜻麓饕梭贩掳茵腾谟篮踱逶筅喟歙逯貊忐寿滇丢芾悛捆