水库设计与规划

二、由流量资料推求设计洪水
1、选样
首先作一定的资料收集，审查可靠性和代表性的洪水流量， 再作修正工作（插补延长洪水径流系数），作历史洪水调查。 2、设计洪峰流量计算：

方法：年最大值法
在水文系列资料中，每年选一最大洪峰流量 进行水文统计，绘制理论频率曲线，然后根据设计频率求得Qmax
3、设计洪水总量计算 方法：年最大值法 按一定时段（一日、三日、五日）每年选定 这样时段最大的洪量进行水文统计计算，绘制理论频率曲线，然后 根据设计频率求得W设 4、设计洪水过程线 符合两个原则：Qmax与1计算相符；面积与2计算相符
按容积大小分： 大型水库：库容1亿立方米以上 中型水库：库容1000万—1亿立方米 小型水库：一型：100—1000万立方米 二型：100万立方米以下
二、水库规划任务：
１、正确分析水库对所承担各项任务可满足
程度 ２、对各种水位和库容进行分析和计算 ３、确定水库工程规模及主要建筑物的尺寸 ４、估算或预算水库工程投资及水库效益
选型：选择典型洪水过程线要求： ①选择峰高量大的洪水过程线作典型洪水过程线 ②选择峰型比较集中而且主峰靠后的洪水过程线作典型洪水 过程线
放大方法：同倍比放大或同频率放大 Ⅰ按峰放大： Qmax p KQ Q max典 ，然后根据KQ将典型年洪水过程线 放大即为设计洪水过程线。 Ⅱ 按量放大：
2、来水大于供水
V兴 0 w 毛
其中，W毛
：年灌溉毛需水量 0 ：摩擦调节系数。 雨洪次数多的地区（边蓄边用）， 0＝0.3—0.5 雨洪次数少的地区， 0 ＝0.6—0.8
四、不计入损失列表计算水库兴利库容
1、计算公式

V Q入－q出 t W入－W出－W弃 （万米 3）
第四节
设计洪水计算
一、什么是设计洪水
1、目的：为了进行调洪演算确定防洪库容及
泄洪建筑物尺寸 2、计算基础：需要一个设计洪水过程线 3、什么是设计洪水：符合某一设计频率的洪 峰流量、洪水总量以及设计洪水过程线 4、推求方法：①以实测流量资料推求；②以 暴雨资料推求；③经验公式（小流域、小型 水库无资料情况下使用）
Kw
Wtp Wt典
Qip K wt Qt典
同样按典型年洪水过程量放大即为设计洪水过程线
三、地区经验公式法
1、设计洪峰流量
Q m p CpF
N
Qm(p):频率为p%的设计洪峰流量
Cp、N ：参数，反映流域情况、坡度、河网密度、
河床植被等各种因素（Cp、N值见教材） F ：流域面积 （Km2）
按时序进行逐时段的水库水量平衡计算。 １、计算公式 （万米3）
V Q 入 - q出 t
V ：计算时段t内水库蓄水量增减值 Q入，q出：计算时段内流入、流出水库的流量，
t —计算时段
2、调节年度
：一般从丰水期开始（来水大
于用水 3、水库有效库容大小与水库运用次数的关系
二、调洪演算基本原理和方法
1、试算法 原理：根据水力学的水量平衡原理和动力平衡原理 公式：
1 1 V Q1 Q 2 t q1 q 2 t V2 - V1 23 2
2 q MBH 0
v2 其中： H 0 H 近似 H0≈H 2g Q 式中： 1、Q 2 ：分别为时段初、时段末进入水库流量
水库设计与规划
第一节 概述
水库工程是一项重要的水利工程设施，它可以根据人们的需
要改变河流中的流量变化过程，有效地拦蓄洪水，提高枯水 径流，达到防洪、兴利、综合利用水资源的目的。
一、水库类型 按作用分：防洪水库：以防洪为主，下游有重要城镇、 工企业、交通干线
灌溉水库：以灌溉为主 发电水库：以发电为主 综合利用水库：防洪、灌溉、发电、航运、养殖
三、利用库容调节系数估算兴利库容
1、来水小于供水，说明来水不能满足全部灌溉的
要求 ①年调节： 水库兴利库容＝水库来水量（有损失）＝
式中：β为库容调节系数，一般为0.4－0.6
βW年
②多年调节： 1 V兴＝ /yF
10
（万米3）
式中： y ：多年平均年径流深 （mm） F：水库承面面积 （Km2） / ：库容调节系数
(来水1996型) Σ(W来－W 用) (万立 米) 90 100.5 25.0 18.3 12.8 26.5 1.8 (84.4) 111.4 86.4 68.1 55.3 29.8 (27.0) 库容 (万立 米) 83 93.5 104.4 79.4 61.1 48.3 21.8 20.0 泄量(万 立米)
月份
1 2 3 4 5 6 7 8
+
10.5 10.9 (24.0)
--
9
10 11 12 总计
49.3
46.2 21.0 13.0 362.0 27.0 68.7 10.4 335.0
49.3
46.7 1351.0 2.6 159.1 27.0 47.7 47.7 132.1
39.1
88.4 135.7 87.4 90.0
三、水库特性曲线

水库的特征曲线是描述水库库区地形特征的， 包括：
H~f（A）
1 H~f（V） （V＝ Ah＝ V ，而 A＝ （A1+A2） 2 0 0
H － H
1、水库水位~面积曲线 2、水库水位与容积曲线
－
四、水库特征水位和库容
1、死库容与死水位：放水口以下高程，或水库允许降落的

（米3/秒） q1、q 2 ：分别为时段初、时段末流出水库流量 （米3/秒） V1、 V2 ：分别为时段初、时段末水库容量 （万米3） B—溢洪道宽度 M—流量系数，与溢洪道进口形状有关，M＝1.5～1.65
三、试算法
1、根据H－f(v)和拟定的泄洪建筑物尺寸、型式，利 3 用公式 2 q MBH 0 求出q ＝ f(v) 曲线
其中，Fs ：年淤积量模数，以吨表示，根据环保部门、水土保持 部门的资料得到 F：承面面积 （Km2） r ：泥沙的淤积容量，一般为1.1~1.6吨/立方米
2、根据水库规划使用年限确定死库容 V死 = V淤年 N
一般中小型水库 N 为30~50年
3、无泥沙观测资料时，可按下式估算：
二、根据灌溉要求确定 根据灌区规划的自流灌溉要求选择的典型点进行水位推算至水库引 水涵洞处时的高程。 三、发电要求 根据规划的发电量所需最低水头的坝前高程，该水位以下的库容为 死库容。 四、综合利用 养殖水深大于2米， 航运要求： 按规划航运终点航船要求的枯水季的吃水深度，该水位以下的为死 库容 五、确定：方案比较后确定最后库容，根据库容查 H -- f (w)

水库运用：水库的蓄泄过程即为水库运用，蓄 泻一次叫水库一次运用，蓄泻几次就称几次运用。
图解分析（如图）
一次运用：V1＞V2 二次运用：V1+V3＞V2+V4
结论： ①兴利库容是根据缺水期的水量决定的；在一次运用的情况
下，V兴即为缺水期逐月缺水量总和； ②在多次运用的情况下，V兴不等于逐月缺水量总和，而是按 缺水期逐月进行调节后所需的最大库容。 ③可能遇到的几种情况： a）设计年来水＝设计年用水+损失——属完全年调节， b）设计年来水＞设计年用水+损失，需泄水，——属不完全 年调节， c）设计
2、设计洪水总量
Wp H 24p F 0.1H 24p F
Wp
（万米 3）
：每一设计频率的洪水总量 （万m3 ) α：某一设计频率的一日暴雨径流系数 H 24 p ：某一设计频率的一日暴雨量 (mm) F ：坝址以上的承面面积 (km2)
3、设计洪水过程线
Wp 1 2Wp TQ m p T 2 Q m p
V
＝ Y F 垫
－
－
1 （万米 3） 10
其中： Y ——多年平均径流深（mm） ，可由水文手册等值线图查得。 F——水库承雨面积（Km2）
1 ——换算系数 10
（由水土保持或环保部门 ——系数，根据各地土壤侵蚀水土流失程度而定。 提供）如：湖北，一般水土流失地区 ＝0.02；江西，一般采用 ＝0.01；严重地区 ＝ 0.015；一般 ＝0.01～0.03。
h
0.5 1 …
h
3 2
MB
… …
q
… …
H兴
… …
H兴+h
… …
V
… …
… …
2、利用 t 时的水量平衡方程式①进行解算。 （ t ＝2、4、6小时）
Q1、Q 2 可根据时段 t 在设计洪水过程线查出
曲线，得出相应水位的死库容
第三节水库兴利库容及兴利水位Baidu Nhomakorabea定
一、水库兴利调节的概念 来水量和用水量配合之后，将河流的流量在时间上重新分配 ， 补充用水不足水量,这种调节方式称水库兴利调节。水库一般 是年调节，年调节前提：年来水＞年用水，多年调节：设计年来水 ＜设计年用水，但多年设计年来水＞多年设计年用水。 二、年调节计算 调节计算的原理是把调节周期分为若干个计算时段，并

水库总库容：V总＝V死+V兴+V防+V超，最 后根据水库水位与容积曲线图上查出相应V总 时的水位，加安全超高和风浪爬高，即得水 库坝顶高程。
第二节
死库容与死水位确定
死库容确定因素： 泥沙因素、发电需求、灌溉要求、综合利用 一、按泥沙因素确定死库容 １、年淤积体积： V淤年 = Fs F / r
再根据Qmaxp，T（t1、t2）在坐标纸上绘出图
形，即为设计洪水过程线。
第五节
确定防洪库容和溢洪道尺寸
一、概述 1、设计防洪库容和溢洪道的原因：为了保证大坝安全和下
游防洪的需要，达到削减上游洪峰，拖延洪水时间的作用。 2、防洪设计标准： 设计洪水位与设计防洪库容 校核洪水位与超高库容 3、防洪库容与兴利库容的关系： （1）防洪库容与兴利库容不结合。溢洪道底部高程即为 H兴 ，适用于洪水不稳定，洪水预报不易准确的地区 （2）防洪库容与兴利库容相结合。当洪水来临前，提前 开闸，使水位降到溢洪道底部高，正常情况下，闸门挡 水高度到 H兴 4、调洪目的：根据已知设计洪峰流量和泄洪量，经调洪演 算确定设计防洪库容和泄水建筑物尺寸
年来水＜设计年用水+损失——需多年调节。
中小型水库一般属年调节。
4、计算
（1）采用设计典型年法（列表计算），分为
不计入损失的列表计算和计入损失的列表计 算 （2）长系列法：在来水、用水同步的情况下， 逐年计算，然后利用数理统计方法绘制理论 频率曲线，根据设计频率查V兴 （3）库容系数法
59.1
108.4 128.1 80.4 83.0 27.0 27.0
3、考虑损失后的库容：V兴＝（1.1—1.2）V/
兴
4、兴利水位确定：
根据不计入损失时的V兴，加以考虑计入损失库容，
得出相应计入损失的V兴，再加上死库容得出总库 容，然后在H－f(v )曲线查出相应水位即为兴利 水位。
式中：
W入、W出、W弃：分别为计算时段内水库的来水量、用
水量和弃水量 Q入、q出—分别为计算时段内进入和流出水库的容量； ∆t—计算时段 2、计算举例
某水库不计损失时库容计算表 来水量 W来 (万立米) 10.5 10.9 13.0 26.4 25.7 6.9 45.2 93.1 38.0 44.7 38.5 33.4 47.0 54.0 39.1 用水量 W用 (万立米) W来－W用 （万立米)
最低水位；死水位以下的库容称死库容。 2、兴利库容与兴利水位：为兴利目的需要达到的水位称兴 利水位，兴利水位与死水位间的库容称兴利库容。 3、防洪库容与防洪水位：为保障水库本身安全及解除下游 地区的灾害，水库所需拦蓄一定设计标准的洪水，此库容称 防洪库容，相应水位为设计洪水位。 4、校核洪水位和超高库容：在设计洪水位以上，水库遇到 比设计洪水标准更高的大洪水（称校核洪水）时，水库出现 的最高洪水位，称校核洪水位；校核洪水位与设计洪水位之 间的库容称超高库容。