水资源管理课程辅导

水资源管理课程辅导（第三期）第6章水库兴利调节计算33．什么是水库径流调节？天然径流在时间、空间上的分布一般不完全符合人类的需要。

为了除水害，兴水利，需要采取人工措施对天然径流进行调节，称为径流调节。

利用水库，以兴利为目的进行的径流调节称为水库兴利调节。

为调蓄洪水进行的径流调节称为水库防洪调节。

需注意，实现径流调节不仅可以采用水库调节一种方式。

修建一些别的工程，如水土保持工程，或采取一些农业措施、林业措施等，也可实现径流调节。

但在本课程中主要介绍利用水库进行兴利调节和防洪调节。

34．水库的特征水位和相应库容有哪些？各有何含义？首先应当明确，水库特征水位和相应库容这部分内容十分重要。

因为，一方面水库特征水位和相应库容是水利工程专业最基础的知识，另一方面，只有掌握了水库的特征水位和相应库容的有关概念，才能理解水库运行和发挥作用的机制，也才能理解和掌握进行兴利调节计算和防洪调节计算，以及进行水库参数选择的方法。

文字教材中的图6.3是水库特征水位和相应库容的示意图。

（1）死水位与死库容如图示，水库最低的特征水位是死水位。

死水位是水库在正常运用情况下，允许消落到的最低水位，死水位以下的库容称为死库容。

在正常运用情况下，死库容不参与径流调节。

水库设置死库容，是为了容纳水库的泥沙淤积，以及满足灌溉、航运等部门对于最低水位的要求。

为了环境保护的需要，也需要设置死库容。

因水库只有保持一定的蓄水量，才能使水库库区沉积的有害物质得到稀释，使污染物不超过规定的标准。

（2）正常蓄水位与兴利库容正常运用情况下，为了满足设计的兴利要求，在设计枯水年（或设计枯水段）开始供水的时候，水库必须蓄到的水位称为正常蓄水位。

正常蓄水位到死水位之间的容积，称为兴利库容。

正常蓄水位与死水位之间的水层深度称为消落深度。

水库蓄水达到正常蓄水位，就能够按照设计标准满足兴利的需要。

正常蓄水位的高低，兴利库容的大小，反映了水库兴利调节能力的大小，同时也反映了水库工程投入和淹没损失的大小。

正常蓄水位提高，兴利库容加大，水库能发挥更多、更大的综合效益，但同时水库的坝高要加高，工程投资要加大，水库造成的淹没损失也要加大。

因此，必须合理地选择水库的正常蓄水位。

（3）防洪限制水位图6.3中，正常蓄水位以下为防洪限制水位。

防洪限制水位是水库在汛期开始和汛期中允许兴利蓄水的上限水位。

为了保持足够的库容拦蓄洪水，水库在汛期到来时和汛期当中，必须限制兴利蓄水，使水库的水位不超过防洪限制水位。

只有洪水到来时，才允许在调蓄洪水的过程中使水位超过防洪限制水位。

汛期水库调洪后，在一场洪水消退时，水库要迅速泄洪，使得水位尽快回降到防洪限制水位，准备迎接下一次洪水的到来。

（4）设计洪水位、校核洪水位与防洪高水位在水库正常蓄水位以上，有和防洪有关的另外三个特征水位，即设计洪水位、校核洪水位和防洪高水位。

如前述，对于水利工程，水工建筑物本身的设计洪水包括设计标准洪水和校核标准洪水。

设计洪水对应于正常运用情况，校核洪水对应于非常运用情况。

发生水库大坝设计洪水时，水库在坝前蓄到的最高水位称为设计洪水位。

设计洪水位和防洪限制水位之间的库容称为拦洪库容。

发生大坝校核标准洪水时，水库在坝前达到的最高水位称为校核洪水位。

校核洪水位和防洪限制水位之间的库容称为调洪库容。

设计洪水位和校核洪水位都是确定水库坝高和进行大坝稳定计算的主要依据（确定水库坝高的具体方法将在专业课《水工建筑物》中介绍）。

当水库承担下游防洪任务，如水库下游有城市、工矿企业、铁路、公路、农田等防护对象时，水库应保护这些防护对象不受洪水危害。

在遇到下游防护对象的防洪标准洪水时，水库需控制下泄流量，拦蓄洪水，此时水库坝前所达到的最高水位称为防洪高水位。

防洪高水位与防洪限制水位之间的库容称为防洪库容。

（5）共用库容对于一定标准的洪水进行调蓄，所需水库库容是一定的。

因防洪限制水位是水库蓄洪水的起调水位，故防洪限制水位取得越低，调蓄洪水过程中的最高水位就会越低。

对应于设计洪水，防洪限制水位降低可使水库设计洪水位、校核洪水位以及相应的水库坝高降低。

而坝高降低会使整个工程的造价及淹没损失减少。

故防洪限制水位应尽可能降低。

但需注意，防洪限制水位的降低受到水库兴利要求的限制。

因汛期结束时水是处在防洪限制水位，如汛期过后，水库所在的河流有足够的水量，不但能够满足当时用水的需要，而且能够保证水库在下一个供水期开始时回蓄到正常蓄水位，则可将防洪限制水位定在低于正常蓄水位的位置。

但在有些河流上（如我国北方的一些河流），汛期结束后河流就几乎没有多余的水供水库蓄水，此时则只能把水库的正常蓄水位作为防洪限制水位了。

当防洪限制水位低于正常蓄水位时，防洪限制水位到正常蓄水位之间的库容既可用于兴利，又可以用于防洪，称为共用库容或重叠库容。

（6）有效库容与总库容校核洪水位与死水位之间的库容称为有效库容。

校核洪水位以下的库容称为总库容，总库容是划分水库等级的依据。

由以上介绍可知，水库的各个特征水位和相应库容是紧密地相互联系，相互影响的。

为此，确定水库特征水位需反复进行工作，并需多方面进行方案比较。

文字教材8.8对水电站水库特征水位的选择作了简单介绍。

35．水库兴利调节计算的基本课题是什么？计算方法有哪几类？学习重点是什么？（1）兴利调节计算基本课题水库兴利调节计算中有4方面的因素，即来水、用水或调节流量、水库兴利库容，以及设计保证率。

进行水库工程规划设计时，来水是已知的，故归纳起来水库兴利调节计算有3类基本课题，即：1）根据来水、用水资料以及设计保证率推求水库兴利库容；2）根据来水资料、兴利库容以及设计保证率推求水库的调节流量；3）根据来水资料、兴利库容和水库操作方案，推求水库运用过程。

文字教材第6章介绍了前两类课题，第9章介绍水库调度图时包含了第3类课题。

（2）兴利调节计算的基本方法水库兴利调节计算的基本方法有两类：1）时历法。

时历法的已知资料和计算成果，如来水、用水、调节流量、蓄水量等均为具有时间顺序的变化的过程。

时历法又分为列表法和图解法，本课程中主要介绍了时历列表法。

时历列表法适用于水库兴利调节计算的各种课题，同时便于使用计算机，是当前实际使用的主要方法。

文字教材6.5对兴利调节计算的时历列表法进行了介绍，并提供了例题。

2）数理统计法。

数理统计法的已知条件和计算成果，都用一定频率的随机变量表示。

限于篇幅，本课程对数理统计法未进行具体介绍。

需注意，对于兴利调节计算的第2类基本课题（即推求水库调节流量），其基本方法是试算法。

试算法实际上是把水库兴利调节计算的第二类课题转化为第一类课题来解决。

在满足一定条件时，第二类课题可用公式法进行计算。

需注意公式法的试用条件为：a. 年调节水库；b. 水库年内一次蓄放运用。

如不同时满足这两个条件，公式法的计算公式是不成立的。

（3）学习重点文字教材中主要介绍年调节水库的兴利调节计算。

介绍中分为水库年内一次运用和多次运用、不计和计入水库水量损失、采用代表年法和长系列法进行计算等多种情况。

在学习水库调节兴利计算时，可重点掌握采用设计代表年法，考虑水库水量损失推求年调节水库兴利库容，以及用公式法推求年调节水库调节流量的方法。

第7章水库防洪调节计算36．水库防洪调节计算的目的和任务是什么？水库调洪计算的方法有哪几种？（1）水库防洪调节计算的目的和任务水库具有蓄洪和滞洪作用。

洪水到来时，水库水位有可能低于防洪限制水位，经过水库调蓄后，洪水的一部分水量被存蓄在水库中，使水库下游洪水洪量减少，这种作用称为蓄洪。

有时水库并不存蓄洪水，但因水库的水面宽和水深远比一般河道大，对洪水的调蓄作用远比一般河道强，故水库下泄的洪峰流量将减小，这种作用称为滞洪。

按照文字教材的介绍，水库防洪调节计算（简称水库防洪计算）的目的和任务主要是，在水工建筑物及下游防护对象防洪标准选定情况下，根据水文计算提供的设计洪水过程线、水库地形特性资料、拟定的泄流建筑物型式和尺寸、调洪方式，通过水库调洪计算及投资效益分析，确定防洪库容、坝高、泄洪建筑物尺寸及最大下泄流量。

这其中的水库调洪计算是对于设计洪水过程，按照拟定泄洪建筑物的类型、尺寸和一定的运用方式，推求水库下泄流量过程，以及相应的库容、水位变化过程的具体计算（注意水库调洪计算的含义有别于水库防洪计算）。

水库防洪计算往往需要拟定若干可行方案，进行调洪调节计算，然后通过经济、社会、环境等方面综合比较，选定最好的方案。

（2）水库调洪计算的基本方法文字教材7.3及7.4分别介绍了水库调洪计算的两种方法：1）列表试算法列表试算法较为准确，并适用于计算时段改变、泄流规律变化的情况，同时便于使用计算机进行计算。

但采用手算时列表试算法计算工作量较大。

2）半图解法采用手算时半图解法较为简便，同时半图解法的辅助线也可用计算机绘制，但半图解法不适用于计算时段不同或泄流规律变化的情况。

37．水库调洪计算在生产实际中有哪几种常见情况？学习重点是什么？（1）水库调洪计算情况文字教材中介绍了生产实际中常见的水库调洪计算情况：1）水库溢洪道无闸门控制的情况；2）水库泄洪建筑物有闸门控制的情况，其中又包括：a. 对于下游防护对象防洪设计洪水的调洪计算；b. 对于水库大坝设计洪水和校核洪水的调洪计算；c. 考虑洪水预报时的调洪计算；d. 考虑区间洪水的防洪补偿调节计算。

(2)学习重点在以上情况中，可重点掌握水库泄洪建筑物有闸门控制，对下游防护对象防洪设计洪水及对于水库大坝设计洪水进行防洪调节计算的方法。

学习中应着重理解水库进行防洪调节运用的方式和过程（可自行整理，并列表表示各时段水库闸门的操作方式、泄流量、水位变化情况等），并明确哪些时段需运用列表试算法或半图解法进行水库调洪计算。

第8章水能计算及水电站主要参数选择38．什么是水能计算？其目的和任务是什么？水能开发的主要方式是水力发电。

水电是一种清洁的能源。

我国水能资源十分丰富，水能资源理论蕴藏量为6.8亿千瓦，可开发水能资源为3.8亿千瓦，居世界第1位。

但目前我国水能资源开发利用程度还比较低。

从全国看，我国待开发的水能资源主要集中在西南和西北地区，同时小水电的开发也具有广阔的前景。

水电站的装机容量、出力和发电量等是水电站重要的指标。

有关水电站出力、发电量和其他参数的计算称为水能计算。

在规划设计阶段，进行水能计算的目的主要是选择和水电站及其水库有关的参数，如水电站装机容量、正常蓄水位、死水位等。

在运行阶段，水电站的规模已经确定，进行水能计算的目的主要是为了确定水电站在电力系统中最有利的运行方案，以及进行水电站水库调度（见第9章）。

39．什么是电力系统？什么是电力系统负荷图？在一个区域中，将各种发电站用输电线路联系起来统一向用电户供电称为电力系统。

电力系统的容量和发电量应满足国民经济各个部门的需要。