水库洪水调节基本原理

方程或曲线，可按泄洪建筑物的水力特性换算
得到。
（1）堰流
q溢 M 1 BH
3
2
H即为库水位Z与堰顶高程之差 1 q 洞 M 2H 2 （2）闸孔出流 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)
水 库 调 节 洪 水 示 意 图
流 量 Q q
Q～t V蓄
q～t
库 水 位 Z
Z～t
(a)
无闸门情形一
无闸门情形二
有 闸 门 情 形 一
有闸门情形二
•
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，进行水库的蓄泄调节计算，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。
0
22.5
55.0 105.0 173.9 267.2 378.3
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。
• •
‘98’洪水
• 长江流域发生了仅次于1954年的全流域型大洪水。嫩江流域、松 花江干流发生了超过历史实测记录的特大洪水。长江九江大堤发 生决口。全国800多万人参加了抗洪抢修，调用抢险物料总价值 130多亿元。抗洪抢险期间形成了“万众一心、众志成城、不怕 困难、顽强拼搏、坚韧不拔、敢于胜利”的伟大抗洪精神
•
水利水电枢纽工程的枢纽建筑物的级别由其所属工程等别及其在工程中 的作用和重要性划分为五等，按下表规定确定
•设计永久性水工建筑物所采用的洪水标准，分为正常运用（设计）和 非常运用（校核）两种情况，根据建筑物级别按表4，表5，表6选定。
永久性挡水和泄水建筑物正常运用洪水标准
水电站厂房正常运用洪水标准和非常运用洪水标准
• 根据公式可换算求得水库水位Z与泄流量q的关系 q=f1(Z)，如下图中的Z~q曲线。进而由库容曲线换算 求得水库蓄水量V与q的关系q=f(V)。
• 目前常用的调洪计算方法主要有列表式算法和半图解法。
需要注意的几点：
在有闸门控制的情况下，q=f（V）不是一条曲线，而是以不 同的闸门开度为参数的一组曲线。 在承担下游防洪任务的情况下，当要求保持q不大于下游允 许的最大安全泄量q安时，就要利用闸门控制q。 当泄洪建筑物虽设有闸门，但泄洪是将闸门全开，此时实际 上与无闸门控制的情况相同。
二 水库调洪的任务 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形式和尺寸、调洪 方式等，通过计算，推求出水库的出流过程、最大 下泄流量、特征库容和相应的特征洪水位。 作用：拦蓄洪水，削减洪峰，延长泄洪时间， 使下泄流量能安全通过下游河道。
防洪措施简介
修筑堤防 河道整治
工程措施
开辟分洪道和分蓄洪工程
防洪措施
水库拦洪
水土保持 洪泛区管理
非工程措施
建立洪水预报和洪水警报系统
洪水保险
疏浚河道
兴修堤防
修建水库
分洪区分洪
水土保持工程
• 3. 水库的调洪作用
• 在于对入库洪水的滞蓄。使出库洪水过程 变平缓，洪水历时延长，洪峰流量减小。而 影响水库洪水调节的因素主要是入库洪水、 泄流建筑物型式与尺寸、以及汛期水库的控 制运用方式和下游的防洪要求。若泄流建筑 物尺寸减小，同一库水位的下泄量也将减小， 所需调洪库容则将加大。反之，则正好相反。 因此，入库洪水、泄流建筑物类型与尺寸、 调洪方式和调洪库容之间是相互关联、相互 影响的。 • 水库防洪调节计算，就是要定量地分析计 算它们之间的关系。
造成人畜伤亡
洪水会造成哪些危害?
对沿岸城市构成巨大威胁
防御洪水灾害
抗洪抢险——加固大堤
第一节 水库调洪的任务和防洪标准
• 一.我国基本情况及治理
• 二.水库的调洪计算任务 • 三.防洪标准
一.我国基本情况及治理
1、我国洪灾基本情况
• • 我国是洪水灾害严重的国家。据记载： 自公元前206年-公元1949年，共发生洪灾1092次，平均每两 年就发生一次水灾。 1949-1988年间，平均每年受灾面积达1.2亿亩，成灾0.8亿亩， 主要江河都发生过较大洪水。进入九十年代，随着经济的高 速发展，洪水损失呈加速上升之态势； 1990年的洪水直接经济损失为239.0亿元，1994、1995年为 1796.6亿元、1653.3亿元，连续两年突破千亿元； 1998年由于长江、松花江、嫩江流域遭遇历史罕见洪水，全 年洪水直接经济损失高达2642.0亿元，洪水灾害对我国国民经 济的可持续发展00年 水灾214次，平均10年一次 大洪水年份 宜昌站流量 损失 1788 8.6 万 沙市以上溃22处； 1860 9.25 万 受淹3万多KM2； 1870 10.5 万 受淹3万多KM2 ； 1931 6.46万 亡14.5万； 1935 5.69万 亡14.2万； 1949 5.79万 亡5699； 1954 6.61万 亡33169 ； 1998 6.33万 亡1432人，淹没耕地358.6万亩，受 灾人口231.6万
返回例题
表 某水库V=f(Z)、q=f(Z)曲线(闸门全开)
水位Z(m)
36.0
36.5
37.0
37.5
38.0
38.5
39.0
39.5
40.0
40.5
41.0
库容 V(m3) 下泄流量 q(m3/s)
4330 4800 5310 5860
6450
7080
7760
8540
9420
10250 11200
永久性挡水和泄水建筑物非常运用洪水标准
第二节 水库调洪计算的原理
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
• 一.洪水调节计算原理
• 1.水库调洪计算的直接目的，在于求出水库 逐时段的蓄水、泄水变化过程，从而获得调 节该次洪水后的水库最高洪水位和最大下泄 流量，供进一步防洪计算分析之用。 • 2.水库调洪演算要遇到两种情况： 一种为下泄流量受到控制的调洪演算，其 控制调节方式由水库防洪运行规则决定。这 只有在有闸门控制的泄洪设备条件下才存在。 另一种情况为自由泄洪条件下的调洪演 算，无闸门溢洪道泄流、或设闸门开启程度 一定的条件下泄流属此种情况。
Q~t
q1、V1
q 2、V2
t
qi
t (min)
水库水量平衡示意图
一个方程两个未知数没有办法求解
水库调洪计算的实用公式（瞬态法）： 水量平衡方程： 蓄泄方程：
溢洪道的泄流能力可按堰流公式计算：
q溢 M1 BH
3/ 2 0
q溢—溢洪道泄流能力(m3／s)；
H0—考虑行近流速v的堰顶水头，可近似等于堰顶水 深H（m）；
水库洪水调节计算
• • • • •
第一节 水库调洪的任务和防洪标准 第二节 水库调洪计算原理 第三节 水库防洪列表计算 第四节 水库防洪半图解法 第五节有闸门情况下的水库调洪
洪水会造成哪些危害?
冲垮河堤
洪水会造成哪些危害?
淹没农田与村庄
洪水会造成哪些危害?
破坏交通等公共设施
洪水会造成哪些危害?
水工建筑物的防洪标准：
（1）若水库不需承担下游防洪任务，则应按水工建筑 物本身的防洪安全要求选定防洪标准。 一是正常运用情况的标准，称设计标准，不超过这种 标准的洪水（设计洪水）来临时，水库枢纽一切工作维持 正常状态； 二是非常运用情况的标准，称校核标准，该种标准的 洪水（校核洪水）来临时，水库枢纽的某些正常工作和次 要建筑物允许暂时受到破坏，但主要建筑物（如大坝、溢 洪道等）必须确保安全。
• 2.治理措施：
（1）对于自然因素，须通过各种工程措施进行抵御。 如兴修堤防、整治河道、兴建水库及分洪滞洪工程、 开挖新河和水土保持等。
（2）对于人为因素，需要在防洪的指导思想上来 个转变和发展。国内外已先后逐渐采取的工程措施和 非工程措施想结合抗御洪水的办法即是此防洪思想和 策略的发展，比较有效
基本原理：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、q(m3/s)
水量平衡方程
Q1 Q2 q1 q2 t t V2 V1 2 2
Qi+1 Qi qi+1
Q~t
qmax
q~t V2-V1 ti ti+1
△t
B—溢流堰净宽（m）； M1—溢流系数，其值取决于溢流堰型式；
泄洪洞的泄流能力可按有压管流公式计算：
q洞 M 2H
1/ 2 0
q洞—泄洪洞的泄流能力(m3／s)； 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。
列表试算法 在水利规划中，常需根据水工建筑物的 设计标准或下游防洪标准，按工程水文中所 介绍的方法，去推求设计洪水流量过程线。 已知：入库洪水过程及下游允许水库下泄的最 大流量 水库汛期防洪限制水位 泄洪建筑物的型式和尺寸 推求：下泄洪水过程线 拦蓄洪水的库容和水库水位的变化