特性水库市公开课一等奖省赛课获奖课件

第二章兴利调整径流调整：经过水库操作使来水过程适应需水过程要求。调整计算所需基本资料：

1.河川径流特征

2.用水部门需水特征

3.水库特征特性水库第1页本章主要内容1节水库特征2节兴利调整分类3节设计确保率4节设计代表期5节兴利调整计算6节时历列表法7节图解法特性水库第2页第一节水库特征一.水库特征曲线

在河流上拦河筑坝形成人工水池用来进行径流调整，这就是水库。

☺面积特征曲线：水库水位~水库面积关系

水库面积曲线使之库水位和水面面积关系曲线；水库库区内某一水位高程等高线和坝轴线所包含面积既是该水位水库水面面积。

☺容积特征曲线：水库水位~水库容积关系可由面积特征曲线求；

水库水位~面积~容积曲线特性水库第3页第一节水库特征普通而言，平原水库含有较平缓水库面积特征曲线，表明增加大坝高度将快速扩大淹没面积，故平原地域普通不建高坝。

水库水位~面积~容积曲线特性水库第4页上述水库特征曲线绘制是按照水面为水平面前提下计算，实际上只有当水流速度为零时，水面才是平面。静水库容：水库水体静止，水面水平时库容。动库容：有一定入库流量时，静库容与契形库容总和。

特性水库第5页动库容计算：回水曲线法和近似法首先假定某一入库流量Q1和若干坝前不一样水位，依据力学公式，求出一组水面曲线；其次，将水库分段，求出每段对应于回水曲线平均水位位置。依据位置确定面积，这么就能够求出不一样回水曲线每段容积。最终，将各段库容相加，得到以某一入库流量为参数总动库容曲线。

特性水库第6页二.水库特征水位和特征库容

水库为完成不一样任务在不一样时期和水文情况下，需要控制到达或允许消落库水位称为特征水位；对应于特征水位以下或两个特征水位之间库容，称为特征库容。特性水库第7页1.死水位和死库容

死水位：在正常利用情况下，允许水库消落最低水位。死水位以下库容是死库容，普通用来容纳水库泥沙、抬高坝前水位。确定死水位时考虑原因：

1）确保水库有足够、发挥正常效用使用年限。

2）确保水电站最低水兴和自流灌溉必要引水高程。

3）库区航运和渔业要求2.正常蓄水位和兴利库容

正常蓄水位：在正常运行条件下，为了满足兴利部门枯水期正惯用水，水库在供水开始时应蓄到最高水位。决定了工程效益、规模。确定正常蓄水位时考虑原因：

1）依据兴利实际需要

2）考虑淹没、浸没情况

3）考虑坝址及库区地形地质条件

4）考虑河段上下游已建和拟建水库枢纽情况正常蓄水位和死水位之间库容，称为兴利库容或调整库容；正常蓄水位和死水位之间高程差称为水库消落深度或工作深度。特性水库第8页3.防洪限制水位和结合库容

防洪限制水位：水库在汛期允许蓄水上限。汛期不一样时段，可分期采取不一样汛限水位。

结合库容：汛限水位低于正常蓄水位时，防洪限制水位与正常蓄水位之间库容。4.防洪高水位和防洪库容

防洪高水位：当水库下游有防洪要求时，碰到下游防护对象设计标准洪水时，水库经调洪后，坝前到达最高水位，只有当负担下游防护任务时才有该水位。

防洪库容：防洪限制水位与防洪高水位之间库容。当汛限水位是改变时候，该库容是指最低汛限水位和防洪高水位之间库容。特性水库第9页5.设计洪水位和拦洪库容

设计洪水位：当碰到大坝设计标准洪水时，水库经调洪后，坝前到达最高水位。是水库正常利用情况下允许到达最高水位。

拦洪库容：防洪限制水位与设计洪水位之间库容。确定设计洪水位时考虑原因：

1）拦河坝为土坝、堆石坝时应设置开敞式溢洪道。

2）设置部分泄洪底孔和中孔。

3）泄洪设备选择应考虑经济性和技术可靠性。

4）闸门及启闭设备选择应满足洪水调度方面要求。6.校核洪水位和调洪库容

校核洪水位：当碰到大坝校核标准洪水时，水库经调洪后，坝前到达最高水位。是水库非常利用时允许到达暂时最高水位。

调洪库容：校核洪水位和汛限水位库容称为调洪库容。特性水库第10页问题1溃坝威胁（75.8洪水）

1975年8月，在一场由台风引发特大暴雨中，河南省驻马店等地域共计60多个水库相继发生垮坝溃决（包含大型水库板桥、石漫滩），引发了世界上最惨烈水库垮坝事件。1015万人受灾，超出2.6万人死难，坍毁房屋524万间，冲走耕畜30万头。纵贯中国南北京广线被冲垮102公里，中止行车16天，影响运输46天，直接经济损失近百亿元特性水库第11页板桥溃决时最大出库瞬间流量为7.81万立方米每秒，在6小时内向下游倾泄7.01亿立方米洪水。溃坝洪水进入河道后，又以平均每秒6米速度冲向下游，在大坝至京广铁路直线距离45公里之间形成一股水头高达5—9米、水流宽为12—15公里洪流。遂平火车站50吨火车车厢被冲走5公里，铁轨被扭成麻花形……超标降水工程老化蓄水为主特性水库第12页特性水库第13页对社会潜在威胁板桥水库大坝高２５米，三峡大坝高１８５米；板桥水库库容为５亿立方米，三峡水库库容为３９５亿立方米；板桥最大溃坝流量高达７８２００立方米／秒，三峡大坝最大溃坝流量将高达３０００００立方米／秒；特性水库第14页“三峡”工程特性水库第15页三峡工程主要经济技术指标项目名称单位指标（备注）水库正常蓄水位

防洪限制水位

枯季消落水位

设计洪水位

校核洪水位

总库容

防洪库容

水库库面面积

m

m

m

m

m

亿m3

亿m3

km2175(早期156)

145(早期135)

155(早期140)

175

180.4

393

221.5

1,084特性水库第16页三、水库水量损失

水库建成以后，天然水流情况发生改变，削减了洪峰，增加了枯水流量。同时，库区水位及库边地下水位抬高，水面加宽，水深增大，流速减小；库区内水流挟沙、蒸发、渗漏、水温、水质等水情亦起了改变。当然，水库水量也会产生了无益损失，如水库蒸发损失、渗漏损失等。特性水库第17页水库蒸发损失

水库蒸发损失是指因为水库兴建前后因蒸发量不一样，所造成水量差值。蒸发损失产生原因：修建河流前，除原河道有水面蒸发外，整个库区都是陆面蒸发，而建库以后，这部分面积由陆面面积变成水库水面，其也由原来陆面蒸发变成水面蒸发。因为水面蒸发比陆面蒸发大，故产生了由陆面面积变为水面面积所增加额外蒸发量。

△W=(E水-E陆)FvE水=ŋE皿式中

E皿——水面蒸发皿实测水面蒸发

ŋ——水面蒸发皿折算系数，普通为0.65~0.80E水——水面蒸发

E陆=Eo=Po-Ro式中Po——闭合流域多年平均年降水量

Ro——闭合流域多年平均年径流深

Eo——闭合流域多年平均年陆面蒸发量

E陆——陆面蒸发

Fv——建库增加水面面积，取计算时段始末平均值。（当前水面蒸发计算方法有很多比如经验公式法或水量平衡法等，不过陆面蒸发尚无成熟方法，多采取多年平均降雨和多年平均径流差值作为估算值）特性水库第18页特性水库第19页渗漏损失

建库之后因为水位抬高，水压力增加，水库蓄水量渗漏损失也随之增大。

水库主要几个渗漏损失：

1）经过能透水坝身，以及闸门、水轮机等渗漏

2）经过坝址及坝两翼渗漏

3）经过库底流向较低透水层或库外渗漏。

普通可按渗漏理论达西公式估算渗漏损失量。

若以一年或一月渗漏损失相当于水库蓄水容积一定百分数来估时，则计算渗漏损失时初步采取数据：

1）水文地质条件良好0~10%/年或0~1%/月

2）透水性条件中等10~20%/年或1.5~3%/月

3）水文地质条件较差20~40%/年或1.5~3%/月

特性水库第20页特性水库第21页其它损失

1）结冰损失。北方地域气候严寒，冬季水库水面形成冰盖。年调整水库每年泄空一次，冬季枯水期水库供水时水位随之下降，水库面积缩小，有一部分冰盖附着库岸，对应于这部分冰盖水量，当初不能利用，故为结冰损失。

2）水工建筑物漏水和操作所损失水量。特性水库第22页问题2水文状态改变问题3对局部气候影响问题4对水质影响特性水库第23页四库区淹没、浸没和水库淤积库区淹没、浸没

淹没问题：水库在修建时因为蓄水而造成一定范围淹没，将使库区原有耕地及建筑物被废弃，居民、工厂和交通线路被迫迁移改建，这就造成损失。

淹没损失和移民数量多少，经常会限制水库工程规模，甚至会妨碍地形、地址和水资源利用条件选择。水库淹没影响问题：

（1）居民迁移安置；（2）迁移或改建淹没区内交通运输建筑物，如铁路、公路、通讯设备及输电线路等；（3）迁移或重建淹没区内工业企业；（4）重建水道上建筑物，包含桥梁、河岸及港口建筑物；（5）排水系统、地下电线等等重新安装；（6）森林恢复；（7）用堤防保护耕地、珍贵矿藏以及游览圣地等；（8）蓄水前库底清理等。

特性水库第24页阿斯旺大坝是埃及当代化起点。30多年来，它为埃及工农业建设置下了汗马功劳，经济效益极大。埃及有位学者曾说过：“建造阿斯旺大坝埃及总统纳赛尔是位伟人，不过拆除阿斯旺大坝人，要比纳赛尔更伟大。”请大家思索这种矛盾观点，并加以解释.特性水库第25页特性水库第26页特性水库第27页阿斯旺埃苏情谊纪念碑特性水库第28页特性水库第29页特性水库第30页特性水库第31页百万大移民三峡水库将淹没陆地面积632平方公里，包括湖北省、重庆市20个县(市)。1991至1992年，长江水利委员会会同库区各级地方政府，逐村挨户进行了调查、丈量和统计。三峡水库淹没包括城市2座、县城11座、集镇116个；受淹没或淹没影响工矿企业1599家；水库淹没线以下共有耕地2.45万公顷；淹没公路824.25公里，水电站9.22万千瓦；淹没区房屋总面积为3459.6万平方米；淹没区居住总人口为84.41万人。考虑到建设期间内人口增加和二次搬迁等其它原因，三峡水库移民安置动态总人口将达110余万人。特性水库第32页特性水库第33页特性水库第34页特性水库第35页三峡淹没区文化遗址（张飞庙、开县古城）特性水库第36页三峡库区文化遗址（白帝城、屈原祠）特性水库第37页高峡出平湖，最终水将淹到175米此标识处旧居已消失在90米水下，老农遥望故土时心情复杂故土被淹，离家小鸟远眺三峡沧桑改变特性水库第38页水库淤积问题

1、水库淤积年限

（1）水库淤积存在：当河道上修建了壅水建筑物之后，伴随库区水位抬升，水流过水断面增大，水力坡度变缓，纵向流速和紊动流速都大大地降低。原河道水流特征这种改变，降低了水流挟沙能力，也改变了原河道泥沙运动条件，造成了部分悬移物质和推移物质泥沙逐步沉淀、淤积在水库中。

（2）影响水库淤积主要原因：入库水流含沙量及多少及年内分配、水库形状、库区地形、地质特征以及水库调度规则。

（3）水库年限：在水库设计时，预计可能年限方便判断水库寿命和是否值得兴建。水库工作年限或寿命衡量是着眼于水库淤积是否已相当程度上影响到水库正常（设计）功效发挥。严格来说所谓水库“寿命”应指水库正常工作年限，又称水库使用年限。特性水库第39页2、泥沙淤积量计算普通情况下尤其在规划和初设阶段，常采取较简单方法来估算泥沙淤积量，即假定河流携带泥沙有一部分沉积在水库中，而且泥沙淤积呈水平状增加，计算水库使用T年后淤沙总容积：

年淤积量：

式中：T－水库正常使用年限（年），按要求小型水库T＝20～30年，大型水库T＝50～1；V沙年＝多年平均淤沙容积（m3/年）特性水库第40页

－多年平均含沙量（kg/m3

）

W0

－多年平均年径流量（m3

）

m－库中泥沙沉积率（％），视库容相对大小或水库调整程度而定；

P－淤积体孔隙率－泥沙颗粒干容重（kg/m3

）当沙粒干容重＝2.0～2.8，淤泥孔隙率P＝0.3～0.4时，则对悬移质泥沙：对悬移质推移质以及塌岸存在时：V塌－库岸平均年坍塌量（m3

）－推移质淤悬移质比值特性水库第41页降低淤泥办法用设置死库容来接纳沉积泥沙，虽是处理淤积问题普遍方法，却只是一个消极路径，仅仅推迟了淤积严重影响日期而已。为降低水库淤积，延长水库寿命，研究总结主要经验，一是降低沙源；二是控制和调度泥沙。其办法有：（1）水土保持。在上游流域面上加强水土保持工作，降低水土流失。这是处理水库泥沙淤积根本性办法。（2）上游拦沙。在主要水库上游和来沙较多支流上修建一些水坝，用以拦截泥沙。这种水库建成以后，在一定时期内也起拦蓄洪水作用，后期被泥沙淤满后，可开辟为耕地。（3）合理运行，调水调沙。借助枢纽泄水建筑物控制库水位及泄水时机，能够有效地调整库区淤积泥沙地分布，甚至将大量泥沙直接或间接地排向下游。分为水力排沙、水力冲刷和机械清淤三种。特性水库第42页

消息：三峡工程库区泥沙问题，日前经科研工作者研究表明，该库区发电和通航中泥沙问题有望处理。据介绍，三峡水库宜昌站年平均输沙量达五点三亿吨，如泥沙问题处理不好，不但会影响水库防洪、发电效益正常发挥，缩短水库使用寿命，而且可能影响长江黄金水道通畅。经科技工作者研究表明，三峡水库泥沙问题采取“蓄清排浑”水库调度方式，借助工程建筑物布置上采取一系列排沙工程办法，配合恰当调度和辅助清淤，能够确保工程正常效益发挥。特性水库第43页依据1986年资料，世界上水库总造价计为6000亿美元，单个水库平均寿命约为22年。到该年为止，全世界各种类型水库总库容约为49000亿立方米，相当于河流年径流总量百分之十三，这些水库总库容因泥沙淤积每年约降低百分之一，即五百亿立方米，换言之，泥沙淤积所造成损失平均每年相当于六十亿美元。

特性水库第44页三门峡水库恰好位于产沙量很高黄河中游。从1957年开始修建，1958年11月截流，于1960年建成大坝。按原设计方案，死水位为三百三十五米，在正常高水位三百六十米时库容为六百三十九亿立方米；为了降低库区移民，早期建设时坝高为三百五十米，蓄水位不超出三百四十米。大坝建成后，按照设计目标，这个水库原来是被看成蓄水库来使用，从1960年9月至1962年3月也确实如此，蓄水时最高水位曾达三百三十二点六米；不过，蓄水后很快，库区内就出现了设计时被忽略了严重淤积，结果，只好被迫放弃水库蓄水功效、停顿蓄水，而只是利用水库滞洪。今后，泥沙淤积继续加剧，带来了一系列问题。推荐书目:韩其为《水库淤积》

特性水库第45页

问题5泥沙淤积危害

影响水库寿命

水电站运行

水库综合利用特性水库第46页五水库环境影响

建国以后，我国以建成大、中、小型水库86000多座，总库容为4000多亿立方米。这些水库在防洪、浇灌、发电、航运、给水、水产、旅游等方面起到了巨大作用，但有些水库也给环境带来了一些不利影响。在修建水库，注意经济效益同时，必须重视建库对环境影响，兼顾社会效益和生态环境效益。在水库规划、设计和施工各阶段，尤其是管理阶段，应经常调查和观察水库对环境影响，在提升水库效益基础上，预防水质污染、维持生态平衡和美化环境。特性水库第47页库区影响

1.人口迁移：权衡建库得失时，迁移人口和淹没土地是一项有决定性原因，是一个需要慎重处理问题。

2.清理库区：

如未能认真清库，将影响打鱼和污染水质。

3.名胜古迹：对名胜古迹和有纪念建筑物应该迁移保护。

4.滑坡、坍岸：当陡峻山谷蓄水时，或在库水位骤降时，库区内往往发生滑坡。库周为黄土地带轻易发生坍岸。

5.地下水位改变：水库蓄水使地下水位上升，其后果：影响农业生产；低洼地带沼泽化；土壤盐碱化；建筑物地基发生沉陷、蚊虫孳生等。

6.诱发地震特性水库第48页自6月1日三峡工程截流蓄水以来，库区水位正在以每日3米速度爬高，到6月15日，水位线将到达135米。为预防沿江两岸垃圾、漂浮物污染水体，阻塞大坝，影响蓄水发电，重庆团市委向全市青年志愿者发起了“万人清漂”大行动。连日来，上万名志愿者日夜奔忙在长江两岸上百个清漂点，去除江岸垃圾，打捞江面漂浮物。图为万州区十七码头“清漂”现场。特性水库第49页

7.改变气候：大面积水域产生改变了自然面貌，使气象条件发生改变，甚至影响生态平衡。

8.水温改变：水为不良热导体，水库水温变幅随水深而变小，水温也随水深增加而减低。

9.水质改变：（１）、含盐量。水库上游来水经水库稀释，降低出水量含盐度；在高温、水浅地带，因为水面蒸发量大，致使含盐度升高。（２）、肥力改变。水库蓄水后，库区内生物死亡，增加了水库内肥料，有利于水中小生物、微生物繁殖，促进鱼类生长。如清库不彻底，过多植物在库底分解，使水质变坏。带过多肥力盐类水源入库，不利于水生物生长。

10.泥沙淤积使库容降低，降低效益，影响通航、发电。

11.卫生问题