水利水能规划(兴利调节)ppt
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水利水能规划课件_第二章兴利调节2012
水库面积特性 概念
水库面积特性：水库水位与水面面积的关系曲线 绘制过程 根据设计要求选取合适比例尺的库区地形图； 设臵水位间距（可取1、2、5m，最好等距） 计算不同水位的水库库面面积； 以水位为纵坐标，水库面积为横坐标制作Z~F曲 线图。 作用： 是研究水库库容、淹没面积和计算蒸发损失的依据。
水库年限： 在水库设计时，估计可能的年限以便判断水库的 寿命和是否值得兴建。水库工作年限或寿命的衡量是着眼 于水库淤积是否已相当程度上影响到水库正常（设计）功 能的发挥。严格来说所谓水库“寿命”应指水库正常工作 的年限，又称水库使用年限。
3、水库淤积的不良后果
a.减少水库有效库容，甚至使水库完全失效，威胁水库 本身及下游安全。 b.水库淤积使回水上延，增加淹没、浸没损失。 c.泥沙进入引水渠或水轮机等，导致渠系淤积及水轮机、 泄流设备的磨损。 d.水库淤积会加大管理上的困难，影响正常工作。
三峡淹没区的文化遗迹（张飞庙、开县古城）
三峡库区的文化遗迹（白帝城、屈原祠）
高峡出平湖，最后水将淹到 175米此标记处
故居已消失在90米水下， 老农遥望故土时心情复杂
故土被淹，离家小鸟远眺三峡沧桑 变化
五、水库的淤积问题 1、水库淤积存在原因：当河道上修建了壅水建筑物之后， 随着库区水位的抬升，水流的过水断面增大，水力坡度变 缓，纵向流速和紊动流速都大大地减少。原河道水流特性 的这种改变，降低了水流挟沙能力，也改变了原河道的泥 沙运动条件，导致了部分悬移物质和推移物质泥沙逐渐沉 淀、淤积在水库中。 2、影响水库淤积的主要因素：入库水流的含沙量及多少 及年内分配、水库形状、库区地形、地质特性以及水库的 调度规则。
（七）总库容（V总）和有效库容（V效） 总库容：校核洪水位以下的全部库容，总库容 是表示水库工程规模的代表性指标，可作为划分水 库等级、确定工程安全标准的重要依据。 有效库容：核洪水位与死水位之间的库容。 V总＝V死＋V兴＋V调洪－V共。 V效＝V总－V死＝V兴＋V调洪－V共。
最新《水利水能规划》课件
混合式（mixed hydropower station）
当河段上游坡降较缓且有筑坝建库条件，下游 坡降陡且有条件集中较大落差时，采用混合式 开发较经济
2020/10/26
5
防洪与治涝
洪灾与涝灾的区别和联系
洪灾
由于江、河、湖、库水位猛涨，堤坝漫溢或溃决， 使客水入境而造成的灾害。除对农业造成重大灾 害外，还会造成工业甚至生命财产的损失
省水、增产，但投资较高且需要消耗动力，灌 水质量受风力影响较大
滴灌
省水、省地、省肥，但投资较高
2020/10/26
7
水库特性
水库面积特性
水库容积特性
水库的特征水位和特征库容
死水位（Z死）和死库容（V死） 正常蓄水位（Z蓄）和兴利库容（V兴） 防洪限制水位（Z限）和结合库容（V结） 设计洪水位（Z设洪）和拦洪库容（V拦） 校核洪水位（Z校核）和调洪库容（V调洪） 总库容（V总）和有效库容（V效） 坝顶高程
费用与效益
费用和可以获得的效益，评价建设 项目的经济合理性
费用
国民经济为项目建设所需投入的全部代价
水利建设项目投资
达到项目设计效益所需的全部一次性投资，包括主体工程投资 和相应的配套工程投资
水利建设项目的年运行费
项目建成投产后在运行管理中每年所需支付的各项费用，一般 包括：材料和燃料动力费、维修费、大修理费、管理费及其他 费用
若水库是防洪与兴利相结合的综合利用水库，则 除了滞洪作用还有蓄洪作用
影响因素
入库洪水、泄流建筑物型式及尺寸、汛期水库的 控制运用方式以及下游的防洪要求
方法
列表试算法
半图解法
2020/10/26
15
水库调洪计算的原理 水量
水利水能规划兴利调节课件PPT
*
9
WWWW 2.5兴利调节计算原理
末 初 入 出
W 末 W 初 W 入 W 出 W
Ж径流调节计算的实质就是找出水库来水、
水库放水以及水库蓄水三者之间的关系。
Ж上面的公式可用于以下问题： Ж1．在水库洪水演算过程中，找出入库洪
水、下泄洪水、拦蓄洪水的库容、水库水位
的变化以及泄洪建筑物型式和尺寸等之间存
该方法是在不计损失计算的基础上，先近似求得各时段的
蓄水情况，然后以时段平均蓄水量(包括死库容)求出各时 段的损失水量，并将各时段损失水量由来水过程中减掉， 或加入用水过程，再以水量平衡原理逐时段求得余缺水量， 求得考虑水量损失的调节库容和水库蓄水过程。
2.6兴利调节时历列表法 一、根据用水要求确定兴利库容
在该库容频率曲线上定出水库兴利库容； 及平均水面面积，据此求出年损失水量，并平均分配在12个月份。
一方面由于表2-7仅为一次近似计算，算值稍偏小； (2)根据兴利库容，确定设计保证率条件下的供水水平（调节流量）；
代表期法是用设计代表期的径流代替长系列 当水库在一个调节周期内连续供水、蓄水两次，称为水库二次运用。
(（三一)计）入不损计失损的失简的算列法表库法调容节计，算 然后按由小到大顺序排列并计算、绘
一、根据用水要求确定兴利库容
制兴利库容频率曲线。之后根据设计保证率 到缺水时就供水，库水位降落，直至调节年度末水库重新腾空。
称这种径流调节计算为等流量调节。 首先不计水量损失算出兴利库容，取此库容之半加上死库容，作为水库全年平均蓄水量，从水库特性曲线中查定相应的全年平均水位
水利水能规划兴利调 节
复习
§2.2 兴利调节分类
为提高枯水期(或枯水年)的供水量，满足灌溉、 水力发电及城镇工业、生活用水、航运等兴利部
水能规划-第二章水库兴利调节与计算
年限计算确定。
相应的水位就是死水位。
估算方法：假定河流中携带的泥沙有一部分
沉积在水库中，而且水库泥沙淤积呈水平状。
第二章 > 第五节 水库设计死水位的选择
三、保证水电站最低水头要求 死水位决定水电站的最低水头。死水位愈 高，电站出力愈大。同时死水位过高，会减少
水库的兴利库容，降低水库的调节能力。
第二章 > 第五节 水库设计死水位的选择
9.求得库容后，再从蓄水期开始时刻3月初的死库容 用同样的方法进行逐时段的水量平衡计算，得水库 每月的调节水量。本例中到6月底水库蓄满并有弃水。
第二章 > 第六节 年调节水库兴利调节计算
考虑损失的列表法年调节计算
①年径流量和需用水量一定时，V兴主要取决 于径流年内分配情况，分配愈不均匀，需要的V兴 愈大。
第二章 > 第三节 水库兴利设计保证率
⑵灌溉设计保证率 根据灌区水、土资源情况，作物组成， 气象与水文条件，水库调节性能，国家对当 地农业生产的要求，以及地区工程建设和经 济条件等因素确定。
第二章 > 第三节 水库兴利设计保证率
⑶供水设计保证率 对有两个以上的水源的情况，当任一 水源停水时，其余水源应满足消防和生产 紧急用水外，尚须保证供应一定数量的生 活用水。
2.首先假定一个2月初的水库蓄水量；
3.分别计算水库月平均蓄水量和水库月平均面积；
4.计算蒸发损失量：
月蒸发强度 月水库平均面积 2 Q蒸 (m / s) 时间
第二章 > 第六节 年调节水库兴利调节计算
5.根据地质情况取一定百分比的水库月平均蓄水量为水库的 渗漏量；
6.对该时段进行水量平衡计算，求2月初的水库蓄水量：
干流
支流
水利水能规划(兴利调节)
2.6 兴利调节时历列表法
一、根据用水要求确定兴利库容
根据用水要求确定兴利库容是水库规划设计的重 要内容。 要内容。 由于用水要求为已知，根据天然径流资料（ 由于用水要求为已知，根据天然径流资料（入库 水量）可求出水库补充放水的起止时间。 水量）可求出水库补充放水的起止时间。逐时段进行水量平衡，算出不足水量（或余水）， 逐时段进行水量平衡，算出不足水量（或余水）， 再累加各时段的不足水量（扣除局部回蓄水量）， 再累加各时段的不足水量（扣除局部回蓄水量）， 便可得出该入库径流条件下， 便可得出该入库径流条件下，为满足既定用水要求 所需的兴利库容。 所需的兴利库容。 天然径流资料不同，求解出的兴利库容有所不同。 天然径流资料不同，求解出的兴利库容有所不同。
为拟建的水利水电工程选定一个合理的工作保证 以便为水利水电工程规划设计提供依据， 率，以便为水利水电工程规划设计提供依据，这 一保证程度，通常以正常用水保证率或设计正常 一保证程度，通常以正常用水保证率或设计正常 用水保证率表示，简称设计保证率 设计保证率， 用水保证率表示，简称设计保证率，P设。
2011年12月 2011年12月7日7时38分 38分
复习 兴利调节
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 水库特性 兴利调节分类 设计保证率 设计代表期 兴利调节计算 兴利调节时历列表法 兴利调节时历图解法
2011年12月 2011年12月7日7时38分 38分
1
复习
§2.2
兴利调节分类
为提高枯水期(或枯水年)的供水量，满足灌溉、 为提高枯水期(或枯水年)的供水量，满足灌溉、 水力发电及城镇工业、生活用水、 水力发电及城镇工业、生活用水、航运等兴利部 门要求而进行的调节称为兴利调节 门要求而进行的调节称为兴利调节。 兴利调节。 兴利调节可按调节周期的长短、 兴利调节可按调节周期的长短、水库任务和供水 方式等来划分。 方式等来划分。
水能规划演示文稿2
四、水库的淤积（sedimentation） 1. 淤积的形成 2. 水库淤积的危害 （1）减短水库寿命。 （2）增加了淹没、浸没损失。 （3）造成水轮机磨损或渠系淤积。 （4）使水库水质受到污染。 （5）增加水库管理运用的困难。
3. 水库淤积简算法
V悬移= （1－P）γ ρ0W0m V推移=βV悬移
h陆 ：可用多年平均降水
量 减 去 多年 平 均 年径流 量 来 估 算， 或 据 陆面蒸 发等值线图查得。
2. 渗漏损失（seepage loss） 渗漏损失的主要途径: （1）坝身渗漏 （2）坝基渗漏 （3）库床渗漏 W渗= k W蓄
W渗——计算时段内水库的渗漏损失（m3）； W蓄——计算时段内水库平均蓄水量（m3）； k——系数，与库床的地质条件有关。 3. 结冰损失 可按结冰期始末水库蓄水面积之差乘以 平均结冰厚的0.9倍估算。
365 时间 t/d
不完全年调节 完全年调节 库容系数：β=V兴/ W年
V兴—兴利库容
β≥30%多属多年调节 8%＜ 均年径流量
β ＜ 8%多属日调节
第三节 设 计 保 证 率（design guarantee
一、工作保证率的含义及其表示形式
ratio）
1.工作保证率的含义 工作保证率指多年期间用水部门正常工作得到 的保证程度。 2.工作保证率的表示形式 （1）年保证率P年
在8%~30%之间，故为年调节水库。
②假设供水期为11月~6月， 月份
3
7
8
9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 4 8 7 6 4
月平均流量（m /s）30 50 25 10 8 6 4 则T供=8个月， W供天=（8+6+4+4+8+7+6+4）×1=47 （m3/s · 月） W供天＋V兴 47＋120×106/（2.63 ×106 ） Q供 = = T供 8
第二章 兴利调节(1-4)
来水 水
1
时间（月）
12
（a）完全年调节
1
时间（月）
12
（b）不完全年调节
§2.2 兴利调节分类
0～1.0 1.0～1.5 1.5～3.0
3、结冰损失
按结冰期库水位变动范围内库面面积之差乘以0.9倍 平均结冰厚度估算。
§2.1 水库特性
四、 水库淤积
水库使用T年后的淤沙总容积V沙，总。
V沙，总＝TV沙，年
其中
V沙，年＝
(1
0W0 m
p)
式中 T----水库正常使用年限。小水库20～30年；中 型水库50年；大型水库50～100年； V沙，年----多年平均淤沙容积（m3/年）；
ρ0----多年平均含沙量（kg/m3）; W0----多年平均年径流量（m3）; m----库中泥沙沉积率（％）; p---- 淤积体的孔隙率（0.3 ～ 0.4）;
γ---- 泥沙颗粒的干容重（kg/m3）;
§2.1 水库特性
五、 水库淹没
水库淹没损失是一项重要的技术经济指标，有时会占 总投资的40％～50％。
（1）水库面积特性指水库水位与相应水面面积的 关系曲线。
（2）水库的水面面积：库区内某一水位高程的等 高线和坝轴线所包括的面积。
§2.1 水库特性
一、水库面积特性和容积特性
1、水库面积特性
干 流
坝
轴
500
线
505 510 515
§2.1 水库特性
1、水库面积特性
高程 数方格、求积仪等
Z(m)
水位（m）
500 505 510 515 …
面积（万m2）
1.58 4.51 9.56 11.87 …
第二章 兴利调节(水利水能规划)讲解
（一）设计枯水系列
T 破 = n - P设（n + 1） 在实测资料中选出最严重的连续枯水年组，从该年组最末一年起逆 时序扣除允许破坏年数T破，余下的即为所选的设计枯水系列。
（二）设计中水系列
代表中等来水条件下的平均兴利情况
①系列连续径流资料至少要有一个以上完整的循环； ②系列年径流均值应等于或接近于多年平均值； ③系列应包括枯水年、中水年、丰水年，它们的比例关系与长系列大
径流，提高枯水时的供水量或水电站出力。
水库消落深度（工作深度）：正常蓄水位与死水位的高程差。
（三）防洪限制水位（Z限） 防洪限制水位：水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位。它是水库汛
期防洪运用时的起调水位。根据洪水特性和防洪要求，对汛期不同时期分
段拟定，把Z限定在Z蓄以下时，防洪库容与兴利库容将有所结合，从而减
在水库设计中，根据水库及水文特性，防洪库容和兴利库容有完全 重叠、部分重叠、不重叠（防洪限制水位与正常蓄水位处于同一高程）
三种形式。
图2-3
图2-4
（五）设计洪水位（Z设洪）和拦洪库容（V拦）
设计洪水位:水库遇大坝设计洪水时，在坝前达到的最高水位。它
是正常运用情况下允许达到的最高库水位，也是挡水建筑物稳定计算的主 要依据。
4、防止或减轻水库淤积的措施
a.做好上游水上保持工作。 b.中小型水库采用长藤结瓜式工程布局。 c.在坝底修建断面较大的底孔，或在坝旁建高程较低的泄洪隧洞。 d.建深水式拦河闸代替拦河坝。 e.大型水库采取蓄清排沙方式运行
五、水库的淹没和浸没
抬高地下水位， 树木死亡、旱田 作物受涝 水库蓄水后，淹没土地、 森林、村镇、交通、电 力和通讯设施及文物古 迹，城市建筑物 2 3
T 破 = n - P设（n + 1） 在实测资料中选出最严重的连续枯水年组，从该年组最末一年起逆 时序扣除允许破坏年数T破，余下的即为所选的设计枯水系列。
（二）设计中水系列
代表中等来水条件下的平均兴利情况
①系列连续径流资料至少要有一个以上完整的循环； ②系列年径流均值应等于或接近于多年平均值； ③系列应包括枯水年、中水年、丰水年，它们的比例关系与长系列大
径流，提高枯水时的供水量或水电站出力。
水库消落深度（工作深度）：正常蓄水位与死水位的高程差。
（三）防洪限制水位（Z限） 防洪限制水位：水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位。它是水库汛
期防洪运用时的起调水位。根据洪水特性和防洪要求，对汛期不同时期分
段拟定，把Z限定在Z蓄以下时，防洪库容与兴利库容将有所结合，从而减
在水库设计中，根据水库及水文特性，防洪库容和兴利库容有完全 重叠、部分重叠、不重叠（防洪限制水位与正常蓄水位处于同一高程）
三种形式。
图2-3
图2-4
（五）设计洪水位（Z设洪）和拦洪库容（V拦）
设计洪水位:水库遇大坝设计洪水时，在坝前达到的最高水位。它
是正常运用情况下允许达到的最高库水位，也是挡水建筑物稳定计算的主 要依据。
4、防止或减轻水库淤积的措施
a.做好上游水上保持工作。 b.中小型水库采用长藤结瓜式工程布局。 c.在坝底修建断面较大的底孔，或在坝旁建高程较低的泄洪隧洞。 d.建深水式拦河闸代替拦河坝。 e.大型水库采取蓄清排沙方式运行
五、水库的淹没和浸没
抬高地下水位， 树木死亡、旱田 作物受涝 水库蓄水后，淹没土地、 森林、村镇、交通、电 力和通讯设施及文物古 迹，城市建筑物 2 3
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2.5径流调节原理
三 径流调节计算的原理及方法
Ю 径流调节计算方法主要分为时历法和数理统计法 两大类。 Ю 时历法是以实测径流资料为基础，按历时顺序逐 时段进行水库蓄泄平衡的径流调节计算方法，其 计算结果(如调节后的下泄流量，水库蓄水量等) 也都是按时历顺序结出。时历法又分为列表法和 图解法。 Ю 数理统计法是应用径流频率特性，按概率论原理 进行调节计算，所得成果是以调节水量(调节流 量)、多余或不足水量以及水库蓄水等的频率形 式给出。数理统计法常用于多年调节水库的计算。
复习
兴利调节
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 水库特性 兴利调节分类 设计保证率 设计代表1月16日6时22分
1
复习
§2.2
兴利调节分类
为提高枯水期(或枯水年)的供水量，满足灌溉、
水力发电及城镇工业、生活用水、航运等兴利部
2019年1月16日6时22分
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2.6 兴利调节时历列表法
一、根据用水要求确定兴利库容
时历列表法调节计算的基本原理是根据系列 的来水和用水资料，以月为计算时段，按水量
平衡公式，计入损失水量，逐年计算水库的调
节过程和调节水量，然后根据水库的供需关系 和年调节水量确定水库的可供水量。
按照对径流资料的不同取舍，时历法可分为长 系列法和代表期法。
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2019年1月16日6时22分
2.6 兴利调节时历列表法
一、根据用水要求确定兴利库容
长系列法针对长系列径流资料算出所需兴利
库容，然后按由小到大顺序排列并计算、绘
制兴利库容频率曲线。之后根据设计保证率 在该库容频率曲线上定出水库兴利库容；
代表期法是用设计代表期的径流代替长系列
径流进行调节计算的简化方法。其精度取决 于所选设计代表期的代表性好坏。
为拟建的水利水电工程选定一个合理的工作保证 率，以便为水利水电工程规划设计提供依据，这 一保证程度，通常以正常用水保证率或设计正常 用水保证率表示，简称设计保证率，P设。
2019年1月16日6时22分
3
复习
§2.4
设计代表期
具有代表性的设计典型年份或典型径流系列称之为 设计代表期。进而将设计典型年称作设计代表年，将 设计典型径流系列称作设计代表系列。 1．设计枯水年 2. 设计中水年 3．设计丰水年 １.设计枯水系列
2019年1月16日6时22分
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2.6兴利调节时历列表法
一、根据用水要求确定兴利库容
计算时段内进出水库的水量差，等于水库蓄水量 的变化。
V (Q q )t
♣ 时历列表法调节计算的水量平衡公式如下：
V月初+W来-W用-W损-W弃=V月末
式中：V月初为水库月初库容；W来为水库本月来水量；W用 为本月各用水户的用水量；W损为水库本月蒸发和渗漏损失 水量；W弃为水库本月弃水量；V月末为水库月末库容。
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2.6 兴利调节时历列表法
一、根据用水要求（调节流量） 确定兴利库容 二、根据兴利库容确定调节流量 三、根据既定兴利库容和水库操 作方案推求水库运用过程
2019年1月16日6时22分
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2.6 兴利调节时历列表法
一、根据用水要求确定兴利库容
根据用水要求确定兴利库容是水库规划设计的重 要内容。 由于用水要求为已知，根据天然径流资料（入库 水量）可求出水库补充放水的起止时间。 逐时段进行水量平衡，算出不足水量（或余水）， 再累加各时段的不足水量（扣除局部回蓄水量）， 便可得出该入库径流条件下，为满足既定用水要求 所需的兴利库容。 天然径流资料不同，求解出的兴利库容有所不同。
一、设计代表年
二、设计代表系列
2 .设计中水系列
2019年1月16日6时22分
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复习
§2.5 兴利调节计算原理
一 径流调节周期中水库运用
情况分析
二 早蓄及迟蓄方案
三 径流调节计算的原理及方法 四 径流调节计算研究课题
2019年1月16日6时22分
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2.5径流调节原理
一 水库运用情况分析
图2-8 水库两次运用示意图
♣ 根据上述水量平衡公式，以月为计算时段计算水库逐年 净调节水量，对年净调节水量系列进行排序，经频率分析 计算求得不同保证率的可供水量。
门要求而进行的调节称为兴利调节。 兴利调节可按调节周期的长短、水库任务和供水 方式等来划分。
一、按调节周期 二、按水库任务 三、按水库供水方式 四、其他分类
一、日调节 二、周调节 三、年调节 四、多年调节
复习
§2.3
设计保证率
一、工作保证率的含义及分类 水利水电部门正常工作的保证程度，称工作保证率。 设计保证率通常有年保证率P和历时保证率P’两种 表达形式。
当水库在一个调节周期内连续供水、蓄水两次，
称为水库二次运用。
2.5径流调节原理
二 早蓄及迟蓄方案
早蓄方案是从调节年度初库空起，即蓄水
期一开始，顺时序有余水即蓄，直到蓄满调 节库容后，多余水量才作为弃水。到缺水时 就供水，库水位降落，直至调节年度末水库 重新腾空。 迟蓄方案则由蓄水期的某一时刻起才开始 蓄水，在此之前，有余水即作为弃水。但也 到供水期初蓄满调节库容。
弃水量及水库水量损失等；
2019年1月16日6时22分
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2.5兴利调节计算原理
W末 W初 W入 W出
W末 W初 W入 W出 W
Ж径流调节计算的实质就是找出水库来水、
水库放水以及水库蓄水三者之间的关系。 Ж上面的公式可用于以下问题： Ж1．在水库洪水演算过程中，找出入库洪 水、下泄洪水、拦蓄洪水的库容、水库水位 的变化以及泄洪建筑物型式和尺寸等之间存 在的关系。
2019年1月16日6时22分
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2.5兴利调节计算原理
W末 W初 W入 W出
2．对于兴利调节，可解决以下三类课题: Ж(1)根据用水要求，确定兴利库容。
Ж(2)根据兴利库容，确定设计保证率条
件下的供水水平（调节流量）； Ж(3)根据兴利库容及水库操作方案，求 解水库运用过程。
2019年1月16日6时22分
2019年1月16日6时22分
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2.5径流调节原理 Ω 两类方法的基本原理都是水量平衡。 对某一时段Δt，水库中水量的平衡方程为：
W末 W初 W入 W出
W末 ——计算时段末水库蓄水量； W初 ——计算时段初水库蓄水量； W入 ——计算时段入库水量； W出 ——计算时段出库水量，包括向各用水部门提供的水量、