水库防洪调度详解课件(101页,内容丰富)[全面]

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7.1 概述
➢ 为了完成上述任务，必须遵循的原则是： ① 在确保水库工程安全的前提下，最大限度地发挥水库
对上、下游的防洪作用； ② 在满足第一条原则基础上，正确处理防洪与兴利的关
系，尽量使防洪库容结合兴利，并力求少留调洪库容， 且通过预报调度重复利用，提高水库综合效益； ③ 力求合理核定调洪参数，使制定的调洪规则和防洪调 度图既安全可靠，又切合实际； ④ 应根据洪水预报来拟定和不断修正泄洪方式，尽量使 下泄流量均匀，以减轻下游的防洪压力。
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7.1 概述
防洪措施是指防止或减少洪水灾害损失的各种手段和 对策。它包括工程措施和非工程措施两个方面：
➢ 1.防洪工程措施 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。防洪工程建设须根据流域 和地区防洪规划要求进行，一般是在上游兴建控制性 水库，拦蓄洪水，消减洪峰；在中下游平原进行河道 整治、加固堤防、开辟蓄滞洪区，调整和扩大洪水出 路，使其形成一个完整的防洪工程体系。
编制水库防洪调度方案和当年度汛计划，在遭遇洪水 时，据此进行实时防洪调度。包括汛期分期调度，承 担下游防洪任务的分级控制泄流，以及水库群的联合 防洪调度。
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7.1 概述
三、我国防洪调度管理模式
➢ 1. 组织机构 我国国务院设立国家防汛总指挥部，负责组织领导全国的防
洪工作。 有防洪任务的县级以上地方政府，设立防汛指挥部，由各级
⑤ 由Vm查Z~V曲线，可得最高洪水位Zm。显然，当入 库洪水为设计标准洪水时，求得的qmVmZm即为设 计标准下的最大下泄流量qm设、设计调洪库容V设、 设计洪水位Z设；当入库洪水位校核标准洪水时， 即得到相应校核数据。
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7.2 洪水调节计算原理及方法
【例】某水库，已知设计标准的洪水过程线Q~t如 表6.3第(1)(3)栏所列。用试算法推求水库设计最大 下泄流量过程、设计调洪库容和设计洪水位。计算 时段取△t =12小时。
水标准（设计标准和校核标准）和下游防洪对象的 防洪标准，结合当年水库的挡水建筑物、泄洪设施 和配套工程的实际情况，按照水库、下游河道堤防 及分蓄洪区防洪体系联合运用原则及泄洪方式，在 确保水库工程安全的前提下，通过控制水库泄流对 入库洪水进行调蓄，以保障上、下游防护对象的安 全，并尽可能使水库取得最大的综合效益。
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7.2 洪水调节计算原理及方法
③ 推求下泄流量过程线。
对于第一时段，确定起始为条件V1=247*106m3、 q1=10m3/s
和 已 知 的 Q1=10m3/s 、 Q2=140m3/s ， 求 V2 、 q2 ： 假 设
q2=30m3/s，由(8-3)得
V2
Q1
Q2 2
t
q1
2
q2
t
q1
2
q2
t
V2
V1（7-3）
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7.2 洪水调节计算原理及方法
② 水库蓄泄方程或蓄泄曲线
溢洪道无闸门或闸门全开时的泄流量就是溢洪 道的泄流能力，对于某一水库，当泄洪建筑物 的形式、尺寸一定时，泄流能力q仅取决于水 库蓄水量V，因此水库蓄泄方程为：
q=f(V) 或 q-V曲线
（7-4）
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7.2 洪水调节计算原理及方法
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7.1 概述
➢ 水库防洪调度的主要内容： ① 不定期的复核水库防洪参数（汛限水位、最高洪水位
等）； ② 根据水库工程洪水标准及水库对下游承担的防洪任务，
确定水库洪水调度方式和控制泄流的判别条件； ③ 制定防御超标准洪水的非常措施及其使用条件； ④ 根据原规划设计或复核修正后的规划设计，结合现状，
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4.防洪高水位Z防和防洪库容V防：
当遇下游防护对象的设计标准洪水时，水库为控制下泄流量而 拦蓄洪水，这时在坝前达到的最高水位称防洪高水位。 Z防与Z限 间的库容称V防。
5.设计洪水位Z设洪和拦洪库容V拦：
水库遇大坝设计洪水时，在坝前达到的最高水位称Z设洪。Z限 与Z设洪之间的库容称V拦。
6.校核洪水位Z校洪和调洪库容V调洪：
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7.1 概述
➢ 2.防洪非工程措施 防洪非工程措施是指为了减少洪灾损失，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。例如洪水水情测报、预报和报警，防洪 调度、防汛抢险、洪水风险管理等均属于防洪的非 工程措施。
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7.1 概述
二、水库防洪调度的任务、原则和内容 ➢ 任务：根据规划设计或防洪复核选定的水库工程洪
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7.2 洪水调节计算原理及方法
④ 将入库洪水过程Q~t和下泄流量过程q~t点汇在一张 图上，若计算的最大下泄流量qm正好是两条线的交 点，则计算的qm是正确的；否则，说明计算的qm有 误差，此时应改变计算时段△t进行试算，直到计 算的qm是入库洪水过程Q~t和下泄流量过程q~t的交 点。
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7.2 洪水调节计算原理及方法
V1
(10
140 2
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7.1 概述
防洪工程措施通过对洪水的蓄、滞、分、泄，起到防洪 减灾的效果。这种效果包括两个方面：
其一是提高江河抗御洪水的能力，即提高江河的防洪标 准，从而减少洪灾出现的频率；
其二是出现超防洪标准的大洪水时，虽不能避免洪灾发 生，但在一定程度上减少洪灾损失。
由于受自然、技术、经济等条件的限制，不可设想由防 洪工程措施来实现对洪水的完全控制。
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7.2 洪水调节计算原理及方法
➢ 1. 水库泄洪建筑物泄流能力分析
在水库枢纽工程中，根据水库的具体条件，可设表面溢 洪道或深水式泄洪洞，或两者兼有。
泄洪建筑物在某水头下的泄流能力，是指该水头下泄洪 建筑物可能通过的最大流量，是实际泄流量的上限。对 于无闸溢洪道，该水头下的泄流量和泄流能力一致；对 于有闸溢洪道，当闸门全开时两者也是一致的。溢洪道 的泄流能力仅随水头而变化，只是在实际应用中，无闸 溢洪道只能按泄流能力下泄，有闸溢洪道可以在泄流能 力之内按调洪方式由闸门控制泄流。
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水库的特征水位和特征库容
1. 死水位Z死和死库容V死 在正常运用的情况下，允许水库消落的最低水位称死水位。 死水位以下的库容称死库容。
2.正常蓄水位Z蓄和兴利库容V兴 水库在正常运用情况下，为满足设计兴利要求而在开始供
水时应蓄到的高水位，称正常蓄水位。Z蓄与Z死间的库容，称 V兴。
3.防洪限制水位Z限； 水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位，称防洪限制水位。
人民政府的首长担任指挥。 水利部所属的流域管理机构内部组成防汛办事机构，黄河、
长江等跨省的重要河流设防汛总指挥部，由流域机构负责人 负责。
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7.1 概述
➢ 2.责任制度 防汛是一项责任重大的工作，必须建立健全各种防
汛责任制度，做到有章可循，各施其职。我国防洪 工作实行各级人民政府行政首长负责制，实行统一 指挥，分级分部门负责；各有关部门实行防汛岗位 责任制。具体包括如下：
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7.2 洪水调节计算原理及方法
➢ 2.调洪计算基本原理 溢洪道上不设闸门或虽有闸门但闸门全开的调
洪是水库调洪的基本方式，因此针对该种调洪 方式讨论调洪计算的基本原理（泄洪洞与溢洪 道类似）。
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7.2 洪水调节计算原理及方法
水库调洪是在水量平衡和动力平衡（即水力学 中的圣维兰方程组）的支配下进行的。水量平 衡可表示为水库的水量平衡方程，动力平衡可 由水库蓄泄方程（或蓄泄曲线）来反映。
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7.2 洪水调节计算原理及方法
① 推求该水库的蓄泄曲线q~V。 该水库蓄泄曲线q~V已经给出如表6.2所示。
② 确定调洪的起始条件。 溢洪道属于无闸门控制的情况，对设计条件，取起 调水位与堰顶平齐，且等于正常蓄水位，故得该水 库 的 起 调 水 位 为 116m ， 与 之 相 应 的 库 容 V1 为 247*106m3，下泄流量q1为发电流量q电=10m3/s。
在式（7-3）（7-4）中，仅q2、V2为未知数，故可 联立求解。例如第一时段，Q1、Q2可从入库洪水过 程线得知， q1、V1可由起调水位Z1查Z-V，q-V线得 到，从而可联立求解出q2、V2 。该时段q2、V2正是 第二时段开始时的q1、V1，于是又可联立解出该时 段末的q2、V2，依次类推，即可求得水库下泄流量 过程线、最大下泄流量q1、调洪库容V洪和水库最高 洪水位Z洪。
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7.1 概述
① 行政首长负责制 ② 分级责任制 ③ 分包责任制 ④ 岗位责任制 ⑤ 技术责任制 ⑥ 值班工作制度
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7.2 洪水调节计算原理及方法
为利用水库的调蓄作用，满足防洪减灾的要求，需 在兴利调节的基础上，进一步做好防洪计算，合理 制定出调洪库容、设计洪水位和校核洪水位、坝高 等，这便是调洪计算的中心内容。
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7.2 洪水调节计算原理及方法
二、水库调洪计算方法 试算法是一种最基础的、用途较广的水库调洪计 算方法，不管溢洪道是否设闸和计算时间是否固 定均可使用，其计算步骤为：
① 根据水位库容曲线Z-V和拟定的泄洪建筑物类型、 尺寸，计算和绘制水库的蓄泄曲线q-V。
② 分析调洪开始时的起始条件，即起调水位和与之 相应的库容、下泄流量。
7. 水库防洪调度
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7.1 概述
一、洪水与防洪 洪水一般指由于暴雨、急剧冰雪融化等因素引起的
江河水量迅速增加，水位迅猛上涨的自然现象。若 洪水超过江河、湖泊、水库等水体的承受或容纳能 力而泛滥成灾，则形成灾害性洪水。
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7.1 概述
我国暴雨洪水具有以下两个特点： ➢ 1.洪水发生频繁 据统计，我国主要河流1900~1999年100年间共
q洞 M2wH01/2
（7-2）
式中q洞泄洪洞的泄流能力（m3/s）;H0泄洪洞
计算水头（m）；w泄洪洞洞口过水断面面积
（m2）；M2流量系数。
H0
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7.2 洪水调节计算原理及方法
从（7-1）（7-2）可知，对于一定的泄洪建筑物来 水，q仅为H0的函数，而H0又取决于库水位Z，Z又 与库容V成单值函数形式，即q=f(V)。为了调洪计算 上的方便，常将泄流函数绘制成蓄泄曲线q-V，其 中q为当水库蓄水量V时对应的泄流能力。
从起调开始，逐时段连续求解这两个方程，即 可由入库流量过程Q~t求出出库流量过程q~t， 这就是水库调洪计算所遵循的基本原理。
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7.2 洪水调节计算原理及方法
① 水库水量平衡方程 在某一段时间△t内，入库流 量减去出库流量，应等于该时 段内水库蓄水量的变化，因此 水量平衡方程为：
Q1
2
Q2
t
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7.2 洪水调节计算原理及方法
溢洪道的泄流能力可按堰流公式计算：
q溢 M1BH03/2
（7-1）
式中q溢溢洪道泄流能力（m3/s）; H0堰顶水头
（m）；B溢流堰净宽（m）；M1溢流系数，
其值取决于溢流堰形式。
H0
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7.2 洪水调节计算原理及方法
泄洪洞的泄流能力可按有压管公式计算：
发生10%~20%以上的洪水213次，平均每年超 过两次，且每两年可能发生一次频率5%~10% 的洪水，每三年左右可能发生一次频率5%以上 较大频率的洪水。
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7.1 概述
➢ 2.洪水峰高，洪量集中 我国特殊的气候条件，加上江河上中游山区集
水面积广大，支流发达，汇流迅速，下游河道 位于冲击平原，比降平缓，泄水不畅通，且干 支流洪水极易遭遇，使得中国不少江河洪水洪 峰高涨，洪量集中，大洪水和特大洪水年的洪 峰流量和洪水总量往往数倍于正常年份。
水库遇大坝校核洪水时，在坝前达到的最高水位称校核洪水位。 Z校洪与Z限之间的库容称V调洪。
7.总库容V总和有效库容V效：
V总=V死+V兴+V调洪-V重
V效=V总-V死=V兴+V调洪-V重
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7.2 洪水调节计算原理及方法
一、水库调洪计算原理 水库调洪计算也称为调洪演算，其一般课题是，对
一定的水库和泄洪建筑物类型、尺寸、调洪方式， 已知入库流量过程推求出库洪水过程、最大下泄流 量和防洪特征库容、特征水位。
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7.2 洪水调节计算原理及方法
③ 从调洪开始，试算各时段末的q2、V2 。对于第一时 段， Q1、Q2、 q1、V1及△t均为已知，假设q2 ，可 由水量平衡方程（7-3）求得V2 ，由V2在q-V关系曲 线上又可查得q’2，若两者相等，假设的q2即为所求。 否则，应重设，重复上述计算过程，直到两者相等 为止。这样，求得的q2、V2 ，又是下一时段的q1、 V1。以此类推，直到调度期末，即得所需的下泄流 量过程q~t。