水电站 水库防洪计算
水电工程溃坝洪水计算
水电工程溃坝洪水计算1 前言水电是洁净能源，是西部地区重要的能源资源，开发西部水电，实现“西电东送”是实施“ 西部大开发”战略的重要举措，也是西部地区脱贫致富的重要途径之一。
但水电站往往处于深山峡谷，甚至高地震区中，水电站的溃决将造成巨大的损失，为了预估溃坝洪水带来的影响，并提早采取相应的措施，将洪水灾害造成的影响减少到最小程度，有必要进行溃坝洪水计算。
本次计算电站地处青藏高原东南缘，区域内地势较高，平均海拔在4 000m左右。
且电站坝址区覆盖层深厚，构造裂隙较发育，是我国西部著名的强地震带。
电站下游主要的城镇为某城市，该城为我国西部少数民族集居区，经济以农牧业为主。
2 数学模型2.1 模型结构本次计算采用美国国家气象局编制的溃坝洪水预报模型DAMBRK 模型〔１〕。
该模型由三部分组成：1）大坝溃口形态描述。
用于确定大坝溃口形态随时间的变化，包括溃口底宽、溃口顶宽、溃口边坡及溃决历时。
2）水库下泄流量的计算。
3）溃口下泄流量向下游的演进。
溃口是大坝失事时形成的缺口。
溃口的形态主要与坝型和筑坝材料有关。
目前，对于实际溃坝机理仍不是很清楚，因此，溃口形态主要通过近似假定来确定。
考虑到模型的直观性、通用性和适应性，一般假定溃口底宽从一点开始，在溃决历时内，按线性比率扩大，直至形成最终底宽。
若溃决历时小于10分钟，则溃口底部不是从一点开始，而是由冲蚀直接形成最终底宽。
溃口形态描述主要由四个参数确定：溃决历时（τ），溃口底部高程（h bm），溃口边坡（z）。
由第一个参数可以确定大坝溃决是瞬溃还是渐溃。
由后面三个参数可以确水库下泄流量由两部分组成，一是通过溃口下泄流量Q b，二是通过泄水建筑物下泄的流量 Q s，即Q=Q b＋Q sQ b=C1(h－h b)1.5+C2(h－h b)2.5其中C1=3.1b i C v K S，C2=2.45ZC v K S当t b≤τ时,h b=h d－(h d－h bm)·t b/τb i=b·t b/τ当t b>τ时，b=h bmb i行进流速修正系数C v=1.0＋0.023Q＇2/〔B＇2d(h＇－h bm)2(h＇－ h b)〕K s=1.0 当(h＇t－h＇b)/(h＇－h＇b)≤0.67K S=1.0－27.8〔(h＇t－h＇b)/(h＇－h＇b)－0.67〕3当(h＇t－h＇b)/ (h＇－h＇b)>0.67式中h b为瞬时溃口底部高程；h bm为终极溃口底高程；h d为坝顶高程；h f为漫顶溃坝时的水位；h为库水位高程；b i为瞬时溃口底宽；b 为终极溃口底宽；t b为溃口形成时间；C v为行进流速修正系数（Brat er1959）；Q为水库总下泄流量；B d为坝址处的水库水面宽度；K s为堰流受尾水影响的淹没修正系数（Venard1954）；h t为尾水位（靠近坝下游的水位）。
水库防洪计算
第十五章水库防洪计算
天然河流水资源存在利弊两重性，设计或运用水库时，既要考虑兴利问题，又要注意防洪问题。
水库防洪任务一是——修建泄洪建筑物，保护水库不受到洪水溢顶造成大坝失事；二是——设置防洪库容，蓄纳洪水或阻滞洪水，减轻下游地区的洪水威胁，以保证下游防护区的安全。
因此，水库防洪计算一般是在兴利计算的基础上，合理地定出泄洪设备参数和选择有关防洪参数，诸如防洪库容、设计洪水位、校核洪水位以及坝高等。
第一节概述
1.防洪设计标准
在制定防洪设计标准时，若水库承担下游防洪任务，除了要考虑保证水工建筑物自身安全的防洪标准外，还要考虑下游防护对象。
当这种标准的洪水发生时，通过下游河道的最大泄量，不超过河道的允许泄量或控制水位。
防洪设计标准拟定后，就可据此选定相应的设计洪水，以作为调洪计算的依据。
一般水工建筑物防洪标准要高于防护对象的防洪标准，因为一旦大坝失事，造成水体突然泄放，其后果甚为严重；但当防洪对象的防洪任务非常重要时，也可相等。
注：防护对象包括——城市、工矿区、农田等；防洪标准，是指重现期（或频率）。
水利工程防洪标准
水利工程防洪标准引言：水利工程是指利用河流、湖泊、沟渠和水库等水体，进行灌溉、排水、防洪、发电和水供等方面的工程。
其中，防洪是水利工程的重要组成部分，主要目的是减轻暴雨、洪水、融雪等自然灾害对人类社会造成的危害。
为了确保水利工程的安全性和稳定性，制定并遵守相关的防洪标准是必不可少的。
一、洪水计算标准洪水计算是防洪工程设计的基础，其准确性直接影响到工程的安全性和效果。
洪水计算标准主要包括以下几个方面：1. 洪水频率标准根据历史洪水数据和统计学方法，确定不同洪水频率下的洪峰流量和洪水过程。
常见的洪水频率标准有百年一遇、五十年一遇、二十年一遇等。
2. 洪水时程标准洪水时程是指洪峰流量随时间的变化规律。
根据不同洪水频率和流域特点，确定洪水时程参数，如洪峰时刻、洪峰流量持续时间等。
3. 设计洪水标准根据工程的用途和设计需求，确定适当的设计洪水标准。
例如，农田排灌工程的设计洪水标准一般为二十年一遇，水库大坝的设计洪水标准一般为百年一遇。
二、防洪工程设计标准防洪工程设计标准包括山洪沟道设计、堤防设计、水库设计等方面的内容。
以下是其中的一些要点：1. 山洪沟道设计标准山洪沟道是指用于引导和排泄山洪的沟渠。
其设计标准应考虑到山洪流量、坡度、沟床材料和沟道纵横断面等因素。
设计时应保证沟床通畅，防止堵塞和冲刷。
2. 堤防设计标准堤防是指用于阻止洪水泛滥的河道两岸的堤坝。
堤防设计应考虑到河流的径流能力、土壤的稳定性、堤顶宽度和坡度等因素。
设计时应确保堤防的稳定性和抗洪能力。
3. 水库设计标准水库是指用于调节和存储洪水的水体。
水库设计应考虑到库容、洪水流量、水位变化和水库底泥等因素。
设计时应确保水库的安全性和灵活性，以便有效地调节洪水并减轻对下游地区的影响。
三、防洪工程施工标准防洪工程施工标准是指在施工过程中要遵守的规范和要求。
以下是几个重要的施工标准：1. 施工材料标准施工材料应符合相关的质量标准，如混凝土强度等级、钢筋材料的强度和防腐性能等。
防洪标准计算方法
防洪标准各种防洪保护对象或工程本身要求达到的防御洪水的标准。
通常以频率法计算的某—重现期的设计洪水为防洪标准，或以某一实际洪水(或将其适当放大)作为防洪标准。
在—般情况下，当实际发生的洪水不大于防洪标准的洪水时，通过防洪工程的正确运用，能保证工程本身或保护对象的防洪安全。
中国对已建防洪工程的防洪标准按国家标准GB 50201—94《防洪标准》执行；对保护对象的防洪安全，具体体现为防洪控制点的最高水位不高于保证水位，或流量不大于河道安全泄量。
防洪标准与工程本身或防洪保护对象的重要性、洪水灾害的严重性及其影响直接有关，并与国民经济的发展水平相联系。
国家根据需要与可能，对防拱标准用规范予以规定。
在防洪工程的规划设计中，一般按照规范选定防洪标准，并进行必要的论证。
对特殊情况，例如洪水泛滥可能造成大量人口死亡等严重后果时，在经过充分论证后可采用比规范规定更高的标准。
如因投资、工程量、移民等因素的限制一时难以达到规定的防洪标准时，也可以分期达到。
世界各国所采用的防洪标准各不相同，例如，日本对特别重要的城市要求防200年—遇洪水，重要城市防100年一遇洪水，一般城市防50年一遇洪水；印度要求重要城镇的堤防按50年一遇洪水设计；其他国家的防洪标准大体在此范围内。
农田的防洪标准—般为防御10～20年一遇洪水。
澳大利亚一般农牧业只要求防3—7年一遇洪水。
美国密西西比河防洪规划采用的标准是按水文气象法作出的“计划洪水”，约相当于频率法的100年一遇洪水。
中国的防洪标准过去没有统一规定，1995年颁布了中华人民共和国国家标准GB50201—94《防洪标准》。
该标准对城市，乡村，工矿企业，交通运输设施(含铁路、公路、航运、民用机场、管道工程、木材水运工程)，水利水电工程(含水库、水电站、灌排工程、供水工程、堤防)，动力设施，通信设施，文物古迹和旅游设施等，分别不同规模、不同情况规定了应采用的防洪标准及处理有关问题的原则。
防洪工程常用计算公式
(式中：Qm设——洪水设计流量；Fs——设计控制面积；Fz——附近典型水文站的控制面积；Qmz——水文站的标准流量。)
⑵经验公式设计洪水：经验公式有两种计算公式。
一是洪水面积相关法：Qm=KnFn
(式中：Qm——洪水设计流量；Kn——不同重现期的8个洪水频率系数和不同分区的6个地形系数，洪水设计计算系数是28-48个系数；Fn——控制面积，F上面的n是面积系数。面积系数是12-24个，根据地形地貌状况确定。这种计算方法在1000平方公里内可以应用，超过1000平方公里控制面积慎用。在《XXX水文手册》里面可以查到。)
洪水的类型：洪水的类型一般分为六种，一是暴雨洪水，暴雨洪水又分为山洪和泥石流两种。二是融雪洪水，三是冰川洪水，四是冰凌洪水，五是雨雪混合洪水，六是溃坝洪水。
洪水分级：根据国家《水文情报预报规范》，按洪水重现期的大小，把洪水分为常见洪水（8-10年一遇）、较大洪水（10-50年一遇）、大洪水（50-150年一遇）、特大洪水（大于50年一遇
明渠等速流洪水的类型和水力计算要素：
①梯形断面的过水断面面积计算公式：ω=（b+mh）h
(式中：ω——过水断面面积，单位：平方米；b——底宽，单位：米；h——水深，单位：米；m——边坡系数，表示斜坡的垂直距离每增加1米，则水平距离相应增加m米；)
过水断面宽度计算公式：B=b+2mh
⑷蓄满产流：年降雨量充沛，地下水位高，包气带土层不厚，下层容易常达田间持水量，缺水量不大，不容易形成超渗产流，在土壤缺水量满足后全部产生径流的蓄流方式，称为满蓄产流。
⑸汇流过程：降雨或者溃坝形成的洪水，从产生的地点到流域出口断面的汇集过程，称为汇流过程。也可以称为流域汇流。流域汇流分为坡地汇流和河网汇流两个阶段。
水库洪水计算
4.43 0.96
3.47
9
4.90 1.43 3.47
21
4.43 0.96
3.47
（3）①计算汇流参数m值
F=
1.5 km2
L=
1.62 km
J=
124.36 0‰
θ =L/J^(1/3 )*F^(1/4) m=0.063* θ^0.384
0.293 <1.5 0.039
（4）计算地表洪峰流量
20
5.70 1.34
4.36
9
6.30 1.94 4.36
21
5.70 1.34
4.36
5
2.33 0.00 2.30
17
11.00 7.53
3.47
6
2.33 0.00 2.30
18
11.00 7.53
3.47
7
4.90 1.43 3.47
19
4.43 0.96
3.47
8
4.90 1.43 3.47
5.95
2
3.00 0.00 3.00
14
26.50 22.14
4.36
156.00 150.05
5.95
3
3.00 0.00 3.00
15
109.00 104.64
4.36
p=10%分割地表,地下净流
时段
1
雨量
2.33
地表
0.00
地下
2.30
时段
13
雨量 地表
19.50 16.03
地下
3.47
2
2.33 0.00 2.30
H1（最大 1小时点 雨量均 值）
CV1(最大1小 时点雨量变 差系数)
水库防洪能力计算方法
水库防洪能力计算方法为加强水库安全管理，有效预测水库防洪能力，确保水库安全运行，这里介绍一种简易的水库防洪能力计算方法。
一、来水量计算根据天气预报情况及水库运行需要，预估一个未来降水量，由降水库、水库集雨面积及径流系数，计算出水库未来来水量。
计算公式如下：W=P×F×R/10式中：W---预测来水量，万立方米（万m3）；P---降水量，毫米（mm）；F---水库集雨面积，平方公里（km2）;R---径流系数。
说明：径流系数可以通过分析历年的降雨径流关系大至估算出来。
一般情况，前期降雨量比较大（土壤含水率比较高），径流系数较大，降雨强度及总量比较大，径流系数较大。
一般取值范围在0.55～0.95之间。
降水量为预测值，一般通过天气预报，或者防洪工作需要估算出来。
二、水库最高洪水位计算由上面计算出来的来水量加上当前水库相应的库容，得出将来最大库容，通过库容曲线查算相应库水位，从面得出未来最高库水位。
对于将来最大库容的计算有两种情况：（一）不发生溢洪的情况，计算公式如下：V=V当前+W式中：V---将来最大库容，万立方米;V当前---当前库容，由当前水位通过库容曲线查得，万立方米;W---来水量，同上。
（二）有溢洪的情况1、当前水位低于正常水位时，计算公式如下：V=（W+V当前-V正常）×（1-y）+V正常式中：V正常---正常水位对应的库容;y---水库泄洪比率。
2、当前水库正在溢洪时V=W×（1-y）+V当前泄洪比率是指水库特定时段（从溢洪开始到水库达到最高水位的时间）内泄水量与水库流域来水量的比值。
如果当前库水位低于正常水位，计算时段从水位涨至正常水位开始，直到水位上升到最高水位之间的时间。
当水库正在泄洪时，计算时段从当前时间开始至水位达到水库最高水位的时间。
泄洪比率可通过分析历次洪水泄洪关系得出，它与水库的泄水能力有关。
此值小于1。
上述计算方法没有考虑涵管放水，原因一是涵管放水量相对于洪水量来说比较少，可以忽略不计。
水电站枢纽防洪能力复核计算
水电站枢纽防洪能力复核计算1.1防洪标准复核AA水电站由引水枢纽、压力引水隧洞、电站厂房组成的径流引水式电站，装机规模20MW，为Ⅳ等小(1)型，永久性主要水工建筑物为4级、次要建筑物及临时性建筑物为5级。
AA电站枢纽为低坝引水式电站，枢纽闸坝挡水高度低于15m，上、下游水头差小于10m，枢纽洪水标准按平原、滨海区确定。
设计洪水重现期：二十年一遇Q5%=886m3/s，校核洪水重现期：一百年一遇Q1%＝1390m3/s，消能防冲建筑物洪水标准，洪水重现期：二十年一遇Q5%=886m3/s，工程区地震动峰值加速度为0.10g，地震设防烈度为7度。
AA水电站装机容量20MW，按现行《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》SL252－2017规定，AA水电站为Ⅳ等小（1）型工程，与原批复标准等级划分一致，主要建筑物（挡水建筑物、泄洪排沙建筑物、引水发电系统建筑物等）为4级，次要建筑物(护坡、挡土墙等)为5级。
由现行《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》SL252－2017和《防洪标准》（GB50201-2014）中山区、丘陵区水库工程永久性水工建筑物洪水标准，及“当山区、丘陵区水库工程永久性挡水建筑物的挡水高度低于15m，且上下游最大水头差小于10m 时，其洪水标准宜按平原、滨海区标准确定。
”的规定，AA水电站工程首部枢纽闸坝最大挡水高度13.0m，且上下游最大水头差小于10m，其永久性水工建筑物设计洪水标准应为10～20年，校核洪水标准应为50～100年。
因此，AA水电站挡水、泄水永久建筑物设计洪水标准20年一遇，校核洪水标准100年一遇确定合理。
1.2设计洪水复核AA干流自上而下设有碌曲、下巴沟、岷县、李家村、红旗等水文站。
由甘肃省水文水资源勘测局设站观测水位、流量、悬移质输沙率、含沙量、水温、冰情等，自设站观测至今，水文站控制条件较好，其水位观测，流量测验无漏峰漏谷现象，整编刊印成果质量较高，刊印成果均直接采用。
水库防洪计算(例题1)
（q1+q2)△ t/2
（106m3）
0.54 3.81 9.18 9.85 6.84 4.59 3.04 2.01 1.27
V （106m3） Z（m）
q计算
误差
43 44.7 51.6 55.4 52.7 50.4 48.6 47.1 46.0 44.9
65 65.416 18.895769 0.000231 67.153 157.58913 0.000373 68.097 267.56918 -0.00018 67.437 188.60435 -0.00035 66.862 127.92693 7.33E-05 66.389 84.586369 -0.00037 66.033 56.3855 0.0005 65.745 36.879774 0.000226 65.481 22.020694 -0.00019
12 130
167
12
80
105
12
45
62.5
12
30
37.5
12
10
20
12
0
5
2.20 10.76 12.96 7.21 4.54 2.70 1.62 0.86 0.22
6 18.896 157.5895 267.569 188.604 127.927 84.586 56.386 36.88 22.0205
（2）列表计算q-V曲线 在堰顶高程65m之上，假设不同库水位Z列于表3中，用它们分别减去堰顶高程 q堰=m1*B*H3/2=1.6*30*H3/2=48H3/2 从而算出各H相应的溢洪道泄流能力，加上发电流量6m3/s，得Z值相应 列于表3（3）中，再由（1）的Z值查图Z-V曲线，得Z值相应的库容V，列于表3（4）中。
水库防洪计算与调度
分别减去堰顶高程ll6m，得第(2)栏所示的堰
顶水头H，代人堰流公式
堰 = 1 3/2 = 1.6 × 453/2 = 723/2
（1.4）
从而算出各H相应的溢洪道泄流能力，加上发电
流量10m3/s，得Z值相应的水库泄流能力q=q溢+q电列
水库下泄流量过程线q(t)。
表1.3水库水位容积关系
库水位（Z）
75
80
85
90
95
100
105
115
125
135
库容（106m3） 0.5
4.0
10.0
23.0
45.0
77.5
119
234
401
610
表1.4设计洪水过程线
时间（h）
0
12
24
36
48
60
72
84
96
流量（m3/s）
10
140
710
线的交点为止。
5)由qm查q～ V曲线，得最高洪水位时的总库容Vm，
从中减去堰顶以下的库容，得到调洪库容V调。由
Vm查Z～V曲线，得最高洪水位Z洪。显然，当入库洪
水为设计标准的洪水时，求得的qm、V调、Z洪即为设
计标准的最大泄流量qm，设、设计防洪库容V设和设
计洪水位Z设。同理，当入库洪水为校核标准的洪水
时，求得的qm、V调、Z洪即为qm，校、V校和Z设。
【例1-1】 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ll6m，堰顶宽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 电 =10m3/s引水发电。水库库容曲线
防洪工程常用计算公式
防洪工程常用计算公式2010-8-28 强新泉摘自新浪强新泉的博客在抗洪抢险中，经常遇到一些技术问题，也就是暴雨、洪水、河道、水库的设计洪水、校核洪水、河道过洪能力计算问题，本人把一般常用的水利水电工程计算公式摘录如下，以供大家在抗洪抢险中参考、探讨：㈠暴雨洪水设计⑪暴雨设计：暴雨：12小时降雨量达到30毫米或者24小时降雨量达到50毫米时称为暴雨。
每小时以内的降雨量达到20毫米也称为暴雨。
设计暴雨的计算公式：①设计点雨量计算公式：Htp=KpHt(式中：Ktp——设计点雨量；Kp——皮尔逊曲线值；Ht——最大雨量均值；t——欲求时间；)②设计面雨量计算公式：Ht面=atHt（式中：Ht面——设计面雨量；at——暴雨线性系数；Ht——设计历时点雨量；at、bt——暴雨线性拟合系数；）③暴雨系数计算公式：at=（式中：at、bt——线性拟合参数；F——流域面积；）④多年平均径流量计算公式：Wp=1000yF(式中：Wp——多年平均径流量；y——多年平均径流深；F——流域面积；)⑤设计频率年径流深计算公式：yp=yKp(式中：y——多年平均径流深；Kp——频率模比系数；)⑥多年平均年径流系数计算公式：α=y/x =W/1000Fx（式中：α——多年平均年径流系数；y——年径流深；x——多年平均降雨量；）⑫洪水设计：①洪水特征：一般常用洪峰流量、洪水总量、洪水过程线三个要素表示。
洪水设计的概念：一次降雨形成的洪水过程线，反映洪水的外形，过程线上的最大值就是洪峰流量，用Q表示。
洪峰最高点就是洪峰水位，用Z表示。
洪水过程线和横坐标所包围的面积，经过单位面积换算求得，就是洪水总量，用W表示。
洪水过程线的底宽是洪水总历时，用T表示。
从开始涨水到洪峰流量的历时称为涨水历时，用t1表示。
从洪峰到洪水下落到终止的历时称为落水历时，用t2表示。
洪水总历时等于涨水历时和落水历时之和。
即T=t1+t2。
一般情况下，一次降雨形成的洪水过程称为单式洪水过程。
第十三章 水库洪水调节及计算
简化三角形解析法、简化三角形图解法
30
第十一章 水库洪水调节及计算
三、水库调洪计算的基本方法
原理
流量
入库洪水总量W 1 2 QmT
调洪库容：Vm W 1 2 qmT qm QmT (1 ) Qm
1 2
Qm
A
Vm
O
qm
C
B
qm Vm W (1 ) Qm
时间
T
Vm 或 qm Qm (1 ) W
推求水库下泄流量过程线 q ~ t ，最大下泄量 qm ，调 洪库容 V洪 和水库最高洪水位 Z洪 。
常用的方法有列表试算法、半图解法和简化三角形法
等。
18
第十一章 水库洪水调节及计算
三、水库调洪计算的基本方法
1.列表试算法
步骤： (1)计算并绘制水库的蓄泄曲线q ~ V；
(2) 分析确定调洪的起始条件：起调水位和起调库
下游有防洪任务时，水库的防洪库容和泄洪建筑 物尺寸应在确保水库主要建筑物(大坝等)防洪安全的 前提下，同时满足下游防洪要求。( 有闸门控制) 方案选择 根据计算成果，通过技术和经济比较，选出最优 方案。
15
第十一章 水库洪水调节及计算
二、水库调洪计算的原理
水库调洪计算的基本原理是逐时段地联立求解水量 平衡方程和水库的蓄泄方程。
一、水库的调洪作用
有闸门控制时， 水库的调洪作用
q兴
胸墙 闸门
q允
Z堰
溢洪道
12
第十一章 水库洪水调节及计算
一、概述
2.水库调洪计算的任务与过程
规划设计阶段
管理运行阶段
由
13
第十一章 水库洪水调节及计算
水文水利计算第十章水库防洪调节计算
可编辑ppt
22
可编辑ppt
23
第五节 水库的防洪调度
• 一、水库的防洪调度方式
• 为了确保水库的安全和满足下游的防洪要求，在 汛期水库必须按照当年的实际情况，编制汛期控 制运用计划，搞好防洪调度。其中，重要的内容 之一，就是要拟定切实可行的防洪调度方式。所 谓防洪调度方式，也就是调节洪水的方式。包括 泄流方式、泄流量的规定和泄洪闸门的启闭规则 等。对于有闸门控制的溢洪道或泄洪隧洞，常用 的防洪调度方式有：控制泄流与自由泄流相结合、 固定泄流、以及补偿调节三大类。
• 在水库的管理运用阶段，调洪计算的任务：是 根据入库的洪水，在泄流建筑物类型尺寸已定的 情况下，通过蓄泄调节计算，来预报水库达到的 最高库水位和最大下泄流量。
可编辑ppt
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第二节 水库调洪计算原理与方法
• 一、水库调洪计算的原理 水库调洪计算的基本原理，是逐时段地联立求 解水库的水量平衡方程和水库的蓄泄方程。
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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。
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12-4水库水量平衡示意图 7
• 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。
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防洪工程常用计算公式
防洪工程常用计算公式在抗洪抢险中，经常遇到一些技术问题，也就是暴雨、洪水、河道、水库的设计洪水、校核洪水、河道过洪能力计算问题，本人把一般常用的水利水电工程计算公式摘录如下，以供大家在抗洪抢险中参考、探讨：㈠暴雨洪水设计⑴暴雨设计：暴雨：12小时降雨量达到30毫米或者24小时降雨量达到50毫米时称为暴雨。
每小时以内的降雨量达到20毫米也称为暴雨。
设计暴雨的计算公式：①设计点雨量计算公式：Htp=KpHt(式中：Ktp——设计点雨量；Kp——皮尔逊曲线值；Ht——最大雨量均值；t——欲求时间；)②设计面雨量计算公式：Ht面=atHt（式中：Ht面——设计面雨量；at——暴雨线性系数；Ht——设计历时点雨量；at、bt——暴雨线性拟合系数；）③暴雨系数计算公式：at=（式中：at、bt——线性拟合参数；F——流域面积；）④多年平均径流量计算公式：Wp=1000yF(式中：Wp——多年平均径流量；y——多年平均径流深；F——流域面积；)⑤设计频率年径流深计算公式：yp=yKp(式中：y——多年平均径流深；Kp——频率模比系数；)⑥多年平均年径流系数计算公式：α=y/x =W/1000Fx（式中：α——多年平均年径流系数；y——年径流深；x——多年平均降雨量；）⑵洪水设计：①洪水特征：一般常用洪峰流量、洪水总量、洪水过程线三个要素表示。
洪水设计的概念：一次降雨形成的洪水过程线，反映洪水的外形，过程线上的最大值就是洪峰流量，用Q表示。
洪峰最高点就是洪峰水位，用Z表示。
洪水过程线和横坐标所包围的面积，经过单位面积换算求得，就是洪水总量，用W表示。
洪水过程线的底宽是洪水总历时，用T表示。
从开始涨水到洪峰流量的历时称为涨水历时，用t1表示。
从洪峰到洪水下落到终止的历时称为落水历时，用t2表示。
洪水总历时等于涨水历时和落水历时之和。
即T=t1 t2。
一般情况下，一次降雨形成的洪水过程称为单式洪水过程。
相邻两次以上的降雨，前面降雨形成的洪水没有泄完，后面降雨形成的洪水接踵而来，称为复式洪水过程。
防洪调节计算计算
已知：某综合利用水库以防洪、灌溉为主，兼有发电、渔业等其它效益。
根据具体情况枢纽布局已定。
发电与灌溉有关参数已初步确定。
水库正常蓄水位根据兴利要求已确定为110.0m。
（1）水库水电站共装四台水轮机发电机组，每台容量为4.5万KW。
（2）根据水库库容、防洪保护对象的重要性、灌溉面积等确定本水利枢纽工程属一等工程，其大坝、溢洪道属一级永久性建筑物，设计洪水标准为P=0.2%（五百年一遇），校核洪水标准为P=0.02%（五千年一遇）。
（3）水库下游有城市等防洪要求。
与堤防措施配合运用，下游防洪标准为P=2%（五十年一遇），相应的水库允许下泄流量q2%=7000m3/s。
（4）根据防洪兴利在水库上可能结合的情况，初步确定水库防洪限制水位为106.0m。
（5）根据水库排沙的需要，已确定设一圆形排沙孔，其直径为3.0m,中心高程68.0m,经分析汛期可用于泄洪。
（6）本枢纽泄洪隧洞已经初步选定，采用马蹄形四孔，每孔过水面积等价于5x5 m2,洞心高程为86.0m。
（7）该水库设计风速为V=12m/s,库面最大吹程为D=15km.。
（8）水库库面曲线见下图图一，下游水位流量关系曲线见图二，各种频率的水库设计洪水过程见表一。
求：现需根据所提供资料和设计要求选择溢洪道尺寸，确定防洪库容和坝高。
水库设计洪水过程线。
水利水电工程设计洪水计算规范2020
水利水电工程设计洪水计算规范2020尽管中国国土面积庞大，水资源却日益匮乏，诸多地方也经常受到洪水灾害的来袭。
为了防止洪水灾害，我国于2020年出台了《水利水电工程设计洪水计算规范》（以下简称《规范》），以科学性和系统性的要求，为水利工程的设计和检查提供科学参考依据和规范指导。
《规范》从原则、常规、控制要求、计算流程、实施条件、试验和校核等方面，系统地展开了洪水计算的具体内容，明确了洪水计算要求，并对洪水计算结果进行了不同类型能力分析和审核报告。
同时，《规范》提出了全面设计安全性评价、内涝威胁、内涝风险识别和洪水灾害成因分析等新方面的内容，为检查验收、运行维护和制定抗洪防汛方案提供参考意见。
《规范》从环境角度出发，强调了洪水计算应符合水利工程综合整治原则，综合考虑水文地质条件、流域河道形态以及安全经济效益等因素，既要满足水利设施的正常功能，又要考虑洪水形势与环境条件的要求。
洪水计算应设计洪水深、洪水位、防洪水位、洪水流量和安全经济效益等参数，并结合排洪与灌溉、水利兴利、水资源保护等发展目标，综合运用水文地质、工程地质、水位流量计算、测量观测和试验研究等科学方法，有效防御洪水灾害。
在《规范》的约束下，各地将统一实施洪水计算，明确了洪水参数，改变了以往以满足洪水基本要求为目的的计算方法，重新结合水利工程实施的目标，有效地解决了洪水计算参数选取问题，使洪水计算更贴近实际。
随着《规范》的出台，进一步提高了洪水计算的准确度与可靠性，更好地预测洪水的形势，有效地避免洪水灾害的发生，保障人民的安全生活，有利于实施水资源的高效利用。
《水利水电工程设计洪水计算规范》的出台，为水利工程的设计、施工和检查提供了一种全新的途径，必将对防洪防汛施工及水利工程的建设提供无可替代的支持。
防洪工程常用计算公式
防洪工程常用计算公式2010-8-28 强新泉摘自新浪强新泉的博客在抗洪抢险中，经常遇到一些技术问题，也就是暴雨、洪水、河道、水库的设计洪水、校核洪水、河道过洪能力计算问题，本人把一般常用的水利水电工程计算公式摘录如下，以供大家在抗洪抢险中参考、探讨：㈠暴雨洪水设计?暴雨设计：暴雨：12小时降雨量达到30毫米或者24小时降雨量达到50毫米时称为暴雨。
每小时以内的降雨量达到20毫米也称为暴雨。
设计暴雨的计算公式：①设计点雨量计算公式：Htp=KpHt(式中：Ktp——设计点雨量；Kp——皮尔逊曲线值；Ht——最大雨量均值；t——欲求时间；)②设计面雨量计算公式：Ht面=atHt（式中：Ht面——设计面雨量；at——暴雨线性系数；Ht——设计历时点雨量；at、bt——暴雨线性拟合系数；）③暴雨系数计算公式：at=（式中：at、bt——线性拟合参数；F——流域面积；）④多年平均径流量计算公式：Wp=1000yF(式中：Wp——多年平均径流量；y——多年平均径流深；F——流域面积；)⑤设计频率年径流深计算公式：yp=yKp(式中：y——多年平均径流深；Kp——频率模比系数；)⑥多年平均年径流系数计算公式：α=y/x =W/1000Fx（式中：α——多年平均年径流系数；y——年径流深；x——多年平均降雨量；）?洪水设计：①洪水特征：一般常用洪峰流量、洪水总量、洪水过程线三个要素表示。
洪水设计的概念：一次降雨形成的洪水过程线，反映洪水的外形，过程线上的最大值就是洪峰流量，用Q表示。
洪峰最高点就是洪峰水位，用Z表示。
洪水过程线和横坐标所包围的面积，经过单位面积换算求得，就是洪水总量，用W表示。
洪水过程线的底宽是洪水总历时，用T表示。
从开始涨水到洪峰流量的历时称为涨水历时，用t1表示。
从洪峰到洪水下落到终止的历时称为落水历时，用t2表示。
洪水总历时等于涨水历时和落水历时之和。
即T=t1+t2。
一般情况下，一次降雨形成的洪水过程称为单式洪水过程。
水利计算6-防洪水利计算
• • •
• 三、考虑动库容的调洪演算 前面介绍的调洪演算方法采用的都是静库容曲线， 即近似地假定了调 洪时水库水面为水平并平行升降。
而实际上水库水面并非水平，且有时水面坡度变化还相当 大。因此严格来说，调洪演算应采用水面坡度变化的动库容曲 线。 • 根据水库地区的一般地 形，动库容主要集中在入库 段而受入库流量影响较大， 故水库的实际蓄水量可表示 如下：
•
V=f（Z，Q） （9） • 式中 ; Z—坝前水位 Q—入 库流量 • 将式（9）关系绘制成以Q为 参数的曲线簇即为水库动库 容曲线（右图）
• 三、考虑动库容的调洪演算
就固定不变的洪水入库断面而言，水库蓄水量 V由与坝前水位Z相应的静库容Vs和与水面坡度 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 断面以上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
一、无闸门控制的防洪水利计算
• （一）拟定泄洪方案和进行调洪计算
• 泄洪方案的拟定主要死根据水库坝址附近 地形、地质条件和洪水情况，拟定几个可能 的溢洪道宽度B，利用已求得的设计标准和校 核标准的洪水过程线对各方案（试算法和半 图解法）进行调洪计算，求出相应的最大下 泄流量、最高洪水位及调洪库容。
第二节 水库调洪计算的原理和方法 • 一.洪水调节计算原理
Q1 Q2 q1 q2 Δt Δt V2 V1 2 2 q f (V )
（1） （2）
式中
Q1、q1 — 时段初入库、出库流量； Q2、q2 — 时段末入库、出库流量； V1、V2 — 时段初入库、出库流量。
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泄洪建筑物的类型有表面式溢洪道和深水式泄水洞。
表面式溢洪道又分为无闸溢洪道和有闸溢洪道。
调洪计算的任务是在水工建筑物或下游防护对象的防洪标准一定的情况下，根据已知的设计入库洪水过程线、水库地形特性资料、拟定的泄洪建筑物型式和尺寸、调洪方式，通过调洪计算，推求出水库出流过程、最大下泄流量、防洪库容和水库相应的最高洪水位。
广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪水能和深海温差能源。
狭义的水能资源指河流水能资源。
水力发电的基本原理:
大坝抬高了上游的水位，形成水库，增大了水的势能，打开的闸门，水库里的水沿着导管泻下来，水的势能变成动能，并把大部分动能传递给水轮机的叶轮，使水轮机转动，带动发电机发电 。
水电站的出力主要取决于落差和流量两个因素。
（6）水电站对环境没有污染，而火电站存在这个问题。
水电站在长期工作中，供水期所能发出相应于设计保证率的平均出力，称之为水电站的保证出力。
设计枯水年的供水期平均出力计算方法：简化等流量法，逐时段等流量法，等出力法。
无调节水电站保证出力计算其步骤如下：
（1）根据水文资料（日或旬平均流量）绘制多年流量过程线。
根据电站厂房的位置分：坝后式、坝内式、河床式
引水式电站
方式：在河道上建低坝和引水工程，将水导入人工建造的引水道（明渠、隧洞、管道等），在引水道末端来集中落差，再接上压力水管，导入电站厂房发电
优点：不会形成大的水库，淹没损失较小，工程量亦较小，投资省。
缺点：引水流量较小，水量利用率较低，部分河道断流。
根据集中落差的方式不同，水电站的基本开发方式可分为坝式、引水式和混合式三种。
坝式水电站
方式：在天然河道中拦河筑坝，形成水库，以抬高上游水位，集中河段落差。
优点：由于形成水库，能调节水量，提高径流利用率。
缺点：基建工程较大，且上游形成淹没区，投资大
适用条件：这一类水电站大多建于流量大，河段坡降较缓，同时还有适合建坝的地形、地质条件的河段
除工作容量外，还要增设一定数量的容量，来应付突然的负荷跳动，此部分容量称负荷备用容量。
为了避免因机组发生故障而影响系统正常供电，必须在电力系统中设置一定数量的事故备用容量。
在停机检修时，为了代替检修机组工作而专门设置的容量叫检修备用容量。
利用部分弃水量来替代和减少火电站煤耗，这部分容量称为重复容量。重复容量为水电站所特有。
适用条件：流量较小、河道坡度较陡的山区河流。在瀑布或连续急滩的河段，用不长的引水道可获得较大的水头，在河道急弯处，以裁弯取直引水方式，可集中河段落差修建引水式电站。
根据引水道中水流的不同流态可分为有压引水式水电站和无压引水式水电站。
混合式电站
方式：在河段的另一部分落差。
防洪措施是指防止或减轻洪水灾害损失的各种手段和对策，它包括防洪工程措施和防洪非工程措施
防洪工程措施指为控制和抗御洪水以减免洪水灾害损失而修建的各种工程措施，主要包括堤防与防洪墙、分蓄洪工程、河道整治工程、水库以及水土保持等
防洪非工程措施是指为了减少洪泛区洪水灾害损失，采取颁布和实施法令、政策及防洪工程以外的技术手段等方面的措施。如洪泛区管理、避洪安全设施、洪水预报与警报、安全撤离计划、洪水保险等均属于防洪非工程措施。
②电力系统中各电站每天储备的水量以及燃料所能发出的电能，必须不小于日负荷图所要求的电量。
根据机电设备容量的目的和作用，可将整个电力系统的装机容量划分为：工作容量、负荷备用容量、事故备用容量、检修备用容量以及重复容量。
为了满足最大负荷要求而设置的容量称为最大工作容量，以N工表示。它承担负荷图的正常负荷。
从运行的观点看，整个系统并不是所有装机任何时候都能投入运行，由于某种原因（如火电站缺乏燃料或水电站的水量、水头不足）不能投入工作的容量，称为受阻容量，以N阻表示。除受阻容量之外，其余称为可用容量。可用容量一般并非都投入工作，对于某一时刻来讲，实际运行的只是当时的工作容量，其余的容量称为待用容量，待用容量中一部分是计划中的备用容量，另一部分称之为空闲容量，以N空表示。
水电站有如下工作特点：
（1）水电站出力和发电量随天然径流情况而变化，一般变化较大，有时甚至会因流量或水头不足，而使正常工作遭到破坏。火电站只要有充足的燃料即可，供电可靠性较高。
（2）水电站由于受地形、地质、水文等自然条件的限制，站址和规模常受到制约。火电站可直接兴建在负荷中心。
（3）水电站除修建电厂外，尚需修建一系列水工建筑物，同时还要解决水库区的淹没移民问题，一般工程投资较大，施工期较长。火电站投资较少，收效较快。
工业用电 ，在一年之内负荷变化不大，而年际之间则由于工业的发展而增长。在一天之内，三班制生产的工矿企业用电也比较均匀。
农业用电:主要指农业排灌用电，农业耕作用电及农副产品加工用电，其次为农村生活、照明用电。它们都具有明显的季节性变化，特别在排灌季节用电较多，其余时间用电较少。
交通运愉用电:目前主要指电气火车用电，随着铁路运输电气化的发展，其用电量不断增长，这种负荷在一年之内和一天之内都很均匀，仅在电气火车起动时，负荷突然增加，才会出现瞬时的高峰负荷。
（4）水电站的能源是取之不尽、用之不竭的天然再生水能资源，不像火电站那样需要燃料，水电站厂内用电也比较少，运行费较低，而且几乎与生产的电能数量无关。
（5）水电站水轮发电机组启动和停机迅速，增减负荷灵活，一般从启动到满负荷工作只需几分钟。而火电站从启动到满负荷运行一般要2～3小时，火电站发电机组“惯性”很大，不易适应负荷的急速变化，而且当它担任变动负荷时，会增加每度电的燃料消耗，因此水电站在电力系统中比较适应担负峰荷、负荷备用和调节周波的任务。
（2）下游水位过程线Z下～t 。
（3）绘制水头H～t过程线。
（4）计算水流出力过程线N～t。
水电站装机容量由最大工作容量、备用容量和重复容量三部分组成。
日调节水电站最大工作容量主要决定因素：①日保证电能E日，其中，E日=24NP；②水电站在电力系统负荷图上的工作位置。
水电站重复容量越大，增发的电能和节省的燃料费越多，但随着重复容量增加，电能的增率将越来越小。另一方面，随着水电站重复容量增加，弃水越来越少，所增加容量的设备利用率将越来越低，因而需进行经济比较。
水电站增加单位装机容量在多年运行中，平均每年利用的小时数，称为重复容量年利用小时数。
确定装机容量的简化方法 ：保证出力倍比法和装机容量年利用小时数的方法
水库自身安全标准是指设计水工建筑物所采用的洪水标准。
水工建筑物的洪水标准分正常运用和非常运用两种情况。与前者相应的洪水称为设计洪水；与后者相应的洪水称为校核洪水。
（2）设计代表段内必须包括有丰水年、平水年及枯水年；
（3）设计代表段的平均年水量应与多年平均年水量接近。
在各电站之间及电站与用户之间用输电线连成一个网络，该网络称为电力系统。
电力系统中有各种用户，它们有着不同的用电要求，通常按其特点，可将用户分为工业用电、农业用电、交通运输及城镇用电四种类型。
市政公用事业用电:包括市内电车、给排水用电和生活、照明用电等。照明负荷在一天内和一年内均有较大变化，如冬季气温低、夜长，则用电较夏季较多；一天内晚间又比白天用电多。
基荷以上，随着负荷的增长，相应供电时间越短，电能增量逐渐减小，所以日电能累积曲线，越向上越陡。
以任一天为例，为了保证系统中各用户用电，必须同时满足两个条件：1 ，电力系统中各电站当天能够随时投入运行的机电设备容量不小于该天最大的日负荷 ；
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析法。
从防洪的要求出发，防洪限制水位定得愈低（低于正常蓄水位），就会有愈多的兴利库容兼作防拱，一举两得；从兴利用水要求出发，防洪限制水位不能太低，应使汛后回蓄更有保证。
合适条件：一般来说，如果河段上游坡降较小且筑坝后淹没损失不大，有筑坝建库条件，下游坡降陡（如有急滩或大河弯）且有条件集中较大落差时，采用混合式开发方式往往是比较经济的。
水电站的设计保证率：水电站在多年工作期间正常工作得到保证的程度。
设计代表段应满足的条件：
（1）在设计代表段内水库至少蓄满一次，放空一次；