《工程水文学与水利计算》教学课件—10水库防洪计算与调度
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工程水文与水利计算
水文与水利水电规划
主讲：刘艳芳
华北水利水电学院水利职业学院
水力学教研组
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章
绪论 水分循环与水文资料收集整理 水文统计 径流计算 设计洪水 水库防洪调节计算 兴利调节
第一章 绪论
§1-1 §1-2 §1-5
水资源的补给量是有限的，这就决定了区域 水资源的有限性。
3. 分布的不均匀性
在一定时间、空间范围内，大气降水对 水资源的补给量是有限的，这就决定了区域 水资源的有限性。
4. 因果性和随机性
水资源主要来源于大气降水和溶雪水， 所以说水资源的循环运移是有因果关系的。 由于大气降水和溶雪水在时空上存在着随机 性，有着因果关系的水资源在循环运移过程 中也具有随机性。
4. 模糊分析法 这种分析方法是综合运用成因分析、数
理统计分析与模糊集分析相结合的新的分析 方法称为模糊水文水资源学法。这种方法与 传统水文学方法的主要区别在于：既考虑水 文现象的必然性、随机性，又计及其在划分、 识别与判决过程中的模糊性。目前这种方法 还在发展。
§1－3 本课程在水资源开发利用工程中的应用
定性关系，因此可通过对观测资料与实验资 料的分析，建立某一水文现象与其影响因素 之间的定量关系。这样，就可根据当前影响 因素的状况，预测未来的水文现象。这种利 用水文现象的确定性规律来解决水文问题的 方法，称为成因分析法。
2. 数理统计法 根据水文现象的随机性，以概率论为基
础，运用数理统计方法，可以求取长期水文 特征值（如年径流量、年最大洪峰流量等） 系列的概率分布，从而得出工程规划设计所 需要的设计水文特征值。
数理统计方法是目前水文分析计算的主 要方法。
主讲：刘艳芳
华北水利水电学院水利职业学院
水力学教研组
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章
绪论 水分循环与水文资料收集整理 水文统计 径流计算 设计洪水 水库防洪调节计算 兴利调节
第一章 绪论
§1-1 §1-2 §1-5
水资源的补给量是有限的，这就决定了区域 水资源的有限性。
3. 分布的不均匀性
在一定时间、空间范围内，大气降水对 水资源的补给量是有限的，这就决定了区域 水资源的有限性。
4. 因果性和随机性
水资源主要来源于大气降水和溶雪水， 所以说水资源的循环运移是有因果关系的。 由于大气降水和溶雪水在时空上存在着随机 性，有着因果关系的水资源在循环运移过程 中也具有随机性。
4. 模糊分析法 这种分析方法是综合运用成因分析、数
理统计分析与模糊集分析相结合的新的分析 方法称为模糊水文水资源学法。这种方法与 传统水文学方法的主要区别在于：既考虑水 文现象的必然性、随机性，又计及其在划分、 识别与判决过程中的模糊性。目前这种方法 还在发展。
§1－3 本课程在水资源开发利用工程中的应用
定性关系，因此可通过对观测资料与实验资 料的分析，建立某一水文现象与其影响因素 之间的定量关系。这样，就可根据当前影响 因素的状况，预测未来的水文现象。这种利 用水文现象的确定性规律来解决水文问题的 方法，称为成因分析法。
2. 数理统计法 根据水文现象的随机性，以概率论为基
础，运用数理统计方法，可以求取长期水文 特征值（如年径流量、年最大洪峰流量等） 系列的概率分布，从而得出工程规划设计所 需要的设计水文特征值。
数理统计方法是目前水文分析计算的主 要方法。
水文水利计算讲课PPT参考课件
⑶、在水文计算中，一般要求相关系数∣r∣>0.8，且回归线的均 方误Sy不大于均值y的10%~15%；
⑷、在插补延长资料时，如需用到回归线上无实测点控制的外延 部分，应特别慎重。
6
★第五章 设计年径流分析计算
第一节 概述 第二节 具有长期实测资料的设计年径流量分析计算 第三节 具有短期实测资料的设计年径流量计算 第四节 缺乏实测资料的设计年径流量分析计算 第五节 设计年径流年内分配的分析计算
现在我知道，灵魂倍受煎熬的时刻，也正是生命中最多选择 与机会的时刻。任何事情的成败取决于我在寻求帮助时是抬起头 还是低下头。无论何时，当我被可怕的失败击倒，在最初的阵痛 过去之后，我都要想方设法将苦难变成好事。伟大的机遇就在这 一刻闪现－这苦涩的根必将迎来满园芬芳！
•
我将一直在困境中寻找成功的希望。
• 一个人永远也无法预料未来，所以不要延缓想过的生 活，不要吝于表达心中的话， 因为生命只在一瞬间。
16
人生太短，聪明太晚(5)
• 记住！ • 给活人送一朵鲜花，强过给死人送贵重的花圈，
每个人的生命都有尽头，许多人经常在生命即 将结束时，才发现自己还有很多事没有做，有 许多话来不及说，这实在是人生最大的遗憾。 • 别让自己徒留「为时已晚」的空余恨。逝者不 可追，来者犹未卜，最珍贵、最需要实时掌握 的「当下」，往往在这两者蹉跎间，转眼错失。
你追念的人也已走过了你。
18
人生太短，聪明太晚(7)
• 一句瑞典格言说：「我们老得太快，却 聪明得太迟。」 不管你是否察觉，生命 都一直在前进。
• 人生并未售来回票，失去的便永远不再 得到。
• 将希望寄予「等到方便的时间才享受」
19
人生太短，聪明太晚(8)
工程水文及水利计算-第10讲
同频率放大法
要求放大后的设计洪水过程线的峰和不同时段(1d、3d、…) 的洪量均分别等于设计值。具体做法是先由频率计算求出 设计的洪峰值QmP和不同时段的设计洪量值W1P、W3P、 W7P、…，并求典型过程线的洪峰QmD，和不同时段的洪量 W1D、W3D、W7D 、…，然后按洪峰、最大1d洪量、最大3d 洪量、…的顺序，采用以下不同倍比值分别将典型过程进行 放大。
6-4 分期设计洪水
1、洪水季节性变化规律分析和分期划分
同时，可根据本流域的资 料，将历年各次洪水以洪 峰发生日期或某一定历时 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，如有调查的特 大洪水，亦应点绘于图上。
6-4 分期设计洪水
1、洪水季节性变化规律分析和分期划分
6-3 设计洪水过程线的推求
2、典型洪水过程线的放大
同频率放大法
洪峰放大倍比为：
最大1d洪量放大倍比 为： 最大3d洪量中除最大1d外，其 余两天的放大倍比为：
6-3 设计洪水过程线的推求
2、典型洪水过程线的放大
同频率放大法
时段划分视过程线的长度而 定，但不宜太多，一般以3段 或4段为宜。由于各时段放大 倍比不相等，放大后的过程 线在时段分界处出现不连续 现象，此时可徒手修匀，修 匀后仍应保持洪峰和各时段 洪量等于设计值。
6-4 分期设计洪水
2、分期设计洪水的计算方法
(4)将各分期洪水的峰、量频率曲线与全年最大洪水的峰量 频率曲线画在同一张频率格纸上，检查其相互关系是否合 理。 如果它们在设计频率范围内发生交叉现象，即稀遇频率的 分期洪水大于同频率的全年最大洪水。此时应根据资料情 况和洪水的季节性变化规律予以调整。
要求放大后的设计洪水过程线的峰和不同时段(1d、3d、…) 的洪量均分别等于设计值。具体做法是先由频率计算求出 设计的洪峰值QmP和不同时段的设计洪量值W1P、W3P、 W7P、…，并求典型过程线的洪峰QmD，和不同时段的洪量 W1D、W3D、W7D 、…，然后按洪峰、最大1d洪量、最大3d 洪量、…的顺序，采用以下不同倍比值分别将典型过程进行 放大。
6-4 分期设计洪水
1、洪水季节性变化规律分析和分期划分
同时，可根据本流域的资 料，将历年各次洪水以洪 峰发生日期或某一定历时 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，如有调查的特 大洪水，亦应点绘于图上。
6-4 分期设计洪水
1、洪水季节性变化规律分析和分期划分
6-3 设计洪水过程线的推求
2、典型洪水过程线的放大
同频率放大法
洪峰放大倍比为：
最大1d洪量放大倍比 为： 最大3d洪量中除最大1d外，其 余两天的放大倍比为：
6-3 设计洪水过程线的推求
2、典型洪水过程线的放大
同频率放大法
时段划分视过程线的长度而 定，但不宜太多，一般以3段 或4段为宜。由于各时段放大 倍比不相等，放大后的过程 线在时段分界处出现不连续 现象，此时可徒手修匀，修 匀后仍应保持洪峰和各时段 洪量等于设计值。
6-4 分期设计洪水
2、分期设计洪水的计算方法
(4)将各分期洪水的峰、量频率曲线与全年最大洪水的峰量 频率曲线画在同一张频率格纸上，检查其相互关系是否合 理。 如果它们在设计频率范围内发生交叉现象，即稀遇频率的 分期洪水大于同频率的全年最大洪水。此时应根据资料情 况和洪水的季节性变化规律予以调整。
水文水利计算课件：第十一章 水库洪水调节计算
安徽、江苏等省发生特大洪水。尤其是1998年的特大洪水。（数据）
• 2.治理措施： （1）对于自然因素，须通过各种工程措施进行抵御。如兴修
堤防、整治河道、兴建水库及分洪滞洪工程、开挖新河和水土保持等。
（2）对于人为因素，需要在防洪的指导思想上来个转变和发展。 国内外已先后逐渐采取的工程措施和非工程措施想结合抗御洪水的办法即是此 防洪思想和策略的发展，比较有效
有关的楔形库容Vd组成。从水力学上看，在坝
前水位一定的条件下，入库流量愈大则动库容
愈大；在入库流量一定的条件下，坝前水位愈
高，入库断面以下的天然河道槽蓄容积被淹没
后变成静库容的愈多，则动库容愈小。由此特性
可知，动库容的大小由坝前水位和入库流量所决
定。其在调洪过程中的变化可表示为
式中
dVd
Vd Q
dQ
• 对实际问题的考虑
• 最后，要提到一点的是，要严格地考虑洪水波通过水库时在水库沿程的 水位、流量等水力要素变化按不稳定流运动进行调洪演算，涉及到更多 的水力学问题，将要求较多且严格的资料，否则，将难以保证成果精度。 同时，严格的算法计算工作两也很大。所以，当无特殊要求时，前述方 法已够应用了
第三节 无闸门控制的水库防洪水利计算
• 另一种情况为自由泄洪条件下的调洪演算，无闸门溢洪道泄流、或设闸
门开启程度一定的条件下泄流属此种情况。对此情况，若按静库容条件
考虑，须联解水库水量平衡方程和相应水库蓄洪方程才能实现逐时段的
调洪演算。对调洪过程中任一Δt （ Δt=t2-t1）时段，计算式可表示如下
• •
Q1
Q2 2
Δt
-
q1
q2 2
qm
Qm
(1
水库调洪演算的原理和方法PPT课件
需要根据洪水特性、水库安全、闸门启闭设 备，以及技术经济条件等综合考虑加以论证 确定。泄洪建筑物形式的选择必须综合考虑 水利枢纽的地形条件、地质条件、水库大坝 类型、综合利用要求以及利用洪水预报进行 泄洪的可能性等条件，最终选定时也必须进 行技术经济比较论证。 • 水库防洪计算的任务，主要是对各种拟定的 方案，通过调洪计算，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 经济论证和选择最佳方案提供依据。
第9页/共41页
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
V 、q 、 V1 t 2 t
q 、 V2 2 t
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
第11页/共41页
水库调洪计算的半图解法
三、半图解法的计算步骤
1.根据已知的Q~t过程线、Z~V曲线、Z限、计算 时段△t，确定调洪计算的起始时段，并划分各计
算时段。算出各时段的平均入库流量 Q 以及定出
V
t
q (m3 2
/
s),
V t
q 2
(m3
/
s)
水库调洪计算的半图解法
1.根据已知的Q~t过程线、Z~V曲线、Z限、计算时 段△t，确定调洪计算的起始时段，并划分各计算 时段。算出平均入库流量Q1以及定出第一时段初 始的Z1、q1、V1各值。 2.利用辅助线在图上求解得出Z2。 3.根据Z2值，利用水库Ｚ～Ｖ曲线即可求出V2。 4.将ｅ点代表的Ｚ2值作为下一时段的Ｚ1值
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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
V 、q 、 V1 t 2 t
q 、 V2 2 t
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
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水库调洪计算的半图解法
三、半图解法的计算步骤
1.根据已知的Q~t过程线、Z~V曲线、Z限、计算 时段△t，确定调洪计算的起始时段，并划分各计
算时段。算出各时段的平均入库流量 Q 以及定出
V
t
q (m3 2
/
s),
V t
q 2
(m3
/
s)
水库调洪计算的半图解法
1.根据已知的Q~t过程线、Z~V曲线、Z限、计算时 段△t，确定调洪计算的起始时段，并划分各计算 时段。算出平均入库流量Q1以及定出第一时段初 始的Z1、q1、V1各值。 2.利用辅助线在图上求解得出Z2。 3.根据Z2值，利用水库Ｚ～Ｖ曲线即可求出V2。 4.将ｅ点代表的Ｚ2值作为下一时段的Ｚ1值
洪水预报与调度PPT课件
最小二乘斱法卡尔曼滤波斱法流域域降降雨雨径径流流预预报报水汽风输送降水p大循环降水蒸发小循环降水蒸发e陆地地面径流海洋地下径流水文循环示意图水文循环示意图23流域降雨径流预报地面净雨地面汇流计算降雨产流计算壤中流净雨表层汇流计算地下净雨地下汇流计算河网总入流河网汇流计算预报的洪水过程地面净雨地面汇流计算降雨产流计算地下净雨地下汇流计算地面径流预报的洪水过程地下径流24一产流计算一降雨径流相关图法径流系数法26净雨过程计算一个流域的wb一定可按上式由降雨蒸发连续预报w27二汇流计算1
(3-4)
式（3-1）式、（3-3）联解，即得马斯京根流量演算方程
Q 下 2 C 0 Q 上 2 C 1 Q 上 1 C 2 Q 下 1 （3-5）
.
37
其中
1
1
1
t Kx
t Kx
K Kx t
C0
K
2
Kx
1
t
, C1
K
2
Kx
1
t
,C2
K
Kx
2 1
t
（3-6）
2
2
2
C0+C1+C2=1 确定 K、x——→C0，C1，C2——→ 由 Q 上～t 求 Q 下～t
• 水库调度
.
20
流域降雨径流 预报
.
21
太阳
水汽
风输送
（大循环）
降水
降水
蒸发 E
地面径流 R
海洋
地下径流
降水 P 蒸发（小循环）
陆地
水文循环示意图
.
22
流域降雨径流预报
地面净雨—→（地面汇流计算） 降雨—→（产流计算）—→ 壤中流净雨—→（表层汇流计算）
(3-4)
式（3-1）式、（3-3）联解，即得马斯京根流量演算方程
Q 下 2 C 0 Q 上 2 C 1 Q 上 1 C 2 Q 下 1 （3-5）
.
37
其中
1
1
1
t Kx
t Kx
K Kx t
C0
K
2
Kx
1
t
, C1
K
2
Kx
1
t
,C2
K
Kx
2 1
t
（3-6）
2
2
2
C0+C1+C2=1 确定 K、x——→C0，C1，C2——→ 由 Q 上～t 求 Q 下～t
• 水库调度
.
20
流域降雨径流 预报
.
21
太阳
水汽
风输送
（大循环）
降水
降水
蒸发 E
地面径流 R
海洋
地下径流
降水 P 蒸发（小循环）
陆地
水文循环示意图
.
22
流域降雨径流预报
地面净雨—→（地面汇流计算） 降雨—→（产流计算）—→ 壤中流净雨—→（表层汇流计算）
水库防洪计算与调PPT课件
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V 1 和q 1 ；
由入库洪水过程线Q(t)查得Q 1 、Q 2 ；然后假设一个q 2 值，
根据水量平衡方程算得相应的 V 2 值， 由V 2 在q ～ V曲线
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 q m ， 按 每 时 段 ∆t=12 小 时 ， 取 表 1.6 中 第 (1) 、 (3) 、
(6)栏的t、Q 、q值，绘出如图1.5的Q(t)和q(t)(退水段为虚线 )过程线。
可见以∆t=12小时逐时段试算求得的q m =240m 3 /s不是正好落在 Q(t)线上，
视为静水面时，其泄流水头 H 只是库中蓄水量 V 的
函数，即 H=f（V），故下泄流量
q 成为蓄水量
V
=
（1.2）
或
的函数，即
=
（1.3）
第11页/共86页
2.2考虑静库容的调洪计算方法
按静库容曲线进行调洪计算时，系假设水库
水面为水平，采用下泄流量与蓄水量的关系
q=f(V) 求解。常用的方法有列表试算法和图解分
10～5
第2页/共86页
1.2洪水的特点及防洪措施
1、洪水的特点
洪水一般是指河、湖、海所含水体上涨 ，超过常规水位的水流现象 。
天然 河道 中 ，某些 年份 由于水文 气象 的不利影响 ， 使汛期（或 其 他季节 ）河 中 流量超过河 槽 的宣泄能力
而泛滥两岸，即形成所谓的洪灾 。洪水有下面几个特性：
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V 1 和q 1 ；
由入库洪水过程线Q(t)查得Q 1 、Q 2 ；然后假设一个q 2 值，
根据水量平衡方程算得相应的 V 2 值， 由V 2 在q ～ V曲线
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 q m ， 按 每 时 段 ∆t=12 小 时 ， 取 表 1.6 中 第 (1) 、 (3) 、
(6)栏的t、Q 、q值，绘出如图1.5的Q(t)和q(t)(退水段为虚线 )过程线。
可见以∆t=12小时逐时段试算求得的q m =240m 3 /s不是正好落在 Q(t)线上，
视为静水面时，其泄流水头 H 只是库中蓄水量 V 的
函数，即 H=f（V），故下泄流量
q 成为蓄水量
V
=
（1.2）
或
的函数，即
=
（1.3）
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2.2考虑静库容的调洪计算方法
按静库容曲线进行调洪计算时，系假设水库
水面为水平，采用下泄流量与蓄水量的关系
q=f(V) 求解。常用的方法有列表试算法和图解分
10～5
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1.2洪水的特点及防洪措施
1、洪水的特点
洪水一般是指河、湖、海所含水体上涨 ，超过常规水位的水流现象 。
天然 河道 中 ，某些 年份 由于水文 气象 的不利影响 ， 使汛期（或 其 他季节 ）河 中 流量超过河 槽 的宣泄能力
而泛滥两岸，即形成所谓的洪灾 。洪水有下面几个特性：
《水库调度》课件——概述
发电量和保证出力是水库调度的两个对立目标,如何协调 发电量和保证出力,是制定水库群联合调度方案的关键。
在计算机系统运用中加入人工干预----水 库调度自动化。
第二节 我国水库防洪发电调度现状
一、水情自动测报系统 二、气象信息采集 三、通讯现状 四、洪水预报调度现状 五、计算机利用现状 六、水文历史数据库现状
大区电网调度中心
大型火电厂、 水电厂和核电厂 省调度中心
中型火电厂、 水电厂和核电厂 梯形水电站控制中心
地区调度所
地方火电和水电
县级调度所
国家调度中心
大区电网调度中心
省调度中心 地区调度所 县级调度所
大区电网调度中心 主网枢纽变电所 （500kv以上） 省调度中心 省直接调度变电站 枢纽变电站
地区调度所
二、调度系统运行状态及相应的调度控制
增加机 组出力重
新并列
正常状态
满足
满足所有约束条 件，有一定的旋
转备用
恢复状态
警戒状态
依然满足约 束条件，备 用减少很多
系统崩溃
不满足所有约束 条件，系统解 列，切除负荷
紧急状态
只满足等式约束 条件，如发生短 路或者大机组退
出
第七节、水库调度自动化
1.水库调度调度自动化是如何实现的
日程调度实时操作规则等。
4、水库调度的特点 ▲经济效益：对企业而言，经济效益最大化。
▲径流的随机特性：水库天然入库流量是一种随机变量，他的出 现具有偶然性。
▲调度的多阶段性：水库在循环周期内，不同的运行阶段有不同 的调度方式。
▲运用的多目标性：水库一般度有综合利用任务，如防洪、发电、 航运、灌溉、供水等，其相互之间会产生制约、影响。
▲水库结构的复杂性：库容曲线、机组出力曲线、孔洞泄流曲线 的非线性关系等。
在计算机系统运用中加入人工干预----水 库调度自动化。
第二节 我国水库防洪发电调度现状
一、水情自动测报系统 二、气象信息采集 三、通讯现状 四、洪水预报调度现状 五、计算机利用现状 六、水文历史数据库现状
大区电网调度中心
大型火电厂、 水电厂和核电厂 省调度中心
中型火电厂、 水电厂和核电厂 梯形水电站控制中心
地区调度所
地方火电和水电
县级调度所
国家调度中心
大区电网调度中心
省调度中心 地区调度所 县级调度所
大区电网调度中心 主网枢纽变电所 （500kv以上） 省调度中心 省直接调度变电站 枢纽变电站
地区调度所
二、调度系统运行状态及相应的调度控制
增加机 组出力重
新并列
正常状态
满足
满足所有约束条 件，有一定的旋
转备用
恢复状态
警戒状态
依然满足约 束条件，备 用减少很多
系统崩溃
不满足所有约束 条件，系统解 列，切除负荷
紧急状态
只满足等式约束 条件，如发生短 路或者大机组退
出
第七节、水库调度自动化
1.水库调度调度自动化是如何实现的
日程调度实时操作规则等。
4、水库调度的特点 ▲经济效益：对企业而言，经济效益最大化。
▲径流的随机特性：水库天然入库流量是一种随机变量，他的出 现具有偶然性。
▲调度的多阶段性：水库在循环周期内，不同的运行阶段有不同 的调度方式。
▲运用的多目标性：水库一般度有综合利用任务，如防洪、发电、 航运、灌溉、供水等，其相互之间会产生制约、影响。
▲水库结构的复杂性：库容曲线、机组出力曲线、孔洞泄流曲线 的非线性关系等。
水文水利计算第十章水库防洪调节计算-PPT课件
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。
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。
• 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。
水文学设计洪水计算PPT课件
洪水资料的审查，以保证资料的可靠性、 一致性和代表性；
❖ 选样，从每年洪水中选取符合要求的洪 峰流量和洪量，组成各自的统计系列；
频率计算，求出设计洪峰和设计洪量 （与设计径流的不同之处是要对特大值洪水进行 相应的处理）
求设计洪水过程线
第14页/共93页
1. 计算步骤： 1）洪水样本的选择
河流一年内要发生多次洪水，每次都不同， 因此如何从历年的洪水系列资料中选取表征洪水 特征值的样本，是设计洪水的一个首要问题。对 水利水电工程而言，一般采用“年最大值法”， 即每年只选一最大的特征值作为样本点。
加入1963年实测特大 洪水Q m=12000 m3/s后 计算结果
第23页/共93页
特大洪水：
指在洪水系列中，比一般洪水大得多的稀 遇洪水，一般为历史洪水，可以经过调查考证 取得，它也可以出现在实测系列中，均称之为 特大洪水。
将特大洪水与实测洪水共同组成一洪水系 列(样本)，如何进行频率计算？
关键是对特大洪水的处理，即在经验频率 计算、统计参数估计等方面采取有别于一般洪 水的计算方法。
按正常运用洪水标准计算的洪水称为设计 洪水，用它确定水利水电工程的设计洪水位， 设计泄流量等。
第10页/共93页
非常运用的洪水标准(校核标准) ：
出现超过这种标准的洪水，水利工程的某 些正常工作可以暂时破坏，如允许消能设施和 一些次要建筑物部分损坏，但必须确保主要水 利工程建筑物安全或不允许发生河流改道等重 大灾害性后果，则这种情况为“非常运用条 件”。
防洪标准
洪水频率 重现期 （％） （年）
重大城镇 重大工业区 >500 重要城市 重要工业区 100~500 中等城市 中等工业区 2~100 一般城市 一般工业区 5~10
❖ 选样，从每年洪水中选取符合要求的洪 峰流量和洪量，组成各自的统计系列；
频率计算，求出设计洪峰和设计洪量 （与设计径流的不同之处是要对特大值洪水进行 相应的处理）
求设计洪水过程线
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1. 计算步骤： 1）洪水样本的选择
河流一年内要发生多次洪水，每次都不同， 因此如何从历年的洪水系列资料中选取表征洪水 特征值的样本，是设计洪水的一个首要问题。对 水利水电工程而言，一般采用“年最大值法”， 即每年只选一最大的特征值作为样本点。
加入1963年实测特大 洪水Q m=12000 m3/s后 计算结果
第23页/共93页
特大洪水：
指在洪水系列中，比一般洪水大得多的稀 遇洪水，一般为历史洪水，可以经过调查考证 取得，它也可以出现在实测系列中，均称之为 特大洪水。
将特大洪水与实测洪水共同组成一洪水系 列(样本)，如何进行频率计算？
关键是对特大洪水的处理，即在经验频率 计算、统计参数估计等方面采取有别于一般洪 水的计算方法。
按正常运用洪水标准计算的洪水称为设计 洪水，用它确定水利水电工程的设计洪水位， 设计泄流量等。
第10页/共93页
非常运用的洪水标准(校核标准) ：
出现超过这种标准的洪水，水利工程的某 些正常工作可以暂时破坏，如允许消能设施和 一些次要建筑物部分损坏，但必须确保主要水 利工程建筑物安全或不允许发生河流改道等重 大灾害性后果，则这种情况为“非常运用条 件”。
防洪标准
洪水频率 重现期 （％） （年）
重大城镇 重大工业区 >500 重要城市 重要工业区 100~500 中等城市 中等工业区 2~100 一般城市 一般工业区 5~10
工程水文及水利计算PPT幻灯片课件
22
5-5 缺乏实测径流资料时设计年径流量及其年内 分配的分析计算 2、等值线图法
多年平均年径流深等值线图 应用 通过形心插值：在小流域中，流域内通过的等值线很少，可 按通过流域形心的直线距离比例内插法，计算流域平均径流 深。
23
5-5 缺乏实测径流资料时设计年径流量及其年内 分配的分析计算
20
5-5 缺乏实测径流资料时设计年径流量及其年内 分配的分析计算 2、等值线图法
多年平均年径流深等值线图 绘制 为了消除流域面积这一非区域性因素的影响，等值线图总是 以径流深（毫米）或径流模数（升·秒-1 ·公里-2）来表示。 绘制气候特征值（如降雨量、蒸发量）等值线图时，是把各 观测值点注在地图中各对应观测点的位置上。
26
5-5 缺乏实测径流资料时设计年径流量及其年内 分配的分析计算
2、等值线图法
年径流Cv值的估算
年径流深的Cv值，也有等值线图可供查算，方法与年径流均 值估算方法类似，但可更简单一点，即按比例内插出流域重 心的Cv值就可以了。 大流域：一般具有长期的实测资料，很少用等值线图； 中流域：精度一般较高，具有很大的实用价值； 小流域：误差很大，且由等值线图查得的Cv值有可能偏小。 因为绘制等值线图时主要依据的是中等流域的资料，一般来 说流域越大，径流变化越均匀， Cv值越小。
18
5-5 缺乏实测径流资料时设计年径流量及其年内 分配的分析计算 2、等值线图法
原理 影响水文特征值的因素分类：
当影响水文特征值（如洪峰流量、特征水位等）的因素主要 是非区域性因素（如流域面积、河床下切深度等）时，则该 特征值不随地理坐标而连续变化，就无法作出它的等值线图；
对于同时受区域性和非区域性两种因素影响的特征值（如年 径流总量等），在消除非区域性的影响后，才能得出该特征 值的地理分布规律。
5-5 缺乏实测径流资料时设计年径流量及其年内 分配的分析计算 2、等值线图法
多年平均年径流深等值线图 应用 通过形心插值：在小流域中，流域内通过的等值线很少，可 按通过流域形心的直线距离比例内插法，计算流域平均径流 深。
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5-5 缺乏实测径流资料时设计年径流量及其年内 分配的分析计算
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5-5 缺乏实测径流资料时设计年径流量及其年内 分配的分析计算 2、等值线图法
多年平均年径流深等值线图 绘制 为了消除流域面积这一非区域性因素的影响，等值线图总是 以径流深（毫米）或径流模数（升·秒-1 ·公里-2）来表示。 绘制气候特征值（如降雨量、蒸发量）等值线图时，是把各 观测值点注在地图中各对应观测点的位置上。
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5-5 缺乏实测径流资料时设计年径流量及其年内 分配的分析计算
2、等值线图法
年径流Cv值的估算
年径流深的Cv值，也有等值线图可供查算，方法与年径流均 值估算方法类似，但可更简单一点，即按比例内插出流域重 心的Cv值就可以了。 大流域：一般具有长期的实测资料，很少用等值线图； 中流域：精度一般较高，具有很大的实用价值； 小流域：误差很大，且由等值线图查得的Cv值有可能偏小。 因为绘制等值线图时主要依据的是中等流域的资料，一般来 说流域越大，径流变化越均匀， Cv值越小。
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5-5 缺乏实测径流资料时设计年径流量及其年内 分配的分析计算 2、等值线图法
原理 影响水文特征值的因素分类：
当影响水文特征值（如洪峰流量、特征水位等）的因素主要 是非区域性因素（如流域面积、河床下切深度等）时，则该 特征值不随地理坐标而连续变化，就无法作出它的等值线图；
对于同时受区域性和非区域性两种因素影响的特征值（如年 径流总量等），在消除非区域性的影响后，才能得出该特征 值的地理分布规律。
工程水文及水利计算-第10讲
6-3 设计洪水过程线的推求
2、典型洪水过程线的放大
➢ 同频率放大法
洪峰放大倍比为：
最大1d洪量放大倍比 为： 最大3d洪量中除最大1d外，其 余两天的放大倍比为：
6-3 设计洪水过程线的推求
2、典型洪水过程线的放大
➢ 同频率放大法
时段划分视过程线的长度而 定，但不宜太多，一般以3段 或4段为宜。由于各时段放大 倍比不相等，放大后的过程 线在时段分界处出现不连续 现象，此时可徒手修匀，修 匀后仍应保持洪峰和各时段 洪量等于设计值。
1 天 ３天 ７天
P=1%的设计值
2610
1525 2874 3873
典型过程线的相应值 1810
1083 1895 2565
K Qm
2610 1810
1.3
K 31
2874 1525 1895 1083
1.66
K 73
3873 2874 2565 1895
1.49
➢ 同倍比放大法
采用同倍比放大时，若放大后洪峰或某时段洪量超过 或低于设计很多，且对调洪结果影响较大时，应另选 典型。
6-3 设计洪水过程线的推求
2、典型洪水过程线的放大
➢ 同频率放大法与同倍比放大法的比较
用同频率放大法求得的洪水过程线，比较符合设计标准， 计算成果较少受所选典型不同的影响，但改变了原有典型 的雏形，适用于峰量均对水工建筑物防洪安全起控制作用 的工程。
放大典型洪水过程线时，根据工程和流域洪水特性， 可选用同频率放大法或同倍比放大法。
6-3 设计洪水过程线的推求
1、典型洪水过程线的选择
典型洪水过程线是放大的基础，从实测洪水资料中选 择典型时，资料要可靠，同时应考虑下列条件：
工程水文学第十章城市防洪与排水
5．设立各种类型的控制性闸坝， 进行人工调节，影响城市径流过程；
6．来自城市外的引水和城市本 身污水排放，造成径流水量和水质的 变化。
Q 城市化后
城市化前 t
图9－1 同等降雨下城市化前后洪水过程线比较
城市河道
控制性水闸
引水闸
河流污染
第二节 城市防洪与排水措施
一、城市地区的洪水问题
第一，城市本身暴雨引起的洪水。这是城市 排水面临的问题。
径流系数 0.6－0.8 0.5－0.7 0.4－0.6 0.3－0.5
除了下垫面不透水程度，径流系数大小还与降雨 特性、土壤含水量、地下水埋深等特性有关。因此，
市政部门常用的暴雨公式形式为：
i＝ 167A（1＋C LgT）/（t＋B）n
式中, T — i — 平均雨强，L／（s·hm2 A、B、C、n — 暴雨公式的参数。
城市热岛现象会对水汽蒸发、空气对流
城区工厂生产，交通运输，人们日常活 动使得城市上空大气中尘埃比天然情况下高出 几倍至几千倍，使得城市空气污染加重，为城 区降水提供了更多的凝结核。城市化尤其使对 流层气象活动增加，引起局部区域降水增大。
城市化往往是一个长期过程，气候变化
1．大规模建造房屋，铺砌道路，使下垫 面不透水性大大增加，其结果是下渗量和蒸发 量减少，而地表径流和径流总量增加，洪峰流 量加大；
流域集流时间τ 由下式计算
τ ＝ tc + mtf
式中,tc — 管道入水口坡面汇流时间，min； tf — 上游管道管流时间，min； m — 延缓系数，管道m＝2，明渠m＝1.2
计算坡面汇流时间的公式： （1）运动波法公式
tc＝1.359 L0.6 n0.6 i－0.4 J－0.3