水库运用期的设计洪水理论和方法
多年调节水库的计算有时历法和概率法
第二章 > 第六节 年调节水库兴利调节计算
三、年调节水库兴利调节计算典型年法：
设计水平年 → 设计供水过程
历史来水资料 → 排频计算 → 频率曲线（如图）→ 实际代表年
设计保证率 → 查求Q设
同倍比放大 设计枯水年
计算设计V兴
Q
同频率放大
适用条件： a、无资料或资料不足的地区； b、精度要求不高时，如初步规划阶段。
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第二章 > 第四节 水库的水量损失
第四节 水库的水量损失
一、水库的蒸发损失 因兴建水库后，原有的陆面变成水面后增加
的蒸发损失。
W 1000 (E水 E陆 )FV
E水 E皿
E陆 E0 P0 R0
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第二章 > 第四节 水库的水量损失
二、水库的渗漏损失 (1)经过能透水的坝身以及闸门、水轮机等的渗 漏； (2)通过坝址及坝的两翼的渗漏； (3)通过库底渗向地下透水层或库外的渗漏。 渗漏系数：以一年或一月的渗漏损失相当于水 库蓄水容积的一定百分数计，估算采用如下初 步数值： (1)水文地质条件优良：0%-10%/年或0%-1%/月 (2)透水条件中等： 10%-20%/年或1%-1.5%/月 (3)水文地质条件差：20%-40%/年或1.5%-3%/月
V沙,总 TV沙,年
V沙,年
0W0 m (1 p)
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第二章 > 第五节 水库设计死水位的选择
三、保证水电站最低水头要求 死水位决定水电站的最低水头。死水位愈
高，电站出力愈大。同时死水位过高，会减少 水库的兴利库容，降低水库的调节能力。 四、其他要求
水产任务：养鱼对水深和水面的需求。 气候寒冷地区：结冰厚度。 水库生态需求。 应是上述计算中的最大值。
水利水电工程设计的洪水计算方法分析
水利水电工程设计的洪水计算方法分析发表时间：2017-11-21T13:30:48.190Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第17期作者：王泽正[导读] 在计算过程中，必须根据当地的实际情况，选择正确的方法和数据，从而保证计算结果的准确性，为水利水电工程提供依据。
山东同正勘察设计有限公司山东省东营市 257000摘要：在水利水电工程的建设实施当中，其中一项重要内容是水库设计的洪水计算分析，这是确定投资和施工导流建筑物规模的一个必不可少的数据.在水利工程的实际设计当中，通常是在枯水时段进行施工导流，对于施工期洪水计算分析，则需要对各年施工时段1h、6h、24h以及72h的最大雨量资料进行收集.然后以收集到的资料为基础进行洪水计算，然而对一些中小型水库来讲，不能够收集到齐全的雨量统计资料，收集到的资料往往只是一年内各月中降雨量最大日资料.一般最大24h降雨量是降雨量最大日的1.1-1.3倍，然后参照这两者之间的关系进行转换，进而将各年施工阶段的最大24h雨量求出，可是这种关系并不能得到最大1h、6h、72h的降雨量统计资料.不全的统计资料不能够顺利的进行洪水分析计算，在水利工程设计报告中，一般是要求有施工期洪水内容，还需根据调洪计算对导流标准下的最高洪水位进行确定，进而对导流建筑物的规模予以确定，从而要求施工期洪水要有洪水过程线以及洪峰流量成果.因此，对水利水电工程设计人员而言，不全的雨量资料会对施工期洪水计算带来较多的困难，成为水库设计过程中的一个难题，该怎样解决这个问题则已经成为水利工程设计人员的关注重点。
关键词：水利水电工程；洪水计算；工程设计；分析1 计算之前的准备1.1 资料搜集与复核在对水利水电工程设计的洪水进行计算之前，需要对整个工程的资料进行整理，找出计算所需要的河道特征、地区降水情况和地质现状、地区其他水利设施等资料，对这些资料进行整理与复核，对于一些特殊的情况往往还需要进行现场勘察，从而取得最准确的资料。
水库调洪计算的原理与方法
水库调洪计算的原理与方法水库调洪是一种技术，主要是指调整水库的洪水量，以满足作业要求，消除洪水灾害，保护人民生产生活及水库安全。
水库调洪分为调整水库水位、调节出口流量和水库池底淤积等，主要包括：水库蓄水量的调整、水库运行模式的选择、水库溢洪道的应用、调节建筑物的安排及水库排洪效果评价等。
1、水库调洪原理水库调洪的原理是将水位在一定条件下，得以调节水库调节范围内的洪水，从而满足调度要求。
也就是说，水库洪水量的变化可以通过调整水位来实现。
因此，水位是水库调度的主要操作变量，也是水库调度及调洪的重要依据。
2、水库调洪计算水库调洪计算是根据调度要求确定的调节范围，运用水位曲线的求和及其他理论计算，求得水位、储量和流量三者间的最佳分配，以满足调度要求的洪水量调节原理及方法，以确定具体的调洪计算方法。
调洪计算的常用方法有基于水位-洪水量曲线求和的调节法、基于储量曲线求和的调节法、组合求和法等多种。
（1）水位-洪水量曲线求和调节法水位-洪水量曲线求和调节法是指，根据水库水位-洪水量关系曲线，确定调节范围内的水位，以调节水库洪水量。
这种方法基本上是从水位起调洪，特别适用于急洪库。
(2)储量曲线求和调节法储量曲线求和调节法是指，根据水库的储量曲线，确定调节范围内的储量，以调节水库洪水量。
这种方法主要从水库储量起调洪，特别适用于慢洪库。
(3)组合求和调节法组合求和调节法是指，将储量曲线求和调节法和水位-洪水量曲线求和调节法的方法。
组合求和调节法将水位及储量作为两个独立的变量，分别求极值，实现最佳调节效果。
3、水库调洪的优缺点水库调洪的优点在于：（1）大大降低水库的洪水灾害，大大减少人民的损失；（2）水位得到有效的控制，以满足人民的要求；（3）水库洪水量可以通过调整水位来实现。
同样，水库调洪也有一定的缺点，例如：（1）很难预测水库洪水量变化；（2）调洪后的水位会有一定的波动；（3）若水位变化幅度过大，会影响鱼类的繁殖；（4）若水位变化幅度过大，会导致水质变差等。
如何为水库运用选择合格的汛限水位
如何为水库运用选择合格的汛限水位目前我国的水库数量有数万座，但大型水库仅占据300多座，其中长江三峡水库、四川都江堰工程举世闻名。
但因某些原因，造成了这些水库的兴利效益与水资源利用率很低。
本文根据我国水库目前存在的问题及改善措施做出研究，以期水库在后期蓄水能带来实际的经济效益。
标签：水库运用；合格；汛限水位1、我国基本水情的特殊性1.1河流水系复杂，南北分布不均我国地势的分布情况呈三级阶梯状，山丘高原众多，地形比较复杂。
江河众多，水系支流多，依据河流水系可分为长江、黄河、淮河、海河、松花江、辽河、珠江等七大江河干流及其支流。
我国河流水系南北分布不均衡，南方比北方的河网密度大，水量丰富。
北方地区的河流多为季节性河流，河流沙量较多，水量较少。
同时，河流的上游地区河道狭窄，冲刷现象严重；中游地区及下游地区河道相对平缓，河段淤积严重，有的甚至会形成地上河现象。
1.2水资源空间分布失调，人均占有量少由于我国人口众多，人口与水资源关系复杂。
我国的水资源占据世界第六位，总量达到2.84万亿立方米，人均水资源占有量只有世界平均水平的28%，约为2100立方米。
从水资源的空间分布来看，降水主要集中在汛期，变化较大，地表径流最大达到十倍以上。
我国北方地区的国土面积占全国的64%，耕地占60%，人口占46%，而水资源仅占全国的19%，成为我国水资源供需最匱乏的区域。
我国由于气候变化及人类活动的影响，水资源情势发生巨大变化，北方流域的支流总量减少13%.总体上看，我国水资源条件严重匮乏，特别是时空分布不均，增加了水资源的开发难度。
1.3人为破坏水资源现象严重，水生态环境脆弱我国因气候特殊、地貌条件及人为因素对水生态环境的破坏，成为世界上水土流失最为严重的国家之一，土壤侵蚀占全球的20%。
在居民的总体素质方面我国还处在偏下阶段，保护水资源方面没有较强的意识，不合理的生产建设活动，严重破坏了水生态环境。
此外，我国的部分国土面积为干旱半干旱地区，降雨少，蒸发量大，植被覆盖面积低，尤其是西北干旱地区，以塔里木河、黑河为主的河流受人类活动的干扰十分严重，恢复难度大。
第三章水库洪水调节及计算
水工建筑物的防洪标准：
一是正常运用情况的标准，称设计标准，不超过这种标 准的洪水（设计洪水）来临时，水库枢纽一切工作维持正常 状态；
二是非常运用情况的标准，称校核标准，该种标准的洪 水（校核洪水）来临时，水库枢纽的某些正常工作和次要建 筑物允许暂时受到破坏，但主要建筑物（如大坝、溢洪道等） 必须确保安全。
水库调洪计算的实用公式（瞬态法）： 水量平衡方程：
蓄泄方程：
方程或曲线，可按泄洪建筑物的水力特性换算
得到。
（1）堰流
3
q溢M1BH2
H即为库水位Z与堰顶高程之差
（2）闸孔出流 q洞M2H12 H即为库水位Z与闸孔中心高程之差
根据H与q的关系曲线求出Z与q的关系曲线q=f(z)。由水 库水位z在水库容积特性曲线上，求出相应的水库蓄水容积V。 于是，最终求出下泄流量q与库容V的关系曲线q=f(V)
调洪计算的目的（研究课题）：
一定的水库 拟定的泄洪建筑物
防洪标准 类型、尺寸 防洪限制水位 入库洪水过程 下游安全泄量
出库 洪水 过程
最大 下泄 流量
防洪 特征 库容
特征 水位
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则，进行水库的蓄泄调洪计算， 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。
（a）下游有防洪要求的情况
当下游有防洪要求时，最大下泄流
量qmax不能超过下游允许的安全泄量q 安。在t1时刻以前，Q小于闸门全开时
的下泄流量，应以闸门控制，使q=Q。
水库调洪演算的原理和方法
V t
q 2
f2 (Z )
V t
q 2
f3(Z) q
f3 (Z )
f1(Z )
f2 (Z )
Q (m3 / s), V q (m3 / s), V q (m3 / s)
t 2
t 2
调洪计算半图解法的双辅助线
水利水能规划
水库调洪计算的半图解法
V调=Vm-V汛限
Vm
Z~V
Zm
【例 题】
水利水能规划
【补偿调节】
水库
QB=q+Q区
Q
A
QB
qB
坝址
Q区 6h
防
洪
保
护 区
河流
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
【补偿调节】
水库
QB=q+Q区
Q
A
QB
qB
坝址
水利水能规划
水库调洪计算的半图解法
由上节知道列表试算法麻烦工作量大，故人们比较喜欢 用半图解法。
Q1
Q2 2
Δt
q1
q2 2
Δt
V2
V1
Q Q1 Q2 2
等式两边同时除以△t,并移项
Q V1 q1 V2 q2 t 2 t 2
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
水利水能规划
水利水能规划
• 四、具有非常泄洪设施水库的防洪计算
水库防洪调度技术基础讲义
主要内容
➢水库防洪调度任务 ➢防洪标准 ➢水库特征指标 ➢调洪演算原理 ➢防洪调度方式 ➢洪水判别条件 ➢洪水调度 方法
➢中小洪水调度 ➢防洪与兴利调度 ➢水库群防洪调度 ➢水库防洪优化调度 ➢几个案例
1、水库防洪调度任务
水库防洪调度的核心任务：运用水库的调蓄能力，按来水、蓄水情况、水文 预报和水库的工程状况，有计划地对入库径流进行蓄泄。在保证工程安全的前提 下，根据水库承担任务的主次，按照综合利用水资源的原则进行蓄泄控制，以达 到防洪、兴利的目的，最大限度地满足国民经济各部门的需要。其内容包括：编 制水库调度计划及确定各项控制运用指标、拟定水库调度方式、进行洪水过程中 的实时调度等。解决两大矛盾：
7、洪水调度方法
（1）规程调度 规程调度具体应用一般是：在调度中严格按照所用的判
别条件（如防洪特征库水位、入库洪峰流量等）决定水库 的蓄泄量。
在水库防洪标准以内按下游防洪要求调度，来水超过水 库防洪标准，则以保大坝安全为主进行调度。下游防洪调 度方式一般有固定或控制下泄量方式及补偿调节方式。
7、洪水调度方法
提高水库的兴利效益。通过预报对入库洪水有一个比较准 确的判断，可在进行调度中少弃水，或不弃水。
目前全国正在开展的水库动态汛限水位的研究，就是基于 水库防洪预报调度理论开展的。
8、中小洪水调度
超标准洪水调度
标准内洪水调度可以实现设计（规定）的防洪目标，完成 防洪调度任务。
超标准洪水调度，才是调度过程中需要解决的难题，更是 考验调度决策者智慧和体现决策水平的关键！
6、洪水判别条件
入库流量判别条件
如万安水库：
A级：当8800 m3/s <Q入库<9550 m3/s 时，水库开始蓄水，下泄流量按8800 m3/s控制。（拦蓄流量0- 750 m3/s ）
分期设计洪水
第三章分期设计洪水3.1 分期设计洪水的定义与目的分期设计洪水是指指年内不同季节或时期，如丰水期、平水期、枯水期、或其他指定时期的设计洪水。
在水库调度运用、施工期防洪设计或其他需要时，要求计算分期的设计洪水。
河流洪水（流量）随季节、时间变化的过程是自然界中的一种复杂现象，在这种复杂现象的背后隐藏特定规律性。
它在一定原则下则显而易见，把满足这种原则的特定规律性洪水的年内时间段作为一个洪水分期。
众所周知，在一年的不同时期，洪水成因不同，产生的洪水量级也不同，因此，对汛期进行合理分期，进而制定水库汛限水位，使水库在不增加防洪风险的前提下增加水库的防洪与兴利效益，有利于水库的洪水资源化调度和水库兴利效益的发挥。
3.2 洪水分期的原则洪水分期的划分原则，既要考虑工程设计中不同季节对防洪安全和分期蓄水的要求。
又要使分期基本符合暴雨和洪水的季节性变化及成因特点。
（1）同一个分期内，洪水量级一般相近，洪峰外包值无太大差异。
（2）前后两个分期洪水量级应有明显差异。
（3）分期起终日期界定，应使所选的洪水样本不跨期，避免分割天然洪水过程。
（4）一般分期不宜短于一个月。
3.3统计方法--洪水分期研究我国水利部门进行汛期分期工作时，多采用定性概念并部分结合统计分析（如统计发生频次散布图等）的途径来进行，分期结果往往是一个比较粗略的区间。
传统洪水分期采用统计学方法，为了便于分析，从历年洪水资料中，将历年各次洪水以洪峰发生日期或某一历时最大洪量的中间日期为横坐标，以相应洪水的峰量数值为纵坐标，点绘洪水年内分布图，并描绘平顺的外包线。
从统计意义上来说，一年中一定时期内，洪水的发生有比较相似的机制，即一定量的样本点矩较集中分布在某一时间段。
然后，根据这种特性和洪水分期的原则进行洪水分期定量划分洪水分期的时间段。
采用西宁市水文站1953-1970年月平均流量资料，点绘洪水年内分布图，1953-1970年西宁市各旬平均流量散布图西宁市水文站多年平均年月降水日数表实测资料各月降水日数（天）年降水日数年份年数一二三四五六七八九十十一十二1952-1970 19 2 2 3 6 12 12 15 14 13 8 3 2 92西宁站多年的平均降水量为355.0毫米，降水量年内分配不均，连续最大5个月降水出现在5～9月，降水量占全年降水量的70%以上；1～2月、11～12月降水最小，仅占全年降水量的1.5%左右，年内降水量最多的月份一般出现在7、8月，月降水量各占全年的43.2%，1月、12月降水量最少仅占全年降水量的0.25%和0.24%。
水库防洪调度基本知识
二、 水库防 洪调度 任务、 原则 及方法
3 、 水库 防洪调 度 方法 (1) 规 程调 度
规程调 度具体 应用一 般是： 在调度 中严格 按照所 用的判 别条件 (如 防 洪 特征库 水位、 入库 洪峰流 量等) 决定水 库的蓄 泄量， 在水 库防洪 标准以 内按下 游防洪 要求调 度， 来水 超过水 库防洪 标准， 则以 保大坝 安全为 主进 行 调度。 下 游防洪 调度方 式一般 有 固定或 控制下 泄量方 式及补 偿调节 方 式。
(2) 水库 防洪预 报调度
b、 水 库防洪 预报调 度
过程
二、 水库防 洪调度 任务、 原则 及方法
(2) 水库 防洪预 报调
3度、b、水水库库防防洪洪预调报调度方度优法点
首 先是提 高水库 的防洪 效益。 通过 预报对 入库洪 水有一 个比较 准确的 判断， 一方 面可采 取预泄 方式， 提 前腾出 库容， 增 加水库 的防洪 能力， 另一 方面， 通过对 下游洪 水 汇流的 预报， 对特定 的防护 对象， 增加 削峰、 错峰 能力。 同时 帮助决 策者科 学拟定 防洪 目标。
具体 地说， 在 汛期按 预定的 合理蓄 泄原则 调度水 库应达 到如下 要求： 如果 本次洪 水 大小与 下游防 洪标准 相当， 则应保 证下游 河道的 泄流量 在允 许 的安全 泄量以 下或相 等； 如果本 次洪水 与原设 计或校 核洪水 相当， 则水 库下泄 流量以 库水位 不超过 设计或 校核洪 水位为 原则； 如果 本次洪 水为可 能最大 洪水， 则应 采取有 效措施 确保大 坝安全
其 次是提 髙水库 的兴利 效益。 通过 预报对 入库洪 水有一 个比较 准确的 判断， 可在 进行调 度中少 弃水， 或不 弃水。 目前全 国正在 开展的 水库动 态 汛限 水位的 研究， 就是 基 于水库 防洪预 报调度 理论开 展的。
对洪水资源的安全利用——水库汛限水位的确定与运用
对洪水资源的安全利用——水库汛限水位的确定与运用摘要为了实现洪水资源的安全利用，当前迫切需要在水资源总体规划以及大量水资源科研成果的基础上，系统阐明人类开发活动影响下流域洪水资源的主要过程和演化特征，揭示暴雨洪水发生的季节特性和分期规律，摸清洪水资源量的时空分布和可利用潜力，提出洪水资源安全利用的原则、前提条件、合理配置、利用模式以及工程技术选择，在典型水库分期汛限水位调控洪水资源的研究基础上，形成流域洪水资源安全利用体系，解决水库汛限水位调整和运用的先进适用的核心技术。
关键词水资源水库汛限水位调控运用一、洪水资源的利用１．洪水资源利用的前提条件（１）暴雨洪水季节特征和分期规律。
为了合理确定防洪限制水位和把握汛末蓄水时机，有必要对暴雨洪水发生的季节特性和分期规律进行深入研究。
研究内容主要包括：基于实测水文资料，结合洪水形成天气背景的成因分析和历史洪水的调查考证，对洪水成因、降水类型和降水过程特点以及流域产汇流条件在季节上的差异，年内不同时期洪峰、洪量值及统计特征的差异，年最大洪水（包括历史大洪水）在各季出现的频次以及不同季节洪水过程线的差异进行综合分析；在此基础上，考虑不同季节对防洪安全和分期蓄水的要求，来划定分期洪水的时段，合理地确定水库分期汛限水位。
（２）水库运行的回溯性分析及功能再评估。
通过对流域重要水库的综合利用目标、任务、功能、调度方案以及安全状况的普查、汇总和再评价，摸清水库运行现状和运行特性（包括水库蓄满率、防洪兴利库容结合率以及多年弃水情况等），分析防洪兴利库容相结合存在的矛盾和关键问题及其产生的原因和可能后果，系统总结水库运行实践的经验和教训，在此基础上提出水库兼顾防洪和兴利效益、挖掘蓄水潜力的原则和前提条件，以此作为洪水资源安全利用研究的现实依据和基本出发点。
２．洪水资源利用的潜力分析（１）洪水资源化分析理论及计算方法。
通过对海河流域洪水特性、水资源性质的深入剖析，结合典型水库及蓄滞洪区不同水资源调度及洪水调度准则下的调度的结果，对比分析洪水资源化调度的经济效益、环境影响及风险，研究分析洪水资源的内涵，提出洪水资源安全利用的计算理论和计算方法。
某水库设计洪水技术处理方法的探讨
一
一
Ｉ４ 一 １
中国新技术新产 品
一
面 的透水特 性参数 、 域的汇 流特 性 、 史资 流 历 料 的可靠性 等 。出现这 样的 不确定 性主 要是 由于 ： 资料 的不 完整性 ， 人们对 水文 规律 认识 的缺 陷 ， 自然水 文过程 本身 的不确 定性 。 因 此， 其实 际的水 文过程 几乎不 可能 用物 理的 、 分析 的、 值 的方法精 确地 描述 ， 程设 计 中 数 工 所采 用 的设 计值 只是实 际风 险水平 的一 种表 征 ，体现 工程运 用 的一种风 险环境 和人 们 准 备 冒险到何 种程 度，这就 是设 计洪 水 的基 本
嗣囵囫盟 豳
ＵＩ４ Ｚ Ｕ Ｕ Ｎ． Ｉ ￣ Ｉ
… ａ
工 程 技 术
某水库设计洪水技术处理方法 的探讨
杨 泽 义
（ 州省盘县水利局 ， 贵 贵州 盘县 ５ ３ ３ ） ５ ５ ７
摘 要 ： 阶段我 国设计 洪水过程 体现 了一种风 险水平 ， 现 设计 洪水具 有风险 的 内容但 不等 同于风 险 。同时 ， 设计 洪水标 准所体现 的风 险水平 仍然是 极度 不确定 的 ， 尤其是 低频 率 洪水 事件 ， 目前 的设计 洪水 计算 方 法给 出的 结果 甚 至只 能作 为 制 定应 急预 案的参 考 ， 不 能作 为工程运行 的确定 性标 准。 因此 ， 险 角度 考虑 ， 国现 阶段 水库 工程 管理 实践 中把 设 计 洪水 所确 定的 水库运 行参 数作 为一 从风 我
种 长 期 固定 的 运行 依 据 是 不 舍 适 的 。
关键词 ： 术处理 方法 ； 技 水库设 计洪冰 ； 水库 风险 管理
１设 计洪水 的技术处 理方法 目 ，国内外普遍 采用 的两种 设计 洪水 前 计算 方 法是 可 能最 大降 雨和 水文 频 率法 ， 这 两种方 法充分 体现 了人 们对 洪水 随机性 的认 识 。可 能最大 降雨代 表了一 种从洪 水 成因方 面计算 设计洪 水的思 想 。水 文频 率法 则是从 水文 事件 的概 率特征 来考虑 。两 种方 法不 管 出发点及具 体处理有 什 么差别 ，有一 点认 识 是共 同 的，即最终成 果 只是 在特 定条 件下 的 种 事件 的可能性 ，由此作 出 的设计 决策 仍 然具 有风 险特征 。我 国 的洪水设 计标 准规 定 “ 途径 、 多种 综合分析 、 理选定 ” 合 的基 本精 神 贯穿 于我 国现行 的洪 水设 计标 准工作 中。从 设计 洪水 的具体计 算方法 上 ，我 国设 计规 范 中规定采 用的主要 方法是 年最 大方 法 ，这 其 中实 际上也 是体现 了一种 对 自然 现象 概率 特 征 的认可 ， 与现代 风险管理 理念 的基 本内涵是一 致的 。 ２设计 洪水的一 般风 险意义 ２Ｉ设 计洪水与 风险 ．
水库汛期分期设计洪水研究评述
２ 汛期分期设计洪水研究进展和问题
水 库 运 用 采 用 汛 期 分 期 设计 洪水 目的 是 试 图 通 过设 计 洪水 考 虑 汛期 不 同 时期 洪水 的 “ 因差 异 ” 即 所 谓 洪 水 季 节 性 演 变 成 ，
以汛 期 暴 雨 洪 水 有 前 期 、 期 “ 因 ” 异 为 由 ， 先 后 分 析 计 后 成 差 也 算 汛 期 分 期 设 计 洪 水 、 施 汛 期 分 期 防洪 调 度 。但 国 内 水 文 界 实
近 ５ ， ０ａ来 人们采用重现期倒数从 分期最大洪 水频率 曲线 上读取相应 防洪标 准的分期设计 洪水 ， 并依 此拟定相应 防洪标 准 的汛 期 分 期 限制 水 位 。这 样 计 算 的分 期 设 计 洪 水 比年 设 计 洪
《 资源研 究》 ３ 水 第 ２卷 第 ３期 （ 总第 １０期 ） ０ １年 ９月 ２ ２１
水 库 汛 期 分 期 设 计 洪 水 研 究 评 述
王 善 序
（ 江水 利 委 员会 水 文 局 ， 北 武 汉 ４ ０ １ ） 长 湖 ３０ ０
摘 要： 论证 ， 出：１ 经 得 （ ）流行 近 ５ 、 许 多水 库 采 用 的 现 行 汛 期 分 期 设 计 洪 水 系统 偏 小 。 应 用 它 将 明 显 加 ０ａ 被
１ 历史 、 现状和问题
近些年来 ， 国越来越 多的水库采 用汛期分 期设计 洪水度 我
汛。
课 题 当推 汛 期 分 期 设 计 洪 水 。此 后 ， 中国 水 文 界 ， 期 分 期 设 在 汛
计洪水成 了最热 门的研究课题之一 。研究者们几乎都一致将汛 期分期设计洪水视为优化水 库汛期 调度 、 合理处理 防洪 与兴利
为水库运用选择合格的设计洪水
关键词 设 计 洪 水
１ 现状与 问题
我 国 已建 成 数 万 座 水 库 ， 其 中大型水 库就 有 ３ ０ ０多 座 。但
由于某些原 因， 这些 水 库 的兴利 效益 或 水资 源利 用率 并 不高 。
期 最 大 洪 水 频 率 曲 线 上 读 取 汛 期 分 期 设 计 洪 水 。不 过 ， 直到 ２ Ｏ
世纪 ８ ０年 代 前 ， 只有少数水 库采 用汛期 分期设 计洪 水 。以后 ， 至２ ０世 纪 ８ ０年 代 ， 可能出于经济利益 ， 才 有 更 多 的 水 库 采 用 汛 期 分 期 设 计 洪 水 。 分 期 调 度 成 了 优 化 水 库 汛 期 调 度 的 重 要 手 段， 但其间水文界对分期设计 洪水一直存在争议 。 ２ ０ ０ ２年 ， 国 家 防 总 办 和 水 利 部 规 划 设 计 总 院 组 织 水 库 设 计 运 用 专题 研 究 ， 在 其 招 标 文件 中 称 ： “ 我 国 的水 库 在 工 程 设 计 洪 水 和 调 度 运用 中 都 存 在 一 些 值 得 进 一 步 研 究 的 问题 ， …。对 目 前 水 库 设 计 和 运 用 中突 出的 防 洪 与 兴 利 问题 开 展专 题 研 究 ， …， 是十分必要 的 ， 具 有 重 要 的现 实 意 义 和 深 远 的 历 史 意 义 。 ” 并 将 汛期分期设计 洪水和动态控 制水库 汛限水 位列 为研究课 题 ， 引
《 水 资 源研 究》 第３ ５卷 第 １ 期（ 总第 １ ３ ０期 ） ２ ０ １ ４年 ３月
雾 水 文计 算
碡
为水 库 运 用选 择 合 格 的设 计洪 水
王 善 序
（ 水利部长 江水利委员会 水文局 ， 湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ １ ０ ）
长江三峡水库运用期动态设计洪水
长 江 三 峡水 库 运 用 期 动 态设 计洪 水
王善 序
（ 江 水 利 委 员会 水 文 局 ， 北 武 汉 ４ ０ １ ） 长 湖 ３ ０ ０
摘
要 ： 对 已建 成 水 库 继 续 采 用 传 统 的 年 最 大 设 计 洪 水 的 缺 陷 和 水 库 运 用 要 求 ， 出 了水 库 运 用期 设 计者需 要 确 定 水 库 防 洪 库 容 和 泄 洪 建 设
筑 物 尺 寸 ， 求 水 文 工 程 师 计 算 这 些 建 筑 物 的 设 计 洪 水 。这 时 ， 要 洪 水研 究 的 主要 任务 是 研 究 未 来 水 库 生 命 期 间 流 域上 可 能发 生 的 严重 洪 水 。 由 于河 流 水 文 过 程 多 年 演 变 的 随 机 性 ， 安 全 起 为 见 ， 文 工 程 师 采 用 年 最 大 洪 水 系 列 ， 过 频 率 分 析 研 究 流 域 洪 水 通 水 多年 变化 概 率 ， 算 与 防 洪 标 准 （ 现 期 ： ） 应 的设 计 洪 计 重 年 相 水 （ 区 别 见 ， 下 称 之 谓 “ 最 大 设 计 洪 水 ” 或 “ 设 计 洪 为 以 年 ， 年 水 ” 。年 设 计 洪 水 通 常 也 被 规 划 设 计 人 员 用 来 拟 定 未 来 水 库 ）
水确 定 的 汛期 限制 水 位 显 然 没 有 考 虑 上 述 汛 期 洪 水 演 变 规 律 。
另一方面 ， 生设计洪水毕竟是一种极其稀遇的小概率事件 ， 发 此 类 事 件往 往 数 十年 、 百 年 ， 至 更 长 时期 才 发 生 一 次 。每 年 整 上 甚 个汛 期 都 按 年 设 计 洪 水 设 防 ， 然 在 大 多 数 年 份 ， 其 是 在 中 、 显 尤 小 水 年 份 ， 水 库 兴 利 不 利 ， 至 在 有 些 年 份 水 库 汛 后 蓄不 满 。 对 甚 因此 设 想 ， 大 多 数 中 小 水 年 可 考 虑 在保 证 防 洪 安 全 前提 下 ， 在 少 留 防洪 库 容 。这 就 要 求 水 文 工 程 师 在 原 有 年 设 计 洪 水 的基 础 上 ， 一步研究水库运用期设计洪水。 进
分期汛限水位和设计洪水位的确定方法
检查 其合 理性 ， 必要 时 可适 当调整 。 里一 般是指 这 年极 值设 计 洪 水必 须 大 于 同频 率分 期设 计 洪水 ， 并役 有 明确指 出分 期设 计洪 水与年 极值 设 计洪水 概 率之 问的统计 关 系 。
Ｅ前 ， 期 设计 洪 水 和年 极 值洪 水 的参 数估 ｔ 分 计均采用 图解适 线法 。通常 可直 接对 其参 数进行 协调， 使其 满足式 （） ２ 。年极 值洪 水频 率 曲线 对应 的参数 分 别 为 Ｅ 、 Ｃ 分期 设 计 洪 水 频 率 曲 ｚＣｖ、ｓ， 线 对 应的参 数 分别 为 ＥｘＣ 和 Ｅ ｖ、 。 、 ｖ、 ｎＣ Ｃ 对 应 任 何 一 个设 计 值 ， 三条 频 率 曲线 大 于
位频 率 曲线结果 见表 １和表 ２ 。
表 １ 前 汛 期 最 高 库 水 位 表
该 方法 是 对 各 年各 分期 最 大洪 水过 程 ， 在某
Ｊ ｕ ｎ ｌＨＹＤＲ０Ｅ】ＥＣ ｏ ｒａ ， ＴＲＩ Ｃ ＥＮＥ ＲＧＹ
分 期 汛 限水 位 和设 计 洪 水位 的确 定 方 法
华家鹏 孔令婷
（ 河海大学 水文水资源及环境学 院．江苏 南京 ２０ ９ ） １０ ８
摘 要 ： 出用组 台 频 率 法 和 库水 位 法 推 求 分期 汛 限水 位 和设 计 瓣水 位 ， 广 末新 丰 ｉ 提 井 工为倒 采 用 以上 两种 方
维普资讯
・２ ・ ２
水
电
能
谍
科
学
２ ０ 年 ０２
期设 计洪水 位 。 制分 期最 高水 位频率 曲线后 ， 绘 按 式 ｔ） ２ 推求 并绘 制年最 高水 位频 率曲线 ， 由该 曲线 可查 出任何 频 率的 年最 高 设计水 位 。
《工程水文学》第6章 由流量资料推求设计洪水
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WUHEE
（2）频率计算法
以符合某一频率的洪水作为设计洪水，如百年一遇、 千年一遇等。
此法将洪水作为随机事件，根据概率理论由已发生的 洪水来推估未来可能发生的符合某一频率标准的洪水 作为设计洪水。
此法克服了历史加成法存在的缺点，根据工程的重要 性和工程规模选择不同的标准，适用面较宽，在我国 水利、电力、交通设计中应用广泛。
N
25
又经调查，在四川忠县长江北岸2km处的选溪山洞中 调查到宋绍兴23年（南宋赵构年号）即1153年一次大 洪水。
该洪水小于1870年洪水，通过调查还可以肯定自 1153年以来1870年洪水为最大，则1870年洪水的重现 期为 N＝1992-1153+1＝840（年）。
Qm＝110000m3/s
工程水文学
武汉大学水利水电学院
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WUHEE
第六章 由流量资料推求设计洪水
第一节 概述 一、问题的提出
在河流上兴建水库，目的在于兴利除害。为 了兴利（灌溉、发电等），需要设置一定的兴 利库容，调节年、月径流，使之符合人们的要 求。
但水库单单有兴利库容是否就行了呢？
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2. 设计洪水的内容
设计洪水三要素： 设计洪峰流量、设计洪量、设计洪水过程线
对于桥梁、涵洞、调节性能小的水库，一般可只推求设 计洪峰流量，如葛洲坝电站，其泄洪闸以设计洪峰流量控 制（Qm=110000m3/s)。
对于大型水库，调节性能高，可以洪量控制，即库容大 小主要由洪水总量决定。如三峡水库，拦洪库容300.2亿m3 。
水库防洪计算与调度
图1.5 某水库设计洪水过程线及下泄流量过程线
1-设计洪水过程线Q(t)；2-下泄流量过程线q（t）
依此在图1.4的q～V线上查得q2=250m3/s与假设的q2(即 qm) 相符。故 q2=250m3/s 即为所求，其出现时间在第 38 小时。 以后仍采用与第4步同样的方法，对38～48小时时段进 行试算，求得第 48 小时的 q=230m3/s ，图 1.5 中 36 ～ 48 小时用实线绘出的q(t)，代表该时段正确的下泄流量过 程。 (6) 推 求 设 计 防 洪 库 容 V 设 和 设 计 洪 水 位 Z 设 ， 按 qm=250m3/s 从 图 1.4 的 q ～ V 线 上 查 得 相 应 的 总 库 容 Vm=279.32×106m3 ，减去堰顶高程以下的库容即得 V设 =32.32×106m3 ；由 Vm 值从图 1.4 的 Z ～ V 线上查得 Z 设 =118.21m。
【例1-1】 某水库泄洪建筑物为无闸溢洪道，其堰顶 高程与正常蓄水位齐平为 ll6m ，堰顶宽 B=45m ，堰 流系数 m1=1.6 。该水库设有小型水电站，汛期按水 轮机过水能力 Q 电 =10m3/s 引水发电。水库库容曲线 和设计洪水过程线数值分别列于表1.3和表1.4中。求 水库下泄流量过程线q(t)。
表1.3水库水位容积关系
库水位（Z） 75 80 85 90 95 100 105 115 125 135
库容（106m3） 0.5
4.0
10.0
23.0
45.0
77.5
国家开放大学最新《水资源管理》章节测试(7)试题及答案解析
国家开放大学最新《水资源管理》章节测试（7）试题及答案解析一、单项选择题试题1满分1.00未标记标记试题试题正文1.各种防洪调节计算的基本原理都是求解（）选择一项：A.水量平衡方程B.库蓄泄方程C.水量平衡方程与水库蓄泄方程D.水库动量方程反馈你的回答正确正确答案是：：水量平衡方程与水库蓄泄方程满分1.00未标记标记试题试题正文2.在水库的设计中，水库的防洪标准一般要比下游保护对象的防洪标准要（）选择一项：A.低B.高C. 相等D.略低反馈你的回答正确正确答案是：：高试题3满分1.00未标记标记试题3.防洪库容V防，溢洪道宽度B，最大下泄流量qm，三者之间的关系是（）选择一项：A.B越大，qm越大，V防越大B.B越大，qm越小，V防越小C.B越大，qm越大，V防越小D.B越大，qm越小，V防越大反馈你的回答正确正确答案是：：B越大，qm越大，V防越小试题4满分1.00未标记标记试题试题正文4. 水库进行调洪时：（）选择一项：A.水库的最高洪水位与入库洪水的洪峰同时发生B.入库洪水位的洪峰发生在水库最高洪水位之前C. 水库最高洪水位发生在入库洪水的洪峰之前D.水库最高洪水位发生在入库洪水的洪峰之后反馈你的回答正确正确答案是：：入库洪水位的洪峰发生在水库最高洪水位之前试题5满分1.00未标记标记试题试题正文5.在有闸门控制的水库防洪运行中，一场洪水的最大下泄流量取决于（）选择一项：A.水库的泄洪能力B.防洪库容的大小C.水库的防洪调度方式D.水库的兴利能力反馈你的回答正确正确答案是：：水库的防洪调度方式试题6满分1.00未标记标记试题试题正文6.有闸门控制的水库，溢洪道堰顶高程Z堰，汛限水位Z汛和正常高水位Z 蓄的关系是（）选择一项：A. Z堰<Z汛≤Z蓄B.Z堰≤Z汛≤Z蓄C.Z汛≤Z堰≤Z蓄D.Z蓄≤Z堰≤Z汛反馈你的回答正确正确答案是：：Z堰<Z汛≤Z蓄试题7满分1.00未标记标记试题试题正文7.在相同防洪库容条件下，有闸门控制泄流与自由泄流相比（）选择一项：A.能增大最大下泄流量B.能减小最大下泄流量C.不影响最大下泄流量D.无法比较反馈你的回答正确正确答案是：：能减小最大下泄流量试题8满分1.00未标记标记试题试题正文8.关于水库防洪调节计算的列表试算法和半图解法的适用情况说法正确的是（）。
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关键词
水库运用期，设计洪水，地区组成，Copula函数，优化调度
Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/
Theory and Method of Design Flood in Reservoir Operation Period
Shenglian Guo#, Feng Xiong, Jiabo Yin, Kebing Chen
State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan Hubei Received: Jun. 24 , 2018; accepted: Jul. 6 , 2018; published: Jul. 18 , 2018
Journal of Water Resources Research 水资源研究, 2018, 7(4), 327-338 Published Online August 2018 in Hans. /journal/jwrr https:///10.12677/jwrr.2018.74037
Keywords
Reservoir Operation, Design Flood, Regional Composition, Copula Function, Optimal Regulation
水库运用期的设计洪水理论和方法
郭生练#，熊 丰，尹家波，陈柯兵
武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉
文章引用: 郭生练, 熊丰, 尹家波, 陈柯兵. 水库运用期的设计洪水理论和方法[J]. 水资源研究, 2018, 7(4): 327-338. DOI: 10.12677/jwrr.2018.74037
*特邀论文
研究进展及存在问题。提出水库运用期的设计洪水的科学问题，研究内容和关键技术，重点介绍最可能地区洪 水组成和多变量分析理论和方法，为开展受上游水库运行调蓄影响条件下水库运用期设计洪水研究提供思路和 方向。
2.2. 动态设计洪水
2010 年，王善序提出了水库运用期动态设计洪水的理论和方法[5]。他采用随机过程理论描述径流年内不平 稳随机过程，构建相应的水库运用动态设计洪水预报概率模型。他认为：传统的一个防洪标准对应一个设计洪 水，这只有当设计涉及的是多年径流过程时才正确。在水库运用面临的不平穏过程，洪灾风险率、动态设计洪 水都是时变的并与入库水情有关。这时，设计洪水也一定是时变的，并与入库水情有关。水库在汛期只有按动 态设计洪水预留防洪库容(设置汛期运行水位)，才能使水库顺应自然径流演变规律、合理处理防洪与兴利矛盾、 既保证防洪安全，又能提高兴利。 如何估算动态设计洪水，王善序研究了在汛期任一决策时刻估计未来时段设计(洪)水量，如三峡水库可取 7~15 d 的“时段水量”，根据历史观测资料推求时段设计水量，指导水库调度运行[6]。虽然该法具有一定的理 论基础，但其实质是把整个汛期分成更多的未来时段(即更多的分期)，这样推求出来的动态设计洪水，无法满足 现有防洪标准的要求，其风险要远大于分期设计洪水。
DOI: 10.12677/jwrr.2018.74037 329 水资源研究
*特邀论文
以求得调洪后不同频率的最大流量。 ② 由暴雨资料推求防洪断面以上流域内各控制点的设计点暴雨，在暴雨与洪水同频的假定下，通过暴雨时 面深关系和流域模型，将各种频率的暴雨转化成同频率的洪水过程线，然后采用与①相同的方法推求出防洪断 面受调洪影响后不同频率的最大流量。不难看出，方法①只相当于国内现行方法中考虑典型年洪水地区组成一 种形式。而方法②不仅假定暴雨与洪水同频，而且假定流域内各控制点的暴雨都同频，显然是不合理的。 李天元等[9]全面综述分析了近十几年来洪水地区组成方法：包括① 地区组成法；② 频率组合法；③ 随机 模拟法；④ JC 法；⑤ Copula 函数法。是带有明显随机性的，科学地描述洪水地区组成规律，需要给出各地区 洪水的联合概率分布函数。过去由于受到多维联合分布方法的限制，实际应用中只能寻求特定条件下的近似计 算，如以上提到的同频率法和典型年法等。近年来随着 Copula 函数在水文领域的成功应用[10]，使得其推求设 计洪水的地区组成成为可能。闫宝伟等[11]应用 Copula 函数构造了上游断面与区间洪水的联合分布，提出和推 导了两种有代表性的设计洪水地区组成，即条件期望组成和最可能组成。推求的最可能组成考虑了地区间洪水 的空间相关性，更加符合客观实际，为设计洪水地区组成分析计算提供了一条新的途径。 李天元等[12]以 Copula 函数理论为基础，构造了水库断面洪量与区间洪量的联合分布，推求了条件概率函数的显式表达式，提出了基 于 Copula 函数的改进离散求和法，通过直接对条件概率曲线进行离散，克服了《规范》中离散求和法需要进行 变量独立性转换的问题。刘章君等[13]利用 Copula 函数建立了各分区洪水的联合分布，基于联合概率密度最大 原则，推导得到最可能地区组成法的计算通式，并用来推求梯级水库下游断面的设计洪水。 上述方法在工程实践中都有应用，但都存在较明显的缺陷。规范中的地区组成法虽然简便易行，但人为不 确定性较大；频率组合法需要对分区的频率曲线进行离散求和，在独立性转换中难免出现数据失真；对于复杂 的梯级水库群，随机模拟法难以保持各分区的洪水涨落特性；JC 法在分配洪量计算的同时，所得的风险或概率 值可作为决策者判定其成果可靠性的依据，但是目前国内外在可接受风险方面并无相关参考，这将给决策带来 困难。基于 Copula 函数的梯级水库设计洪水方法具有较强的统计基础，且所得设计结果客观合理，但其应用也 存在一些问题，如当梯级水库较多时，基于 Copula 函数的最可能地区组成法需要应用高维 Copula 函数，计算 难度较大。此外，当上下游水库距离较远时，现有的马斯京根洪水演进方法的精度难以满足要求。
2.3. 考虑上游水库影响的设计洪水
梯级水库设计洪水，从暴雨上说，是要解决暴雨的地区分布即空间组合问题，并提出用同频率概念控制法 和典型年法推求梯级水库的 PMP；从洪水来说，是要解决洪水地区组成问题[7]。我国《水利水电工程设计洪水 计算规范》推荐，洪水地区组成一般采用典型年和同频率组成两种方法。对于单库，一般多考虑同频率组成及 典型年组成；梯级水库则大多采用典型年组成或通过自下而上逐级分析的方法拟定，即各级设计洪量可以采用 不同的典型洪水进行分配，也可混合采用典型年法及同频率组成法分配洪量。 国外相关的研究很少，主要原因是西方发达国家的水利水电工程到 20 世纪 70 年代基本建成并投入运行。 从查到的文献来看，采用的方法比国内现行方法简单。例如，美国陆军工程兵团，分析了不同的防洪规划方案 和防洪措施对下游防洪区最大流量的影响，进而确定最优防洪控制策略时，通常采用下述两种方法推求受防洪 工程影响后下游断面的设计洪水[8]。 ① 当有流量资料时，先计算出防洪断面天然情况的设计洪水，根据防洪断面的防洪标准，选择一个大洪水 典型，以防洪标准相应的洪峰流量之比为放大系数，线性放大各控制断面的洪水过程线。对防洪工程所在断面 的洪水过程线，考虑其调洪效应后得到出流过程线，再与区间的洪水过程线组合(通过流量演算)，求得防洪断面 调洪后的洪水过程线和最大流量，并假定天然情况最大流量与相应的调洪后的最大流量是同频率的，由此就可
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1. 引言
设计洪水是指水利水电工程规划、设计、施工中所指定的各种设计标准的洪水。20 世纪 50 年代以来，我 国开始大规模水利水电工程建设，并开展了水利水电工程设计洪水计算方法及应用研究。设计洪水标准和计算 方法经历了从历史洪水资料加成法逐步过渡到频率分析计算方法，以及引入可能最大洪水的发展过程。1979 年 水利部和电力工业部颁发了《水利水电工程设计洪水计算规范 SDJ22-79(试行)》，使我国设计洪水有了统一的 标准；1993 年编制了《水利水电工程设计洪水计算规范 SL44-93》；2006 年又修编了新的《水利水电工程设计 洪水计算规范 SL44-2006》[1]。新规范一方面保留了符合我国情况、切实可行的条文，另一方面以多年来我国 行之有效的实用方法和科技成果为背景进行补充和发展，反映了科学性、先进性和实用性。但规范主要是针对 天然流域和单一水库的设计洪水计算，是确保大坝防洪安全的设计值，可称为“水库建设期设计洪水”。 至 2016 年底，我国已建成大、中、小型水库 98,460 座，总库容 8967 亿 m3。大部分河流已经或即将形成梯 级水库群格局，明显改变了河川径流及洪水的时程分配过程。水库管理运用的主要任务是保证防洪安全并充分 发挥水库兴利效益。防洪法规定水库在汛期不得擅自在汛期限制水位以上蓄水。我国水库调度管理沿用建设期 的年最大设计洪水及特征值，要求水库每年整个汛期按年最大设计洪水设防，常造成汛期一出现洪水就被迫弃 水， 而到汛末又往往蓄不满。 近年开展的分期设计洪水及分期汛限水位， 汛期运行水位动态控制(中小洪水调度)， 水库提前蓄水等研究和实践，取得了一些重大进展并产生了巨大的经济和社会效益。 设计洪水计算如何适应这种下垫面及河道汇流条件的改变，充分考虑上游水库工程的影响和水库群之间的 相互补偿作用等，是水库运行管理实际工作中遇到的难题，也是亟待解决的水文科学问题。因此，研究探讨水 库运用期设计洪水理论和方法，定量估算上游水库群调蓄对下游断面设计洪水和防洪安全标准的影响，推求水 库运用期汛限水位，为水库科学调度方案提供理论依据与技术支撑，进一步补充修订我国《水利水电工程设计 洪水计算规范》提供理论基础和科学依据，具有重大的理论价值和现实意义。
收稿日期：2018年6月24日；录用日期：2018年7月6日；发布日期：2018年7月18日
摘