第三章调洪计算
水库调洪演算的原理和方法
精选ppt
11
水利水能规划
水库调洪计算的半图解法
Z (m)
因此，可根据选定的计 算时段△t，已知的水库容 积关系曲线，以及根据水力 学公式算出的水位下泄流量 关系曲线，事先计算并绘制 曲线组：
Vq f1(Z) t 2
f2(Z)
V t
q 2
f3(Z) q
精选ppt
f3 (Z )
f1(Z )
f2 (Z )
精选ppt
7
水利水能规划
三、水库调洪计算方法
Q、q(m3/s) Q、q(m3/s)
Q~t qmax q~t
Q~t qmax q~t
t (min)
t△1t'tt2
t (min)
qm是两线的交点则精选计pp算t 正确；否则在t1，t2之间计算qm。 8
水利水能规划
三、水库调洪计算方法
1、列表试算法
（1）由Z~V曲线、泄流计算公式推求q~V曲线。
精选ppt
2
水利水能规划
二、水库调洪计算的基本方程
Q、q(m3/s)
1、水量平衡方程
Qi+1
Q~t
Q 1 2Q 2 tq1 2q2tV 2V 1 Qi
qi+1
Q ~ t q1、V1 t
qi
qmax q~t
V2-V1
q2、V2
△t
ti ti+1
t (min)
水库水量平衡示意图
一个方精程选p两pt 个未知数没有办法求解
精选ppt
37
水利水能规划
入库洪水：从水库周边汇入水库（包括入库断面）的 洪水。
流域分水线
入库洪水
区间陆面
A
第3章 洪水调节讲解
第二节
水库调洪计算的原理
1.水库水量平衡方程
在某一时段内，入库水量减去出库水量，应等于该时 段内水库增加或减少的蓄水量。水量平衡方程为： Q
Q2
Q(t) q(t)
Q1 ⊿V q1 ⊿t q2
t1
t2
t
2.蓄泄方程 泄流能力：指该水头下泄洪建筑物可能通过 的最大流量，是实际泄流量的上限。
在溢洪道型式、尺寸一定的情况下，取决于堰 顶水头H，即 其q=f(H) 。对于无闸或闸门全开的 表面式溢洪道，下泄流量按堰流公式计算；深水式 泄洪洞的下泄流量按有压管公式计算。当水库内水 面坡降较小，可视为静水面时，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为蓄 水量V的函数，即 q＝f(H) 或q＝f(V)。
对于狭长的河川式水库，在通过洪水流量时，由于回水的 影响，水面常呈现明显的坡降。在这种情况下，按静库容曲线 进行调洪计算常带来较大的误差，因此为了满足成果精度的要 求，必须采用动库容进行调洪计算。
第三节 水库调洪计算的列表试算法 解题步骤： 1)根据库区地形资料，绘制水库水位容积关系曲 线Z～V，并根据既定的泄洪建筑物的型式和尺寸，由 相应的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V1和 q1，由入库洪水过程线Q(t)查得Q1、Q2；然后假设一个 q2值，根据水量平衡方程算得相应的V2值，由V2在q～V 曲线上查得q2，若二者相等，即为所求。否则，应重 设q2，重复上述计算过程，直到二者相等为止。 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)。
第三章 洪水调节
调洪计算列表试算法
调洪计算列表试算法调洪计算列表试算法是一种用于计算调洪方案的方法，它可以帮助工程师和决策者预测洪水发生时的水位、流量和调洪方案等重要参数。
在这篇文章中，我们将介绍调洪计算列表试算法的原理、步骤和应用。
一、调洪计算列表试算法的原理调洪计算列表试算法是基于流量-水位关系曲线的一种计算方法。
它通过将不同流量下的水位与设计水位进行比较，确定不同流量下的调洪方案。
该算法主要包括以下几个步骤：1. 根据历史洪水数据和水文特征，确定不同设计流量下的水位-流量关系曲线。
这一步需要对洪水历史数据进行分析和处理，确定洪水频率分析方法，并根据洪水频率曲线确定设计流量。
2. 利用水位-流量关系曲线，计算不同流量下的水位。
根据设计流量，通过插值或者拟合方法，计算出对应的水位。
3. 将计算得到的水位与设计水位进行比较，确定调洪方案。
当计算得到的水位低于设计水位时，可以采取相应的调洪措施，如打开闸门、提高堤坝等。
当计算得到的水位高于设计水位时，需要进一步评估是否需要调整调洪方案。
4. 进行试算和评估。
根据确定的调洪方案，进行试算和评估，包括计算不同流量下的水位、流量和调洪效果等。
调洪计算列表试算法主要包括以下几个步骤：1. 收集洪水历史数据和水文特征。
通过收集洪水历史数据和水文特征，包括洪水发生时间、洪峰流量、洪水过程等，建立洪水频率分析的基础。
2. 分析洪水频率曲线。
利用收集的洪水历史数据，进行统计分析，计算不同洪水频率下的设计流量。
通过洪水频率曲线的绘制和拟合，得到流量-水位关系曲线。
3. 计算不同流量下的水位。
根据流量-水位关系曲线，计算不同流量下的水位。
可以使用插值或者拟合方法，得到对应的水位。
4. 比较水位和设计水位。
将计算得到的水位与设计水位进行比较。
当计算得到的水位低于设计水位时，确定调洪方案。
当计算得到的水位高于设计水位时，需要进一步评估调洪方案。
5. 进行试算和评估。
根据确定的调洪方案，进行试算和评估。
计算不同流量下的水位、流量和调洪效果等。
水库调洪演算的原理和方法
V t
q 2
f2 (Z )
V t
q 2
f3(Z) q
f3 (Z )
f1(Z )
f2 (Z )
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
水利水能规划
水库调洪计算的半图解法
V调=Vm-V汛限
Vm
Z~V
Zm
【例 题】
水利水能规划
【补偿调节】
水库
QB=q+Q区
Q
A
QB
qB
坝址
Q区 6h
防
洪
保
护 区
河流
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
【补偿调节】
水库
QB=q+Q区
Q
A
QB
qB
坝址
水利水能规划
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
第十四章 水库防洪计算
水利水能规划
• 三、有闸溢洪道水库的防洪计算
水利水能规划
水利水能规划
• 四、具有非常泄洪设施水库的防洪计算
调洪计算课程设计心得
调洪计算课程设计心得一、课程目标知识目标：通过对调洪计算的学习，使学生掌握水库调洪的基本原理，理解调洪计算的数学模型和关键参数，掌握调洪计算的步骤和方法。
具体包括：1）了解水库调洪的意义和作用；2）掌握水库调洪的基本概念和参数；3）掌握调洪计算的常用方法。
技能目标：培养学生运用数学模型解决实际问题的能力，提高学生运用调洪计算方法分析和解决水库调洪问题的能力。
具体包括：1）能够运用所学知识建立调洪计算的数学模型；2）能够根据实际情况选择合适的调洪计算方法；3）能够熟练运用计算工具进行调洪计算。
情感态度价值观目标：激发学生对水利工程建设的兴趣，培养学生的环保意识和水资源保护意识，使学生在学习过程中形成科学、严谨的学习态度。
具体包括：1）增强学生对水利工程重要性的认识；2）培养学生关注水资源保护和生态环境的观念；3）培养学生团结协作、积极探索的精神。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标旨在使学生在掌握调洪计算基本知识的基础上，提高解决实际问题的能力，同时培养他们的情感态度和价值观。
通过具体的学习成果分解，教师可针对不同学生进行有针对性的教学设计和评估，确保课程目标的实现。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括水库调洪的基本原理、数学模型和计算方法。
具体安排如下：1. 水库调洪的基本原理- 水库调洪的意义和作用- 水库调洪的基本概念：洪水、设计洪水、调洪库容等- 水库调洪的制约因素2. 调洪计算的数学模型- 水库调洪的连续方程- 水库调洪的动力方程- 水库调洪的水位流量关系3. 调洪计算方法- 水库调洪的传统方法：静态调洪、动态调洪- 水库调洪的数值方法：差分法、有限元法等- 调洪计算软件的应用教学进度安排：第1周：水库调洪的基本原理第2周：调洪计算的数学模型第3周：调洪计算的传统方法第4周：调洪计算的数值方法及软件应用教学内容与教材关联性说明：本教学内容参照教材《水利计算》第3章“水库调洪计算”相关内容进行组织，确保了科学性和系统性。
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；
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
第三章水库洪水调节及计算培训讲学
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)
调洪计算的目的（研究课题）：
一定的水库 拟定的泄洪建筑物
防洪标准 类型、尺寸 防洪限制水位 入库洪水过程 下游安全泄量
出库 洪水 过程
最大 下泄 流量
防洪 特征 库容
特征 水位
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，进行水库的蓄泄调洪计算， 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。
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。
调洪计算方法
2.4.2 调洪计算方法水库调洪是在水量平衡和动力平衡的支配下进行的，本次计算单辅助线法计算。
水量平衡的数学表达式为：221Q Q +t ∆ -221q q + t ∆=V 2-V 1式中：Q 1，Q 2——时段初、末入库流量，m 3/s ；q 1,q 2——时段初、末出库流量，m 3/s ；V1,V2——时段初、末水库蓄水量，m 3；t ∆——计算时段，t ∆=1h=3600s 。
将水量平衡方程进行变换得到：）（22)2(1112221q t V q Q Q q t V +∆+-+=+∆ 建立q ～2q t V +∆函数关系曲线，绘出q ～2q t V +∆辅助线，连续求出水库的下泄流量过程。
2.4.3 调洪演算成果按照不同频率入库设计洪水过程线，逐时段查算辅助曲线，确定水库出库流量过程。
根据上述入库设计洪水过程线、库容曲线、起调水位进行调洪演算。
本次调洪演算成果见表2-9。
调洪演算成果表2-92.5 坝顶高程计算水库主坝为浆砌石坝，坝顶超高计算公式采用《砌石坝设计规范》（SL25-2006）中公式进行计算：c z b h h H H ++∆＝式中：H ∆——坝顶超高，m ；H b ——波浪高，m ；H z ——风浪中心线至正常蓄水位或校核洪水位的高差，m ；H c ——安全超高，5级坝，设计情况A=0.3m ，校校情况A=0.2m 。
根据当地提供的风速风向资料，水库水面以上10m 高度处，年最大平均风速为16m/s 。
根据《砌石坝设计》（SL25-2006）及《水利水电等级划分及洪水标准》（SL252-2000）有关规定，永久建筑物级别为5级。
根据《砌石坝设计规范》（SL25-2006）波高、波长按官厅公式（C.4.1-1）和（C.4.1-2）计算： ）（11.4.)(0076.03/12020121-=C v gD v v gh o b）（21.4.)(33.015/42020157-=C v gD v v gLm o式中：H b ——波高（当2502020-=v gD时，为累积频率5%的波高h s%；当当100025020-=v gD 时，为累积频率10%的波高h 10%），m ；L m ——平均波长，m ；v 0——计算最大风速（设计情况采用多年平均年最大风速的1.5倍 ，校核情况采用多年平均最大风速），m/s ； D ——风区长度，m ；g ——重力加速度，9.81m/s 2。
第3章 水库洪水调节计算1-5节
•
• • • •
•
蓄洪方程q=f(V)表示闸门开度不变 条件下水库蓄水量与泄洪量间关系； 当属无闸门自由溢洪道时为水库泄 洪能力曲线。 q=f(V)方程或曲线， 可按泄洪设备类型尺寸（或闸门开 度）的水力特性换算制作。若为无 闸门表面泄洪道，其泄洪公式为
• • •
q1 m B 2 g h1
•
目前常用的调洪计算方法主要有列表式算法和半图解法。
第三节 水库调洪计算列表试算法
• 水利规划中，常需要根据水工建筑物的设 计标准或下游的防洪标准，按水文学中介绍 的方法去推求设计洪水流量过程线。对于调 洪计算来说，入库洪水流量过程线及下游所 允许的水库最大泄流量都是已知的。并且对 于初步拟定的方案，汛限水位及泄洪建筑物 的样式尺寸也是确定的。 • 调洪计算就是在这些已知条件下，推求泄 洪的过程线、拦蓄洪水库容和水库水位变化 过程线。
•二.列表试算调洪演算的原理
•对于控制泄流情况，采用列表法十分方便， 具体计算与第二章所述相同。对于自由泄流情 况，则须联解式（3-1）和式（3-2）。然解析 求解不可能，须通过试算求解。对于任意的Δt 时段， Q1、Q2、q1、V1 其已知，欲 求 q2和V2 ，其步骤是，假定V2（或q2）后， 代入式（3-2）可求得q2（或V2），再以此q2 （或V2）代入式（3-1）算得V2（或q2），若 计算的与假定的一致，则试算完成，否则重新 假定V2（或q2），直到满足为止。 •现用例子说明，具体步骤可参看书本P72。
3 2
（3-3）
式中 B — 泄洪道净宽；
h1 — 堰上水头； m — 流量系数；
— 侧收缩系数。
若底孔泄流，则泄流公式为
— 孔口出流面积； — 孔口出流系数。
水库调洪演算的基本原理和方式
（2）推求水库下泄流量过程线q~t。
（a）分析确定起调水位Z1和计算时段。
无闸: Z1=Z堰顶
有闸: Z1=Z限
（b）由起始条件确定Q1、Q2 、V1和q1。
（c）试算(q2~V2~q'2)。
（d）将q2、V2作为下时段的起始条件，推求q~t。
水利水能规划
三、水库调洪计算方法
起始条件 假设q2
？
Z~V
水利水能规划
第三章 洪水调节
第二节 水库调洪计算的原理和方法
水利水能规划
水库调洪计算是确定入库洪水、泄洪建筑物的型式与尺寸、 调洪方式和调洪库容之间的定量关系。
一、水库调洪计算的任务
在水工建筑物或下游防护对象的防洪标准一定的情况下， 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 型式与尺寸、调洪方式等，通过计算，推求水库出流过程、 最大下泄流量、特征库容和水库相应的特征水位。
第一时段初始的Z1、q1、V1各值。
水利水能规划
水库调洪计算的半图解法
0
g
Z(m)
2.
利
f3(Z )
用
e
辅 Z2 助
q2
f
线
在
Z1 a
b
图
上
求
解。
f1 (Z )
d c
下泄流量q（m3/s）
f2 (Z )
f1(Z
)
V t
q 2
f2 (Z )
V t
q 2
f3(Z) q
Q( m 3
/ s ),
V t
水利水能规划
水库调洪计算的半图解法
6.在一张图上点绘Q(t)和q(t)，推求qm。
第三章__水库洪水调节及计算讲解
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。
q 洞 M 2H
3
2
H即为库水位Z与堰顶高程之差
（2）闸孔出流
1
2
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)
自由泄流
无闸门溢洪道泄流
滞洪
调洪任务 蓄洪
当水库有下游防洪任务时，它的 作用主要是削减下泄洪水流量， 使其不超过下游河床的安全泄量。 只削减下泄洪峰流量，基本上不 减少下游洪量。
若水库是防洪与兴利相结合的综 合利用水库，则除了滞洪作用外 还起蓄洪作用。蓄洪既能削减下 泄洪峰流量，又能减少下游洪量。
有时，水库下泄的洪水与下游区间洪水或支流洪水遭遇，相 叠加后其总流量会超过下游的安全泄量。这时就要求水库起 “错峰”的作用，使下泄洪水不与下游洪水同时到达需要防护 的地区。这是滞洪的一种特殊情况。
调洪计算的目的（研究课题）：
一定的水库
拟定的泄洪建筑物
防洪标准 类型、尺寸 防洪限制水位 入库洪水过程 下游安全泄量
出库 洪水 过程
最大 下泄 流量
防洪 特征 库容
特征 水位
水库调洪计算的任务
第三章水库洪水调节解读
泄流量qm、调洪库容Vm和水库最高洪水位Z洪。
3.3 水库调洪计算的列表试算法 ①根据Z～V，Z～q线推求q～V线。 ②选取合适的时段，以秒为单位。 ③决定开始计算的边界条件，Z1，V1，q1。 ④假定时段末的q2，按水量平衡方程求得V2 。
⑤按④计算得的V2，查q～V线得相应的q2与 假定的q2比较，如相等则假定正确，如不相等 重新假定。 ⑥求得正确的q2，V2即做为下一时段之q1，V1， 继续演算。
例题：某水库的泄洪建筑物和尺寸已定，设有
闸门。水库的运用方式是：在洪水来临时，先用闸 门控制q 使等于Q，水库保持汛期防洪限制水位 （38.0m）不变；当Q继续加大，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，情况与无闸门控制 一样。
H0—考虑行近流速v的堰顶水头，非淹没出流 时，H等于库水位与洞口中心高程之差，淹没出流 时，H为上下游水位之差（m）；
ω—泄洪洞洞口的过水断面面积（m2）；
M2—流量系数。
为调洪计算上的方便，常将溢洪道和泄洪洞的 泄流能力公式绘制成蓄泄曲线q—V，其中q为当水 库蓄量V时对应的泄流能力。
从溢洪道和泄洪洞的泄流能力公式可知，对于 一定的泄洪建筑物来说，当行近流速水头不计时， q仅为V的单值函数，即q=f（V）。
q
0
22.5
55
105
⑶无闸滥洪道的水库调洪情况
无闸溢洪道水库的调洪作用
1—入库流量过程线；2—下泄流量过程线；3—库水位过程线
⑷设闸溢洪道的水库调洪情况
有闸溢洪道水库的调洪作用 1—胸墙；2—闸门；3—溢洪道；4—入库流量过程线（相当与下 游防洪标准）；5—下泄流量过程线
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。
调洪计算方法
2.4.2 调洪计算方法水库调洪是在水量平衡和动力平衡的支配下进行的，本次计算单辅助线法计算。
水量平衡的数学表达式为：221Q Q +t ∆ -221q q + t ∆=V 2-V 1式中：Q 1，Q 2q 1,q 2V1,V2t ∆——计算时段，t ∆2)2(12221q Q Q q t V +-+=+∆绘出q ～2q t V +∆辅助线，2-9。
表2-92.5 坝顶高程计算水库主坝为浆砌石坝，坝顶超高计算公式采用《砌石坝设计规范》（SL25-2006）中公式进行计算：c z b h h H H ++∆＝式中：H ∆——坝顶超高，m ；H b ——波浪高，m ；H z ——风浪中心线至正常蓄水位或校核洪水位的高差，m ；H c ——安全超高，5级坝，设计情况A=0.3m ，校校情况A=0.2m 。
根据当地提供的风速风向资料，水库水面以上10m 高度处，年最大平均风速为16m/s 。
根据《砌石坝设计》（SL25-2006）及《水利水电等级划分及洪水标准》（SL252-2000）有关规定，永久建筑物级别为5级。
根据《砌石坝设计规范》（SL25-2006）波高、波长按官厅公式（C.4.1-1）和（C.4.1-2）计算： ）（11.4.)(0076.03/12020121-=C v gD v v gh o bΛΛΛΛ ）（21.4.)(33.015/42020157-=C v gD v v gLm oΛΛΛΛ式中：H b ——波高（当2502020-=v gD时，为累积频率5%的波高h s%；当当100025020-=v gD 时，为累积频率10%的波高h 10%），m ；L m ——平均波长，m ；v 0——计算最大风速（设计情况采用多年平均年最大风速的1.5倍 ，校核情况采用多年平均最大风速），m/s ； D ——风区长度，m ；g ——重力加速度，9.81m/s 2。
波浪中心线至计算水位的高度h z 采用公式 （C.4.2-2）计算： Hz=)22.4..(2h 1-10%%25%-C L H cth L mm ΛΛΛΛΛΛΛππ 式中：h s%-10%_累积频率5%-10%的波高，m;h z ——波浪中心线至计算水位的高度，m ；H 1——坝前水深。
第3章 水库洪水调节计算6节
风浪高的计算
⊿h1=0.0208V5/4D1/3 式中 V------设计风速,V=12m/s ------设计风速 设计风速,V=12m/s D------吹程,D=15kW ------吹程 吹程,D=15kW 代入上式得 ⊿h1=1.14m 对校核洪水情况,风速取上述值的80%,由此算得 由此算得⊿ 对校核洪水情况,风速取上述值的80%,由此算得⊿h2=0.9m 属一级建筑物,查表得⊿ 本枢纽为混凝土坝 属一级建筑物,查表得⊿1=0.7m, ⊿2=0.5m 所以 Z1=122.2+1.14+0.7=124.0m Z2=124.1+0.9+0.5=125.5m 由此选定坝顶高程为125.5m 由此选定坝顶高程为
不考虑洪水预报的水库运行方式
洪水发生， 洪水发生，启动最低级防洪标准 入库流量增加 水库水位上升， 泄量达到下游允许 水库水位上升，逐步加大泄量 泄量达到下游允许 泄量（库水位未蓄至防洪高水位 防洪高水位） 允许泄量泄 泄量（库水位未蓄至防洪高水位） 按允许泄量泄 库水位蓄至防洪高水位 入库流量>允许泄量 防洪高水位（ 允许泄量） 洪 库水位蓄至防洪高水位（入库流量 允许泄量） 转入下一级防洪标准加大水库泄量 重复过程 出现大坝校核洪水 出现大坝校核洪水
考虑补偿调节情况（新教材 考虑补偿调节情况（新教材p165、老教材 、老教材P79） ） 当上游水库与下游防洪地区之间有一定距离，两者 当上游水库与下游防洪地区之间有一定距离， 之间的区间洪水又不可忽略采用防洪补偿调节
由于水库放水要经历一定的传 播时间才能达到防护区河道控制 断面并中途与区间来水组合，因 断面并中途与区间来水组合， 此对区间洪水过程必须做出预报， 此对区间洪水过程必须做出预报， 其预见期应不短于相应水库放水 到支流河口的传播时间t， 到支流河口的传播时间 ，否则 防洪补偿运行方式就无法实施
第三章调洪计算
第三章调洪计算3.1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。
3.2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。
3.3调洪计算结果整理3.3.1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3.3.2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=16.5m,H=18m,堰顶高程为1833m 。
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第三章调洪计算3.1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。
3.2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qt+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。
3.3调洪计算结果整理3.3.1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3.3.2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=16.5m,H=18m,堰顶高程为1833m。
左岸中孔泄洪洞：孔口尺寸10m×13m，进口中心高程为1811.5m左岸排沙底孔：双孔口尺寸8.8m×10m，进口中心高程为1799m 2. 枢纽泄水运行方式在枢纽宣泄设计及校核洪水时，闸门泄水孔口的闸门运行方式：中孔泄洪洞、排沙底孔、表孔溢洪道全开。
3. 溢洪道流量计算公式如下：23g 2m HB Q ε= （3-4）式中：B —溢流堰总净宽，m ；ε—侧收缩系数，本设计取1； m —流量系数，本设计取0.48； H —堰上总水头，m ；g —重力加速度，取9.81。
. W —工作门孔口面积（m 2）； 4. 排沙隧洞流量计算公式如下：)(2h H g W Q -=μ （3-5）式中：W —工作门孔口面积，m 2；H —孔口底以以上水头 h —孔口高度；μ—流量系数，本设计取0.9。
5. 泄洪洞流量计算公式如下：)(2h H g W Q -=μ （3-6）式中：W —工作门孔口面积，m 2；H —孔口底以上水头； h —孔口高度；μ—流量系数，本设计取0.9。
6.分析确定洪水过程线图2-1积石峡洪水过程线7.调洪计算成果整理表2-2积石峡库容曲线图2-2水库库容曲线表3-3水库水位与下泄流量关系库水位与流量计算表库水位Z(m) 堰上水头H(m)溢洪道堰宽B(m)溢洪道下泄流量q(m³/s)泄洪洞中心高程H(m)泄洪洞下泄流量q(m³/s)排沙底孔中心高程H(m)排沙底孔下泄流量q(m³/s)总泄流量q(m³/s)1854 21 16.5 3382.147 55.5 871.6304 65 1277.062 5530.839 1854.5 21.5 16.5 3503.654 56 875.5478 65.5 1281.964 5661.166 1855 22 16.5 3626.583 56.5 879.4478 66 1286.848 5792.878 1855.5 22.5 16.5 3750.916 57 883.3306 66.5 1291.713 5925.959 1856 23 16.5 3876.638 57.5 887.1964 67 1296.56 6060.395 1856.5 23.5 16.5 4003.735 58 891.0455 67.5 1301.389 6196.169 1857 24 16.5 4132.191 58.5 894.8779 68 1306.2 6333.269 1857.5 24.5 16.5 4261.992 59 898.6941 68.5 1310.993 6471.68绘出泄流量q 与库水位Z 关系曲线：3-4，q-Z 关系曲线3-5，水库q-(V/△t)+(q/2 )辅助线计算表格（(△t=1h )水库q ~V/△t+q/2辅助曲线计算表（△t=1h ） 库水位Z(m) 堰顶水头H(m) 库容V 总(万m3) 堰顶以上库容V(万m3) V/△t (m ³/s) q(m ³/s)q/2(m ³/s) V/△t+q/2 (m ³/s) 1854 21 21450 0 0 5530.84 2765.42 2765.42 1854.5 21.5 21900 450 162 5661.17 2830.58 2992.58 1855 22 22400 950 342 5792.88 2896.44 3238.44 1855.5 22.5 22950 1500 540 5925.96 2962.98 3502.98 1856 23 23690 2240 806.4 6060.39 3030.20 3836.60 1856.5 23.5 24250 2800 1008 6196.17 3098.08 4106.08 1857242489034401238.46333.27 3166.634405.031858 25 16.5 4393.125 59.5 902.494 69 1315.769 6611.388 1858.5 25.5 16.5 4525.576 60 906.2781 69.5 1320.528 6752.382 1859 26 16.5 4659.331 60.5 910.0464 70 1325.269 6894.647 1859.5 26.5 16.5 4794.379 61 913.7992 70.5 1329.994 7038.172 1860 27 16.5 4930.707 61.5 917.5366 71 1334.702 7182.9461857.5 24.5 25650 4200 1512 6471.68 3235.84 4747.84 1858 25 26160 4710 1695.6 6611.39 3305.69 5001.29 1858.5 25.5 26880 5430 1954.8 6752.38 3376.19 5330.99 1859 26 27570 6120 2203.2 6894.65 3447.32 5650.52 1859.5 26.5 28160 6710 2415.6 7038.17 3519.09 5934.69 1860 27 28890 7440 2678.4 7182.95 3591.47 6269.87 3-6，做出水库q-(V/△t)+(q/2 )辅助线3-7，水库半图解法设计洪水流量调洪计算表水库半图解法设计洪水位调洪计算表时段序号时段长dt(h)来水流量Q(m3/s)平均流量Qp(m3/s)V/△t+q/2(m³/s)q(m³/s)水库水位Z（m)0 5579 2765.4 5530.8 18541 1 5594 5586.5 2821.1 5557.6 1854.192 1 5687 5640.5 2904 5609.3 1854.343 1 5672 5679.5 2974.2 5615.2 1854.474 1 5656 5664 3023 5659.6 1855.365 1 5618 5637 3000.4 5649.1 1854.576 1 5548 5583 2934.3 5624.8 1854.367 1 5540 5544 2853.5 5569.5 1854.288 1 5532 5536 2820 5554.5 1854.149 1 5517 5524.5 2790 5549.4 1854.1210 1 5509 5513 2753.6 5536.7 1854.1111 1 5525 5517 2733.9 5525.4 1854.1312 1 5517 5521 2729.5 5518.1 1854.0913 1 5509 5513 2724.4 5508.314 1 5501 5505 2735.33 5544.915 1 5501 5501 2740.26 5549.316 1 5509 5505 2751.85根据调洪计算表格得出水库洪水过程线和泄流量过程线：3-8，Q-t,q-t过程线由图可查的q m=5658.3m3/s,从库水位与泄流量关系曲线可得出Z设=1855.64m。
3-9，水库半图解法校核洪水流量调洪计算表水库半图解法校核洪水位调洪计算表=1860.25m，q m=7194.5m3/s.从图表可以得出Z校根据以上调洪演算得设计洪水位为1855.36m,校核洪水位为1860.25m。
但是设计洪水位比正常蓄水位低，所以此种设计方案不合理。
方案二：1、拟定泄水建筑物型式、尺寸及堰顶（或底坎）高程：左岸溢洪道: 双孔溢洪道， B=12m,堰顶高程为1838m。
左岸中孔泄洪洞：孔口尺寸10m×12m，进口中心高程为1820m左岸排沙底孔：双孔口尺寸4m×6m，进口中心高程为1793m同上面步骤计算泄流量，得出：表，3-10水库水位与下泄流量关系库水位与流量计算表库水位Z(m) 堰上水头H(m)溢洪道堰宽B(m)溢洪道下泄流量q(m³/s)泄洪洞中心高程H(m)泄洪洞下泄流量q(m³/s)排沙底孔中心高程H(m)排沙底孔下泄流量q(m³/s)总泄流量q(m³/s)1854 16 12 3271.68 46 732.49 67 176.80 4180.98 1854.5 16.5 12 3426.23 46.5 736.46 67.5 177.46 4340.16 1855 17 12 3583.14 47 740.41 68 178.12 4501.67 1855.5 17.5 12 3742.38 47.5 744.34 68.5 178.77 4665.49 1856 18 12 3903.91 48 748.25 69 179.42 4831.58 1856.5 18.5 12 4067.70 48.5 752.13 69.5 180.07 4999.90 1857 19 12 4233.71 49 756.00 70 180.72 5170.43 1857.5 19.5 12 4401.93 49.5 759.85 70.5 181.36 5343.14 1858 20 12 4572.31 50 763.68 71 182.00 5517.99 1858.5 20.5 12 4744.84 50.5 767.48 71.5 182.64 5694.97 1859 21 12 4919.49 51 771.27 72 183.28 5874.04 1859.5 21.5 12 5096.22 51.5 775.05 72.5 183.92 6055.19 1860 22 12 5275.03 52 778.80 73 184.55 6238.38根据泄流量和库水位关系绘出泄流量q与库水位Z关系曲线：表3-11，q-Z关系曲线表3-12，水库q-(V/△t)+(q/2 )辅助线计算表格（(△t=1h ) 水库q~V/△t+q/2辅助曲线计算表（△t=1h）库水位Z(m) 堰顶水头H(m)库容V总(万m3)堰顶以上库容V(万m3)V/△t(m³/s)q(m³/s)q/2(m³/s)V/△t+q/2(m³/s)1854 16 21450 0 0 4180.98 2090.49 2090.49 1854.5 16.5 21900 450 1250 4340.16 2170.08 3420.08 1855 17 22400 950 2638.89 4501.67 2250.84 4889.73 1855.5 17.5 22950 1500 4166.67 4665.49 2332.75 6499.41 1856 18 23690 2240 6222.22 4831.58 2415.79 8638.01 1856.5 18.5 24250 2800 7777.78 4999.90 2499.95 10277.73 1857 19 24890 3440 9555.56 5170.43 2585.21 12140.77 1857.5 19.5 25650 4200 11666.67 5343.14 2671.57 14338.23 1858 20 26160 4710 13083.33 5517.99 2759.00 15842.33 1858.5 20.5 26880 5430 15083.33 5694.97 2847.48 17930.82 1859 21 27570 6120 17000 5874.04 2937.02 19937.02 1859.5 21.5 28160 6710 18638.89 6055.19 3027.59 21666.48 1860 22 28890 7440 20666.67 6238.38 3119.19 23785.86表3-13，水库q-(V/△t)+(q/2 )辅助线表3-14，水库半图解法设计洪水流量调洪计算表从表3-14，水库半图解法设计洪水流量调洪计算表可以得出=1858.22m.Z设根据3-15调洪计算表格得出水库校核洪水位Z=1862.45m：校因此比较两个方案，方案二较合理。