流域防洪系统中地下水库调蓄能力分析与计算
第三章水库洪水调节及计算演示教学
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)
3.3 水库调洪计算的基本方法
一、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。 已知：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）由已知的水库水位容积关系曲线V=f (Z)和泄流建筑物方 案，用水力学公式求出下泄流量与库容的关系曲线q=f(V)；
（2）选取合适的计算时段△t，以秒为计算单位；
（3）决定开始计算的时刻和此时刻的V1、q1值，然后列表计 算。计算过程中，对每一计算时段的V2、q2值都要进行试 算；先假定一个q2值，根据水量平衡方程求出V2,然后按此 V2值在q~V曲线上查出q2值，若与假定的q2不相等，则要 重新假定一个q2值，重复上述试算过程，直至两者相等或 很接近为止。这样多次演算求得的q2、V2值就是下一时段 的q1、V1值，可依据此值进行下一时段的试算。
（4）将计算结果绘制成曲线，供查阅。
二、水库调洪计算的半图解法 水量平衡方程
Q 1Q 2(V 1q1） V 2q2 2 t 2 t 2
《水利资源计算》第四章 水库洪水调节计算
q
QB B Q区
防 洪 保 护 区
河流
6h
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
第四章 水库洪水调节计算
第一节 第二节 第三节
概述 水库调洪计算的方法 无闸门控制的水库调洪计算
已知Q1, q1, Q2, V1 假设q2
V2
q=f(V)
q = q2
* 2
q
* 2
如此连续计算 即可得q（ ） 即可得 （t）
两条曲线点绘在一张图上。 （4） 将Q(t)和q(t)两条曲线点绘在一张图上。 ） 和 两条曲线点绘在一张图上
Q(t) qmax=Q(t)
A
q(t)
（5） 求出 调和Zm ） 求出V
西北农林科技大学水建学院
2010年 2010年4月14日10点56分 14日10点56分
第一节
概
述
任务： 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， 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， 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、 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、 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。 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， 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。 使下泄流量能安全通过下游河道。
水库防洪能力计算方法
水库防洪能力计算方法为加强水库安全管理，有效预测水库防洪能力，确保水库安全运行，这里介绍一种简易的水库防洪能力计算方法。
一、来水量计算根据天气预报情况及水库运行需要，预估一个未来降水量，由降水库、水库集雨面积及径流系数，计算出水库未来来水量。
计算公式如下：W=P×F×R/10式中：W---预测来水量，万立方米（万m3）；P---降水量，毫米（mm）；F---水库集雨面积，平方公里（km2）;R---径流系数。
说明：径流系数可以通过分析历年的降雨径流关系大至估算出来。
一般情况，前期降雨量比较大（土壤含水率比较高），径流系数较大，降雨强度及总量比较大，径流系数较大。
一般取值范围在0.55～0.95之间。
降水量为预测值，一般通过天气预报，或者防洪工作需要估算出来。
二、水库最高洪水位计算由上面计算出来的来水量加上当前水库相应的库容，得出将来最大库容，通过库容曲线查算相应库水位，从面得出未来最高库水位。
对于将来最大库容的计算有两种情况：（一）不发生溢洪的情况，计算公式如下：V=V当前+W式中：V---将来最大库容，万立方米;V当前---当前库容，由当前水位通过库容曲线查得，万立方米;W---来水量，同上。
（二）有溢洪的情况1、当前水位低于正常水位时，计算公式如下：V=（W+V当前-V正常）×（1-y）+V正常式中：V正常---正常水位对应的库容;y---水库泄洪比率。
2、当前水库正在溢洪时V=W×（1-y）+V当前泄洪比率是指水库特定时段（从溢洪开始到水库达到最高水位的时间）内泄水量与水库流域来水量的比值。
如果当前库水位低于正常水位，计算时段从水位涨至正常水位开始，直到水位上升到最高水位之间的时间。
当水库正在泄洪时，计算时段从当前时间开始至水位达到水库最高水位的时间。
泄洪比率可通过分析历次洪水泄洪关系得出，它与水库的泄水能力有关。
此值小于1。
上述计算方法没有考虑涵管放水，原因一是涵管放水量相对于洪水量来说比较少，可以忽略不计。
调洪计算计算的基本方法可修改全文
目录
一、水库调洪计的作用
二、水库调洪计算基本公式 三、水库调洪计算试算法
一、水库调洪作用
• （一）水库洪水调节的定义
• 水库通过对洪水的拦蓄、滞留，使洪水过程变形，洪峰流量减 小，洪水历时延长
• （二）水库洪水调节的目的
• 在已拟泄洪建筑物、已确定防汛限制水位（起调水位）的条件 下，用给定的入库过程，推求水库的泄流过程、库水位过程及 相应的最大下泄流量、最高调洪水位及调洪库容；
• （三）水库洪水调节的任务
• 在已拟泄洪建筑物、已确定防汛限制水位（起调水位）的条件 下，用给定的入库过程，推求水库的泄流过程、库水位过程及 相应的最大下泄流量、最高调洪水位及调洪库容∆ ；
头屯河水库溢洪道，溢洪堰
头屯河水库泄洪洞
石门子水库溢洪道
石门子水库泄洪洞，冲沙洞
夹河子水库溢洪道
二、水库调洪作用
qt+1=(q''t+1+q)/2,
（一）、按规定出力调节计算简算法
6.水库调洪计算试算法 例1：
时刻 时段长 Q
q
V
Z
t
(H) m3/s m3/s 104m3 m
0
10
10
247 116
12 12 140
24 12 710
36 12 279
38 2 250
48 10 131
6.水库调洪计算试算法
36 12 279 494.5 21.37 240 172.5 7.45 279.18 118.2
38 2 250 264.5
1.9 250 245 1.76 279.32 118.2
48 10 131 190.5 6.86 230 240 8.64 277.54 118.1
第十三章 水库洪水调节及计算
简化三角形解析法、简化三角形图解法
30
第十一章 水库洪水调节及计算
三、水库调洪计算的基本方法
原理
流量
入库洪水总量W 1 2 QmT
调洪库容：Vm W 1 2 qmT qm QmT (1 ) Qm
1 2
Qm
A
Vm
O
qm
C
B
qm Vm W (1 ) Qm
时间
T
Vm 或 qm Qm (1 ) W
推求水库下泄流量过程线 q ~ t ，最大下泄量 qm ，调 洪库容 V洪 和水库最高洪水位 Z洪 。
常用的方法有列表试算法、半图解法和简化三角形法
等。
18
第十一章 水库洪水调节及计算
三、水库调洪计算的基本方法
1.列表试算法
步骤： (1)计算并绘制水库的蓄泄曲线q ~ V；
(2) 分析确定调洪的起始条件：起调水位和起调库
下游有防洪任务时，水库的防洪库容和泄洪建筑 物尺寸应在确保水库主要建筑物(大坝等)防洪安全的 前提下，同时满足下游防洪要求。( 有闸门控制) 方案选择 根据计算成果，通过技术和经济比较，选出最优 方案。
15
第十一章 水库洪水调节及计算
二、水库调洪计算的原理
水库调洪计算的基本原理是逐时段地联立求解水量 平衡方程和水库的蓄泄方程。
一、水库的调洪作用
有闸门控制时， 水库的调洪作用
q兴
胸墙 闸门
q允
Z堰
溢洪道
12
第十一章 水库洪水调节及计算
一、概述
2.水库调洪计算的任务与过程
规划设计阶段
管理运行阶段
由
13
第十一章 水库洪水调节及计算
调蓄容积计算公式
调蓄容积计算公式调蓄容积是指一个水库或水体能够储存的水量。
计算调蓄容积需要考虑水库的几何形状和最大水位等参数。
以下是一些常见的水库调蓄容积计算公式和相关参考内容。
1. 泛汛面积法：这是一种简单的估算方法，适用于较小的水库。
公式为 V = A × H，其中 V 是调蓄容积，A 是水库溢洪道到水位上的面积，H 是水位高度。
2. 水库等效高度法：根据水库溢洪道形式的不同，将水库分为不同的段落，然后计算每个段落的等效高度和相应的面积。
将每段的面积乘以相应的等效高度，然后求和得到调蓄容积。
3. 水库投影面积法：该方法利用水库的形态特征，将水库分为不同的区域，计算每个区域的面积，并根据水位高度计算每个区域的体积。
将每个区域的体积相加得到调蓄容积。
4. 数值积分法：该方法将水库的底部轮廓曲线分成一系列小段，并计算每个小段的面积和高度。
然后将每个小段的面积乘以相应的高度并相加，得到调蓄容积。
5. 牛顿-柯特斯公式：该公式是一种常用的计算水库调蓄容积的方法。
公式为V = Σ(a*ai+b*bi)/2，其中 Vi 是第 i 个小段的调蓄容积，a 和 b 是该小段上下两点的水位高度。
在实际计算中，一般使用计算软件或者计算器来进行计算。
常见的水利工程软件如HEC-RAS、FLUENT等都具备水库调蓄容积计算的功能。
根据以上的计算公式和方法，可以进行水库调蓄容积的计算。
但需要注意的是，这些公式和方法通常是基于一些简化假设和模型，对于复杂的水库形态和水流状况可能存在一定的误差。
因此，在实际工程设计中，还需要考虑更精确的测量和建模方法来计算水库的调蓄容积。
第三章水库洪水调节及计算
（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。
闸门随着Q的加大而逐渐开大，直到t1
时闸门全部打开。从t1时刻开始，Q已
大于闸门全开自由溢流的q值，库水位
逐渐上升。至t2时刻q达到q安，于是
3.3 水库调洪计算的基本方法
一、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。 已知：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
1 W 2 QmT
当水库起调水位在堰顶高程时 水库的最大下泄流量为
qm
Qm (1
Vm W
)
调洪演算简化三角形法
3.4 其他情况下的水库调洪计算
无闸门控制q
最基本的情况（下游无防洪任务、 无错峰要求）
有闸门控制q
基本原理和方法与无闸门类似，要按 水库运行需要随时调整闸门的开度。 在不同的闸门开度、水库水位、下游 淹没等情况下，泄流公式中的系数也 会不同。采用列表试算法较为方便
水资源规划及利用
第三章 水库洪水调节及计算
主 讲：康银红
目录
3.1 概述 3.2 水库调洪的原理 3.3 水库调洪计算的基本方法 3.4 其他情况下的水利调洪计算
3.1 概述
一、水库的调洪作用与任务
在河流上兴建水库后，进入水库的洪水过程经水 库拦蓄和阻滞作用之后，自水库泄放至下游河道的洪水 过程，势必大大展平，洪峰被削减，从而达到防止或减 轻下游洪水灾害的目的。
地下水库库容和调蓄能力计算方法研究
0引言
为了改变我国水资源分配不均的现状，建立了众 多跨流域调水工程，但这些调水工程大多缺少调蓄工 程，为了最大限度地发挥调水工程的效益，迫切需要 在受水区建设水库，然而受水区往往位于经济发达的
平原区，很难新建大规模的蓄水或储水工程，为此， 地下水库成为了一种可行的手段，尤其是对于长期处 于超采的北方地区，地下水库的建设有许多优越条 件： （ 1） 常年超采地下水形成了地下水漏斗，形成了 天然的储水空间，可以调蓄更多的水源； （ 2） 平原河 道中上游大都为砂类土或卵砾石，有利于地下水入渗
1 研究区域
的调蓄能力，为地下水库的论证与建设提供了依据，为建立地下水库替代地表水库调蓄调水量提供了
示范。
关键词： 地下水库； 库容； 调蓄能力； 调水工程； 地下水回补
d1. 020
中图分类号： P641. 74
文献标识码： B
文章编号： 1000-0860（ 2019） 增刊 1-0112-05
收稿日期： 2019-03-04 基金项目： 北京市科技计划课题（ Z161100004516015-2，Z121100000312036） 作者简介： 姚旭初（ 1973—） ，男，教授级高级工程师，硕士，主要从事地下水规划研究与勘察评价工作。E － mail： yxch0986@ 126. com
地下水库库容和调蓄能力计算方法研究
姚旭初1 ，柴福鑫2 ，袁鸿鹄1 ，谢新民2 ，张琦伟1
（ 1. 北京市水利规划设计研究院，北京 100048； 2. 中国水利水电科学研究院，北京 100038）
摘 要： 面向大型调水工程的受水区，以南水北调工程中线工程受水区北京市密怀顺区域为例，本文
研究探讨了地下水库库容和特征水位的计算方法，并通过数值模型计算了地下水库的回补规模和合理
水库防洪计算与调度
23
表1.6 某水库调洪计算表(列表试算法)
24
以第一时段所求的V2、q2作为第二时段初的V1、
q1 ，重复第一时段的试算过程，可求得第二时段的
V2=265.26×106m3、q2=105m3/s。如此继续试算下去，
即得表1.6第(6)栏所示的下泄流量过程q(t)。
(5)计算最大下泄流量qm，按每时段∆t=12小时，取表
应重设q2 ，重复上述计算过程，直到二者相等为止。
14
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)。
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qm 正好是二线的交点，
说明计算的qm 是正确的。否则，计算的qm 有误差，
以保证下游防护对象的安全。河道的允许泄量是指防
护河段允许通过而不发生泛滥的最大流量。
泄洪建筑物的类型有溢洪道、溢流堰、泄水孔和
泄水隧洞等主要形式。溢洪道又分为无闸溢洪道和有
闸溢洪道。不同型式的泄洪建筑物，调节入库洪水之
后，下泄的流量过程线是不相同的，说明它们的调洪
作用也不相同。
6
无闸溢洪道常称作开敞式溢洪道，当库水位超
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设。
16
【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
水库的调洪作用及防洪措施
水库防洪调节计算的基本原理
水库防洪调节计算的基本原理第一篇：水库防洪调节计算的基本原理修建水库不仅能进行兴利调节，获得兴利的效益，还能进行防洪调节，有效地控制洪水。
所谓防洪调节是指为了保证水库防洪安全，防止或减轻下游洪水灾害所进行的调节。
本章主要研究在设计条件下的水库防洪调节。
1．水库泄洪建筑物泄流能力分析水库通过泄洪建筑物泄洪，不同泄洪建筑物的泄流能力是不同的，下面我们对溢洪道和泄洪洞的泄流能力作简要分析，详细分析请参考《水力学》等有关资料。
（1）溢洪道溢洪道所能通过的流量，主要决定于溢流堰的堰顶水头、宽度和堰型。
当溢流堰的堰顶水平长度大于堰顶水头h的10倍时，按明渠水流计算；若在2.5～10h之间，按宽顶堰计算；而在0.67～2.5h之间，且具有光滑的曲线外形时，则按实用堰计算。
一般中小型水库的溢洪道，常常设计为宽顶堰或实用堰，其泄放流量q按下式计算：（8.2-1）式中：q为下泄流量（m3/s）；B为溢流堰堰顶净宽（m）；h0为计入行进流速的堰上水头（m），量系数，一般v0忽略不计，故h0= h。
M为第二流，宽顶堰取1.42～1.70，实用堰取大于1.77，而大中型工程的M值，需要通过模型试验确定。
（2）泄洪洞深水式泄洪洞（或泄流底孔）一般设闸门控制，而且位置较低，它的下泄流量q按有压管流（孔流）计算，即：（8.2-2）式中：q为下泄流量（m3/s）；h0为计入行进流速的计算水头（m），非淹没出流时，h取上游水位与泄洪洞出口中心处高程之差，淹没出流时，则取上下游水位差。
ω为泄洪洞出口横断面的过水面积（m2）；M为流量系数，可根据淹没出流或非淹没出流查水力学手册或做试验确定。
2．水库防洪调节计算基本原理（1）水库的水量平衡方程在某一时段Δt内，入库水量与出库水量之差等于该时段内水库蓄水量的变化量，如下图所示，以式（8.2-3）表示，称为水库的水量平衡方程。
（8.2-3）式中：Q1、Q2分别为计算时段初、末的入库流量（m3/s）；q1、q2分别为计算时段初、末的出库（下泄）流量（m3/s）；V1、V2分别为计算时段初、末的水库蓄水量（m3）；ΔV为V2和V1之差（m3），即时段Δt内水库蓄水量的变化量；Δt为计算时段（s），一般取1～6h，需化为秒数。
第10章 水库防洪调节计算
表10-3 某水库调洪计算表(部分)
时间(h)
时段 △t(h)
Q(m3/s)
(1) (2) (3)
0
0
8
8
100
16
8
480
24
8
840
28
4
730
30
2
650
32
2
560
40
8
340
48
8
210
…
… ……
(m3/s) (4)
50 290 660 785 690 605 450 275 ……
△t q(m3/s)
(m3/s)
(5)
(6)
10
144.0
16Βιβλιοθήκη 835.21341900.8
510
1130.4
640
496.8
660
435.6
638
1296.0
490
792.0
330
……
……
(m3/s) (7)
13 75 322 575 650 649 564 410 ……
△t (m3/s)
(8)
△V (104m3)
(9)
1.设闸的作用
溢洪道设置闸门，尽管使泄洪设施的投资增加，操作管 理变得复杂，但可以比较灵活地按需要控制泄流的大小和泄 流时间，这将给大中型水库枢纽的综合利用带来巨大好处， 故大中型水库的溢洪道上一般都设闸门。
设闸的作用主要体现在以下几方面：
(1)因为有闸溢洪道的堰顶低于汛限水位，故在库水位相 同时，有闸溢洪道的泄流能大于无闸溢洪道的泄流能力；
10.2.2水库的调洪计算原理 1.水库的水量平衡方程
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
水库蓄能值计算公式
水库蓄能值计算公式水库蓄能值是指水库储存的水量所具有的能量。
水库蓄能值的计算公式可以通过下面的方式得到。
我们需要知道水库的有效蓄水容量（V）和水位高度（H）。
有效蓄水容量是指水库在正常运行水位范围内的蓄水容量，通常以百万立方米（MCM）为单位。
水位高度是指水库水面距离水库底部的垂直高度，通常以米（m）为单位。
我们需要知道水库的重力加速度（g），通常取9.8米/秒²。
根据这些参数，水库蓄能值（E）可以通过以下公式计算：E = V * H * g这个公式的意义是将蓄水容量、水位高度和重力加速度相乘，得到水库的蓄能值。
需要注意的是，公式中的单位要保持一致。
如果蓄水容量单位是百万立方米，水位高度单位是米，那么计算出来的蓄能值单位将是百万立方米乘以米乘以米除以秒的平方，即百万立方米米²/秒²。
水库蓄能值的计算对于水库的设计、运营和管理都非常重要。
它可以用来评估水库的蓄能能力，为水库的灌溉、发电、防洪等多种功能提供依据。
在设计水库时，根据所需的蓄水容量和水位高度，可以预先计算出水库的蓄能值，以确定水库是否满足设计要求。
在水库的运营和管理过程中，也可以通过定期测量水位高度和蓄水容量，计算出实际的蓄能值。
这样可以及时了解水库的蓄能情况，为合理利用水库资源提供参考。
水库蓄能值的计算还可以用于水库的灌溉和发电方面。
通过控制水位高度和蓄水容量，可以合理安排灌溉和发电的时间和数量，提高水资源的利用效率。
水库蓄能值的计算公式是通过蓄水容量、水位高度和重力加速度的乘积得到的。
它在水库的设计、运营和管理过程中起着重要的作用，可以用来评估水库的蓄能能力，指导水库的合理利用。
对于合理利用和保护水资源具有重要意义。
第三章调洪计算
第三章调洪计算调洪计算目的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。
调洪演算的原理水库调洪计算的基本公式是水量平衡方程式：t t t t t t V V t q q t Q Q -=∆+-∆++++1121121)()( (3-1)式中t ∆—计算时段长度，s ；1,+t t Q Q —t 时段初、末的入库流量，m 3/s ； 1,+t t q q —t 时段初、末的出库流量，m 3/s ； 1,+t t V V —t 时段初、末水库蓄水量，m 3。
水库泄流方程 ：q =f （V ） (3-2)用已知（设计或预报）的入库洪水过程线Q ～t ，由起调水位开始，逐时段连续求解(3-1)和(3-2)组成的方程组，从而求得水库出流过程q ～t ，这就是调洪演算的基本原理。
这里采用单辅助线半图解法，联解(2-1)和(2-2)两个方程，将(3-1)改写为：（V t /△t+q t /2 )+Q-q t = (V t+1/△t)+(q t+1/2 ) (3-3)式中Q —计算时段平均入流量，Q ＝(Q t + Q t+1)/2；其他同(3-1)也就是说，可以事先绘制q ~(V/△t)+(q/2 )的关系曲线，即调洪演算工作曲线，因式3-3)的左端各项为已知数，故式(3-3)右端项也可求出，然后根据(V t+1/△t)+(q t+1/2 )的值，通过工作曲线q~(V/△t)+(q/2 )可查出q t+1的值。
因第一时段的V2、q2就是第二时段的V1、q1，于是可重复以上步骤连续进行计算，直到求出结果。
调洪计算结果整理调洪演算基本资料水库特征水位：正常蓄水位1856m，汛期限制水位1854m，死水位1852m积石峡入库洪水过程线见下表：表2-1积石峡入库洪水过程线调洪计算过程及结果方案一：1. 拟定泄水建筑物型式、尺寸及堰顶（或底坎）高程：左岸溢洪道: 单孔溢洪道，B=,H=18m,堰顶高程为1833m。
水文水利计算第十章水库防洪调节计算-PPT课件
• 为多目标服务的综合利用水库，溢洪道往 往都设有闸门控制。在有闸控制的情况下， 为同样满足下游防洪要求而所需的防洪库 容要比无闸的小，如图12—15(a )所示。而 当防洪库容相同时，有闸控制的最大下泄 量也可以较小些，加图12—15(b )所示。溢 洪道设置闸门，还为下游避免区间洪水与 上游洪水遭遇创造了条件，有利于下游的 防洪。同时，也为水库兴利库容与防洪库 容的结合提供了可能。
非常泄洪设施投入运用的启用标准、目前都以 某一库水位来表示，该水位称为启用水位z启。
二、启用非常泄洪设施时的 水库调洪计算
• 当入库洪水为校核标准的洪水，水库启用 非常泄洪设施参加泄洪时的水库调洪计算， 其基本原理与方法，与前面第二节介绍的 完全相同。需要注意的是，当库水位达到z 启以后，非常泄洪设施投入运用，水库的泄 量为非常泄洪设施泄量与正常泄洪设施泄 量之和。因此，原来为正常泄洪制作的q — v 关系线，以及q—v/t + q /2 辅助线在z启与 相应库容Ｖ启以上。
第四节 启用非常泄洪设施时的
水库调洪计算
• 一、水库的非常泄洪设施及其启用标准 非常运用的校核洪水比一般设计洪水大得多。
因此，为确保大坝安全，又不使正常泄流设施泄 流规模过大而造价过高，故常设置非常泄洪设施 来协助正常泄流设施宣泄校核洪水。
非常泄洪设施，可以是非常溢洪道和非常泄洪 洞。在我国采用较多的是非常溢洪道。也有采用 临时炸开副坝作为非常泄洪措施的。非常溢洪道 的堰项高程，当正常溢洪道不设闸门时，一般应 不低于正常溢洪道堰顶高程；当正常溢洪道设闸 门时，一‘般应不低于防洪限制水位。
12-4水库水量平衡示意图
• 二、水库调洪计算的方法
水库的调洪计算，就是适时段地求解方程 组(12—1)和(12—4)。常用的方法有列表 试算法、半图解法和简化三角形法等。
地下水库调蓄能力分析
1-最大调蓄库容；2-最小库容；3-最大库容 4-地表；5-极限高水位；6-极限低水位
ｂ
ｂ
ｊ Ｂ
-4-
5.2 调蓄能力分析
(1)调蓄目标 合理利用水资源，解决水源不足，控制和改善区域地下水位下降、部分含 水层疏干、地下水污染和地面沉降等环境地质问题。 (2)调蓄方案 与地表水库联合调蓄，引官厅水库、密云水库弃水和处理过的工业废水， 利用库区旱河、漏库、砂石坑及专门的人工回渗池有计划地进行地下水人工回灌，加速地下 水的补给，使本区地下水位恢复到一定水平，同时增加地下水可开采量，以期解决区内现状 条件下水源不足的问题。 (3)蓄水能力 在人工蓄水期，库区允许达到的极限高水位为 46~11m，相应的最大库容 为 162 亿 m3。在正常调蓄运用过程中，控制允许达到的极限低水位以下至隔水底板之间的 赋水体的重力和弹性释水空间，即最小库容为 145 亿 m3。作为最大、最小库容之差的最大 调蓄库容为 17 亿 m3，该库容可以保证连续三年枯水周期的水源要求。 (4)调水能力 导水能力： 根据抽水试验资料， 库区含水层的横向导水能力由西向东渐弱， 在现代永定河床两岸和在古城~西黄村~廖公庄一带，渗透系数大于 500m/d；闵家庄以南， 八宝山以东，丰台以北，火器营以西广大范围内，渗透系数为 200~500m/d ，个别地区为 50~100m/d；再向东，均小于 50m/d。 出、纳水能力：据浅坑注水试验资料，包气带岩层入渗速度，在麻峪上游、卢沟桥小井 丰台一带大于 3.5m/d；在古城、北辛安、衙门口、鲁各庄一带为 3.0~3.5m/d；在张仪村、田 村、小屯一带为 2.0~3.0m/d；东冉村、海淀一带为 1.5~2.0m/d。依西灌东养、拦蓄引渗、壁 渗为主的原则布置的回渗工程的总回渗强度可达 34.5~38.5m3/s， 而区内可供回灌的水源一般 年份为 1 亿 m3 左右，丰水年为 2~3 亿 m3，最大可达 5 亿 m3。本区的地下水开采能力较强， 水资源需求量大，已造成地下水超采。
调蓄容积计算公式
调蓄容积计算公式调蓄容积是指水库或水文站在一定的调节规程下，所能保存的多余径流的容积。
它是一个重要的水文参数，用于评估水库的调节能力以及对洪水的控制效果。
调蓄容积的计算公式主要取决于水库的工程设计和调度规程。
以下是一些常见的计算公式及其相关参考内容。
1. 常规参考文献《水利水电工程规范》（SL 201-2000）是中国的水利工程设计规范，其中包含了水库设计的相关内容，包括调蓄容积的计算方法。
这是水利行业的主要参考文献之一，提供了一般情况下水库调蓄容积的计算公式。
2. 水库调度规程水库的调度规程是指水库的运行管理规定，包括不同水位的蓄水容量和排泄能力。
根据水库调度规程，可以计算不同水位下的调蓄容积。
水库调度规程通常由水利部门或水利工程设计单位制定，并根据实际情况进行调整和修订。
一般情况下，水库调度规程会包括具体的计算公式和相关参数。
3. 单流域调蓄容积计算在单流域中，调蓄容积可以通过水资源评价模型进行计算。
例如，常用的水文模型有常用水文模型（HMS）、新型水文模型（FLEX）、水文模拟软件（MODSIM）等。
这些水文模型可以根据地区的气象、地形、土壤和植被等信息，模拟出不同水位下的调蓄容积。
在流域水文模型中，也有一些常用的调蓄容积计算公式。
例如，"SCS曲线数字化问题"可以计算出土地利用变化对流域径流的影响程度，进而计算出相应的调蓄容积。
4. 调蓄容积计算软件除了水文模型，还有一些专门的软件可以用于计算水库的调蓄容积。
例如，"水保软件"是一款常用的水库调蓄容积计算工具，可以根据提供的水文数据和水库参数，进行调蓄容积的计算和分析。
总结起来，调蓄容积的计算公式取决于水库的设计和调度规程，以及所采用的水文模型和软件。
设计规程和调度规程是最主要的参考内容，而水文模型和软件则提供了更具体、更精确的计算方法。
在进行调蓄容积计算时，需要综合考虑多个因素，并且根据具体情况进行调整和修正，以获得正确的结果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
V max 规划总库容; V rsm 最大调蓄库容; V eff 有效 调蓄库容; H max 极限高水位; H nom 正常高水位; H eff 有效蓄水位; H m in 极限低水位; H 1 建库后 坝外地下水位; H 2 海 (河) 水位
图 1 典型地下水库剖面示意图
F ig11 Schem atic p rofile show ing cha racteristic p aram eters of a typ ical underground reservo ir
方法上属探索和初建阶段. 本文首次将地下水库 纳入到流域防洪系统中, 定义地下水库调蓄计算 的部分参数, 并给出孔隙介质地下水库和岩溶地 下水库调蓄库容的计算公式, 据此可对地下水库 的调蓄能力进行分析与计算.
时由于降雨径流时间集中, 地表水多以洪水形式 1 地下调蓄水库基本特征
流失, 不能有效地补给地下水, 这样就形成了地下 水资源日益紧缺, 而洪水资源又大量流失的现象. 因此从水资源系统的观点出发, 研究区域的大气 降水、地表水、土壤水和地下水之间的“四水”转 化关系, 开发建设地表水库与地下水库, 根据“以 丰补欠, 以补定采, 多年平衡”的原则, 实行地表 水库与地下水库的联合优化调度, 是解决北方地 区 水资源日益紧缺的有效途径之一. 而目前, 我 国北方部分地区地表空间的开发利用程度已经很 高, 严重限制了地表蓄水工程建设, 构成这些地区 的蓄水瓶颈. 因此采用地下水库调蓄方式对流域 水资源进行时间和地域上的再分配, 将成为北方 地区提高雨洪资源利用率、实现水资源可持续利 用的一种重要手段.
利用地下空间调蓄径流的基本原理是在枯水 季节动用地下储存量, 抽取超过天然径流量的地 下水, 形成人工降落漏斗, 腾空地下介质空间 (即 地下水库调蓄库容) , 以获得枯水期所需要的水资 源量; 丰水季节再通过天然回灌或人工补给, 把调 蓄 库容重新充满, 补充恢复地下水储存量. 大型 地下水库都具有多年调节功能, 和大型地表水库 一样起到调节利用水资源的作用. 1. 3 地下水库的蓄水条件
关键词: 地下水; 洪水; 地下水库; 调蓄能力; 库容; 优化调度 中图分类号: TV 623 文献标识码: A
0 引 言
利用地下水库蓄水在我国刚刚起步, 在理论
随着现代工业化、城市化和高科技化的发展, 水资源需求量急剧增加, 尤其在我国北方一些地 区, 天然来水量较少, 水资源供需矛盾更加突出. 近年来, 由于过量开采地下水造成地下水资源严 重匮乏, 普遍出现大范围地下水位下降的趋势; 同
下水库的兴利供水量. 实 时蓄水库容, 系指某一时刻库区赋水介质
被水充满的重力和弹性释水空间, 其值等于充水 介质在疏干条件下的重力和弹性释水体积, 其意 义在于表征某一时刻地下水库的蓄水量. 而实时 调蓄库容, 系指规划总库容与实时蓄水库容之差, 是动态变化的, 表明某一时刻地下水库调蓄空间 的 大小, 表征着地下水库的实时调蓄能力. 实时 调蓄库容为时间的函数, 可以通过不同的数学模 型进行预报[3 ]. 2. 3 地下水库调蓄能力评价指标
1. 1 地下水库 广义的地下水库是指存在于地下的天然大型
储水空间, 是在地壳内外动力地质作用下自然形 成的地下水富集区, 一般指厚度较大、范围较广的 大型层状孔隙含水层、大型岩溶储水空间或大型 含 水断裂带等. 如冲洪积扇、冲积平原、洪积锥、 岩溶储水构造、断裂储水构造等以及其复合类型 和过渡类型. 其中孔隙介质含水层和岩溶含水层 具备较强的地下水调蓄功能, 是目前主要的地下 水开采层[1、2 ].
2. 2 地下水库的调蓄库容和实时库容 地下水库的调蓄库容是指地下水库在开发利
用和补给更新过程中所能提供的地下赋水介质的 重力和弹性释水空间, 它是衡量地下水库调蓄能 力的一个定量指标, 对区域水资源优化配置有重 要意义. 调蓄库容可分为最大调蓄库容和兴利调 蓄 库容, 如图 1 所示. 其中最大调蓄库容是位于 极限高水位与有效蓄水位之间的赋水体的重力和 弹性释水空间, 表征着地下水库的最大调蓄能力, 主 要由实际水文地质条件决定, 是相对固定的. 在进行地下水库可行性论证的调蓄能力分析时, 它是诸特征库容当中最为重要的指标. 兴利调蓄 库容, 亦称有效调蓄库容, 是位于正常高水位与有 效蓄水位之间的重力和弹性释水空间, 它表征地
地下水库与地表水库都是以储存和调节水资 源为基本目的的水资源开发工程, 但与地表水库 相比, 地下水库的优点是可将部分地表水转入地 下进行多年调节, 提高水资源可调蓄空间; 可以丰 蓄枯采, 调节水资源时空分配, 最大限度地利用降 水资源, 提高水资源的利用率; 库区地下水蒸发损 耗小; 不占用土地资源; 无移民问题; 水库泥沙淤 积较少; 水质良好; 能改良土壤, 涵养地下水源, 改 善 生态环境; 工程投资少、见效快. 因此地下水库 在未来水资源开发利用中将会得到相当广泛的应 用. 1. 2 地下水库的调蓄原理
郑 德 凤3 , 王 本 德
( 大连理工大学 土木水利学院, 辽宁 大连 116024 )
摘要: 利用地下水库蓄水能增加洪水资源利用率, 减少洪涝灾害, 是实现水资源可持续利用
的有效途径之一. 首次将地下水库纳入到流域防洪系统中, 在探讨地下水库的概念和调蓄原 理、蓄水条件及其功能特征的基础上, 对地下水库的调蓄能力进行了分析与计算. 参照地表 水库的调洪参数, 定义了地下水库调蓄计算的部分参数, 作为衡量地下水库调蓄能力的定量 计算指标. 在调蓄库容、调蓄系数、复蓄指数中, 库容是最重要的评价因素. 在此基础上针对 孔隙介质地下水库和岩溶地下水库, 分别给出其调蓄库容的计算公式, 并将其应用于下辽河 平原调蓄库容计算中, 其结果可为流域防洪及地表水与地下水联合优化调度提供重要的参考 和依据.
本文所及的地下水库是利用地壳内的天然储 水空间, 采用人工干预而形成的地下蓄水实体, 是 调蓄水资源时空分配的一种地下水开发工程. 所 谓人工干预, 一是构筑暗坝或挡水墙拦截地下水
收稿日期: 2003209215; 修回日期: 2004207225. 基金项目: 水利部、国家防汛抗旱总指挥部重大科技资助项目 (水规划[ 2002 ]341 号).
作者简介: 郑德凤3 (19702) , 女, 博士生, E2m ail: dfzheng@ 163. com ; 王本德 (19382) , 男, 教授, 博士生导师.
第 1 期
郑德凤等: 流域防洪系统中地下水库调蓄能力分析与计算
133
径 流量. 二是采用抽水井工程, 降低地下水位, 腾 出地下水存储库容, 增加地下水的补给、蓄存和开 采 量. 三是加强引渗工程, 利用各种工程设施将 地表的多余洪水、河水和水库弃水引渗到地下, 转 化为可开发利用的地下水资源.
2 地下水库调蓄能力分析与计算
从地下水库的调蓄功能和防洪减灾两大基本 功能出发, 参照地表水库的调洪参数, 给出地下水 库调蓄计算的部分参数定义, 以此作为衡量地下 水库调蓄能力的定量计算指标. 2. 1 地下水库的特征水位与特征库容
地 下水库的特征水位包括极限低水位、有效 蓄水位、正常高水位和极限高水位, 见图 1. 其中 极限低水位即为隔水底板平均标高的相应水位; 有效蓄水位是指在抽水利用时不致引起环境地质
利用地下水库蓄水必须具备理想的水文地质 条件、优越的自然地理和水文气象条件, 在文献 [ 1 ] 的基础上可以概化为如下四个方面:
(1) 储水空间 封闭或近封闭的边界及其范围内足够大的储 水空间是地下水库蓄水的前提条件之一. 地下储 水空间越大水库的蓄水调节功能越强, 一般要求 含水层厚度最好大于 15 m , 分布面积最好大于 100 km 2. 北方地区很多省份平原区和山前地带 以及山间盆谷地的河谷中, 都有充分的蓄水空间, 具备建设大型或特大型地下水库的条件. (2) 蓄水水源 地下水库的补给水源有大气降水、地表河水、 水库泄弃洪水以及灌溉回归水等. 因此在地下水 库之上或附近要有足够的可作为蓄水水源的季节 性或长年的地表水体, 水质要求未污染或轻污染. (3) 取水条件 地下水库的开发利用必须考虑的一个因素是
取水条件. 地下水的特点决定其必须采用打井抽 水的方式取水, 因此地ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ水库必须具备良好的水 力 传导条件, 含水层透水性强, 储水或给水性强; 导水性好, 单井 涌 水 量 要 足 够 大, 至 少 要 大 于 1 500 m 3 d.
(4) 采补条件 在 蓄水基础条件具备的情况下, 要采用经济 合理的工程设施和补给手段, 把地表水引蓄地下. 常用的有效蓄水方法有傍河打井引渗蓄水, 明渠 引水蓄水, 筑坝拦水蓄水以及利用废弃砂坑、修建 地表漏水水库引渗蓄水等. 1. 4 地下水库的功能特征 地下水库的功能特征系指地下水库对其外部 环境所产生的作用和功效[3]. 地下水库最根本的 功能目标, 在于优化水资源的时空配置. (1) 调蓄功能 地下水库的调蓄功能包括蓄水和调水两个方 面. 蓄水功能是指利用地下巨大的赋水介质空隙 做储水空间, 丰蓄枯采, 优化水资源在时间上的配 置. 调水功能是指选择合适的地点和途径, 通过 相应的工程手段, 人为干预库区地下水的补入与 采出. 一方面最大限度地将地表水资源调入地下 水库中蓄存, 另一方面在恰当的时间以最有效的 方式将地下水库中的蓄水调出到用水单位使用, 由此完成优化水资源空间配置的功效. (2) 防洪减灾功能 对 地下水库补给源充沛的地区, 若能采取一 些工程措施将汛期洪水蓄存地下, 其补给量也相 当可观, 这不仅充分利用了洪水资源, 还能吸收减 弱地表洪水量, 减轻下游防洪负担, 起到防洪减灾 的作用. 此外, 地下水库还具有防止地面沉降、滋润生 态环境、调节小气候、储冷储热等外延功能.