水资源规划及利用(4)
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调节计算原理
4/30
把整个调节周期划分为若干个计算时段，按时段进行逐
时段的水库水量平衡计算，求得水库的蓄泄过程及兴利库容。
时段水量平衡方程
5/30
ΔV = (Q - q)Δt
式中： Q — 计算时段内的入库平均流量；
q — 计算时段内的自水库取用或消耗的平均流量
（包括各兴利部门的用水量、蒸发损失、渗漏损 失以及水库蓄满后产生的无益弃水流量等） ∆V— 计算时段内蓄水量的变化值，蓄水量增加时为 正，蓄水量减少时为负。 ∆t — 计算时段 计算时段∆t的长短，根据调节周期的长短及径流和用水变化 的剧烈程度而定。年调节水库，一般可取一个月为计算时段， 在来水量或用水量变化较大时，可取为一旬作为计算时段。
1860
1320 1255 1487 2524 3362 4624
0
1930 335 5204 11169 14416 12545
来水-用水
水
库 水 量 损 失
来水 年·月 量W来
灌溉用 月平 水库 蒸 发 水 月平均 均水 蓄水 量W用 余水 缺水 蓄水量 面面 量 积 标准 W蒸 (3) (4) (5) (6) (7)
一次运用：
10/30
q~t
已知：余水期V1 枯水期V2 且V1>V2
则：
V兴=V2
t
二次运用：
a.特殊情况：
11/30
已知：V3<V2
V3<V4
则:V兴=V2+V4-V3
二次运用：
b.一般情况：除特殊情况外其他情况 则V兴=max (V2,V4)
12/30
三次及多次运用：
逆时序推算法：
13/30
14/30
时段末兴利 库容蓄水量 （7） 12784 18403 23563 30583 1543 31335 31335 30725 310 31335 27618 18973 7919 0
余 水 期
3720 2295 1860 -610
缺 水 期
1860
合计
校核
依据V兴=max(v2,v4)，计算V兴=31335 64384-60671＝3713 35658-31945＝3713
年调节水库:凡是只进行年调节就可以满足设计保证率供水要求的水库。
一般将对水库蓄水量变化过程的计算称为径流调节计算。调节计算
涉及的因素有：来水Q，用水q，兴利库容V兴，灌溉设计保证率P。 年调节水库兴利调节计算的基本任务： 已知Q，q用，P 已知Q，V兴，P 已知Q，q用，V兴 V兴 q用 P
一、水库兴利调节计算原理
6390 7360
930 640
5460 6720
27863 25133 34583 31223
64384
60671
35658
-31945
3713
15/30
蓄水方案
多用于水库的规划设计中
多用于水库兴利调度 图的编制工作中
早蓄方案
迟蓄方案
从年初库空开始顺时序计算，有
余水先行蓄库,库满后，多余水
量作为弃水，当来水小于用水， 即（Q－q）为负时，水库蓄水减 少，库水位开始降落，直至水库
从年末库空开始逆时序按水量
27/30
例题讲解
时段 （1） 78.7 78.8 来水量 （2） 21140 8560 6390 7360 4500 用水量 （3） 8356 2941 930 640 2205
仍用前面例2的资料，
78.9 78.10 78.11
本例为考虑水库水量
损失时计算当年兴利 库容的列表法.
78.12
79.1 79.2 79.3 79.4 79.5 79.6
并经供水期 将水库放空 为终点
从蓄水期 初库空开 始
调节年度 确定例题 讲解
例1.根据表中数据判断调节年度。
8/30
单位：亿m3
答案
调节年度
9/30
水库运用
水库的蓄泄过程叫水库运用，蓄泄一次叫水库一次运用，蓄泄多次 叫多次运用。
有一个余水期，一个缺水期，水库为一次运用情况。 当水库为两次运用时，则有两个余水期和两个缺水期。
23/30
在水库对来水进行调节以满足用水要求时，会同时产生各种水量损失，
因此水库的实际库容较前计算的应适当增大，以抵偿这部分耗水，保证
正常供水。
由于修建水库后，使库水位及地下水位抬高， 水 量 损 失 水库水面比天然河道增大很多，因而蒸发、渗漏
等作用都相应发生改变。
分为蒸发损失、渗漏损失
水库的蒸发损失
计入损失的列表调节计算
26/30
•
考虑水库水量损失计算兴利库容时，某一时段的水库水量平衡方程 可写成：
ΔV = (Q - q - q损 - q弃 )Δt = W来 - W用 - W损 - W弃
方便的方法：不考虑水量损失进行计算，近似求得各时段的蓄水情况，用 各时段的水库平均蓄水量（包括死库容）算出各时段的损失量,用考虑损失 的水量平衡方程逐时段进行计算。
水库的渗漏损失
其值可根据库区、坝址 的地质及水文地质情况， 参考已成水库的实际渗 漏资料，选用经验指标 优良 中等 恶劣 0-1.0 1.0-1.5 1.5-3.0
25/30
水文地质 条件
月渗漏量与水库蓄 水量之比（%）
年渗漏量与水库 蓄水量之比(%)
进行估算，常用的经验
指标如表。
0-10 10-20 20-40
平衡公式逐时段推算，先求供 水段，后求蓄水段。
重新放空。
例题讲解
16/30
例3.根据表中数据，求调节年度、水库所需兴利库容及水 库蓄泄过程。 单位：亿m3
年调节计算表
月份 （1） 5 6 来水 （2） 8 10 用水 （3） 6 7 来水－用水 余水 （4） 缺水 （5） 水库月末 蓄水量 （6）
例2
某水库年调节计算
用水量 （3） 8356 2941 930 640 2205 0 1930 335 5204 11169 14416 12545 920 -3717 -8645 -11054 -7919 来水量—用水量 余水水量 （4） 12784 5619 5460 不足水量 （5） 弃水量 （6）
将所得的19年的库容值，
按由小到大排列，用经验 频率公式：
p=[ m /(n+1)]100%
计算每一库容的经验频率
如表中所示。
22/30
点绘库容频率曲线，如图所示。由 已定的灌溉设计保证率
p ＝80%，查曲线即可求得相应的年
调节兴利库容
V兴＝3.98（m3 /s）·月。
（二）计入损失的年调节列表计算法
0.63 -0.16 2.78 1.7 3.41 8.68 1.97 9.26 5.95
-1.62 -0.16 0.46 1.94 -0.31 0.11
2.03 -0.24 -2.07 -1.06
… … … …
67-68 0.78
… …
0.07
… …
0.08 1.29 --
… …
0.16 2.41 --
1/30
Integrated water resources planning
第四讲
沈阳农业大学 水资源规划及利用课程组
第二章水库兴利调节及计算
本讲主要内容：
6 年调节水库兴利调节计算
2/30
一、水库兴利调节计算原理 二、年调节水库兴利调节计算的长系列法
3/30
年调节:借助人工措施，把河道中一年之内的天然径流量，按一定的用 水要求进行重新分配。
W来-M 考虑 损失 渗 漏 水库蓄 弃 水 总损失 后的 量 W弃 水量 W损=W蒸 用水 余水 缺水 标 W渗 +W渗 量 准
28/30
(17) 16636
(1)
(2)
1978.7 21140 8356 12784
16784 10392
8
8560 2941 5619
22403 19594
9 10 11 12
年 月
库 容 4.69 -1.13 0.98 0.82 2.25
年来 年用 水量 水量 17 3.21
51-52 0.59 52-53 0.53 53-54 1.39 54-55 0.02
3.17 -0.33 1.21 0 8.87
0.33 30.39 2.68 1.78 10.4 4.51 0.31 39.2 0.53 3.5 18.93 3.38
6/30
水利年度
以水库蓄泄过程循环作为一年的起讫点，从蓄水期初库空开始， 经蓄水期（来水大于用水），将余水蓄在水库中直到库满，并经 供水期（来水小于用水）将水库放空为终点。
水利年度又称为调节年度，并不是通常所说的 从1月1日到12月31日的日历年度。
7/30
经蓄水期 将余水蓄 在水库中 直到库满
17/30 弃水
（7）
7
8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 合计
12
9 7 6 5 4 4 3 2 1 5 76
7
8 9 8 3 ห้องสมุดไป่ตู้ 6 5 4 3 6 75
余 水 期
2 3 5 1
2 5 10 -2 -2
10 8 缺 6 水 8 期 9 7 5 3 1 0 1 1
2 1
14
-2 -2 -2 -2 -1 13
0 0 0.03 0.16 031 0.33 0.36 0.92 1.13 1.56 1.76 2.08 3.18 3.50 3.63 3.98 4.60 ---
5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0 55.0 60.0 65.0 70.0 75.0 80.0 85.0 90.0 95.0
68-69 -0.15 0.25 69-70 0.13 0.21
21/30
序号 年 份 库 容 [（m3/s）·月] 频率
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
1955~1956 1961~1962 1956~1957 1968~1969 1953~1954 1951~1952 1963~1964 1962~1963 1950~1951 1959~1960 1952~1953 1960~1961 1957~1958 1954~1955 1958~1959 1964~1965 1965~1966 1966~1967 1967~1968
二、年调节水库兴利调节计算的长系列法
长系列法 计算思路 计算方法
18/30
将水库坝址断面河流 多年来水过程系列和 灌区供水过程系列， 逐年按时历列表法进 行逐时段（月或旬） 的水量平衡计算。
依据兴利调节计算原理， 逐年计算所需V兴，则n年数 据可得到n个兴利库容值 将n个兴利库容值从小到 大排序，计算频率并绘制 兴利库容频率曲线 根据设计保证率P，查图 得满足设计保证率要求的V
… …
… …
… …
2.1 1.2 --
… …
… …
…. …
… …
… …
… …
… …
… …
0.22 -0.17 1.35 -0.96 --
-1.89 -0.58 -1.55 -1.81 0.02 -10.8 4.59 7.16 0.36 13.03 --1.6 -0.41 -0.16 0.16 26.02 3.47 ------
24/30
蒸发损失就是指由陆面面积变为水面面积所增加的额外蒸发量，以W蒸表示： W蒸＝（Z水－Z陆)FV *1000
式中: W蒸 — 一年内水库的蒸发损失量，m3； Z水 — 一年内水面蒸发深度，mm； Z陆 — 一年内陆面蒸发深度，mm； FV — 水库计算面积，即水库实际面积与建库前水面 面积之差，km2。
兴,P
不计
计入
损失
损失
（一）不计损失的年调节列表计算法
19/30
例题讲解
已知某水库坝址断面的19年各月来水量及灌溉用水量的 差值，如下表所列，已定灌溉设计保证率p＝80%，求年 调节水库的兴利库容。
20/30
将19年的所有年份分别进行兴利调节计算，得各年所需的库容，列于表中。
各月余缺水量 十一 十二 50-51 --1 0.46 0.57 0.44 一 0.36 0.89 0.33 2.87 0.72 二 1.4 2.52 1.2 2.28 1.01 三 1.92 3.28 1.53 1.31 2.88 四 2.08 1.3 五 1.33 六 1.6 七 八 九 十 0.56 0.99 1.13
假定年末水库放空，即认为年末所需蓄水为零;
逆时序往前计算，遇缺水相加,遇余水相减,减后若小于零即取为 零;
这样便可求得各特征时刻所需要的蓄水量，取其大者，即为该年
所需兴利库容。
这种办法尤其适用于在多年调节情况下判断兴利库容。
兴利调节计 算例题讲解
时段 （1） 78.7 78.8 丰 水 期 78.9 78.10 78.11 78.12 79.1 79.2 枯 水 期 79.3 79.4 79.5 79.6 来水量 （2） 21140 8560 6390 7360 4500 1860 1320 1255 1487 2524 3362 4624
4/30
把整个调节周期划分为若干个计算时段，按时段进行逐
时段的水库水量平衡计算，求得水库的蓄泄过程及兴利库容。
时段水量平衡方程
5/30
ΔV = (Q - q)Δt
式中： Q — 计算时段内的入库平均流量；
q — 计算时段内的自水库取用或消耗的平均流量
（包括各兴利部门的用水量、蒸发损失、渗漏损 失以及水库蓄满后产生的无益弃水流量等） ∆V— 计算时段内蓄水量的变化值，蓄水量增加时为 正，蓄水量减少时为负。 ∆t — 计算时段 计算时段∆t的长短，根据调节周期的长短及径流和用水变化 的剧烈程度而定。年调节水库，一般可取一个月为计算时段， 在来水量或用水量变化较大时，可取为一旬作为计算时段。
1860
1320 1255 1487 2524 3362 4624
0
1930 335 5204 11169 14416 12545
来水-用水
水
库 水 量 损 失
来水 年·月 量W来
灌溉用 月平 水库 蒸 发 水 月平均 均水 蓄水 量W用 余水 缺水 蓄水量 面面 量 积 标准 W蒸 (3) (4) (5) (6) (7)
一次运用：
10/30
q~t
已知：余水期V1 枯水期V2 且V1>V2
则：
V兴=V2
t
二次运用：
a.特殊情况：
11/30
已知：V3<V2
V3<V4
则:V兴=V2+V4-V3
二次运用：
b.一般情况：除特殊情况外其他情况 则V兴=max (V2,V4)
12/30
三次及多次运用：
逆时序推算法：
13/30
14/30
时段末兴利 库容蓄水量 （7） 12784 18403 23563 30583 1543 31335 31335 30725 310 31335 27618 18973 7919 0
余 水 期
3720 2295 1860 -610
缺 水 期
1860
合计
校核
依据V兴=max(v2,v4)，计算V兴=31335 64384-60671＝3713 35658-31945＝3713
年调节水库:凡是只进行年调节就可以满足设计保证率供水要求的水库。
一般将对水库蓄水量变化过程的计算称为径流调节计算。调节计算
涉及的因素有：来水Q，用水q，兴利库容V兴，灌溉设计保证率P。 年调节水库兴利调节计算的基本任务： 已知Q，q用，P 已知Q，V兴，P 已知Q，q用，V兴 V兴 q用 P
一、水库兴利调节计算原理
6390 7360
930 640
5460 6720
27863 25133 34583 31223
64384
60671
35658
-31945
3713
15/30
蓄水方案
多用于水库的规划设计中
多用于水库兴利调度 图的编制工作中
早蓄方案
迟蓄方案
从年初库空开始顺时序计算，有
余水先行蓄库,库满后，多余水
量作为弃水，当来水小于用水， 即（Q－q）为负时，水库蓄水减 少，库水位开始降落，直至水库
从年末库空开始逆时序按水量
27/30
例题讲解
时段 （1） 78.7 78.8 来水量 （2） 21140 8560 6390 7360 4500 用水量 （3） 8356 2941 930 640 2205
仍用前面例2的资料，
78.9 78.10 78.11
本例为考虑水库水量
损失时计算当年兴利 库容的列表法.
78.12
79.1 79.2 79.3 79.4 79.5 79.6
并经供水期 将水库放空 为终点
从蓄水期 初库空开 始
调节年度 确定例题 讲解
例1.根据表中数据判断调节年度。
8/30
单位：亿m3
答案
调节年度
9/30
水库运用
水库的蓄泄过程叫水库运用，蓄泄一次叫水库一次运用，蓄泄多次 叫多次运用。
有一个余水期，一个缺水期，水库为一次运用情况。 当水库为两次运用时，则有两个余水期和两个缺水期。
23/30
在水库对来水进行调节以满足用水要求时，会同时产生各种水量损失，
因此水库的实际库容较前计算的应适当增大，以抵偿这部分耗水，保证
正常供水。
由于修建水库后，使库水位及地下水位抬高， 水 量 损 失 水库水面比天然河道增大很多，因而蒸发、渗漏
等作用都相应发生改变。
分为蒸发损失、渗漏损失
水库的蒸发损失
计入损失的列表调节计算
26/30
•
考虑水库水量损失计算兴利库容时，某一时段的水库水量平衡方程 可写成：
ΔV = (Q - q - q损 - q弃 )Δt = W来 - W用 - W损 - W弃
方便的方法：不考虑水量损失进行计算，近似求得各时段的蓄水情况，用 各时段的水库平均蓄水量（包括死库容）算出各时段的损失量,用考虑损失 的水量平衡方程逐时段进行计算。
水库的渗漏损失
其值可根据库区、坝址 的地质及水文地质情况， 参考已成水库的实际渗 漏资料，选用经验指标 优良 中等 恶劣 0-1.0 1.0-1.5 1.5-3.0
25/30
水文地质 条件
月渗漏量与水库蓄 水量之比（%）
年渗漏量与水库 蓄水量之比(%)
进行估算，常用的经验
指标如表。
0-10 10-20 20-40
平衡公式逐时段推算，先求供 水段，后求蓄水段。
重新放空。
例题讲解
16/30
例3.根据表中数据，求调节年度、水库所需兴利库容及水 库蓄泄过程。 单位：亿m3
年调节计算表
月份 （1） 5 6 来水 （2） 8 10 用水 （3） 6 7 来水－用水 余水 （4） 缺水 （5） 水库月末 蓄水量 （6）
例2
某水库年调节计算
用水量 （3） 8356 2941 930 640 2205 0 1930 335 5204 11169 14416 12545 920 -3717 -8645 -11054 -7919 来水量—用水量 余水水量 （4） 12784 5619 5460 不足水量 （5） 弃水量 （6）
将所得的19年的库容值，
按由小到大排列，用经验 频率公式：
p=[ m /(n+1)]100%
计算每一库容的经验频率
如表中所示。
22/30
点绘库容频率曲线，如图所示。由 已定的灌溉设计保证率
p ＝80%，查曲线即可求得相应的年
调节兴利库容
V兴＝3.98（m3 /s）·月。
（二）计入损失的年调节列表计算法
0.63 -0.16 2.78 1.7 3.41 8.68 1.97 9.26 5.95
-1.62 -0.16 0.46 1.94 -0.31 0.11
2.03 -0.24 -2.07 -1.06
… … … …
67-68 0.78
… …
0.07
… …
0.08 1.29 --
… …
0.16 2.41 --
1/30
Integrated water resources planning
第四讲
沈阳农业大学 水资源规划及利用课程组
第二章水库兴利调节及计算
本讲主要内容：
6 年调节水库兴利调节计算
2/30
一、水库兴利调节计算原理 二、年调节水库兴利调节计算的长系列法
3/30
年调节:借助人工措施，把河道中一年之内的天然径流量，按一定的用 水要求进行重新分配。
W来-M 考虑 损失 渗 漏 水库蓄 弃 水 总损失 后的 量 W弃 水量 W损=W蒸 用水 余水 缺水 标 W渗 +W渗 量 准
28/30
(17) 16636
(1)
(2)
1978.7 21140 8356 12784
16784 10392
8
8560 2941 5619
22403 19594
9 10 11 12
年 月
库 容 4.69 -1.13 0.98 0.82 2.25
年来 年用 水量 水量 17 3.21
51-52 0.59 52-53 0.53 53-54 1.39 54-55 0.02
3.17 -0.33 1.21 0 8.87
0.33 30.39 2.68 1.78 10.4 4.51 0.31 39.2 0.53 3.5 18.93 3.38
6/30
水利年度
以水库蓄泄过程循环作为一年的起讫点，从蓄水期初库空开始， 经蓄水期（来水大于用水），将余水蓄在水库中直到库满，并经 供水期（来水小于用水）将水库放空为终点。
水利年度又称为调节年度，并不是通常所说的 从1月1日到12月31日的日历年度。
7/30
经蓄水期 将余水蓄 在水库中 直到库满
17/30 弃水
（7）
7
8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 合计
12
9 7 6 5 4 4 3 2 1 5 76
7
8 9 8 3 ห้องสมุดไป่ตู้ 6 5 4 3 6 75
余 水 期
2 3 5 1
2 5 10 -2 -2
10 8 缺 6 水 8 期 9 7 5 3 1 0 1 1
2 1
14
-2 -2 -2 -2 -1 13
0 0 0.03 0.16 031 0.33 0.36 0.92 1.13 1.56 1.76 2.08 3.18 3.50 3.63 3.98 4.60 ---
5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0 55.0 60.0 65.0 70.0 75.0 80.0 85.0 90.0 95.0
68-69 -0.15 0.25 69-70 0.13 0.21
21/30
序号 年 份 库 容 [（m3/s）·月] 频率
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
1955~1956 1961~1962 1956~1957 1968~1969 1953~1954 1951~1952 1963~1964 1962~1963 1950~1951 1959~1960 1952~1953 1960~1961 1957~1958 1954~1955 1958~1959 1964~1965 1965~1966 1966~1967 1967~1968
二、年调节水库兴利调节计算的长系列法
长系列法 计算思路 计算方法
18/30
将水库坝址断面河流 多年来水过程系列和 灌区供水过程系列， 逐年按时历列表法进 行逐时段（月或旬） 的水量平衡计算。
依据兴利调节计算原理， 逐年计算所需V兴，则n年数 据可得到n个兴利库容值 将n个兴利库容值从小到 大排序，计算频率并绘制 兴利库容频率曲线 根据设计保证率P，查图 得满足设计保证率要求的V
… …
… …
… …
2.1 1.2 --
… …
… …
…. …
… …
… …
… …
… …
… …
0.22 -0.17 1.35 -0.96 --
-1.89 -0.58 -1.55 -1.81 0.02 -10.8 4.59 7.16 0.36 13.03 --1.6 -0.41 -0.16 0.16 26.02 3.47 ------
24/30
蒸发损失就是指由陆面面积变为水面面积所增加的额外蒸发量，以W蒸表示： W蒸＝（Z水－Z陆)FV *1000
式中: W蒸 — 一年内水库的蒸发损失量，m3； Z水 — 一年内水面蒸发深度，mm； Z陆 — 一年内陆面蒸发深度，mm； FV — 水库计算面积，即水库实际面积与建库前水面 面积之差，km2。
兴,P
不计
计入
损失
损失
（一）不计损失的年调节列表计算法
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例题讲解
已知某水库坝址断面的19年各月来水量及灌溉用水量的 差值，如下表所列，已定灌溉设计保证率p＝80%，求年 调节水库的兴利库容。
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将19年的所有年份分别进行兴利调节计算，得各年所需的库容，列于表中。
各月余缺水量 十一 十二 50-51 --1 0.46 0.57 0.44 一 0.36 0.89 0.33 2.87 0.72 二 1.4 2.52 1.2 2.28 1.01 三 1.92 3.28 1.53 1.31 2.88 四 2.08 1.3 五 1.33 六 1.6 七 八 九 十 0.56 0.99 1.13
假定年末水库放空，即认为年末所需蓄水为零;
逆时序往前计算，遇缺水相加,遇余水相减,减后若小于零即取为 零;
这样便可求得各特征时刻所需要的蓄水量，取其大者，即为该年
所需兴利库容。
这种办法尤其适用于在多年调节情况下判断兴利库容。
兴利调节计 算例题讲解
时段 （1） 78.7 78.8 丰 水 期 78.9 78.10 78.11 78.12 79.1 79.2 枯 水 期 79.3 79.4 79.5 79.6 来水量 （2） 21140 8560 6390 7360 4500 1860 1320 1255 1487 2524 3362 4624