水利水能规划第四章

第四章洪水调节目录水库调洪的任务与防洪标准1水库调洪的计算原理2水库调洪计算的列表试算法33水库调洪计算的半图解法44本章思考题及课外延伸46有闸门控制的调洪问题5一.水库的调洪作用与防洪措施洪灾：Qm>q安

第一节水库调洪的任务与防洪标准水库的调洪作用，在于对入库洪水的滞蓄。使出库洪水过程变平缓，洪水历时延长，洪峰流量减小。

影响水库调洪因素：主要是入库洪水、泄流建筑物型式与尺寸、以及汛期水库的控制运用方式和下游的防洪要求。

防洪措施

〔1〕水土保持，减少水沙〔2〕修建水库枢纽：发挥滞洪、蓄洪作用〔3〕修造堤坝，疏通河道〔4〕分蓄洪工程水库的防洪作用实例一：〔a)无闸门控制时〔b〕有闸门控制时

1-入库洪水过程线2-下泄洪水过程线

水库调蓄后洪水过程线的变形例如水库的防洪作用实例二：入库流量Q下泄流量q入库流量Q下泄流量q库水位Z库水位Z二.防洪标准〔可查相关标准〕1.水工建筑物的防洪设计标准枢纽平安渡汛，按枢纽规模、重要性查《标准》〔1〕设计标准〔正常运用〕〔2〕校核标准〔非正常运用〕2.下游防护对象的防洪标准〔如果水库承担下游防洪任务〕据防护对象的重要性，查《标准》

一、水库调洪计算的任务

在规划设计阶段，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，对已经拟定的泄流建筑物型式与尺寸方案，遵循水库汛期控制运用规那么，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与特征库容。

在水库的管理运用阶段，调洪计算的任务：是根据入库的洪水，在泄流建筑物类型尺寸已定的情况下，通过蓄泄调节计算，来预报水库到达的最高库水位和最大下泄流量。第二节水库调洪计算的原理二.调洪计算方法

水力学方法洪水流态属于明渠非恒定流。明渠非恒定流的根本方程，即圣维南方程组为：

连续性方程组

运动方程瞬态法：水量平衡方程：——〔1〕

蓄泄量方程：——〔2〕其中，为未知，其他参数。蓄泄量方程举例：堰流系数宽度水头差B

q

H

水量平衡方程式说明：在一个计算时段内，入库水量与下泄水量之差即为该时段中水库蓄水量的变化。

瞬态法的计算原理：当水库入库洪水过程线时，Q1、Q2、均为；V1、q1是计算时段开始时的初始条件，未知数仅剩V2、q2。当前一个时段V2、q2求出后，其值即为后一个时段的V2、q2值，使计算有可能逐时段地连续进行下去。其它计算方法：——列表试算法——图〔半图〕解法

——简化法我国常用方法：列表试算法和半图解法。第三节水库调洪计算的列表试算法在水利规划中，常需根据水工建筑物的设计标准或下游防洪标准，按工程水文中所介绍的方法，去推求设计洪水流量过程线。

：入库洪水过程及下游允许水库下泄的最大流量水库汛期防洪限制水位泄洪建筑物的型式和尺寸

推求：下泄洪水过程线拦蓄洪水的库容和水库水位的变化计算步骤〔1〕由的水库水位容积关系曲线V=f(Z)和泄流计算公式，求出q=f(V)曲线；〔2〕选取适宜的计算时段t，以秒为计算单位；〔3〕对任意一t，假设q2代入〔1〕V2查q-V曲线q2′假设q2q2′，重新假设q2，并试算。直至本时段q2q2’时为止，再转向下一时段计算。〔4〕将各时段计算结果绘制成曲线，供查阅。入库洪水过程线〔Q〕下泄洪水过程线〔q〕水库水位过程线〔V〕举例：某水库p=1%的设计洪水过程线如下表1。溢洪道建筑物采用河岸溢洪道，不设闸门，其堰顶高程为31.63m，溢洪宽度为65m，泄流公式。水库水位与库容关系如表2。试用试算法进行调洪演算〔起调水位31.63m〕。求拦洪库容和设计洪水位。表1设计洪水过程表2水库水位容积关系曲线

时间t（小时）012345678910入库流量Q（m3/s）034068010208757295834372911460水位Z（m）31.6332.1232.9533.7534.2934.4534.61库容V（106m3）10.0010.5411.9914.0915.9516.9118.18解：〔1〕由得到V=f(z)、q=f(z)关系H=Z-31.63

水位Z（m）31.6332.1232.9533.7534.2934.4534.61库容V（106m3）10.0010.5411.9914.0915.9516.9118.18q(m3/s)039.44174.40354.98498.91544.59591.59〔2〕选取计算时段t=1小时由上表，V拦=〔17.39-10〕106m3=7.39106m3Z设=34.51m

时间t（h）入库流量Q(m3/s)平均入库流量m3/s下泄流量m3/s平均下泄流量m3/s水库存水量变化

V(106m3)库容V(106m3)水库水位(m)0001031.63134017039.4419.720.5410.5432.122680510174.40106.921.4511.9932.9531020850354.98264.692.1014.0933.754875947.5498.91426.951.8615.9534.295729802547.53523.221.0416.9534.466583656562.72554.610.4017.3934.517437510556.34559.28-0.1617.2334.498291364530.32543.33-0.6216.6134.409146218.5474.92502.63-0.9715.6434.2010073381..63428.28-1.2114.4333.85需要试算p75〔2〕选取计算时段t=1小时因为列表试算法十分麻烦，工作量也比较大

人们习惯用半图解法半图解法有许多种，这里只介绍比较常用的

第四节水库调洪计算的半图解法一.双辅助线法水量平衡方程：——〔1〕蓄泄量方程：——〔2〕

将方程〔1〕转化为：——〔3〕将方程〔2〕转化为：——〔4〕式中，，，和与水库水位Z函数关系

+事先，计算并绘制曲线：辅助线A辅助线B水位ZZ1abcCABdZ2fe(1)确定计算起始时段，划分计算时段，算出各时段平均入库流量，确定第一时段初始的z1，q1，V1(2)取z1，得a点，作水平线交A线于b点，ab就等于,令bc等于那么ac就是(3)从c点作垂线交B线于d，过d作水平线，d的纵坐标就是Z2(4)ef就是(5)根据Z2，可以得到V2(6)以此下去，得到各时段水位ZZ1abcCABdZ2fe二、单辅助线法将〔3〕式改为：〔5〕

〔〕----》

---》代入方程〔5〕---》q查曲线查曲线

本节将简单介绍有闸门控制下泄流量q时的调洪计算。

调洪计算的根本原理和方法与不用闸门控制下泄流量q时类似。

区别：水库运行方式不同，要按需要随时调整闸门的开度〔包括开启的闸孔数目和每个闸孔的开启高度〕第五节有闸门控制的调洪问题〔1〕有闸门、下游有防洪要求，最大下泄流量qmax不能超过平安泄量q安下泄流量过程线qt闸门启闭情况：t1t2闸门渐开使q=Q,z=z限t2t3闸门全开自由泄流，Q>q,zt3t4闸门渐关小，使q=q安Q>q,zt4z=zm=z防洪

q

t

Qp-t

q-t

a

b

c

d

e

t1t2t3t4t

Z

Z限〔2〕有短期洪水预报的情况

闸门启闭情况：

0t1根据预报信息预泄洪水，库水位的下降，闸门渐开

t1t2将预泄的库容回蓄满