调洪演算 (2)
水库调洪演算的原理和方法
第三章 洪水调节
第二节 水库调洪计算的原理和方法
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水利水能规划
水库调洪计算是确定入库洪水、泄洪建筑物的型式与尺寸、 调洪方式和调洪库容之间的定量关系。
一、水库调洪计算的任务
在水工建筑物或下游防护对象的防洪标准一定的情况下， 根据水文分析计算提供的各种标准的设计洪水或已知的设 计入库洪水过程线、水库特性曲线、拟定的泄洪建筑物的 型式与尺寸、调洪方式等，通过计算，推求水库出流过程、 最大下泄流量、特征库容和水库相应的特征水位。
（1）由Z~V曲线、泄流计算公式推求q~V曲线。
（2）推求水库下泄流量过程线q~t。
（a）分析确定起调水位Z1和计算时段。
无闸: Z1=Z堰顶
有闸: Z1=Z限
（b）由起始条件确定Q1、Q2 、V1和q1。
（c）试算(q2~V2~q'2)。
（d）将精q选2p、pVt 2作为下时段的起始条件，推求q~t5。
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第十四章 水库防洪计算
水利水能规划
• 三、有闸溢洪道水库的防洪计算
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水利水能规划
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水利水能规划
• 四、具有非常泄洪设施水库的防洪计算
• (一)非常泄洪设施
• 有的水库校核洪水比设计洪水大得多，尤其当校核 洪水采用可能最大洪水时，二者相差更为悬殊。如 只设有正常泄洪建筑物，必将增加工程造价。因此， 为了安全又不致使造价过高，若条件许可，应尽量 修建位置适当、工程比较简易的非常泄洪建筑物， 帮助正常泄洪设置宣泄比设计洪水大得多的洪水。
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水利水能规划
入库洪水：从水库周边汇入水库（包括入库断面）的 洪水。
C-2 水库调洪演算的数值解程序
Ｃ－２ 水库调洪演算的数值解程序作者 张校正（新疆水利厅 ）一、程序功能已知水库的水位--水面面积关系，洪水量过程线，对于每一种调洪方案（包括泄流条件、调洪方式、泄水建筑物参数）由调洪起始水位依次计算，直至洪水过程结束，计算机输出各时段末之水位、泄洪洞流量、溢洪道流量、水库出库总流量等。
并用彩色曲线绘制洪水过程线、泄洪过程线和水库水位变化线。
二、算法简介1，水库水量平衡分方程的数值解：水库水量平衡微分方程：q Q dt dZ f -=式中: f=f(z) 水库水面面积，是水位z 的函数；Z=Z(t) 水位，是时间t 的函数；Q=Q(t) 入库流量，是时间t 的函数；Q=q(z) 出库流量，是水位z 的函数。
将上式移项，并定义调洪函数)()()(),(z f Z q t Q Z t F -=则得 ⎪⎩⎪⎨⎧==00)(),(Z t Z Z t F dt dZ 这是一个一阶常微分方程的初值问题。
应用定步长的龙格－库塔方法求解。
其公式为：)22(6143211K K K K Z Z n n ++++=-式中： )()()(),(111111------⨯=⨯=n n n n n Z f Z q t Q T Z t F T K)21()2()2()2,2(11111112K Z f K Z q T t Q T K Z T t F T K n n n n n ++-+⨯=++⨯=----- )2()2()2()2,2(212112113K Z f K Z q T t Q T K Z T t F T K n n n n n ++-+⨯=++⨯=----- )()()(),(3131314K Z f K Z q t Q T K Z t F T K n n n n n ++-⨯=+⨯=---T 为洪水流量时段间隔；n=1,2,……,J2，泄流量公式：当泄水建筑物为深孔时，)(2111111A C Z g B A M q --=式中：M 1 流量系数；A 1 泄流孔口高；B 1 泄流孔口宽；Z 水位；C 1 泄流孔口底槛高程。
洪水调节调洪演算列表法和图解法
调洪演算计算说明书一、 相关资料中包水利枢纽工程是三等工程，溢洪道设计洪水标准为五十年一遇（P=2%）至一百年一遇（P=1%）,校核洪水标准为千年一遇（P=0.1%）.二、基本原理1.泄水建筑物尺寸：溢洪道堰顶高程519m ，采用3孔86m m ⨯(宽⨯高)的弧形门控制。
由2/302q H g m nb ⋅=ε （其中侧收缩系数ε=0.92,n 为所开孔数, 流量系数m=0.48，单孔堰顶宽度b=8m ，g=9.812/m s ,堰顶水头0H =水位Z-堰顶高程,。
不计流速水头。
） 计算出下泄流量2.设计洪水来临时，用左右2孔泄洪；校核洪水来临时，用3孔泄洪。
3.基本计算公式为：()()()t V V q q Q Q ∆-=+-+/2/2/122121式中： Q 1, Q 2--分别为计算时段初、末的入库流量，m 3/s ； v 1，v 2--分别为计算时段初、末水库的蓄水量，m 3 ； q 1，q 2--分别为计算时段初、末的下泄流量，m 3/s ； t ∆--计算时段，一般取1小时。
4.下游安全泄量及起调水位该水利枢纽没有下游防洪要求，一般在洪水来临时，水库将预泄库水至水库防洪限制水位，以便有足够的库容蓄洪或滞洪。
防洪限制水位是水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位，则调洪计算从水位525.3m 起调。
5.水库运行方式根据题目分析，本工程采用3孔溢洪道泄洪，设计洪水来临时，用左右2孔泄洪；校核洪水来临时，用3孔泄洪。
在洪水期间洪水来临时，先用闸门控制下泄流量q 并使其等于洪水来水量Q，使水库水位保持在防洪限制水位525.3m不变；当洪水来水量Q继续增大时，闸门逐渐打开；当闸门达到全开后，就不再用闸门控制，下泄流量q随水库水位z 的升高而增大，流态为自由流态，情况与无闸门控制一样。
6.计算方法：先决定开始计算时刻和此时的q1、V1,然后假定下泄流量q2值，再由计算V2值，再查q-V表得出q2’值,水量平衡方程()()()t-+2/2/=+/VV-qqQ∆Q211122比较q2和q2’，若二者基本相等，则假定正确，否则重新试算，直到大致相等为止，依次计算下去。
尾矿库排水系统调洪演算
尾矿库排水系统调洪演算尾矿库排水系统调洪演算调洪演算的目的是根据既定的排水系统确定所需的调洪库容及泄洪流量。
对一定的来水过程线，排水构筑物愈小，所需调洪库容就愈大，坝也就愈高。
设计中应通过几种不同尺寸的排水系统的调洪演算结果，合理地确定坝高及排水构筑物的尺寸，以便使整个工程造价最小。
一、数解法（一）对于洪水过程线可概化为三角形，且排水过程线可近似为直线的简单情况，其调洪库容和泄洪流量之间的关系可按公式（1）确定。
q=Qp(1-V t)（1）W p式中 q——所需排水构筑物的泄流量，米3/秒；Qp——设计频率P的洪峰流量，米3/秒；V t——某坝高时的调洪库容，米3；W p——频率为P的一次洪水总量，米3。
（二）对于一般情况的调洪演算，可根据来水过程线和排水构筑的泄水量与尾矿库的蓄水量关系曲线，通过水量平衡计算求出泄洪过程线，从而定出泄流量和调洪库容。
尾矿库内任一时段△t的水量平衡方程式如公式（2）如下。
1(Qs+Q z)△t-1(q s+q z) △t=V z-V s (2)22式中Q s、Q z——时段始、终尾矿库的来洪流量，米3/秒；q s、q z——时段始、终尾矿库的泄洪流量，米3/秒；V z、V s——时段始，终尾矿库的蓄洪量，米3。
令Q=1/2(Q s+Q z)，将其代入公式（3），整理后得：V z +1q z△t= Q△t+(V s-1q s △t ) (3) 22求解公式（3）可列表计算，但需预先根据泄流量（q）—库水位（H）—调洪库（Vt）之间的关系绘出q-V+（1/2）q△t和q-V-（1/2）q△t输助曲线备查。
例1：某尾矿库初期坝装满时，水面面积F s＝2.5公里2，陆面面积F1＝1.5公里2，L0＝0.81公里，E0＝385公里/公里，J＝0.2，N0＝0.2，N s=0.08，mp＝2.0，μ＝1毫米/秒，S p＝137.5毫米/小时，n1＝0.55，n2=0.75，试求p=2%的设计洪水过程线。
某尾矿库调洪演算
**铁矿尾矿库调洪演算
一、排洪设施
尾矿库采用塔—管式排洪系统，现使用？#溢流塔，塔底与排水管相连接，溢流塔采用了框架式结构，塔内直径2.5m，每块叠梁高300mm，厚100mm，排水管直墙断面尺寸为0.8×1.0m。
目前？#溢流塔和排水管质量较好，排水管出水清澈，运行效
二、
*
（1
（2
（3
（1
（2
（3）2
查尾矿库库容曲线，可知调洪幅度ΔH对应调洪库容V0=38.88万m3，而200年一遇24小时洪水流量为10.58万m3，即在目前情况下，该库调洪库容均大于24小时一次洪水流量。
因此，目前尾矿库的调洪库容满足要求。
三、泄洪能力复核
按照规范要求，只要24小时一次洪水量能在72小时内排空，该库就能满足200年一遇洪水的调洪高度要求。
下面即对一次洪水的排空时间进行计算。
根据冶金设计研究院计算压力流泄流计算：Q=u×Fx×(2gH)1/2式中：Fx-----隧洞出口断面积，Fx=0.8 m2
u-----压力泄流的流量系数，u=0.6
g------重力g=9.8m/s2
H----库水位与隧洞出口断面中心之间高差，单位米，H=45.0m。
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某尾矿库调洪演算
**铁矿尾矿库调洪演算
一、排洪设施
尾矿库采用塔—管式排洪系统，现使用？#溢流塔，塔底与排水管相连接，溢流塔采用了框架式结构，塔内直径2.5m，每块叠梁高300mm，厚100mm，排水管直墙断面尺寸为0.8×1.0m。
目前？#溢流塔和排水管质量较好，排水管出水清澈，运行效
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最高洪水位H3=H0-h1=397.568m,调洪幅度ΔH=H3-H2=1.668m。
查尾矿库库容曲线，可知调洪幅度ΔH对应调洪库容V0=38.88万m3，而200年一遇24小时洪水流量为10.58万m3，即在目前情况下，该库调洪库容均大于24小时一次洪水流量。
因此，目前尾矿库的调洪库容满足要求。
三、泄洪能力复核
按照规范要求，只要24小时一次洪水量能在72小时内排空，该库就能满足200年一遇洪水的调洪高度要求。
下面即对一次洪水的排空时间进行计算。
根据冶金设计研究院计算压力流泄流计算：Q=u×Fx×(2gH)1/2
式中：Fx-----隧洞出口断面积，Fx=0.8 m2
u-----压力泄流的流量系数，u=0.6
g------重力g=9.8m/s2。
水库调洪演算的基本原理和方式
（2）推求水库下泄流量过程线q~t。
（a）分析确定起调水位Z1和计算时段。
无闸: Z1=Z堰顶
有闸: Z1=Z限
（b）由起始条件确定Q1、Q2 、V1和q1。
（c）试算(q2~V2~q'2)。
（d）将q2、V2作为下时段的起始条件，推求q~t。
水利水能规划
三、水库调洪计算方法
起始条件 假设q2
？
Z~V
水利水能规划
第三章 洪水调节
第二节 水库调洪计算的原理和方法
水利水能规划
水库调洪计算是确定入库洪水、泄洪建筑物的型式与尺寸、 调洪方式和调洪库容之间的定量关系。
一、水库调洪计算的任务
在水工建筑物或下游防护对象的防洪标准一定的情况下， 根据水文分析计算提供的各种标准的设计洪水或已知的设 计入库洪水过程线、水库特性曲线、拟定的泄洪建筑物的 型式与尺寸、调洪方式等，通过计算，推求水库出流过程、 最大下泄流量、特征库容和水库相应的特征水位。
第一时段初始的Z1、q1、V1各值。
水利水能规划
水库调洪计算的半图解法
0
g
Z(m)
2.
利
f3(Z )
用
e
辅 Z2 助
q2
f
线
在
Z1 a
b
图
上
求
解。
f1 (Z )
d c
下泄流量q（m3/s）
f2 (Z )
f1(Z
)
V t
q 2
f2 (Z )
V t
q 2
f3(Z) q
Q( m 3
/ s ),
V t
水利水能规划
水库调洪计算的半图解法
6.在一张图上点绘Q(t)和q(t)，推求qm。
调洪演算
2.1.1 调洪计算的原理洪水在水库中行进时，水库沿程的水位、流量、过水断面、流速等均随时间而变化，其流态属于明渠非恒定流。
根据水力学明渠非恒定流的基本方程，即圣维南方程组为连续性方程 0Q t sω∂∂+=∂∂ （2-1） 运动方程 221Z v v v Q s g t g s K∂∂∂-=++∂∂∂ (2-2) 式中 ω——过水断面面积（㎡）；t ——时间（s ）；Q ——流量（m 3/s ）；s ——沿水流方向的距离（m ）；Z ——水位（m ）；v ——断面流速（m/s ）；K ——流量模数（m 3/s ）。
为了简化计算，通常采用瞬态法来求近似解。
瞬态法实际上是采用有限差值来代替微分值并加以简化，以近似的求解一系列瞬时的流态。
瞬态法将式2-1和2-1简化得出专用于水库调洪计算的实用公式如下：21121211()()22V V V Q q Q Q q q t t-∆-=+-+==∆∆ （2-3） 式中 1Q 和2Q ——分别为计算时段初、末的入库流量； Q ——计算时段内平均入库流量，为1Q 和2Q 的平均值；1q 和2q ——分别为计算时段初、末的下泄流量； q ——计算时段的平均下泄流量；1V 和2V ——分别为计算时段初、末水库的蓄水量；V ∆——1V 和2V 之差；t ∆——计算时段。
这个公式实际上是一个水量平衡方程，它表明：在一个计算时段内，水库水量与下泄水量之间的差值即为该时段中水库蓄水量的变化。
当水库入库洪水过程线已知时，1Q 和2Q 均为已知，而1q 和1V 是计算时段开始时的初始条件，则必须有一个方程22()q f V =与式2-3相联立才能解出2q 和2V 的值。
由于下泄流量是泄流建筑物水头的函数，当泄流建筑物型式和尺寸已知时，则可求出2q 关于水头H 的方程为2()B q f H AH == （2-4）同时可借助水库容积特性曲线()V f Z =得出方程22()q f V =的具体形式。
调洪演算——精选推荐
调洪演算2、采⽤列表试算法进⾏调洪演算：1) 确定⽔库蓄泄关系a) 确定库容曲线：根据给定的库容曲线表绘制⽔库的库容曲线如图2-1图2-1⽔库库容曲线b) 确定⽔库泄流公式根据堰流泄流能⼒：2302H g mBQ =式中： m —— 流量系数，本⼯程取0.35； B —— 堰顶净宽，55.0m ；g—— 重⼒加速度，取29.81g m s=；H0—— 堰顶⽔头，考虑坝前⾏进流速⽔头较⼩，取H0=H 。
则⽔库泄流能⼒公式可确定为：23(27.85）Zo Zt Q -=式中： Zt 为当前⽔库⽔位Zo 为正常⾼⽔位（溢流堰堰顶⾼程），本地取167.3m 。
c) 确定蓄泄关系 i. 确定⼀组⽔库库容V(I)，I=1,2……m ； ii. 对V(I)，据库容曲线查得库⽔位Z （I ），据2）计算对应的泄流能⼒q （i ）； iii.对应⼀组V~q ，确定蓄泄关系，如图2—2。
图2-2 ⽔库蓄泄关系图2)列表进⾏调洪演算a)试算程序调洪演算原理i.对t时段计算，⽔库初始需⽔量V(t-1)由上⼀时段给出；ii.假设qt，则可计算出该时段的⽔库需⽔量V(t)，从蓄泄关系上差得qt’；iii.⽐较qt与qt’，若|qt-qt’|<ξ1，则t=t+1，否则重新假设qt，令t=t；iv.当算⾄⽔库|Z(t)- Zo|<ξ2时，终⽌计算。
b)计算表格i.设计频率为P=5.0%的计算结果如表2-1：图2-3 频率为P=5.0%的调洪演算计算图ii.设计频率为P=3.33%的计算结果如表2-2；来⽔、泄流及⽔位过程线图2-4：图2-4 频率为P=3.33%的调洪演算计算图iii.设计频率为P=0.33%的计算结果如表2-3；表2-5 频率为P=0.33%的调洪演算计算结果c)调洪演算计算结果如表2-631)拟定⼯作图a)确定Z—q关系线，见列表法进⾏调洪演算；b)确定（V/△t±q/2）—q关系线；i.确定⼀组⽔库库容V(I)，I=1,2……m；ii.对V(I)，据库容曲线查得库⽔位Z（I），据2）计算对应的泄流能⼒q（i），并计算V（i）/△t+q(i)/2；iii.对应⼀组V（i）~Z(i)~ V（i）/△t+q(i)/2~ V（i）/△t-q(i)/2，确定各相各关系。
水库调洪计算试算法
水库调洪计算试算法水库调洪演算试算法一、水库调洪计算的任务入库洪水流经水库时，水库容积对洪水的拦蓄、滞留作用，以及泄水建筑物对出库流量的制约或控制作用，将使出库洪水过程产生变形。
与入库洪水过程相比，出库洪水的洪峰流量显著减小，洪水过程历时大大延长。
这种入库洪水流经水库产生的上述洪水变形，称为水库洪水调节。
水库调洪计算的目的是在已拟定泄洪建筑物及已确定防洪限制水位(或其他的起调水位)的条件下，用给出的入库洪水过程、泄洪建筑物的泄洪能力曲线及库容曲线等基本资料，按规定的防洪调度规则，推求水库的泄流过程、水库水位过程及相应的最高调洪水位和最大下泄流量。
若水库不承担下游防洪任务，那么水库调洪计算的任务是研究和选择能确保水工建筑物安全的调洪方式，并配合泄洪建筑物的形式、尺寸和高程的选择，最终确定水库的设计洪水位、校核洪水位、调洪库容及二种情况下相应的最大泄流量。
若水库担负下游防洪任务，首先应根据下游防洪保护对象的防洪标准、下游河道安全泄量、坝址至防洪点控制断面之间的区间入流情况，配合泄洪建筑物形式和规模，合理拟定水库的泄流方式，确定水库的防洪库容及其相应的防洪高水位;其次，根据下游防洪对泄洪方式的要求，进一步拟定为保证水工建筑物安全的泄洪方式，经调洪计算，确定水库的设计洪水位与校核洪水位及相应的调洪库容。
二、水库调洪计算基本公式洪水进入水库后形成的洪水波运动，其水力学性质属于明渠渐变不恒定流。
常用的调洪计算方法，往往忽略库区回水水面比降对蓄水容积的影响，只按水平面的近似情况考虑水库的蓄水容积(即静库容)。
水库调洪计算的基本公式是水量平衡方程式:11(Q，Q),t,(q，q),t,V,V (3-1) tt，1tt，1t，1t22,t式中: ——计算时段长度(s);3Q,Q ——t时段初、末的入库流量(m/s); tt，13q,q ——t时段初、末的出库流量(m/s); tt，13V,V ——t时段初、末水库蓄水量(m)。
调洪演算
A、4、调洪演算1、调洪演算的基本资料（1）起调水位：由于渭北地区水资源缺乏，尚书水库属于蓄洪运用水库，不能使用降低汛期限制水位的办法来保证水库安全。
水库的起调水位取正常蓄水位582.50m。
（2）库容曲线：2001年3月水库管理局委托陕西省水利电力设计院测量队，对尚书水库淤积和库容曲线进行了测量。
目前，坝前淤积面高程为570.00m,死库容已淤满，兴利库容为170万m3,总淤积量44万m3。
参见表4-1。
尚书水库水位与库容曲线表表4-1（3）溢洪道泄流曲线：溢洪道位于大坝右岸，涵洞泄流按宽顶堰计算，最大流量14m3/s，没有考虑涵洞淹没时的出流情况。
本次调洪演算对涵洞出流进行了复核，并考虑了淹没状态，当堰上水头小于2.0m时按宽顶堰计算，当堰上水头大于2.0m时涵洞淹没按管口出流计算流量。
经复核涵洞最大泄流量为42 m3/s，水位与泄流关系曲线表参见表4-2。
2、调洪计算的方法放水洞流量小（1.5m3/s）不参与调洪。
调洪计算的方法为蓄率中线法，三条工作曲线的计算表参见表4-3，将三条工作曲线绘制在同一图上，就可以进行调洪演算了。
蓄率中线法工作曲线计算表3、水库调洪运用方式在正常蓄水位582.50m时洪水入库，水库调洪运用方式是：入库流量小于闸门全开正常蓄水位下的出库流量（88m3/s）时，由闸门控制来多大流量泄多大流量；入库流量大于闸门全开正常蓄水位下的出库流量（88m3/s）时，闸门全开溢洪道畅泄，库水位回落到582.50m时由闸门控制来多大流量泄多大流量。
4、调洪计算结果将各频率设计洪水利用蓄率中线法进行调洪演算，其结果参见表4-4和表4-5。
从中可以看出， 30年一遇设计洪水调洪演算，水库最高洪水位为582.98m,最大下泄流量为113m3/s. 300年一遇校核洪水调洪演算，水库最高洪水位为584.44m,最大下泄流量为180m3/s.水库调洪计算表（P=0.33%）。
洪水调节调洪演算列表法和图解法
调洪演算计算说明书一、 相关资料中包水利枢纽工程是三等工程，溢洪道设计洪水标准为五十年一遇（P=2%）至一百年一遇（P=1%）,校核洪水标准为千年一遇（P=0.1%）.二、基本原理1.泄水建筑物尺寸：溢洪道堰顶高程519m ，采用3孔86m m ⨯(宽⨯高)的弧形门控制。
由2/302q H g m nb ⋅=ε （其中侧收缩系数ε=0.92,n 为所开孔数, 流量系数m=0.48，单孔堰顶宽度b=8m ，g=9.812/m s ,堰顶水头0H =水位Z-堰顶高程,。
不计流速水头。
） 计算出下泄流量2.设计洪水来临时，用左右2孔泄洪；校核洪水来临时，用3孔泄洪。
3.基本计算公式为：()()()t V V q q Q Q ∆-=+-+/2/2/122121式中： Q 1, Q 2--分别为计算时段初、末的入库流量，m 3/s ； v 1，v 2--分别为计算时段初、末水库的蓄水量，m 3 ； q 1，q 2--分别为计算时段初、末的下泄流量，m 3/s ； t ∆--计算时段，一般取1小时。
4.下游安全泄量及起调水位该水利枢纽没有下游防洪要求，一般在洪水来临时，水库将预泄库水至水库防洪限制水位，以便有足够的库容蓄洪或滞洪。
防洪限制水位是水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位，则调洪计算从水位525.3m 起调。
5.水库运行方式根据题目分析，本工程采用3孔溢洪道泄洪，设计洪水来临时，用左右2孔泄洪；校核洪水来临时，用3孔泄洪。
在洪水期间洪水来临时，先用闸门控制下泄流量q 并使其等于洪水来水量Q，使水库水位保持在防洪限制水位525.3m不变；当洪水来水量Q继续增大时，闸门逐渐打开；当闸门达到全开后，就不再用闸门控制，下泄流量q随水库水位z 的升高而增大，流态为自由流态，情况与无闸门控制一样。
6.计算方法：先决定开始计算时刻和此时的q1、V1,然后假定下泄流量q2值，再由计算V2值，再查q-V表得出q2’值,水量平衡方程()()()t-+2/2/=+/VV-qqQ∆Q211122比较q2和q2’，若二者基本相等，则假定正确，否则重新试算，直到大致相等为止，依次计算下去。
调洪演算
（1）基本资料水位-容积曲线（见蓝图）； 实测洪水过程线（见蓝图）； 各类型洪峰值（见2.2.3节）正常（设计）洪水重现期 1000～500年 对应频率：0.1%～0.2% 非常（校核）洪水重现期 5000～2000年 对应频率：0.02%～0.05% （2）限制条件起调水位:175.8m ，对应流量824.7m 3/s ；参加泄洪的不包括放空流量,要求计入发电的流量；最大的下泄流量不得大于安全泄量,设计和校核分别为2000m 3/s 2500m 3/s ； （3）设计和校核洪水过程线的推求设计洪水过程线取频率为0.1%的洪水，期洪峰4750m 3/s ；校核洪水过程线取0.02%，对应洪水期洪峰5600m 3/s 。
利用按峰控制的同倍比放大法对典型洪水放大得设计校核洪水过程线。
设计洪水放大系数：48.132204750Q Q K m mp Q ===； 校核洪水放大系数： 74.132205600Q Q K m mp Q ===； 可得设计和校核洪水过程线如图1-2所示 （4）演算方案拟订①泄洪方式:采用表孔式泄洪； ②拟订演算方案（闸孔宽度和数量）取允许单宽流量:[q]=70 m 3/s; 溢流前净宽:m 71.35702500]q [Q L ===防 堰上水深H 0根据公式2/3H g 2m q ε=推求2/30H 8.9248.070⨯⨯= 则H 0=10.28m堰顶高程Z 堰顶=Z 限-H0=181.20-10.28=170.92m图1-1 溢流堰顶形式闸门高h=Z 正常- Z 堰顶=178.00-170.92=7.08m 取7米根据以上基本尺寸现拟订两个方案: Ⅰ b=11m n=3 堰顶高程170.92 Ⅱ b=12m n=3 堰顶高程170.92（5）计算工况计算工况分为校核和设计两种。
（6）计算方法计算方法：试算法。
由于试算过于复杂且均为重复性计算，考虑用电算。
（7）调洪演算试算法过程①根据库容曲线Z-V(见蓝图)，的拟订的泄洪建筑物形式、尺寸，用水力学公式确定算Q-Z 关系为2/32H g Bm q ε=;②分析确定调洪开始时的起始条件，即起调流量824.7m 3/s;③利用水量平衡式和蓄泄曲线，按试算法列表解算各是段时段末的q 2、V 2。
调洪演算
0.021
0.061
0.021
0.061
0.021
0.061
0.021
0.061
0.021
0.061
0.021
0.072
0.026
0.090
0.035
0.103
0.042
0.112
0.047
0.121
0.052
0.130
0.057
0.142
0.064
39
0.502
40
0.574
41
0.657
42
0.881
0.077 0.089 0.111 0.158 0.229 0.660 0.600 0.133 0.102 0.083 0.072 0.064 0.058 0.053 0.049 0.046 0.043 0.032 0.021 0.021 0.021
4.16 库水位H=
0.142 0.155 0.172 0.200 0.256 0.343 0.791 0.797 0.330 0.232 0.190 0.167 0.151 0.139 0.130 0.122 0.116 0.111 0.096 0.079 0.071 0.066
时段来水量 （万方）
（4）
0.010
0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.032 0.045 0.048 0.051 0.055 0.061 0.068
调洪演算
A、4、调洪演算1、调洪演算的基本资料（1）起调水位：由于渭北地区水资源缺乏，尚书水库属于蓄洪运用水库，不能使用降低汛期限制水位的办法来保证水库安全。
水库的起调水位取正常蓄水位582.50m。
（2）库容曲线：2001年3月水库管理局委托陕西省水利电力设计院测量队，对尚书水库淤积和库容曲线进行了测量。
目前，坝前淤积面高程为570.00m,死库容已淤满，兴利库容为170万m3,总淤积量44万m3。
参见表4-1。
尚书水库水位与库容曲线表表4-1（3）溢洪道泄流曲线：溢洪道位于大坝右岸，涵洞泄流按宽顶堰计算，最大流量14m3/s，没有考虑涵洞淹没时的出流情况。
本次调洪演算对涵洞出流进行了复核，并考虑了淹没状态，当堰上水头小于2.0m时按宽顶堰计算，当堰上水头大于2.0m时涵洞淹没按管口出流计算流量。
经复核涵洞最大泄流量为42 m3/s，水位与泄流关系曲线表参见表4-2。
2、调洪计算的方法放水洞流量小（1.5m3/s）不参与调洪。
调洪计算的方法为蓄率中线法，三条工作曲线的计算表参见表4-3，将三条工作曲线绘制在同一图上，就可以进行调洪演算了。
蓄率中线法工作曲线计算表3、水库调洪运用方式在正常蓄水位582.50m时洪水入库，水库调洪运用方式是：入库流量小于闸门全开正常蓄水位下的出库流量（88m3/s）时，由闸门控制来多大流量泄多大流量；入库流量大于闸门全开正常蓄水位下的出库流量（88m3/s）时，闸门全开溢洪道畅泄，库水位回落到582.50m时由闸门控制来多大流量泄多大流量。
4、调洪计算结果将各频率设计洪水利用蓄率中线法进行调洪演算，其结果参见表4-4和表4-5。
从中可以看出， 30年一遇设计洪水调洪演算，水库最高洪水位为582.98m,最大下泄流量为113m3/s. 300年一遇校核洪水调洪演算，水库最高洪水位为584.44m,最大下泄流量为180m3/s.水库调洪计算表（P=0.33%）。
调洪验算
范家疃水库洪水核算(小(二)型)本水库的核算依据为一九九一年十二月山东省水利厅工管局翻印的《山东省小型水库洪水核算方法》。
一、最大入库洪峰流量的查算1、流域特征参数的量算由1/25000地形图上求得水库流域面积F=0.30平方公里，自工程地点沿主河道量至分水岭得最大流程L=1.1 公里，相应于该河道的平均比降J=0.0487米/米。
查附表得：F2/5= 0.62 J1/3=0.365流域特征综合参数：K=L／F2／5×J1／3= 1.1／0.62×0.365＝0.4862、设计暴雨量的计算根据工程所在地点，查辅助计算图表得，多年平均最大24小时降雨H24=９9毫米。
多年平均24小时降雨量变差系数Cv=0.55，采用Cs=3.5Cv，应用皮尔逊Ⅲ型频率曲线Kp值表查得二百年一遇Kp值Kp(200年)=3.34，则二百年一遇的最大24小时降H24(200年)=Kp(200年)×H24=3.34×99＝330.66毫米。
3、单位面积最大洪峰流量的计算该流域主河道比降为48.7‰，大于10‰，根据流域坡度、土壤地质、植被等情况，该流域属于山区；查胶东山区q m-H24-K关系曲线得：q m (200年)=34.25秒立米/平方公里4、设计标准最大洪峰流量的计算：二百年一遇的最大洪峰流量：Q m(200年)= q m (200年)×F×1.1＝34.25×0.3×1.1＝11.30立米/秒二、洪水总量和洪水过程线的计算1、洪水总量的计算二百年一遇最大24小时设计暴雨量为330.6 毫米，其百分之七十五为：P(200年)=330.6×75﹪=248毫米设计Pa为40毫米则：P(200年)+Pa=248+40=288毫米查P+Pa-h R曲线得：h R(200年)=214毫米，洪水总量为：W(200年)=0.1h R×F=0.1×214×0.3=7.06万立米2、洪水过程的计算洪水过程为三角形洪水历时T(200年)=W／1800Qm =7.06×104／1800×11.3 = 3.47小时涨水历时=1/ 3T=1/3×3.47=1.16小时落水历时=2/3T=2/3×3.47＝2.31小时三、调洪演算1、基本资料：水位-调洪库容-溢洪道泄量关系曲线见下表，泄量计算公式，q泄=1.5Bh3/2H-Vo-q关系表2、调洪演算：调洪演算采用图解法见附图，经计算后求得：二百年一遇最大24小时暴雨情况下Q泄max(200年)=6.9 立米/秒Vomax( 200年) = 2.8万立米Hmax(200年) =48.83米四、设计坝顶高程的确定坝顶超高：根据1978年水利电力部《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》(山区、丘陵区部分)SDJ12-78(试行)表8规定小(一)、(二)型水库(4、5级)非常运用情况下坝顶安全超高均为0.30米。
水库调洪演算例题详解
水库调洪演算例题详解
我们要解决一个水库调洪演算的问题。
这个问题涉及到水库的蓄水量、泄洪量、流入量、流出量等，我们需要通过这些信息来计算水库的水位变化。
假设水库的初始蓄水量为 V_0 立方米，初始水位为 H_0 米。
每分钟流入水库的水量为 R 立方米/分钟，每分钟从水库泄出的水量为 B 立方米/分钟。
根据题目，我们可以建立以下方程：
1. 每分钟水库的水位变化是ΔH = (R - B) / V × 1000 米/分钟（流入量减去泄出量，再除以水库的体积，然后乘以1000来转换为米）。
2. 水库的蓄水量V = V_0 + ΔV，其中ΔV 是水位变化导致的蓄水量变化（V_0是初始蓄水量）。
3. 水库的水位H = H_0 + ΔH × t，其中 t 是时间（分钟）。
现在我们要来解这个方程组，找出水库的水位随时间的变化。
计算结果为：水库的水位随时间的变化是米/分钟。
所以，经过1小时，水库的水位将上升厘米。
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水位。
调洪演算
4.调洪演算
已知：用给出的入库洪水过程、泄洪建筑物的泄洪能力
曲线及库容曲线等基本资料，按规定的防洪调度规则
目的：推求水库的泄流过程、水库水位变化过程及相应
的最高洪水位和最大下泄流量。
控制条件：上游允许淹没高程
下游地基允许的下泄流量
下游防洪要求
调洪演算
调洪演算
水库下泄流量计算表
库水位 （m) 底孔水 头 ( m) 底孔 表孔 发电引 总下泄 表孔水 流量 流量 用流量 流量 头(m) /s） /s） (m³ /s) (m³ /s) （ m³ （ m³ 库容(亿 m³ )
防洪工程的具体条件，并征求有关方面的意见。
规范：中华人民共和国行业标准《水利水电工程等级
划分及洪水标准》SL252-2000
调洪演算
1.确定洪水标准
表1
工程等 别 工程规 模
水利水电工程分等指标
防洪 治涝 灌溉 供水 发电
水库库 保护城镇 装机 供水对 容 及工矿企 保护农田 治涝面积 灌溉面积 容量 象重要 8 3 4 4 4 （10 m ） 业的重要 （10 亩） （10 亩） （10 亩） （104 性 KW） 性
1000～ 500
500～ 200
200～ 100
调洪演算
1.确定洪水标准
根据某一次典型洪水过程线，按照确定好的洪水标准，
采用同频率放大法或同倍比放大法即可得到所需要的
洪水过程线。
调洪演算
2.确定泄洪方案
混凝土坝：坝身泄水、河岸式溢洪道、泄洪隧洞 土石坝：河岸式溢洪道或泄洪隧洞
还应根据任务书考虑排砂和排冰等建筑物，考虑放空要求 一般情况下，应首先考虑比较经济、泄洪能力大的表孔为主 要泄洪设施 为满足非常情况需要，大型水库都要设置有放空水库的底孔
≥10 10～1.0 1.0～ 0.10 0.10～ 0.01 0.01～ 0.001 特别重要 重要 中等 一般 ≥500 500～ 100 100～30 30～5 <5 ≥200 200～60 60～15 15～3 <3 ≥150 150～50 50～5 5～0.5 <0.5 特别重 ≥12 0 要 重要 中等 一般 120 ～30 30～ 5 5～1 <1
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
大（1） 型 大（2） 型 中型 小（1） 型 小（2） 型
调洪演算
1.确定洪水标准
表2 水工建筑物级别
工程等级
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅴ Ⅵ
永久性建筑物级别 主要建筑物 次要建筑物 1 3 2 3 3 4 4 5 5 5
临时性建 筑物级别 4 4 5 5
调洪演算
1.确定洪水标准
表3 山区、丘陵区水利水电工程永久建筑物的洪水标准[重现期(年)]
问题一:如何得到设计洪水过程线？ 问题二:如何拟定泄洪建筑物的尺寸和形式？
调洪演算
1. 确定洪水标准
(1)若水库不需承担下游防洪任务，则应按水工建筑物本身的防 洪安全要求选定防洪标准。 （2）若水库要承担下游防洪任务，则除了要选定水工建筑物的设 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。防护对象的防洪标准，应根据防护对象的 重要性、历次洪灾情况及对政治、经济的影响，结合防护对象和
项目
设计
土石坝 校核
1 1000～ 500 可能最 大洪水 (PMF)或 1000～ 5000
2 500～ 100 5000～ 2000
水工建筑物 3 100～50
4 50～30
5 30～20
2000～ 1000
1000～ 300
300～ 200
混凝土、 5000～ 浆砌石 2000 坝
2000～ 1000
2015年本科毕业设计指导
调洪演算
调洪演算
主要内容：
1.确定洪水标准 2.水库运用方式的确定 3.泄洪建筑物尺寸的初步拟定 4.调洪演算
调洪演算
调洪演算目的:根据设计洪水过程线、拟定的泄洪建
筑物尺寸和形式及水位库容关系等基本资料,按确定的 防洪调度规则,采用适当的计算方法,求出库水位和下 泄流量的变化过程线。
调洪演算
3.泄洪建筑物尺寸初步拟定
开敞式溢流时堰顶高程、溢流前缘宽度
拟定时需考虑：
1.闸门结构上的限制高度不宜太大
2.下游河床地质条件允许的单宽流量大小。 《水利水电工程钢闸门设计规范》,SL74-2013,水利水电出版社
应拟定不少于三种较合理方案，分别进行计算。最终确
定出泄洪建筑物合理的孔口尺寸、设计洪水位、校核洪
调洪演算
要求：每种工况设计需绘出洪水过程线 和下泄过程线
调洪演算 答疑时间：3.8-3.23 每周二、四上午9:30
答疑地点：水电楼1022
请大家抓紧时间，快速进入毕 业设计模式。
预祝大家在设计中有收获，有进步，
愉快渡过大学中最后的美好时光！ 加油！