调洪计算计算的基本方法

q ~ V t q 2
q
时间t
Q
(Q1+Q2)/2 q
V/t+q/2
0 12 24 36 48 60 72 84 96 108
10 140 710 279 131 65 32 15 10 10
75 425 495 205 98 49 24 13 10
10 18 110 244 230 181 137 100 75 60
V
0.5 4 10 23 45 77.5 119
V
247 276 307 340 378 423
q
10 214 586 1068 1638 2280
115
125
234
401
（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 t 0 12 24 36 38 48 (H) 12 12 12 2 10 Q m3/s
5 70 477 862 823 691 559 446 359 294
750 700 650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 20

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。
（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 t 0 12 24 36 38 48 (H) 12 12 12 2 10 Q m3/s
10 140 710 279 250 131
q m3/s
10
V 104m3
247
Z m
116
6.水库调洪计算试算法
（已知条件）：
Z
水 库 容 积 曲 线 75 80 85 90 95 100 105
120 4
122 6
124 8
126 10
泄流能力q 库容V
3
10
214 276
586 307
1068 340
1638 378
2280 423
4 247
2500 2000
泄流能力q
y = 13.296x - 3401.6 R2 = 0.991
1500 1000 500 0 240
水库蓄泄曲线
290
库水位Z 库容V
75 0.5
80 4
85 10
90 23
95
100
105 119
115 234
125 401
45 77.5
130 120 110
水位Z
100 90 80 70 0 100
水库库容曲线
200 库容V
300
400
500
蓄泄曲线q—— V计算表
库水位Z 堰顶水头H
1 116 2 0
118 2
10 140 710 279 250 131
q m3/s
10
V 104m3
247
Z m
116
第四章 水库防洪计算
第二节 水库调洪计算的 原理和方法

例题： 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，库容曲线值 列于下表，试绘制其蓄泄曲线q~ V。
总库 容 247 262 276 291 307
堰顶 以上 库容 0 15 29
V/t 0 348
q 10 82
q/2 5 41 107 192 293
V/t+q/2 5 389 779 1212 1683
672 214
44 1020 384 60 1390 586
700 600 500 400 300 200 100 0 0 500 1000 V/t+q/2 1500 2000
60
5、推求设计调洪库容和设计洪水 位
总库容：V=279.32 堰顶以下库容：247 所以设计调洪库容：V=279.32-247=32.32 在Z~ V曲线上查得：Z=118.21m

四、辅助线法（

q ~
V t

） 2
q
原理：
库水 位Z 116 117 118 119 120
堰顶 水头 H 0 1 2 3 4
y = 13.296x - 3401.6 R2 = 0.991
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；

1.水库水量平衡方程

2.水库蓄泄方程（蓄泄曲线）
常用的计算方法有：试算法、半图解法、 简化三角形法等。

三、试算法（无闸溢洪道）
步骤： 1、根据库容曲线Z~ V和拟定的泄洪建筑物类 型、尺寸，用水力学公式计算和绘制水库的蓄 泄曲线q~ V。 2、分析确定调洪开始时的起始条件，即起调 水位和与之相应的库容、下泄流量。 3、从调洪开始，按试算法列表解算各时段末 的库容V2、下泄流量q2。 4、将入库洪水Q~ t 线和计算的下泄流量过程 q~ t 线点绘在一张图上，若计算的最大下泄流 量qm正好是两线的交点，则计算的qm正确，否 则，应改变计算时段进行试算，直至计算的qm 正好是二线的交点为止。
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
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：
340 库容V
390
440
二、水库调洪计算基本原理

基本原理：水库调洪是在水量平衡和动 力平衡（水力学中的连续方程和运动方 程）的支配些进行的。水量平衡可表示 为水库水量平衡方程，动力平衡可由水 库蓄泄方程（蓄泄曲线）来反映。从起 调开始，逐时段连续求解这两个方程， 即可由入库流量过程Q~ t求得出库流量 过程q~ t。

2500
1、推求水库蓄泄曲线
2000
泄流能力q
1500 1000 500 0 240 290 340 库容V 390 440
2、确定调洪的起始条件
起调水位：116m，与之相应的库容
V1=247（1000000m3）下泄流量 q1=10m3/s。
3、推求下泄流量过程线q~ t
时 间t 1
库水位Z
堰顶水头H 泄流能力q 库容V
m
m m3/s
116
0 10
118
2 214 276
120
4 586 307
122
6 1068 340
124
8 1638 378
126
10 2280 423
104m3 247
泄流 能力 q (m3/s)
2500 2000 1500 1000 500 0 240 290 340 水库蓄泄曲线 库容V 390 440
下泄流量过程线
0 2 4 6 8 10121416182022242628303234363840424446485052 t(h)
4、最大下泄流量计算
时 间t 1
时 段 2
Q
3
(Q1+Q2) (Q1+Q2)*t /2 /2 q 4 5 6
(q1+q (q1+q2) 2)*t/ /2 2 7 8
1.9 250
6.86 230
245 1.76 279.32 118.2
240 8.64 277.54 118.1
48 10 131 190.5
800 700 600 500
Q,q
设计洪水过程线
Q-t q-t
400 300 200 100 0 0 10 20 30 t(h) 40 50
下泄流量过程线
• 例题： 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116m，堰顶净宽B=45m,堰流系数M1=1.6。库 容曲线值列于下表，试绘制其蓄泄曲线q~V。
库水位Z 库容V
75 0.5
80 4
85 10
90 23
95
100
105 119
115 234
125 401
45 77.5
蓄泄曲线q——V计算表
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
• q1=εmBh1
2 gh 1
表面溢流 孔口溢流
• q1=μω
2 gh 1
• 思路：在运行管理阶段，ε,m,B,μ,ω都已经确定，下泄流量q不水头直接相 关，而水头不水库蓄水量相关；q=f(v)
• q=f(v)
•
蓄泄曲线
水量平衡方程
∆ ∆ 1/2（Qt+Qt+1）t-1/2（qt+qt+1）t=Vt+1-Vt
时 段 2
Q
3
(Q1+Q2) (Q1+Q2)*t /2 /2 q 4 5 6
(q1+q (q1+q2) 2)*t/ /2 2 7 8
V
9
Z
10
0
10 75 425 3.24
10 20
247
116
12 12 140 24 12 710
ຫໍສະໝຸດ Baidu
15 0.65 249.59 116.2 62.5 2.7 265.26 117.2
（2）用Vt+1，查蓄泄曲线q=f(v) ,得q't+1； （3）若 qt+1-q't+1 ≤ε，则第一计算时段试算成功，进入第二 时段试算，取其qt=q't+1，以此类推； （4）若 q't+1-q''t+1 >ε，则第一计算时段试算失败，返回（1） 重新假设 qt+1=(q''t+1+q)/2,
水库洪水调节计算
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
V
9
Z
10
0
10
75 425 3.24
10
20
247
116
12 12 140 24 12 710
15 0.65 249.59 116.2 62.5 2.7 265.26 117.2
18.37 105
36 12 279 494.5
21.37 240 172.5 7.45 279.18 118.2
38
2 250 264.5
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
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；