工程水文及水利计算第十章 水库防洪调节计算
工程水文及水利计算-第15讲
第十章 水库兴利调节计算
（分2讲）
第十一章 水电站的水能计算
（分2讲）
第十二章 水库防洪计算
（分2讲）
第七章 目录
第七章 流域产流、汇流计算 概述 7-1 降雨径流要素的分析计算 7-2 流域产流分析与计算 7-3 流域汇流计算
1、地面径流的汇流计算
7-3 流域汇流计算
➢ 瞬时单位线法
瞬时单位线：是在瞬时(无限小的时段内)，流域上均匀 的单位地面净雨所形成的地面径流过程线，通常以 u(0,t)或u(t)表示。
Wi K iQi
K i ——第 i 个水库的蓄泄系数， i 1,2, , n 。
1、地面径流的汇流计算
7-3 流域汇流计算
➢ 瞬时单位线法
图 7-24 纳希模型示意图
瞬时单位线的数学模型
将流域上的地面净雨过程 h（t）作为第一个线性水库的入流，其出流
量为 Q1（t），则该水库 dt 时段的水量平衡方程及蓄泄方程为
➢ 瞬时单位线法 将瞬时单位线转换成无因次时段单位线
即图 7-28 中的 ut,t 1,u(t,t)2 , 这些 ut, t 又构成一个新的图形，称作时段为 t 的无
因次时段单位线，如图 7-29 所示，其纵坐标之和 u(t,t) 1。
图 7-28 瞬时单位线 S 曲线
二阶原点矩来计算参数 n，K 较为简便。计算公式如下：
K
M
2
Q
M
2
h
M
1
Q
M
1
h
M
1
Q
M
1
h
（7—48）
n
M
1
工程水文及水利计算-第18讲
8-6 小流域设计洪水的计算
3、设计净雨计算
由暴雨推求洪水过程，一般分为产流和汇流两个阶段。 由暴雨推求洪水过程，一般分为产流和汇流两个阶段。 为了与设计洪水计算方法相适应， 为了与设计洪水计算方法相适应，下面着重介绍利用 损失参数值的地区综合规律计算小流域设计净雨的方 损失参数值的地区综合规律计算小流域设计净雨的方 法。
P24, P = 2% = 250 mm，n=0.7
再根据式（ 5），有 再根据式（8—5），有：
S P = 2% =
i P = 2% =
P24 , P = 2% 24 1− 0.7
=
250 = 96.5 （mm/h） 2.59
S P 96.5 96.5 = 0. 7 = = 19.26 （mm/h） n 5.01 t 10
不同时段的雨量频率曲线综合图
8-6 小流域设计洪水的计算
2、小流域设计暴雨
设计暴雨公式
P（%） （ ） 0.1 1 5 …
10 46.3 33.6 … …
表 8—12 不同频率各时段雨量摘录 t（min） （ ） 30 60 180 86.0 108 155 62.5 78.5 112 … … … … …域设计洪水的计算
4、由推理公式推求设计洪水的基本原理
推理公式的形式
从图8—17可知，当产流历时 从图8 17可知， 可知 tc＞τ（流域汇流时间）时， （流域汇流时间） 会形成稳定洪峰段，其洪峰 会形成稳定洪峰段， 流量 Qm , P 由式（8—7）给出。 由式（ 给出。 Qm , P 仅与流域面积和产流强度有 关。这些结论与人们的直觉 似乎有抵触，因为实际上洪 似乎有抵触， 水过程线中，几乎没有出现 水过程线中， 过这种稳定的洪峰段，而且 过这种稳定的洪峰段， 洪峰流量与流域其他地理特 征（如坡降、河长等）有关， 如坡降、河长等）有关， 常引起人们对式（8—7）的 常引起人们对式（ 合理性产生怀疑。造成上述 合理性产生怀疑。 矛盾的根本原因是实际产流 强度不太可能达到以上假定。 强度不太可能达到以上假定。
工程水文与水利计算第21讲
10-4 水库兴利调节计算原理及调节分 类
7、径流调节计算中的常用术语
➢ 调节系数
调节系数由保证调节流量和多年平均来水流量的比值 表示：
Qp /Q0
如果调节流量在年内是变动的，则以保证年供水量与 多年平均年水量之比值表示：
Wp /W0
10-4 水库兴利调节计算原理及调节分 类
2、径流调节的分类
➢ 按两水库相对位置和调节方式划分
反调节：为了缓解上游水库进行径流调节时给下游用 水部门带来的不良影响，在下游适当地点修建水库对 上游水库的下泄流量过程进行重新调节，称为反调节， 又称再调节。
河流综合利用时，经常出现上游水库为水力发电进行 日调节造成下泄流量和下游水位的剧烈变化而对下游 航运带来不利影响；水电站年内发电用水过程与下游 灌溉用水的季节性变化不一致，修建反调节水库有助 于缓解这些矛盾。
10-5 年调节水库兴利调节计算
1、年调节水库兴利调节计算的长系列法
年调节水库兴利调节计算的长系列法是：将水库坝址 断面河流多年来水过程系列和用水过程系列，逐年按 时历列表法进行逐时段（月或旬）的水量平衡计算。
具体方法有不计水量损失及计入水量损失两种。
10-5 年调节水库兴利调节计算
1、年调节水库兴利调节计算的长系列法
工程水文及水利计算
第十章 水库的兴利调节计算
10-4 水库兴利调节计算原理及调节分类 10-5 年调节水库兴利调节计算
10-4 水库兴利调节计算原理及调节分 类
1、水库兴利调节计算原理
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。
工程水文与水利计算练习题及参考答案
《工程水文与水利计算》练习题及参考答案第一章绪论1. 水资源与水文学有何关系？2. 工程水文学与水文学有何联系？主要包括哪两方面的内容？3. 将全球的陆地作为一个系统，设年降水量为Pc、年蒸发量为Ec、陆地流入海洋的径流量为R、陆地蓄水量年末与年初之差为ΔS，试根据质量守恒原理列出R的计算方程。
第二章河川径流1.为什么我国的年降水量从东南沿海向西北内陆递减？2.为什么我国夏季常常发生大洪水？3.使水资源具有可再生性的原因,是由于自然界的所引起(____)a、径流b、水循环c、蒸发d、降水4.自然界中，在海陆间的水循环称为（____）a、内陆水循环b、小循环c、大循环d、水文循环5.时段的长短对水量平衡计算没有影响，对吗？6. 如何确定河流某一指定断面控制的流域面积？7. 实际上，从哪些方面判别一个流域是否为闭合流域？8. 毁林开荒为什么会加剧下游的洪水灾害？9. 围垦湖泊，为什么会使洪水加剧？10.对流层中气温随高程变化的曲线有层结曲线和状态曲线，二者一致吗？11.为什么气旋区的气流呈反时针旋转？并为云雨天气。
12. 在高压区，高空气流运动的方向是(____)a. 指向高压一侧；b. 指向低压一侧；c. 与等压线平行，围绕高压中心呈反时针旋转；d. 与等压线平行，围绕高压中心呈顺时针旋转。
13.露点是表示空气状态的一种指标(____)a. 压力；b. 温度；c. 湿度；d. 密度。
14.从大气环流看，在北半球近地面层存在哪4个纬向的气压带？15.从空气的动力抬升作用看，降水可分为哪4种类型？16. 累积雨量过程线与降雨强度过程线有何联系？17. 流域围湖造田和填湖造田，将使流域蒸发(____)a.增加b.减少c.不变d.难以肯定18. 流域退田还湖，将使流域蒸发(____)a.增加b.减少c.不变d.难以肯定19.同一地区的多年平均雨量山区的往往大于平原的，而多年平均蒸发量则往往相反，为什么？20.蒸发对水文循环有何影响？21.土层的包气带是指[____]a.土壤的表层b.地面到地下潜水面之间的土层c.地面以下的整个土层d.地下潜水面以下的土层22.下渗率总是[____]a.等于下渗能力b.大于下渗能力c.小于下渗能力d.小于、等于下渗能力23.田间持水量可以转化为[____]a.地下径流b.地面径流c.地面和地下径流d.蒸、散发水量24.某流域（为闭合流域）上有一场暴雨洪水，其净雨量将（）a.等于其相应的降雨量b.大于其相应的径流量c.等于其相应的径流量d.小于其相应的径流量25.对于闭合流域来说，为什么径流系数必然小于1？26.河川径流是由流域降雨形成的，为什么久晴不雨河水仍然川流不息？第三章水文测验及水文资料收集1.水文测站观测的项目有(____)A. 风B.水位C.流量D.湿度E.泥沙F.降水G.蒸发H.辐射I.水质2.根据测站的性质，水文测站可分为(____)A.水位站B.雨量站C.基本站D.专用站E.流量站3.对于测验河段的选择，主要考虑的原则是(____)A.在满足设站目的要求的前提下，测站的水位与流量之间呈单一关系B.在满足设站目的要求的前提下，尽量选择在距离城市近的地方C.在满足设站目的要求的前提下，应更能提高测量精度D.在满足设站目的要求的前提下，任何河段都行4.基线的长度一般（____）A.愈长愈好B.愈短愈好C.长短对测量没有影响D.视河宽B而定,一般应为0.6B5.水文站布设的断面一般有(____)A.基本水尺断面B.流速仪测流断面C.浮标测流断面D.比降断面6.全国水位统一采用的基准面是(________)A.大沽基面B.吴淞基面C.珠江基面D.黄海基面7.水位观测的精度一般准确到（________）A.1mB. 0.1mC. 0.01mD. 0.001m8.当一日内水位变化不大时，计算日平均水位应采用(________)A.加权平均B.几何平均法C.算术平均法D.面积包围法9.当一日内水位较大时，由水位查水位流量关系曲线以推求日平均流量，其水位是用(________)A.算术平均法计算的日平均水位B.12时的水位C.面积包围法计算的日平均水位D.日最高水位与最低水位的平均值10.我国计算日平均水位的日分界是从(_A_)时至(_D_) 时，计算日降水量的日分界是从(_B_)到(_C)。
调洪计算计算的基本方法
泄流能力q
库容V(104m3)
6.水库调洪计算试算法： 1/2（Qt+Qt+1） t-1/2（qt+qt+1）t=Vt+1-Vt ∆ ∆
q=f(v) （1）先假定第一计算时段末的出库流量q''t+1，允许误差ε，
代入水量平衡方程，求出V't+1；
二、水库调洪作用
Q,q
Q~t为入库流量过程
Q~t
q~t为入库流量过程
q~t ∆
t
t+1
t T(S)
一、水库泄洪建筑物泄流能力分析
1、溢洪道的泄流能力： 2、泄洪洞的泄流能力：
3、绘制蓄泄曲线：q~V
三、水库调洪计算的原理及方法
• 5.下泄流量的计算：
• （1）无闸表面溢流的下泄流量 • q1=εmBh1
三、水库调洪计算的原理及方法
• 4.水量平衡方程：
∆ • 1/2（Qt+Qt+1） t-1/2（qt+qt+1）∆ t=Vt+1-Vt 一个方程，两个未知数！
Qt—时段初入库流量；Qt+1—时段末入库流量；
qt—时段初出库流量；qt+1—时段末出库流量；
∆ Vt—时段初水库蓄水量；Vt+1—时段末水库蓄水量
Z
Q~t为入库流量过程
z~t为库水位过程
Qmax
q~t为入库流量过程
Z防
Zmax
q~t
Z调 t0
Q~t t1
t2Z防
z~t
t
一、水库调洪计算的原理及方法
• • 1.水库洪水调节——入库洪水经拦蓄、滞留，达到削峰的控制运行方式 2.调洪计算的目的——当泄洪建筑物及Z限（起调水位）已定，库容曲线、蓄泄关系、 入库洪水过程已知的情况下，推求： （1）水库的泄流过程（q~t）；qmax—最大下泄流量； （2）水库的水位过程（z~t）；zmax—最高调洪水位； （3）调洪库容（V调）； • 3.调洪计算的任务 （1）丌承担下游防洪任务的水库———确定保证水库安全的调洪方式； ∆ （2）承担下游防洪任务的水库———确定保证水库安全的调洪方式、防洪高水位； 保障下游安全的泄洪方式；
工程水文及水利计算-流域产汇流计算
RS2 产生的 Q2,I (m3/s)
Q20 = 0
Q12 = Q2 Q21
Q21
=
Q11
RS 2 RS1
Q13 = Q3 Q22
Q22
= Q12
RS 2 RS1
Q1-4=Q4-Q2-3
Q23
= Q13
RS 2 RS1
……
……
计算单位线 q (m3/s)
q0 = 0
q1
=
10 RS 1
如表8-6所示，由式（8-28）即可根据地下净雨 过程求得流域的地下径流过程
§8-7 单位线法计算流域出口洪水 过程
一. 单位线定义与基本假定 （一）定义：单位时段内、分布均匀的单位地面净雨，
在流域出口断面形成的地面径流过程，如图8-15。
·单位时段 t ： t =（1/3～1/2）tr， 常选 1，3，6，12，24h
（二）分解法：对多个时段净雨的洪水过程 总的地面径流过程分解为各净雨独立产生的地面
径流过程→按缩放法由某单位时段的地面径流过程求 单位线
以两个时段净雨的流量过程为例，方法步骤如下
1. 分割地下径流，求地面径流过程 Q ~ t 和地面径
流深
RS
=
Qi t F
2. 求地面净雨过程：RS1，RS2 如降雨径流相关图法，注意计算的各时段净雨之和
一定等于RS 3. 将地面径流过程分解为各时段净雨的地面径流过程
（ Q ~ t ）1、（ Q ~ t ）2：按假定一和假定二进 行，如下表
时间 t( t )
0 1
净雨 RS,I(mm)
RS1
Qi (m3/s)
Q0=0 Q1
2
RS2
水库防洪计算与调度
分别减去堰顶高程ll6m，得第(2)栏所示的堰
顶水头H，代人堰流公式
堰 = 1 3/2 = 1.6 × 453/2 = 723/2
（1.4）
从而算出各H相应的溢洪道泄流能力，加上发电
流量10m3/s，得Z值相应的水库泄流能力q=q溢+q电列
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
119
234
401
610
表1.4设计洪水过程线
时间（h）
0
12
24
36
48
60
72
84
96
流量（m3/s）
10
140
710
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。显然，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设。
【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
工程水文计算习题与答案
项目八 水库防洪调节计算学习的内容和意义： 了解水库调洪的任务与防洪标准;理解水库调洪计算原理;掌握水库调洪计算方法、水库调洪计算的列表试算法;明确水库防洪计算的任务以及水库调度概念和方 法，能针对不同工程情况进行水库调洪计算，确定水库防洪参数；习题内容主要涉及:水库调洪计算原理和方法、水库防洪计算。
通过课程设计，水库调洪计算的列表试算法。
一、概念题（一）填空题1. 调节周期 。
2. 设计保证率 。
3. 调节年度 。
4. 完全年调节。
5. 水利工程建筑物的防洪标准分为 。
6. 动库容曲线 。
7. 结合库容 。
8. 设计洪水位 。
9. 校核洪水位 。
10. 地下水均衡 。
11. 地下水动态 。
12.洪水管理。
（二）选择题1、如图所示为某水库的库容划分示意图， 试判断该水库的运用方式为（1）防洪与兴利部分结合 （2）防洪与兴利完全结合 （3）防洪与兴利不能结合2、某水库溢洪道设有闸门控制，下游有防洪要求，设计洪水及泄流过程如图所示，由 图中已知在t 2~t 3 时刻水库的水位（1）上升 （2）不变Z 死Z 限 Z 正 Z 防 Z 校 Q (q )Q (t )q (t )q 安t 1 t 2 t 3t图10‐2 库容划分示意图（3）下降图10‐3 设计洪水及泄流过程、在水库的设计中，水库的防洪标准一般比下游保护对象的防洪标准要（1）低（2）高（3）相等V ，溢洪道宽度 B，最大下泄流量q m，三者之间的关系是4、防洪库容防V 越大（1）B 越大，q m 越大，防V 越小（2）B 越大，q m 越小，防V 越小（3）B 越大，q m 越大，防5、当正常高水位一定时，兴利和防洪结合库容的大小取决于（1）死水位（2）防洪限制水位（3）溢洪道堰顶高程6、水库进行调洪时（1）水库的最高洪水位与入库洪水的洪峰同时发生（2）入库洪水位的洪峰发生在水库最高洪水位之前（3）水库最高洪水位发生在入库洪水的洪峰之前7、在有闸门控制的水库防洪运行中，一场洪水的最大下池流量取决于（1）水库的泄洪能力（2）防洪库容的大小（3）水库的防洪调度方式Z 可以定得比不考虑短期洪水预报时8、在采用洪水预报配合调度时，限（1）高（2）低（3）无可奉告9、分期确定防洪限制水位时，主汛期的防洪限制水位与副汛期的汛限水位相比 （1）应高（2）应低（3）可以一样10、某水库所属流域洪水发生的时间缺乏规律性，则水库的防洪限制水位宜定为 （1）高于正常水位（2）等于正常水位（3）低于正常水位11、欲提高某已建水库大坝的防洪标准，可考虑采用 （1）提高正常蓄水位 （2）降低死水位（3）增加泄洪建筑物的泄洪能力12、有闸门控制的水库，溢洪道堰顶高程 堰 Z ，汛限水位 汛 Z 和正常高水位 蓄 Z 的关系 为（1） 堰 Z < 汛 Z £ 蓄 Z （2） 堰 Z £ 汛 Z £ 蓄 Z （3） 汛 Z £ 堰 Z < 蓄Z 13、在相同防洪库容条件下，有闸门控制泄流与自由泄流相比 （1）能增大最大下泄流量 （2）能减小最大下泄流量 （3）不影响最大下泄流量 1 4、某防洪系统中有水库、堤防、分洪工程，在发生洪水时以上三种防洪工程设施启 用的一般顺序为（1）水库滞洪、分洪区分洪、堤防泄洪 （2）水库蓄洪、堤防泄洪、分洪区分洪 （3）堤防泄洪、分洪区分洪、水库滞洪15、当水库的下游安全泄量为 安 q ，区间来水位 t Q , 区，并且水库至防洪区的洪水传播 时间为t ，则水库遇下游防洪标准的洪水时，其泄量为（1） 库 q £ 安 q — t + t Q , 区 （2） 库 q ³ 安 q — t + t Q , 区 （3） 库 q £ 安 q — t - t Q , 区16、防洪库容与兴利库容结合程度取决于 （1）洪水出现规律和洪水特性（2）汛限水位的高低和洪水出现规律与洪水特性 （3）泄流建筑物的控制条件、洪水特性及出现规律（三）判断题1、当库水位超过设计洪水位时，必须启用非常溢洪道。
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)。
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)。
调洪计算计算的基本方法
18.37 105
36 12 279 494.5
48 10 131 190.5
21.37 240 172.5 7.45 279.18 118.2
6.86 220 240 8.64 277.54 118.1
800 700 600 500
Q,q
设计洪水过程线
Q-t q-t
400 300 200 100 0
2 gh 1
Z
ε—侧收缩系数；m—流量系数；
h1
B—溢洪道宽；h1—堰上水头；
三、水库调洪计算的原理及方法
• 5.下泄流量的计算：
• （2）孔口出流的下泄流量 • q1=μω
2 gh 1
Z
μ—孔口出流系数；
ω—孔口出流面积；
∆
h2
h1—孔口中心水头；
三、水库调洪计算的原理及方法
5.下泄流量的计算：
例题：某水库，设计标准的洪水过程线 Q~ t 已知见下表，其他条件同上道例题， 用试算法推求水库下泄流量过程，设计 最大下泄流量，设计调洪库容和设计洪 水位。计算时段一般取12h。 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116m，堰顶净宽 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=10m3/s引水发电，库容曲线及其蓄泄 曲线q~ V已知。
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。
水利水能规划洪水调节
01
02
3.3 水库调洪计算的列表试算法
起调时水库水位Z限＝38.0m；依Z限＝38.0m在图3-3中查出闸门全开时的流量为173.9m 3/s。 在第18h以前，控制闸门使q＝Q，且均小于173.9m3/s，水库不蓄水，无需进行调洪计算。
用初求的Vt+1，求对应的出库流量qt+1
比较两值是否满足精度，否则，重新假设qt+1
[例3-1]某水库的泄洪建筑物型式和尺寸已定，设有闸门，堰顶高程为36.0m。水库的运行方式是：在洪水来临时，先用闸门控制q使其等于Q，水库保持在汛期防洪限制水位(38.0m)。当Q继续增大，使闸门达到全开，以后就不用闸门控制，q随z的升高而加大，流态为自由泄流，qmax也不限制，与无闸门控制情况相同。水库容积特性V＝f(z)、根据泄洪建筑物型式和尺寸算出的水位与下泄流量关系曲线q＝f(z)见表3-2。
[例3-2]某水库及原始资料均与[例3-1] 相同，用半图解法进行调洪计算。
3.3 水库调洪计算的半图解法
表3-2 某水库V=f(Z)、q=f(Z)曲线(闸门全开) [解] (1)根据已知的入库洪水流量过程线、水库水位容积关系曲线、汛期防洪限制水位、计算时段等，确定调洪计算的起始时段Δt，并划分各计算时段。算出各时段的平均入库流量 ，并定出第一时段初始的Z1、q1、V1值。
按前述水库调洪的原理，当q max出现时，一定是q＝Q，此时Z、V均达最大值。
而在第39h，Z=40.51m，V=l 0280×l04m3,Q=7604m3, q=790m3/s。
显然，q max将出现在第36h与第39h之间，在表3-4中并未算出。通过进一步试算，在第38h16min处，可得出qmax＝Q＝795m3/s，Zmax=40.52m，Vmax＝10290×104m3。
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(一)列表试算法
(二)半图解法
(三)简化三角形法
• 中小型水库作规划设计，进行多方案比较 时，只需求出最大下泄量q与调洪库容V洪， 而无需求出整个泄流过程。此时可采用简 化三角形法进行调洪计算。该法的基本要 点是假定入库与出库流量过程可以概化为 三角形，见图12—l0所示。于是入库洪水总 量W为：
第十章 水库防洪调节计算
•第一节 水库调洪作用和调洪计算的任务
•第二节 水库调洪计算的原理与方法 •第三节 水库防洪水利计算
•第四节 启用非常泄洪设施时的水库调洪计算
•第五节 水库的防洪调度
第一节 水库调洪作用和计算任务
• 一、 水库的调洪作用，在于对入库洪水的滞蓄。 使出库洪水过程变平缓，洪水历时延长，洪峰流 量减小。而影响水库洪水调节的因素主要是入库 洪水、泄流建筑物型式与尺寸、以及汛期水库的 控制运用方式和下游的防洪要求。若泄流建筑物 尺寸减小，同一库水位的下泄量也将减小，所需 调洪库容则将加大。反之，则正好相反。因此， 入库洪水、泄流建筑物类型与尺寸、调洪方式和 调洪库容之间是相互关联、相互影响的。 • 水库防洪调节计算，就是要定量地分析计算 它们之间的关系。
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。
本章小结
• （1）了解水库调洪作用和调洪计算的任务
• （2）掌握水库调洪计算的原理与方法
• （3）掌握水库防洪水利计算方法、步骤
• （4）了解启用非常泄洪设施时的水库调洪 计算方法 • （5） 了解水库的防洪调度源自二、防洪调度图的绘制与应用
• 防洪调度图，是由分期汛限水位、防洪调 度线、防洪高水位、设计洪水位、校核洪 水位与当年允许最高洪水位等蓄水指示线， 以及这些指示线划分的运行区所组成的水 库汛期运行图。它是用来指示水库在汛期 为了防洪安全，各个时刻应当预留多少防 洪库容及调洪库容的。如图12—24所示。
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。 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。
第三节 水库防洪水利计算
• 一、水库防洪水利计算的任务 水库防洪水利计算的任务，主要是对各种拟定 的方案，进行调洪计算，求得最大下泄流量、调 洪库容和最高洪水位等技术参数，为技术经济论 证和选锑最佳方案提供依据。 • 二、溢洪道无闸门控制水库的防洪水利计算 中小型水库为了节省投资、便于管理，溢洪道 一般不设闸门。水库的汛限水位大多与正常蓄水 位齐平，即等于溢洪道堰顶高程。根据下游有无 防洪要求，防洪水利计算又可分为以下两种情况。
• 二、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，进行水库的蓄泄调节计算，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。 在水库的管理运用阶段，调洪计算的任务：是 根据入库的洪水，在泄流建筑物类型尺寸已定的 情况下，通过蓄泄调节计算，来预报水库达到的 最高库水位和最大下泄流量。
三、溢洪道有闸门控制水库 防洪水利计算
• 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。
第五节 水库的防洪调度
• 一、水库的防洪调度方式 • 为了确保水库的安全和满足下游的防洪要求，在 汛期水库必须按照当年的实际情况，编制汛期控 制运用计划，搞好防洪调度。其中，重要的内容 之一，就是要拟定切实可行的防洪调度方式。所 谓防洪调度方式，也就是调节洪水的方式。包括 泄流方式、泄流量的规定和泄洪闸门的启闭规则 等。对于有闸门控制的溢洪道或泄洪隧洞，常用 的防洪调度方式有：控制泄流与自由泄流相结合、 固定泄流、以及补偿调节三大类。
•
第二节 水库调洪计算原理与方法
• 一、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 解水库的水量平衡方程和水库的蓄泄方程。
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。