第3章 洪水调节讲解

第二节
水库调洪计算的原理
1.水库水量平衡方程
在某一时段内，入库水量减去出库水量，应等于该时 段内水库增加或减少的蓄水量。水量平衡方程为： Q
Q2
Q(t) q(t)
Q1 ⊿V q1 ⊿t q2
t1
t2
t
2.蓄泄方程 泄流能力：指该水头下泄洪建筑物可能通过 的最大流量，是实际泄流量的上限。
在溢洪道型式、尺寸一定的情况下，取决于堰 顶水头H，即 其q=f(H) 。对于无闸或闸门全开的 表面式溢洪道，下泄流量按堰流公式计算；深水式 泄洪洞的下泄流量按有压管公式计算。当水库内水 面坡降较小，可视为静水面时，泄流水头H只是库 中蓄水量V的函数，即H＝f(V)，故下泄流量q为蓄 水量V的函数，即 q＝f(H) 或q＝f(V)。
对于狭长的河川式水库，在通过洪水流量时，由于回水的 影响，水面常呈现明显的坡降。在这种情况下，按静库容曲线 进行调洪计算常带来较大的误差，因此为了满足成果精度的要 求，必须采用动库容进行调洪计算。
第三节 水库调洪计算的列表试算法 解题步骤： 1)根据库区地形资料，绘制水库水位容积关系曲 线Z～V，并根据既定的泄洪建筑物的型式和尺寸，由 相应的水力学出流计算公式求得q～V 曲线。 2)从第一时段开始调洪，由起调水位(即汛前水位) 查Z～V 及q～V 关系曲线得到水量平衡方程中的V1和 q1，由入库洪水过程线Q(t)查得Q1、Q2；然后假设一个 q2值，根据水量平衡方程算得相应的V2值，由V2在q～V 曲线上查得q2，若二者相等，即为所求。否则，应重 设q2，重复上述计算过程，直到二者相等为止。 3)将上时段末的q2 、 V2值作为下一时段的起始 条件，重复上述试算过程，最后即可得出水库下泄流 量过程线q(t)。
第三章 洪水调节
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 水库调洪的任务与防洪标准 水库调洪计算的原理 水库调洪计算的列表试算法 水库调洪计算的半图解法 其他情况下的水库调洪计算
第一节 水库调洪的任务与防洪标准 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形式和尺寸、调洪 方式等，通过计算，推求出水库的出流过程、最大 下泄流量、特征库容和相应的特征洪水位。 作用：拦蓄洪水，削减洪峰，延长泄洪时间， 使下泄流量能安全通过下游河道。
闸门 运用
打开 全开 全开
q ＞Q ＜Q ＜Q
Z 下降 上升 上升
q安
t4-t5
t0 t t1 t2 t3 t4 t5
关小
开大
=q安
＞Q
上升
下降
t6
t5-t6
(c)
g A
C
B e fdb a Nhomakorabeac
第五节
其它情况下的水库调洪计算
1.下游有防洪要求的情况：
Q、 q
时段 t1-t2 t2-t3 t3-t4 t4以后
闸门 运用 打开 全开 关小 开大
q =Q ＜Q =q安 ≤q安
Z 保持Z限 上升 上升 下降
V防 q安
t0
t1 t2 t3
t4
t
(a)
2.下游有防护要求，但防洪标准小于水工建筑物 的设计标准
水 库 调 节 洪 水 示 意 图
流 量 Q q
Q～ t V蓄
q～ t
库 水 位 Z
Z～t
(a)
防洪标准：包括保护对象的防洪标准和水工建 筑物的防洪设计标准,它是衡量防洪措施、防洪能 力和防御洪水水平的标准。
表1 不同防洪保护对象的防洪标准
防护对象
城镇 工矿区
防洪标准
农田面积（万亩） 重现期（年） 频率（%）
≥500 ≥100 ＜1
特别重要城市 特别重要工矿区
重要城市
中等城市 一般城市
重要工矿区
中等工矿区 一般工矿区
100～500
30～100 ≤30
50～100
20～50 10～20
2～ 1
5～ 2 10～5
表2 永久性水工建筑物洪水标准
建筑物的级别 正常运用（重现期） 非 土坝、堆石坝、及 干砌石坝 常 运 混凝土坝、浆砌石 用 坝及其它建筑物 1 2 3 4 5 30～20 300 200 2000～500 500～100 100～50 50～30 10000 5000 2000 1000 1000 500 500 300
时段 t1-t2 闸门 运用 打开 全开 关小 全开 全开
Q、 q
q =Q ＜Q =q安 ＜Q ＞Q
Z 保持Z限 上升 上升 上升 下降
q安
V防
t2-t3 t3-t4 t4-t5
t
t5-t6
t0 t t t3 1 2
t4
t5
t6
(b)
3.有短期洪水预报，水库预泄运用
Q、 q
时段 V防 t1-t2 t2-t3 t3-t4
第四节
水库调洪计算的半图解法
双辅助线法的基本原理仍然是逐时段连续求解 水库的水量平衡方程和蓄泄方程，但为了避免试算， 需对这两个方程作适当的变换。
Q1 Q2 q1 q2 t t V2 V1 2 2
V1 q1 V 2 q2 （ ） Q （ ） t 2 t 2
水库泄洪建筑物的类型：溢洪道、泄水中孔、底孔 及泄洪隧洞。 在一般情况下，应首先考虑采用比较经济、泄洪 能力大的溢洪道位主要泄洪设施。 为满足非常情况的需要，大型水库都要设置有放 空水库的底孔。 泄洪隧洞的特点与泄水孔相似，但造价较高。
入库洪水与坝址洪水的区别
1.入库洪水、坝址洪水的含义及组成： 坝址洪水：指未建库条件下，在坝址处形成的洪水； 入库洪水：指建库条件下，通过各种途径进入水库的 洪水。入库洪水由三部分组成，即入库断面洪水、区间 陆面洪水及库面洪水。 2.入库洪水与坝址洪水的差异： 坝址洪水可由水文测验测得； 产流条件的变化和影响； 调蓄作用的变化和影响； 流域汇流时间的变化和影响； 库区洪水波的变化和影响。
4)将入库洪水Q(t)和计算的q(t)两条曲线点绘在 一张图上，若计算的最大下泄流量正好是二线的交点， 说明计算的是正确的。否则，计算的有误差，应改变 时段重新进行试算，直至计算的正好是二线的交点为 止。 5)由qm查q～V曲线，得最高洪水位时的总库容Vm， 从中减去堰顶以下的库容，得到调洪库容V调。由Vm查 Z～V 曲线，得最高洪水位Z洪。（当入库洪水为设计 标准的洪水时，求得的qm、V调、 Z洪即为设计标准的 最大泄流量qm,设、设计防洪库容V设和设计洪水位Z设。 同理，当入库洪水为校核标准的洪水时，求得的qm、 V调、 Z洪即为qm,校、V校和Z校。） 【例3-1】
A.对于无闸或闸门全开的表面式溢洪道，按堰流 公式计算： 3
q 堰 M 1 BH
2
B.对于深水式泄洪洞，按有压管的出流公式计算：
q 洞 M 2ω H 0
1
2
为调洪计算方便，一般将上两式绘成蓄泄曲线q ＝f(V),其中q为水库蓄量v时对应的泄流能力。该式 是假设库水面为水平面时的水库泄流方程。