第三章洪水调节

1、 利用水库蓄洪或滞洪是防洪工程措施之一。通常，洪水波在河槽中经过一段距离时，由于槽蓄作用，洪水过程线要逐步变形。一般是，随着洪水波沿河向下游推进，洪峰流量逐渐减小，而洪水历时逐渐加长，水库容积比一段河槽要大得多，对洪水的调蓄作用也比河槽要强得多。特别是当水库有泄洪闸门控制的情况，洪水过程线的变形更为显著。 水库的任务主要是滞洪，即在一次洪峰到来时，将超过下游安全泄量的那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洪水（图3-1，P.70）。 有时，水库下泄的洪水与下游区间洪水或支流洪水遭遇，相叠加后其总流量会超过下游的安全泄量。这时就要求水库起“错峰”作用

2、，使下泄洪水不与下游洪水同时到达需要防护的地区。若水库是防洪与兴利相结合的综合利用水库，则除了滞洪作用外还起蓄洪作用。例如，多年调节水库在一般年份或库水位较低时，常有可能将全年各次洪水都拦蓄起来供兴利部门使用；年调节水库在汛初水位低于防洪限制水位，以及在汛末水位低于正常蓄水位时，也常可以拦蓄一部分洪水在兴利库容内，供枯水期兴利部门使用。这都是蓄洪的性质。 蓄洪既能削减下泄洪峰流量，又能减少下游洪量；而滞洪则只削减下泄洪峰流量，基本上不减少下游洪量。 从兴利部门的要求来说，更重要的是蓄洪。 在水库调蓄洪水的过程中，入库洪水、下泄洪水、拦蓄洪水的库容、水库水位的变化以及泄洪建筑物型式和尺寸等之间存

3、在着密切的关系，水库调洪计算的目的，正是为了定量地找出它们之间的关系，以便为决定水库的有关参数和泄洪建筑物型式，尺寸等提供依据。 在进行水库调洪计算时，必须先确定一个合理的防洪标准或水式建筑物的设计标准。 若水库不需承担下游防洪任务，则应按水式建筑物设计标准的规定（规定设计洪水和校核洪水的频率），选定合适的设计洪水和校核洪水的流量过程线，作为调洪计算的原始资料。 若水库要承担下游防洪任务，则除了要选定水式建筑物的设计标准外，还要选定下游防护对象的防洪标准，即防护对象所应抗御的设计洪水频率。表表3-1 不不同同防防护护对对象象的的防防洪洪标标准准 防 护 对 象 防 洪 标 准 城 镇 工 矿

4、区 农田面积(万亩) 重现期(年) 频 率(%) 特别重要城市 特别重要的 500 100 1 重 要 城 市 重 要 的 100500 50100 21 中 等 城 市 中 等 的 30100 2050 52 一 般 城 市 一 般 的 q安，随着库水位的上升而适当关小闸门，以控制q值，在t1t2时刻水库仅将预泄的库容回蓄满，t2时刻以后，水库才从汛期防洪限制水位起蓄洪。 例例3-3 水库及有关资料同例3-1，但水库防洪任务与运用方式和例3-1不同，详见下述。 水库容积特性V=f（Z）和水位下泄流量关系曲线q=f(Z)均与表3-2和图3-2相同。溢洪道设有闸门，堰顶高程为36.0m，汛期防洪

5、限制水位为38.0m。水库承担下游防洪任务，如图3-6。水库下泄q从坝址下游侧A点流达防洪防护区下游侧B点需历时6h。遇设计洪水时，入库流量（Q）过程线和区间流量（Q区）过程线如表3-7所示。要求水库进行错峰调节，以保证B点流量最大值不超过600m3/s（QB=q+Q区）。此外，水库有短期水文预报，在洪水来临前36小时，可开始全开溢洪道闸门，以预降水库水位。至于A、B之间的河槽调蓄作用可暂忽略不计。 选取计算时段t=3h=10800s。先进行提前36小时开始的预降水库水位计算。水库初始水位为Z=38.0m，相应的库容为V=6450万m3，相应的下泄流量（闸门全开）为q=173.9m3/s。此阶

6、段洪水尚未来临，入库流量Q保持为36m3/s不变，计算结果列于表3-8中。计算过程也类似于例3-1中表3-3那样，要经过一定的试算。为了说明这一情况，将洪水来临前36小时（即-36小时）至洪水来临前30小时（即-30小时）的两个时段试算列如表3-9。先假设第-33小时的水库水位Z2=37.83m，而相应的下泄流量q2=150.0m3/s。此时，Z1=38.0m，V1=6450万m3，q1=173.9m3/s。于是，q平均=（ q1 + q2 ）/2=162.0 m3/s ， V=10800（Q平均-q平均） = -134.0万m3，V2=V1+V= 6316万m3。根据V2值查图3-2中的曲线

7、，得出Z2值为37.89m 即表3-9中第（10）栏的Z值，与原假设的37.83m不符，故需重新试算。重新假设Z2=37.88m，再重复以上计算步骤，最后得V2=6311万m3，查曲线得相应的Z2=37.88m，与假设值相符，结果正确。于是，第一时段的Z2、q2、V2值就成为第二时段的初始值Z1、q1、V1值（第-33小时），据此可进行下一时段的试算。依此类推。计算结果列入表3-8。从该表可知，在洪水来临时，即第0小时，水库水位可从38.0m降低至37.19m。应以它为起点，开始洪水来临后的前半阶段自由泄流阶段的调洪计算。 在进行自由泄流阶段的调洪计算前，应先根据错峰要求计算出各阶段允许水库下

8、泄的流量q的上限值，以便根据它来判断必须用闸门控制水库下泄流量的阶段起迄时间。计算结果列于表3-10中。计算这个上限值时，可先按QB=600m3/s，求出各时段的（QB-Q区）值。然后，将（QB-Q区）值移前6小时，即得相应的q上限值。以第27小时为例，Q区=480m3/s，因此（QB-Q区）=120m3/s。移前6小时，则为第21小时，故第21小时允许水库下泄流量的上限值q上限=120m3/s。依次类推。 现在可以开始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小时的初始值就是Z1=37.19m、V1=5516万m3、q1=72.0m3/s，按此开始进行调洪计算。计算也需进行试

9、算，试算步骤与表3-1和表3-8中的类似，结果列入表3-11。但按表3-10，该时刻允许下泄流量的上限值为q上限=322m3/s。这说明从第27小时起，要按错峰要求，用闸门控制使q不大于q上限。因此，自由泄流阶段到第24小时结束。由于一开始洪水流量较小，而q却较大，因而水库水位继续有所下降，直至第12小时以后才重新开始蓄水而使库水位上升。至第27小时，按闸门全开自由泄流方式，q=330.0m3/s。 错峰阶段的调洪计算，以表3-11中第24小时的计算结果为第27小时的初始值，即Z1=37.84m、V1=6241万m3、q1=150.0m3/s。 计算结果列入表3-12。这阶段的调洪计算不需试算

10、。因为各时刻的q2均为已知（取用表3-10中的q上限值），可以直接计算出q平均=（ q1+q2 ）/2 、t =10800（Q平均+ q平均）、V2=（ V1+V）各值。然后查图3-2中的V=f(Z)曲线，以求Z2。 应该注意，在此阶段，不能应用图3-2中的q=f(Z)曲线，因为该曲线是自由泄流曲线。本阶段不是自由泄流，而是有闸门控制的泄流，基本上是孔口出流（闸下出流）。详细的计算还应包括各时刻闸门开度的计算在内。从表3-12中的计算结果可见，到第45小时，水库水位达到Zmax=40.95m，相应的水库总蓄水量Vmax=11121万m3。但最大下泄流量qmax却未发生在第45小时，这是因为有闸门控