第二讲 水库兴利调节计算

XP
Wuhan University 武汉大学水电学院
（二）水库容积曲线 静库容：在假定入库流量为零时，蓄在水库内的水体为静止 (即流速为零)时，所观察到的水静力平衡条件下的自由水面。 动库容：如有一定入库流量(水流有一定流速)时，静库容相 应的坝前水位水平线以上与洪水的实际水面线之间包含的楔 形库容称为动库容。 动库容曲线：以入库流量为参数的坝前水位与计入动库容的 水库容积之间的关系曲线。 一般情况下，按静库容进行径流调节计算，精度已能满足 要求。 但在需详细研究水库回水淹没和浸没问题或梯级水库衔接 情况时应考虑回水影响。 对于多沙河流，泥沙淤积对库容有较大影响，应按相应设 计水平年和最终稳定情况下的淤积量和淤积形态修正库容曲 线。
（二）水库容积曲线 绘制：首先将水库面积曲线中的水位分层，其次，自河底向 上逐层计算各相邻高程之间的容积。
XP
Wuhan University 武汉大学水电学院
（二）水库容积曲线 假设水库形状为梯形台，则各分层间容积计算公式为： ∆V =(Fi + Fi Fi+1 +Fi+1） ∆Z / 3 ∆V = (Fi + Fi +1 )∆Z / 2 或 式中,△V--相邻高程间库容（m3）; △V--高程间距（m） Fi、Fi+1——相邻两高程的水库水面面积（m2）。
E水 = αE器
Wuhan University
E陆 = h0 − y0
XP
武汉大学水电学院
蒸发资料的选用:蒸发资料充分，应选用与来、用水系列一致 的蒸发损失系列;蒸发资料缺乏时，采用年最大蒸发量，取多 年平均的年内分配。
Wuhan University
（二）渗漏损失 水库的渗漏损失包括： （ l）通过能透水的坝身 ( 如土坝、堆石坝等 ) 的渗漏，以及 闸门、水轮机等的漏水； （2）通过坝基及绕坝两翼的渗漏； （3）通过库底、库周流向较低的透水层的渗漏。
Wuhan University
自下而上按
V = ∑ ∆Vi
i =1
n
依次叠加，即可求出各水位对应的库容，
XP
武汉大学水电学院
（二）水库容积曲线 水库总库容的大小是水库最主要指标。通常按此值的大小， 把水库划分为下列五级： 大Ⅰ型——大于 l0亿 m3； 大Ⅱ型——l～10亿 m3； 中 型——0.1～l亿 m3； 小Ⅰ型——0.01～0.1亿 m3； 小Ⅱ型——小于0.01亿 m3。 水库容积的计量单位: m3 (m3/s)·Δt 用 (m3/s)·Δt 表示主要是为了能与来水的流量单位直接对 应，便于调节计算。Δt是单位时段，可取月、旬、日、时。 如 1(m3/s)· 月表示 lm3/s 的流量在一个月（每月天数计为 30.4天）的累积总水量，即 l (m3/s)·月＝30.4×24×3600＝2.63×106 m3
XP
Wuhan University 武汉大学水电学院
（三）防洪限制水位和结 合库容 防洪限制水位：水库在汛 期为兴利蓄水允许达到的 上限水位，又称为汛期限 制水位。 它是在设计条件下，水库 防洪的起调水位。该水位 以上的库容可作为滞蓄洪 水的容积。 若防洪限制水位低于正常 蓄水位，则将这两个水位 之间的水库容积称为结合 库容。 汛期它是防洪库容的一部 分，汛后又可用来兴利蓄 水，成为兴利库容的组成 部分。
XP
Wuhan University 武汉大学水电学院
XP
Wuhan University 武汉大学水电学院
（一）水库面积曲线 绘制：一般可根据 l/10000～l/5000比例尺的库区地形图， 用求积仪(或按比例尺数方格)计算不同等高线与坝轴线所围 成的水库面积(高程的间隔可用l,2或5m)，然后以水位为纵 座标，以水库面积为横坐标，点绘出水位～面积关系曲线， 如图所示。
Wuhan University 武汉大学水电学院
（一）死水位和死库容 死水位：水库在正常运用 情况下，允许消落的最低 水位。 死库容：死水位以下的水 库容积。 确定死水位的主要因素： （ 1 ）保证水库有足够的能 发挥正常效用的使用年限 ( 俗称水库寿命 ) ，特别应 考虑部分库容供泥沙淤积。 （ 2 ）保证水电站所需要的 最低水头和自流灌溉必要 的引水高程。 （ 3 ）库区航运和渔业的要 求。
武汉大学水电学院
因淹没和浸没而迁移的对象或防护措施都将按规定 标准给予补偿。此补偿费用和水库淹没范围内的各种 资源的损失统称为水库淹没损失，计入水库总投资内。
（二）水库的淤积 建库后，随着库区水位的抬高，水面加宽，水深增大，过水 断面扩大，水力坡降变缓，水流速度减小，降低了水流挟沙能 力，导致大量泥沙在库区沉淀淤积。 1.水库的淤积年限 水库正常工作的年限称为水库寿命，即水库的使用年限。水 库的淤积年限指淤积不影响有效库容和航运的年限，不小于水 库使用年限。 V沙，总 = TV沙，年 2.泥沙淤积量计算 ρ 0 w0 m V沙，年 = 考虑悬移质: (1 − P )γ 考虑悬移质和推移质: (1 + α )ρ 0 w 0 m V 沙，年 = + V塌 (1 − P )γ 式中,T—水库使用寿命；V沙，年—年淤积量；P—空隙率，一般 P=0.3～0.4；Υ— 干容重； m— 沉积率；α─推移质淤积量与 悬移质淤积量之比，一般平原河流α=1％～ 10％，山溪河流 α=15％～30％。V塌─库岸平均年坍塌量，m3/年。
XP
武汉大学水电学院
（三）结冰损失 结冰损失：指严寒地区冬季水库水面形成冰盖，随着供水期水 库水位的消落，一部分库周的冰层将暂时滞留于水库周边岸上， 而引起水库蓄水量的临时损失。 这项损失一般不大，可根据结冰期库水位变动范围的面积 及冰层厚度估算。
XP
Wuhan University 武汉大学水电学院
Wuhan University
三、水库的水量损失 水库建成蓄水后的水量损失，主要包括蒸发损失和渗透损失， 在寒冷地区还有可能有结冰损失。 （一）水库的蒸发损失 计算时段Δt（年、月）水库的蒸发损失：指由陆面面积变为 水面面积所增加的额外蒸发量（以m3计），即
∆ W蒸 = 1000 (E 水 − E陆 )(F库 − f
XP
Wuhan University 武汉大学水电学院
（二）正常蓄水位和兴利 库容 正常蓄水位：在正常运用 条件下，水库为了满足设 计的兴利要求，在开始供 水时应蓄到的水位。 兴利库容：正常蓄水位到 死水位之间的库容，又称 调节库容或有效库容。 消落深度：正常蓄水位与 死水位之间的深度，又称 为工作深度。 溢洪道无闸门时，正常 蓄水位就是溢洪道堰顶的 高程； 当溢洪道有闸门时，多 数情况下正常蓄水位也就 是闸门关闭时的门顶高程。
)
式中：E水--库区水面蒸发强度（mm）； E陆--库区陆面蒸发强度（mm）； F库--水库平均水面面积（km2）； f-- 建 库 前 库 区 原 有 天 然 河 道 水 面 及 湖 泊 水 面 面 积 （km2）； 1000--单位换算系数，1mm•km2=103 m3。
XP
武汉大学水电学院
水面蒸发：可根据水库附近蒸发站或气象站蒸发资料折算成自 然水面蒸发，即 式中：E器——水面蒸发皿实测水面蒸发(mm)； α ——水面蒸发皿折算系数，一般为0.65～0.80。 陆面蒸发：尚无较成熟的计算方法，在水库设计中常采用多 年平均降雨量h0和多年平均径流深y0之差，作为陆面蒸发的估 算值。
第十一章 水库兴利调节计算
Wuhan University
摘
要
兴利调节是水库针对用水部门（如灌溉、发电、 给水、航运等）的需要而进行的调节。在规划设计 阶段，根据水库的来水，在一定的兴利用水和供水 保证率的要求下，经调节计算就可求得水库的兴利 库容。
XP
武汉大学水电学院
第十一章 水库兴利调节计算
目
四、库区淹没、浸没和水库淤积 （一）库区淹没、浸没 在河流上建造水库将带来库区的淹没和库区附近土 地的浸没，使库区原有耕地及建筑物被废弃，居民、 工厂和交通线路被迫迁移改建，造成一定的损失。
Wuhan University
XP
淹没通常分为经常性淹没和临时性淹没两类： 经常性淹没区域，一般指正常蓄水位以下的库区； 临时性淹没区域，一般指正常蓄水位以上至校核洪 水位之间的区域。
Wuhan University
录
第一节 水库及其特性 第二节 设计保证率和设计代表年 第三节 径流调节的作用及分类 第四节 径流调节原理 第五节 径流调节时历列表法 小 结
XP
武汉大学水电学院
第一节
水库及其特性
一、水库特性曲线 水库：指在河道、山谷等处修建水坝等挡水建筑物形成蓄集 水的人工湖泊。 水库作用：拦蓄洪水，调节河川天然径流和集中落差。 水库类型：河道型、湖泊型。 水库特性曲线：反映水库地形特征的曲线。 水库水位～面积关系曲线，简称为水库面积曲线。 定义：水库面积曲线是指水库蓄水位与相应水面面积的关 系曲线。面积曲线反映了水库地形的特性。 水库水位～容积关系曲线，简称为水库容积曲线。 定义：它是水库面积曲线的积分曲线，即库水位与累积容 积的关系曲线，也称为水库库容曲线。
武汉大学水电学院
Wuhan University
XP
武汉大学水电学院
[例] 三峡工程，正常蓄水位175m，防洪限制水位145m， 枯季 消落最低水位155m，100年一遇洪水位166.9m，设计洪水 位(1000一遇)175m，校核洪水位180.4m，坝顶高程185m。 总库容393亿m3(175m以下)，兴利库容165亿m3， 防洪库 容221.5亿m3，水库库面面积1084km2。
XP
Wuhan University 武汉大学水电学院
（四）防洪高水位和防洪 库容
Wuhan University
XP
水库遇到下游防护对象的 设计标准洪水时，坝前达 到的最高水位称为防洪高 水位。 该水位至防洪限制水位间 的水库容积称为防洪库容。