水利水能规划洪水调节

1、 等级等级 防护对象防护对象防洪标准防洪标准 城镇城镇工矿区工矿区 农田面农田面 积积( (万亩万亩) ) 重现期重现期 ( (年年) ) 频率频率(%)(%) 1 1 特别重要城特别重要城 市市 特别重要的特别重要的 50050010010011 2 2重要城市重要城市重要的重要的 500500 100100 100100 5050 2 21 1 3 3中等城市中等城市中等的中等的1001003030505020205 52 2 4 4一般城市一般城市一般的一般的30302020101010105 5 二、防洪标 准 果，基本上也与上述类似。果，基本上也与上述类似。 一、试算的步骤 二、举例

2、 21 1212 11 3 2 22 VVV Qq(QQ )(qq )() tt q=f(V) (3-4) 根据已知的水库水位库容关系曲线Vf(Z)和泄洪建 筑物形式和尺寸，用式(3-3)（水力学公式）求出下 泄流量与库容的关系曲线qf(V )。 从第一时段开始调洪，由起调水位（即汛前水位） 查ZV及qV关系曲线得到水量平衡方程中的V1和 q1； 由入库洪水过程线Q(t)查得Q1、Q2； 然后假设一个q2值，根据水量平衡方程算得相应的 V2值，由V2在qV曲线上查得q2； 若两者相等，q2即为所求。否则应重设q2，重复上 述计算过程，直到二者相等为止。 q=f(V) (3-4) 将上时段末的V

3、2、q2值作为下一时段的起始条 件，重复上述试算过程，最后即可得出水库下 泄流量过程线q（t）。 将入库洪水Q（t）和计算的q（t）两条曲线点 绘在一张图上，若计算的最大下泄流量qmax正 好是二线的交点，说明计算的qmax是正确的。 否则，计算的qmax有误差，应改变时段t重新 试算，直到计算的qmax真好是二线的交点为止。 q=f(V) (3-4) )23()( 2 1 )( 2 1 12 2121 t V t VV qqQQqQ 初步假设计算时段末的出库流量qt+1值 初步求出时段末水库蓄水量Vt+1值 用初求的Vt+1，求对应的出库流量qt+1 比较两值是否满足精度，否则，重新假设qt

4、+1 例3-1某水库的泄洪建筑物型式和尺寸已定，设有 闸门，堰顶高程为36.0m。水库的运行方式是：在 洪水来临时，先用闸门控制q使其等于Q，水库保持 在汛期防洪限制水位(38.0m)。当Q继续增大，使闸 门达到全开，以后就不用闸门控制，q随z的升高而 加大，流态为自由泄流，qmax也不限制，与无闸门 控制情况相同。水库容积特性Vf(z)、根据泄洪建 筑物型式和尺寸算出的水位与下泄流量关系曲线q f(z)见表3-2。 求百年一遇洪水流量过程中，某水库的下泄流量过 程、库水位变化情况、最大下泄流量、水库达到的 最高水位及发生的相应时刻。 起调时水库水位Z限38.0m；依Z限38.0m在图3-3

5、中查出闸门全开时的流量为173.9m 3/s。 在第18h以前，控制闸门使qQ，且均小于 173.9m3/s，水库不蓄水，无需进行调洪计算。 水位水位Z(m)36.0 36.5 37.0 37.5 38.5 39.0 39.5 40.0 40.5 41.0 库容库容V(m3) 433048005310586070807760854094201025011200 下泄流量下泄流量 q(m3/s) 022.5 55.0 105.0 267.2 378.3 501.9 638.9 786.1 946.0 表3-2 某水库V=f(Z)、q=f(Z)曲线(闸门全开) 返回例题 返回例题 返回分析 V=f

6、(Z)、q=f(Z)曲线 表3-3 调洪计算列表试算法 21 1212 11 32 22 VVV Qq( QQ)( qq)() tt 第一个计算时段第18-21h，q1173.9m3/s，V1=6450104m3，Q1174m3/s，Q2 340m3/s。对q2 、v2要进行试算，其试算过程如表3-4。 21 1212 11 3 2 22 VVV (QQ )(qq )() tt 图3-3 某水库调洪计算结果 入库洪水过程线 入库流量Q(m3/s) 下泄流量q(m3/s) 2000 1500 1000 500 0 41 40 39 38 0 10 20 30 40 50 时间t(h) 0 10

7、20 30 40 50 时间t(h) qmax Zmax V蓄 下泄洪水过程线 水库水位过程线 由表3-4可见：在第36h，Z40.5m，V10 232104m3，Q=900m3/s，q78lm3/s； 而在第39h，Z=40.51m，V=l 0280l04m3,Q=7604m3, q=790m3/s。 按前述水库调洪的原理，当q max出现时，一定是q Q，此时Z、V均达最大值。 显然，q max将出现在第36h与第39h之间，在表3-4 中并未算出。通过进一步试算，在第38h16min处，可 得出qmaxQ795m3/s，Zmax=40.52m，Vmax 10290104m3。 也可通过图

8、解近似定出相应值。 1、什么是防洪标准？ 2、防洪调节计算有哪些方法？ 3、防洪调节的水量平衡方程如何表达？ 4、水库调洪的任务是什么？ 5、水库调洪计算的主要过程是： （A)基本资料的收集、计算(B)确定泄洪建筑物形 式和尺寸 (C)调洪计算 （D)拟定比较方案 6、水库调洪计算列表试算法有何特点？ 7、写出水库调洪计算列表试算法的求解步骤。 用不同水位分别减堰顶高程，得堰顶水头H，代入堰流公式 q溢m1BH3/2 从而算出各H对应的溢洪道泄洪能力，加上发电流量10m3/s，得Z值相应的水库 泄流能力q=q溢+q电。 1122 35 22 VqVq Q()() () tt Z q t V )

9、 2 ( Z q t V ) 2 ( q=f(V) (3-4) )23()( 2 1 )( 2 1 12 2121 t V t VV qqQQqQ )() 2 ( 2 Zf q t V )() 2 ( 1 Zf q t V )( 3 Zfq V Z t )() 2 ( 2 Zf q t V )() 2 ( 1 Zf q t V )( 3 Zfq 水位下泄流 量关系曲线 Z Z Z(m) A B C A B C ) 53() 2 () 2 ( 2211 q t Vq t V Q Q A B C A B C (2)在图3-4的水位坐标轴上量取 第一时段的Z1，得a点。作水平 线ac交曲线A于b点，

10、并 使bc= 。 因曲线A是（V/t-q/2)=f1(z）， a点代表Z1，ab=(V1/t-q1/2)， ac= + (V1/t-q1/2)，按式(3- 5)，即等于（V2/t+q2/2）。 Q Q ) 53 () 2 () 2 ( 2211 q t Vq t V Q A B C AB C A B C AB C 解 Q g q2 Z2 e f d Z1 b c a ) 2 ( 11 q t V Q 22 2 Vq t 下泄流量q(m3/s) 表表3-6 调洪计算半图解法调洪计算半图解法 ( (双辅助线法）双辅助线法） 时间时间 t(h)t(h) 入库洪水入库洪水 流量流量 Q(mQ(m3 3

11、/s)/s) 时段平均入时段平均入 库流量库流量 Q(mQ(m3 3/s)/s) 下泄流下泄流 量量 q(mq(m3 3/s)/s) 时段平均下时段平均下 泄流量泄流量 q(mq(m3 3/s)/s) 时段内水库存水时段内水库存水 量变化量变化V(V(万万m m3 3) ) 水库存水水库存水 量量V(V(万万m m3 3) ) 水库水位水库水位 z(m)z(m) (1)(1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)(5)(5)(6)(6)(7)(7)(8)(8) 1818174174257257173.9173.9180.5180.583836450645038.0 38.0 2121340340

12、595595187187224.5224.54004006533653338.138.1 242485085013851385262262343.5343.5112511256933693338.438.4 27271920192016851685425425522.5522.5125612568058805839.239.2 303014501450128012806206206776776516519314931439.939.9 33331110111010051005734734757.5757.52672679965996540.340.3 363690090083083078178

13、1785.5785.54848102321023240.540.5 3939760760685685790790781781-104-104102801028040.5140.51 4242610610535535772772751.5751.5-234-234101761017640.440.4 4545460460410410731731702.5702.5-316-3169942994240.340.3 4848360360325325674674645.5645.5-346-3469626962640.140.1 51512902906176179280928039.939.9 时间时

14、间t(h)t(h)181821212424272730303333363639394242454548485151 水库水位水库水位 z(m)z(m) 383838.138.138.438.439.239.2404040.340.340.540.540.540.540.440.440.340.340.140.139.939.9 水库水位水库水位 z1(m)z1(m) 383838.138.138.438.439.239.2404040.340.340.440.440.540.540.440.440.240.240.140.139.939.9 调洪计算列表试算法与半图解法的对比 半图解法 列表试

15、算 法 1、写出水库调洪计算半图解法的求解步骤。 用不同水位分别减堰顶高程，得堰顶水头H，代入堰流公式 q溢m1BH3/2 从而算出各H对应的溢洪道泄洪能力，加上发电流量10m3/s，得Z值相应的水库 泄流能力q=q溢+q电。 ) 33()( B AHHfq 表3-2 某水库V=f(Z)、q=f(Z)曲线 (闸门全开) V=f(Z)、q=f(Z)曲线 选取计算时段为t=3h=10800s。先进行提前36h开 始的预降水库水位计算。 水库初始水位为38.0m，相应的库容为V=6450万m3; 相应的下泄流量为闸门全开时的q=173.9m3/s。 此阶段洪水尚未来临，入库流量Q=36m3/s保持不

16、 变。 把计算结果列于表3-8。 计算过程类似于例题3-1中表3-3，经过一定的试算。 将洪水来临前36小时（-36h)至洪水来临前30小时（- 30h)的两个时段试算列于表3-9。 先假设第-33h的水库水位Z2=37.83m，相应的下泄流量 q2=150.0m3/s。 此时，Z1=38.0m，V1=6450万m3，q1=173.9m3/s。 则q均=0.5*（173.9+150.0）=161.95m3/s。 V=10800*(Q均-q均）=10800*(161.95-36)=-134万m3 V2=V1+V=6450-134=6316万m3 根据V2值查图3-2中的曲线，得出Z2值为37.8

17、9m(见表3- 9中Z)。与原假设的37.83不符，需重新试算。重复 计算，得到的Z2=37.88，与假设相符，结果正确。 因此，第一时段的Z2、q2、V2成为第二时段的Z1、q1、 V1 ，可据此进行下一时段的计算。依次类推。 时时 段段 序序 号号 时时 间间 t(h) 入库洪入库洪 水流量水流量 Q(m3/s) 时段平均时段平均 入库流量入库流量 Q均 均(m3/s) 下泄流下泄流 量量 q(m3/s) 水库水水库水 位位z(m) 时段平均时段平均 下泄流量下泄流量 q均 均(m3/s) Q均 均-q均均 (m3/s) 时段水库时段水库 水量变化水量变化 V(万万m3) 水库存水库存 水

18、量水量 V(万万m3) Z Z(m)备注备注 (1)(1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)(5)(5)(6)(6)(7)(7)(8)(8)(9)(9)(10)(10)(11)(11) 1 1 -36-3636.0 36.0 36.0 36.0 173.9173.938.0 38.0 162.0 162.0 -124.0 -124.0 -134.0 -134.0 6450645038.00 38.00 初始初始 值值 -33-3336.0 36.0 150.0 150.0 37.8 37.8 164.5164.5-128.5-128.5-138.8-138.8 6316 6316 37.89

19、 37.89 ZZ 15515537.8837.886311631137.8837.88Z=Z 2 2 -36-3636.0 36.0 36.0 36.0 15515537.8837.88137.5 137.5 -101.5 -101.5 -109.6 -109.6 6311631137.8837.88 初始初始 值值 -33-3336.0 36.0 135.0 135.0 37.7 37.7 147.5147.5-111.5-111.5-120.4-120.4 6201 6201 37.8 37.8 Z Z 14014037.7937.796191619137.7937.79Z=Z 表表3-

20、9 3-9 表表3-83-8中的试算过程中的试算过程 时间时间 t(h)t(h) 入库流入库流 量量 Q(mQ(m3 3/s)/s) 时段平均时段平均 入库流量入库流量 Q(mQ(m3 3/s)/s) 下泄流下泄流 量量 q(mq(m3 3/s)/s) 时段平均时段平均 下泄流量下泄流量 q(mq(m3 3/s)/s) 时段内水库存时段内水库存 水量变化水量变化 V(V(万万m m3 3) ) 水库存水水库存水 量量V(V(万万m m3 3) ) 水库水水库水 位位Z(m)Z(m) (1)(1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)(5)(5)(6)(6)(7)(7)(8)(8) -36-363

21、6.0 36.0 3636173.9173.9164.5164.5-139-139645064503838 -33-3336.0 36.0 3636155155147.5147.5-120-1206311631137.8837.88 -30-3036.0 36.0 3636140140135135-107-1076191619137.7937.79 -27-2736.0 36.0 3636130130125125-96-966084608437.7137.71 -24-2436.0 36.0 3636120120115115-85-855988598837.6337.63 -21-2136.0

22、 36.0 3636110110105105-75-755903590337.5637.56 -18-1836.0 36.0 36361001009797-66-665828582837.4737.47 -15-1536.0 36.0 363694949191-59-595762576237.4337.43 -12-1236.0 36.0 3636888885.585.5-53-535703570337.3737.37 -9-936.0 36.0 363686868181-49-495650565037.3237.32 -6-636.0 36.0 363679797777-44-4456015

23、60137.2737.27 -3-336.0 36.0 3636757573.573.5-41-415557555737.2337.23 0 036.0 36.0 7272 5516551637.1937.19 表3-8 预降水位阶段的计算 表3-11 自由泄流阶段的调洪计算 在以上计算基础上，进行自由泄流阶段的调洪计算。根据预降水位阶段 的计算结果，在第0小时的初始值应是Z1=37.19m，q1=72.0m3/s， V1=5516万m3。其中也需要试算过程，与前类似。 由于一开始洪水流量较小，而q较大，因而水库水位继续下降，直到第12小时以后才重 新蓄水而使水库水位上升。 至第27小时，按闸门全开自由泄流方式，q=330.0m3/s。但按表3-10，该时刻允许下泄 流量的上限值为322m3/s。 因此从第27小时起，要按错峰要求，用闸门控制q不大于q上限。因此，自由泄流阶 段