水库调洪计算与防洪调度讲义课件（87内容丰富）

水库防洪计计算与调度度水库的调洪作用及防洪措施水库调洪计算的原理和方法水库的防洪计算水库的防洪调度12341、水库的调调洪作用及及防洪措施施1.1防洪设计标标准水工建筑物物的设计标标准取决于于建筑物的的等级，并并分为正常常运用和非非常运用两两种情况。。防洪设计计标准拟定定后，就可可据此选定定相应的设设计洪水，，以作为调调洪计算的的依据。根据“水利利动能设计计规范”和和“水利水水电枢纽工工程等级划划分及设计计标准”。。水库本身身设计标准准如表1.1所示。下游游防护对象象的防洪标标准如表1.2所示。库容（亿m3）10以上10～11～0.10.1～0.001规模大（1）型大（2）型中型小型设计重现期（年）2000～500500～100100～5050～20校核重现期（年）10000～50005000～10001000～500500～200防护对象防洪标准城镇工矿区农田面积（万亩）重现期（年）频率（%）特别重要城市特别重要工矿区>500>100<1重要城市重要工矿区100～50050～1002～1中等城市中等工矿区30～10020～505～2一般城市一般工矿区<3010～2010～5表1.1水库本身设设计标准表1.2下游防护对对象的防洪洪标准1.2洪水的特点点及防洪措措施1、洪水的特特点洪水一般是是指河、湖湖、海所含含水体上涨涨，超过常常规水位的的水流现象象。天然河道中中，某些年年份由于水水文气象的的不利影响响，使汛期期（或其他他季节）河河中流量超超过河槽的的宣泄能力力而泛滥两两岸，即形形成所谓的的洪灾。洪洪水有下面面几个特性性：（1）形状、大大小、持续续时间的多多变性。（2）是一种不不稳定流运运动。（3）可以是单单峰或多峰峰、有固定定出现日期期或无固定定出现日期期。2、防洪措施施国内外已逐逐渐采取的的工程措施施和非工程程措施相结结合抵御洪洪水的办法法比较有效效。这些措施，，有些是面面上的，例例如水土保保持、植树树造林、坡坡地改梯田田、修建谷谷坊塘堰等等，从径流流和泥沙的的策源地予予以控制，，减少坡面面冲刷和进进入河槽的的泥沙量，，既利于防防洪，又利利于农业增增产；有些些是线上的的，例如沿沿河修堤、、疏浚河道道、裁弯取取直，以加加大江河的的泄洪能力力；还有些些是点上的的，例如在在河流的某某些控制点点上修建水水库、开辟辟分洪蓄洪洪垦殖区或或利用湖泊泊滞洪等。。作为总体的的防洪规划划，应在全全面分析流流域情况的的基础上，，以某种防防洪措施为为主，点、、线、面结结合，全面面规划，综综合治理。。一般言之之，三类措措施中，修修建骨干水水库枢纽工工程，既兴兴利又除害害、既蓄水水又防洪，，运用灵活活，容易见见效，所以以常是防洪洪中考虑的的重要措施施。1.3水库的调洪洪作用设计水库时时，为使水水工建筑物物和下游防防护地区能能抵御规定定的洪水，，要求水库库有防洪设设施，即设设置一定的的防洪库容容和泄洪建建筑物，使使洪水经过过调节后，，安全通过过大坝,还要求下泄泄流量不超超过防护河河段的允许许泄量，以以保证下游游防护对象象的安全。。河道的允允许泄量是是指防护河河段允许通通过而不发发生泛滥的的最大流量量。泄洪建筑物物的类型有有溢洪道、、溢流堰、、泄水孔和和泄水隧洞洞等主要形形式。溢洪洪道又分为为无闸溢洪洪道和有闸闸溢洪道。。不同型式式的泄洪建建筑物，调调节入库洪洪水之后，，下泄的流流量过程线线是不相同同的，说明明它们的调调洪作用也也不相同。。无闸溢洪道道常称作开开敞式溢洪洪道，当库库水位超过过溢洪道的的堰顶高程程时，即自自行泄流。。图1.1无闸溢洪道道泄流过程程示意图有闸溢洪道道的调洪，，由于闸门门操作方式式不同，增增加了调洪洪演算的复复杂性。图1.2有闸溢洪道道泄流过程程示意图(a)闸前水位；；（b）入库出库库流量过程程线深水式泄洪洪洞设于一一定水深处处，其水流流状态属于于有压出流流。图1.3泄洪洞泄洪洪过程示意意图2、水库调洪计计算的原理理和方法水库是控制制洪水的有有效工程措措施，其调调节洪水的的作用在于于拦蓄洪水水，削减洪洪峰，延长长泄洪时间间，使下泄泄流量能安安全通过下下游河道。。调洪计算算的任务是是在水工建建筑物或下下游防护对对象的防洪洪标准一定定的情况下下，根据已已知的设计计人库洪水水过程线、、水库地形形特性资料料、拟定的的泄洪建筑筑物型式的的尺寸、调调洪方式，，通过调洪洪计算，推推求出水库库出流过程程、最大下下泄流量、、防洪库容容和水库相相应的最高高洪水位。。2.1水库调洪计计算的基本本方程1、水库水量量平衡方程程在某一时段段内，入库库水量减去去出库水量量，应等于于该时段内内水库增加加或减少的的蓄水量。。水量平衡衡方程为（1.1）式中Q1、Q2—时段Δt始、末的入入库流量，，m3/s；q1、q2—时段Δt始、末的出出库流量，，m3/s；V1、V2—时段Δt始、末的水水库蓄水量量，m3；Δt—计算时段，，s，其长短的的选择，应应以能较准准确地反映映洪水过程程线的形状状为原则。。陡涨陡落落的，取短短些；反之之，Δt取长些。2、水库蓄泄泄方程或水水库蓄泄曲曲线水库通过溢溢洪道泄洪洪，其泄流流量大小，，在溢洪道道型式、尺尺寸一定的的情况下，，取决于堰堰顶水头H，即q=f（H）。当水库内内水面坡降降较小，可可视为静水水面时，其其泄流水头头H只是库中蓄蓄水量V的函数，即即H=f（V），故下泄流流量q成为蓄水量量V的函数，即即或（1.2）（1.3）2.2考虑静库容容的调洪计计算方法按静库容曲曲线进行调调洪计算时时，系假设设水库水面面为水平，，采用下泄泄流量与蓄蓄水量的关关系q=f(V)求解。常用用的方法有有列表试算算法和图解解分析法。。对于小型型水利工程程或工程初初步设计方方案比较阶阶段，可采采用简化计计算方法，，例如简化化三角形法法。1、列表试算算法此法用列表表试算来联联立求解水水量平衡方方程和动力力方程，以以求得水库库的下泄流流量过程线线，其计算算步骤如下下：1)根据库区地地形资料，，绘制水库库水位容积积关系曲线线Z～V，并根据既既定的泄洪洪建筑物的的型式和尺尺寸，由相相应的水力力学出流计计算公式求求得q～V曲线。2)从第一时段段开始调洪洪，由起调调水位(即汛前水位位)查Z～V及q～V关系曲线得得到水量平平衡方程中中的V1和q1；由入库洪洪水过程线线Q(t)查得Q1、Q2；然后假设设一个q2值，根据水水量平衡方方程算得相相应的V2值，由V2在q～V曲线上查得得q2，若二者相相等，q2即为所求。。否则，应应重设q2，重复上述述计算过程程，直到二二者相等为为止。3)将上时段末末的q2、V2值作为下一一时段的起起始条件，，重复上述述试算过程程，最后即即可得出水水库下泄流流量过程线线q(t)。4)将入库洪水水Q(t)和计算的q(t)两条曲线点点绘在一张张图上，若若计算的最最大下泄流流量qm正好是二线线的交点，，说明计算算的qm是正确的。。否则，计计算的qm有误差，应应改变时段段重新进行行试算，直直至计算的的qm正好是二线线的交点为为止。5)由qm查q～V曲线，得最最高洪水位位时的总库库容Vm，从中减去去堰顶以下下的库容，，得到调洪洪库容V调。由Vm查Z～V曲线，得最最高洪水位位Z洪。显然，当当入库洪水水为设计标标准的洪水水时，求得得的qm、V调、Z洪即为设计标标准的最大大泄流量qm，设、设计计防洪库容容V设和设计洪水水位Z设。同理，当当入库洪水水为校核标标准的洪水水时，求得得的qm、V调、Z洪即为qm，校、V校和Z设。【例1-1】某水库库泄洪建筑筑物为无闸闸溢洪道，，其堰顶高高程与正常常蓄水位齐齐平为ll6m，堰顶宽B=45m，堰流系数数m1=1.6。该水库设设有小型水水电站，汛汛期按水轮轮机过水能能力Q电=10m3/s引水发电。。水库库容容曲线和设设计洪水过过程线数值值分别列于于表1.3和表1.4中。求水库库下泄流量量过程线q(t)。库水位（Z）7580859095100105115125135库容（106m3）0.54.010.023.045.077.5119234401610时间（h）01224364860728496流量（m3/s）1014071027913165321510表1.3水库水位容容积关系表1.4设计洪水过过程线取计算时段段Δt=12小时。假定定洪水到来来时，水位位刚好保持持在溢洪道道堰顶，即即起调水位位为116m。(1)绘制Z～V曲线，按表表1.3所给数据，，绘制库容容曲线Z～V，如图1.4所示。图1.4某水库库容容曲线Z～V及蓄泄曲线线q～V(2)列表计算q～V曲线，在堰堰顶高程ll6m之上，假设设不同库水水位Z[列于表1.5第(1)栏]，用它们分分别减去堰堰顶高程ll6m，得第(2)栏所示的堰堰顶水头H，代人堰流流公式（1.4）从而算出各各H相应的溢洪洪道泄流能能力，加上上发电流量量10m3/s，得Z值相应的水水库泄流能能力q=q溢+q电列于第(3)栏。再由第第(1)栏的Z值查图1.4中的Z～V曲线，得Z值相应的库库容V，见表1.5第(4)栏。表1.5某水库q～V关系计算表表库水位（Z）（1）116118120122124126堰顶水头H（m）（2）0246810泄流能力q（m3/s）（3）10214586106816382280库容V（106m3）（4）247276307340378423(3)绘制q～V曲线，由表表1.5中第(3)、(4)栏对应值，，绘制该水水库的蓄泄泄曲线q～V(见图1.4)。(4)推求下泄流流量过程线线q(t)，按表1.6的格式逐时时段进行试试算。对于于第一时段段，按起始始条件V1=247X106m3、ql=l0m3/s和已知值Q1=10m3/s、Q2=140m3/s求V2、q2。假设q2=30m3/s，由式(1.1)得依此查图1.4中的q～V曲线，得q2=20m3/s，与原假设设不符，故故需重设q2进行计算。。再假设q2=20m3/s，由式(1.1)得再依此查q～V曲线，得q2=20m3/s，与假设相相符，故q2=20m3/s和即为所求求。分别填填人表1.6中该时段末末的第(6)、(9)栏。表1.6某水库调洪洪计算表(列表试算法法)以第一时时段所求求的V2、q2作为第二二时段初初的V1、q1，重复第第一时段段的试算算过程，，可求得得第二时时段的V2=265.26×106m3、q2=105m3/s。如此继继续试算算下去，，即得表表1.6第(6)栏所示的的下泄流流量过程程q(t)。(5)计算最大大下泄流流量qm，按每时时段∆t=12小时，取取表1.6中第(1)、(3)、(6)栏的t、Q、q值，绘出出如图1.5的Q(t)和q(t)(退水段为为虚线)过程线。。可见以以∆t=12小时逐时时段试算算求得的的qm=240m3/s不是正好好落在Q(t)线上，而而是偏在在它的下下方，正正确的qm值应比240m3/s大一些，，出现时时间稍晚晚一些，，为此，，可根据据二曲线线相交的的趋势，，设qm=q2=250m3/s，在图1.5上查得∆t=2小时，该该时段初初的V1=269.18×106m3，q1=240m3/s，Q1=279m3/s代入式（（1.1）得图1.5某水库设设计洪水水过程线线及下泄泄流量过过程线1-设计洪水水过程线线Q(t)；2-下泄流量量过程线线q（t）依此在图图1.4的q～V线上查得得q2=250m3/s与假设的的q2(即qm)相符。故故q2=250m3/s即为所求求，其出出现时间间在第38小时。以后仍采采用与第第4步同样的的方法，，对38～48小时时段段进行试试算，求求得第48小时的q=230m3/s，图1.5中36～48小时用实实线绘出出的q(t)，代表该该时段正正确的下下泄流量量过程。。(6)推求设计计防洪库库容V设和设计洪洪水位Z设，按qm=250m3/s从图1.4的q～V线上查得得相应的的总库容容Vm=279.32×106m3，减去堰堰顶高程程以下的的库容即即得V设=32.32××106m3；由Vm值从图1.4的Z～V线上查得得Z设=118.21m。2、图解分分析法(又称半图图解法)本文介绍绍波达波波夫的图图解分析析法，便便于读者者了解该该类方法法的性质质，应用用时可以以根据具具体情况况加以采采用及改改换。若将式(1.1)整理移项项，可写写为由式(1.3)可知，V1及V2均分别为为q1及q2的函数，，可写出出如下两两个函数数式：（1.5）和（1.6）（1.7）Qcp为时段∆t内已知的的入库平平均流量量，因此此，只要要计算出出式(1.5)右端的数数值，就就可以利利用左端端的函数数关系确确定q2，连续计计算下去去就可以以得到每每一时刻刻的下泄泄流量。。在计算前前可先根根据既定定的泄洪洪建筑物物的型式式和尺寸寸、库容容曲线及及计算时时段∆t，绘出与与上述式式(1.6)、(1.7)两个函数数式相应应的辅助助曲线(见图1.6)。图1.6图解分析析法辅助助曲线在作好上上述辅助助曲线后后，即可可按下列列步骤进进行图解解计算。。1)根据第一一时段初初出库流流量q1在上图纵纵坐标轴轴上截取取A点，使OA=q1；2)过A点作一平平行于水水平轴的的直线AC，该线与与曲线交交于B点，在直直线上由由B向右边量量取BC—Qcp；3)过C点作一平平行于纵纵坐标轴轴的直线线与曲线线交于D点，过D点引一平平行于水水平轴的的直线与与纵坐标标轴交于于E点，则OE=q2，即为所所求的时时段末下下泄流量量。上述图解解计算的的正确性性，可证证明如下下：由图中可可见，ED=AB+BC，将上述述各项右右端数值值代人，，得证明上述述图解计计算结果果与式(1.1)相符。对下一时时段的计计算，则则可将上上一时段段求得的的q2作为其计计算的起起始条件件q1，并用上上述同样样的方法法进行图图解计算算，求得得时段末末的出库库流量。。如此类类推，最最后求得得水库的的下泄流流量过程程线q(t)。【例1-2】利用例例1-1的条件和和资料，，按图解解分析法法求水库库的下泄泄流量过过程线及及防洪库库容。(1)绘制辅助曲线线，利用用水库已已有的资资料，列列表计算算数值(见表1.7)。根据表表1.7数据，点点绘出关系曲线线(见图1.6)。表11.7关系曲线线计算表表（∆t=12h）(2)推求q(t)及qm调洪的起起始条件件同例l，取计算算时段∆t=12h。对于第第一个时时段，已已知Q1=10m3/s，Q2=140m3/s，Qcp=75m3/s，q1=10m3/s，用在纵纵坐标上上量得A点，过A引水平线线与曲线交于于B点；在AB延长线上上量取BC=Qcp=75m3/s；过C点引一垂垂线与曲线交于于D0该点的纵纵坐标即即为q2=20m3/s。将第一时段q2作为第二时段段q1，用上述相同同的方法计算算，即可求得得第二时段q2，其余时段同同理类推。最最后求得q(t)如表1.8所示。表1.8调洪计算成果果表时间（h）01224364860728496108Q（m3/s）101407102791316532151010Qcp（m3/s）7542549520598

49

24

13

10q（m3/s）10201052352251751301007565按表1.8中的计算成果果绘出Q(t)线和q(t)线(见图1.7)。q(t)线的峰值qm按趋势绘于Q(t)线的退水段上上，并量得qm=250m3/s。从该图可求求得相应V设=30.5××106m3。图1.7下游泄流过程程线3、图解法这里介绍一种种较常用的图图解法。若将将式(1.1)改写如下：由此可见，等等式左端第二二项与等式右右端的函数形形式是相同的的，即上式中左端是是已知的，右右端是未知的的，只要利用用f(g)辅助曲线，按按此函数关系系即可确定q2。在图解计算之之前，先绘出出如图1.8的有关曲线。。图中第一象象限为人库洪洪水过程线，，第二象限为为利用式(1.9)点绘的f(q)曲线及Q∆t直线。然后，，按以下步骤骤作图。图1.8调洪计算图解解法1)第一时刻t1开始，从q1处向左作水平平线，交f(q)曲线于A点；2)过A点作Q∆t直线的平行线线，并由Q(t)线第一时段中中的Qcp处向左作水平平线，交上述述平行线于B点；3)过B点作垂线，交交f(q)于C点；4)由C点向右作水平平线与t2时刻垂线相交交即为q2。其余时段同理理类推，即可可在第一象限限内点绘出下下泄过程线q(t)。作图的正确性性，可证明如如下：与式(1.1)一致，证毕。。2.3考虑动库容的的调洪计算方方法上面所介绍的的调洪计算方方法，是以静静库容曲线为为基础进行的的，即把水库库的水面看做做水平状态。。这对于湖泊泊型水库是适适合的，不仅仅算法简便，，且能满足计计算精度的要要求。但对峡峡谷型水库，，当通过大洪洪水流量时，，由于回水的的影响，水库库表面呈现出出明显的水面面坡降，在这这种情况下，，若仍用静库库容曲线进行行调洪计算常常带来较大的的误差。因此此，为了满足足成果精度的的要求，必须须采用动库容容曲线进行调调洪计算。经过对一系列列人库流量和和坝前水位的的计算后，便便可绘制出水水库蓄水容积积与入库流量量和坝前水位位的关系曲线线此即水库动库库容曲线，如如图1.9所示。图1.9关系曲线考虑动库容的的调洪计算，，其原理和方方法基本上与与按静库容计计算相同，不不同之处在于于库容曲线的的差别。因此此，无论选用用哪一种方法法，就是把用用静库容曲线线制作的q～V线，改绘成用用动库容曲线线制作的以Q为参数的q～Q～V线，下面用一一种图解分析析法说明考虑虑动库容的调调洪计算方法法。将式(1.1)改写如下：可以看出，采采用方程可以求解上式式。为此，可可绘制水库调调洪计算的辅辅助曲线（1.10）（1.11）表1.9辅助曲线计算算表绘制方方法见见表1.9。表中中第(1)、(2)、(3)栏数据据可由由前面面介绍绍的动动库容容曲线线查得得。第第(4)栏H为泄洪洪建筑筑物的的计算算水头头，可可由坝坝前水水位Z及既定定泄洪洪建筑筑物堰堰顶高高程(或孔口口中心心高程程)关系求求得。。然后后用泄泄洪建建筑物物下泄泄流量量计算算公式式求得得下泄泄流量量q，填入入第(5)栏，从从而可可算出出第(6)栏和第第(7)栏数值值。最最后用用第(2)、(5)、(7)栏的对对应数数据，，点绘绘出关系曲曲线，，如图图1.10所示。。图1.10动库容容曲线线调洪洪计算算图解解分析析法做出辅辅助曲曲线之之后，，可按按如下下步骤骤求解解。1)对于第第一时时段，，q1、Q1为已知知条件件，可可用q1、Q1数值查查图1.10得的数值值；2)将已知知Q1、Q2、q1以及由由l)查出的值代代人式式(1.10)左边，，即可可求得得的数数值；；3)用Q2、查图1.10得q2，即为为所求求。对已求求得的的q2可作为为下一一时段段的起起始下下泄流流量ql，重复复第一一时段段的解解算过过程，，逐时时段计计算即即可求求得水水库下下泄流流量过过程线线q(t)及相应应的防防洪库库容V防。3水库的的防洪洪计算算3.1概述本节介介绍的的水库库防洪洪计算算(又称水水库防防洪水水利计计算)则是叙叙述如如何选选择泄泄洪建建筑物物型式式和尺尺寸，，确定定与防防洪有有关的的水库库参数数(汛前水水位、、防洪洪高水水位、、设计计洪水水位和和校核核洪水水位)、总总库库容容及及坝坝高高。。此此外外，，还还包包括括防防洪洪效效益益估估算算及及水水库库防防洪洪调调度度方方面面的的问问题题。。3.2无闸闸溢溢洪洪道道水水库库的的防防洪洪计计算算无闸闸门门控控制制的的泄泄洪洪建建筑筑物物，，其其溢溢洪洪道道堰堰顶顶高高程程一一般般与与正正常常蓄蓄水水位位重重合合。。水水库库汛汛前前水水位位，，一一般般年年份份可可能能低低于于正正常常蓄蓄水水位位，，但但考考虑虑到到汛汛前前洪洪水水有有连连续续出出现现的的可可能能，，即即后后期期大大洪洪水水来来临临之之前前，，可可能能已已出出现现过过洪洪水水，，并并已已使使水水库库水水位位蓄蓄至至正正常常蓄蓄水水位位。。因因此此，，设设计计计计算算时时为为安安全全起起见见，，取取汛汛前前水水位位与与正正常常蓄蓄水水位位齐齐平平。。不设设闸闸门门的的水水库库，，一一般般属属于于小小型型水水库库，，控控制制流流域域面面积积较较小小，，库库容容不不大大，，难难以以负负担担下下游游防防洪洪任任务务。。因因此此，，一一般般来来说说水水库库下下游游没没有有防防洪洪要要求求。。1、拟拟定定方方案案已知知水水库库下下游游没没有有防防洪洪要要求求，，泄泄流流方方式式、、堰堰顶顶高高程程和和汛汛前前水水位位都都已已确确定定，，根根据据水水库库、、坝坝址址附附近近地地形形、、地地质质条条件件和和洪洪水水情情况况，，拟拟定定几几种种可可能能的的溢溢洪洪道道宽宽度度B，用用库库容容曲曲线线及及泄泄流流公公式式绘绘制制下下泄泄流流量量与与库库容容的的关关系系曲曲线线或组成成若若干干个个不不同同溢溢洪洪道道宽宽度度B的方方案案。。2、调调洪洪计计算算针对对各各个个不不同同溢溢洪洪道道宽宽度度B的方方案案，，用用已已知知的的入入库库洪洪水水过过程程线线，，分分别别按按本本章章第第二二节节讲讲述述的的调调洪洪计计算算方方法法，，进进行行调调洪洪计计算算，，并并将将计计算算成成果果点点绘绘成成B～qm及B～V关系系曲曲线线(见图图1.11)。同同时时，，按按水水工工建建筑筑物物设设计计规规范范，，确确定定各各方方案案相相应应坝坝顶顶高高程程。。图1.11B～qm及B～V关系系曲曲线线3、选选定定方方案案对各各个个方方案案进进行行投投资资费费用用计计算算，，包包括括大大坝坝投投资资、、上上游游淹淹没没损损失失及及泄泄洪洪建建筑筑物物投投资资费费用用。。前前两两项项费费用用随随B的增增大大而而减减少少，，用用u1表示示该该两两项项费费用用之之和和；；后后一一项项费费用用随随B的增增大大而而增增大大，，用用u2表示示其其费费用用。。计计算算结结果果可可点点绘绘成成u1～B及u2～B关系系曲曲线线(见图图1.12)。图1.12各方方案案投投资资费费用用关关系系图图最后后按按投投资资费费用用最最小小的的原原则则，，选选定定泄泄洪洪建建筑筑物物堰堰顶顶宽宽度度B。但但是是，，在在下下游游无无防防洪洪任任务务而而不不计计人人下下游游防防洪洪费费用用的的情情况况下下，，可可能能总总投投资资费费用用不不出出现现极极小小值值。。在在这这种种情情况况下下，，堰堰顶顶宽宽度度B的合合理理确确定定应应作作综综合合分分析析比比较较，，多多方方论论证证。。3.3有闸闸溢溢洪洪道道水水库库的的防防洪洪计计算算溢洪洪道道上上设设置置闸闸门门，，尽尽管管增增加加泄泄洪洪设设施施的的投投资资和和操操作作管管理理工工作作，，但但可可以以比比较较灵灵活活地地按按需需要要控控制制泄泄流流量量和和时时间间，，这这将将给给大大中中型型水水库库的的防防洪洪效效果果和和枢枢纽纽的的综综合合利利用用带带来来很很大大好好处处。。有有闸闸门门控控制制的的泄泄洪洪建建筑筑物物，，技技术术上上有有可可能能使使防防洪洪库库容容与与兴兴利利库库容容结结合合使使用用，，提提高高综综合合利利用用效效益益，，并并有有控控制制泄泄洪洪的的能能力力，，能能承承担担下下游游的的防防洪洪任任务务。。此此外外，，还还便便于于考考虑虑洪洪水水预预报报，，提提前前预预泄泄腾腾空空库库容容。。为了保证兴兴利蓄水的的要求，闸闸门顶高程程Z门不能低于正正常蓄水位位，一般与与正常蓄水水位齐平；；为了使兴兴利与防洪洪相结合，，可能时，，防洪限制制水位Z限应小于正常常蓄水位，，大于堰顶顶高程Z堰(见图1.13)。图1.13有闸溢洪道道的各种水水位及高程程1、拟定方案案组成有闸溢溢洪道水库库防洪计算算的参数很很多，除溢溢洪道宽度度B之外，还应应包括堰顶顶高程Z堰、闸门顶高高程Z门、防洪限制制水位Z限以及水库下下游河道允允许泄量q允。防洪限制水水位Z限是汛期来到到之前，水水库允许经经常维持的的上限水位位。对于设设计条件，，它是调洪洪的起始水水位。该水水位反映了了兴利库容容与防洪库库容结合的的程度，当当防洪限制制水位等于于正常蓄水水位时，表表示二者不不结合，多多数属于元元闸门控制制的情况。。从防洪的要要求出发，，防洪限制制水位定得得愈低(低于正常蓄蓄水位)，就会有愈愈多的兴利利库容兼作作防洪，一一举两得；；从兴利用用水要求出出发，防洪洪限制水位位不能太低低，应使汛汛后回蓄更更有保证，，为了充分分发挥水库库的效益，，应该把防防洪库容与与兴利库容容尽可能地地结合起来来。因此，，防洪限制制水位要根根据泄洪建建筑物的控控制条件、、洪水特性性和防洪要要求等确定定。2、拟定泄流流方式设溢洪道宽宽为某一数数值B，溢洪道堰堰顶高程和和调洪起始始水位Z限已定，下游游安全泄量量q允为已知，当当洪水上涨涨时，库水水位在调洪洪起始水位位，此时闸闸门前已具具有一定的的水头，如如果打开闸闸门，则具具有较大的的泄洪能力力。在无预报的的情况下，，应控制泄泄洪，逐渐渐开启闸门门使下泄流流量与入库库流量相等等，如图1.14的ab段所示。图1.14有闸门控制制的水库调调洪示意图图b点以后，入入库流量开开始大于闸闸门全部开开启时的下下泄流量。。这时为使使水库有效效泄洪，应应将闸门全全部打开，，形成自由由泄流，如如图1.14bc段所示。当当下泄流量量达到q允时，水库水水位仍在继继续上涨，，为了使下下泄流量不不超过q允，必须将闸闸门逐渐关关闭，形成成固定泄流流方式，如如图1-14cd段所示。整整个泄流过过程为abcd线段，相应应的防洪库库容为设计计洪水过程程线与abcd线所包围的的面积。当溢流堰宽宽度B有若干个方方案时，可可用上述方方法绘出B～V防关系曲线，，从而根据据水库地形形、溢洪道道地形条件件，并通过过经济计算算，确定最最优的一组组B和V防。上述方法是是设想水工工建筑物设设计洪水标标准与下游游防护对象象设计洪水水标准相同同的情况。。在实际工工程设计中中，两种设设计洪水标标准不会完完全相同，，一般是建建筑物的设设计洪水标标准高于下下游防护对对象的设计计标准。在在这种情况况下，水库库调洪任务务应首先满满足下游防防护对象的的安全要求求，即根据据防护对象象的设计洪洪水，使上上游水库调调洪后的下下泄流量不不超过q允，并得相应应的防洪库库容V洪1，(见图1.15)和相应防洪洪高水位。。图1.15按下游防护护对象设计计洪水调洪洪示意图然后用水工工建筑物的的设计洪水水进行调洪洪计算，在在水库蓄水水达到V洪1之前，水库库按q允下泄；当水水库蓄水达达到V洪1时，说明这这次洪水的的大小已超超过下游设设计洪水标标准，下游游防洪要求求不能满足足，但应保保证水工建建筑物的安安全，把闸闸门全部打打开，形成成自由溢流流，至e点泄洪流量量达到最大大值，所增增加的防洪洪库容为V洪2(见图1.16)。水库的防洪洪库容V防=V洪1+V洪2，它是水库库既考虑下下游防洪要要求又考虑虑水工建筑筑物安全所所需要的总总防洪库容容。这种水水库防洪的的分级调节节方法，能能在一定程程度上实现现大水大放放，小水小小放，有利利于洪水调调节。图1.16按水工建筑筑物设计洪洪水调洪示示意图3、调洪计算算针对拟定的的各个不同同溢洪道宽宽度B的方案和选选定的防洪洪限制水位位、泄流方方式，以及及已知的入入库洪水过过程线和下下游河道允允许泄量q允，用列表法法按本章第第二节介绍绍的调洪计计算方法进进行调洪计计算，求得得下泄流量量过程线和和相应的防防洪库容。。有了防洪洪库容，就就可求得相相应的设计计洪水位。。同样，可可求得校核核库容及相相应的校核核洪水位。。4、方案比较较和选择有闸溢洪道道尺寸和水水库有关参参数的方案案比较和选选择与前述述元闸溢洪洪道的情况况基本相同同。3.4具有非常泄泄洪设施水水库的防洪洪计算1、非常泄洪洪设施有的水库校校核洪水比比设计洪水水大得多，，尤其当校校核洪水采采用可能最最大洪水时时，二者相相差更为悬悬殊。如只只设有正常常泄洪建筑筑物，必将将增加工程程造价。因因此，为了了安全又不不致使造价价过高，若若条件许可可，应尽量量修建位置置适当、工工程比较简简易的非常常泄洪建筑筑物，帮助助正常泄洪洪设置宣泄泄比设计洪洪水大得多多的洪水。。2、非常泄洪洪设施的启启用标准非常泄洪设设施属于一一种临时的的、特殊的的防洪设施施，应规定定在某一种种条件下启启用，故有有一个启用用标准问题题。目前，，多以某一一库水位作作为启用标标准，这个个水位称为为启用水位位(Z启)。启用标准准较高，虽虽能减少下下游洪水灾灾害，但会会使建筑物物规模增大大，上游淹淹没损失增增加；启用用标准过低低，建筑物物规模小、、造价低，，但下游遭遭受洪水灾灾害机会增增多，损失失亦大。因因此非常泄泄洪设施的的启用标准准必须通过过综合技术术经济论证证来决定。。3、调洪计算算针对已选定定的非常溢溢洪道宽度度、启用水水位、校核核标准．(或可能最大大洪水)的入库洪水水过程，按按无闸溢洪洪道的自由由溢流，采采用本章第第二节所介介绍的方法法进行调洪洪计算，求求得非常泄泄洪情况下下的泄流过过程线、最最大下泄流流量，在校校核洪水标标准下所需需要的防洪洪库容，以以及校核洪洪水位和坝坝顶高程。。必须指出，，计算时应应使用合成成泄流曲线线Z～q及相应的蓄蓄泄曲线，，即启用水水位的泄流流量应包括括正常溢洪洪道的泄流流量和非常常溢洪道的的泄流量。。3.5洪水预报在在水库防洪洪计算中的的应用在以上各种种防洪计算算中，都没没有考虑到到洪水预报报对泄洪建建筑物尺寸寸及水库参参数选定的的影响。因因此，当水水库出现设设计洪水时时，设想水水库水位已已蓄至防洪洪限制水位位，这时只只能用防洪洪限制水位位以上的库库容来拦蓄蓄洪水。但但是在短期期洪水预报报已具有一一定水平的的条件下，，可预先从从兴利库容容中适当泄泄出一部分分水量，腾腾空部分库库容以拦蓄蓄洪水，从从而减少专专设的防洪洪库容，降降低水工建建筑物造价价。至于如何考考虑洪水预预报的防洪洪计算问题题，可根据据预报方案案，提前一一个预见期期来考虑水水库的泄流流方式。设设洪水预报报预见期为为t1，不考虑预预报误差，，可按预先先腾空库容容的方法进进行调洪。。具体作法法如图1.17所示，水库库的下泄流流量提前按按预见期t1的预报入库库流量泄放放，直至预预报入库流流量达到下下游河道的的允许安全全泄量q允为止。此后后则控制泄泄洪，使水水库泄量维维持在q允。考虑预报报泄流过程程如图1.17中的abce线段所示。。由图1.17可见，图中中曲线abcd所包围的面面积即为根根据预报预预泄腾空的的库容，用用V预表示。当不不考虑预报报时，水库库将按adce下泄，这时时水库所应应蓄的洪水水总量为V防，总，在没有预预泄的情况况下，这部部分水量显显然应由专专设的防洪洪库容来蓄蓄纳；在考考虑预报后后，由于事事先腾空V预，因此可将将必须蓄纳纳的洪水总总量V防，总的一部分蓄蓄在V预中，从而可可减少专设设的防洪库库容。图1.17考虑预报调调洪计算图图4水库的防洪洪调度对于以防洪洪为主的水水库，在水水库调度中中当然应首首先考虑防防洪的需要要，对于以以兴利为主主结合防洪洪的水库，，要考虑防防洪的特殊殊性。防洪和兴利利在库容利利用上的矛矛盾是客观观存在的。。就防洪来来讲，要求求水库在汛汛期预留充充足的库容容，以备拦拦蓄可能发发生的某种种频率的洪洪水，保证证下游的防防洪及大坝坝的安全。。就兴利来来讲，总希希望汛初就就能开始蓄蓄水，保证证汛末能蓄蓄满兴利库库容，以补补充枯水期期的不足水水量。4.1防洪库容和和兴利库容容有可能结结合的情况况对位于雨型型河流上的的水库，如如历年洪水水涨落平稳稳，洪水起起止日期稳稳定，丰枯枯季节界限限分明，河河川径流变变化规律易易于掌握，，