7水库防洪调度解析

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。
11
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：
21
22
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）。
23
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）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。
5
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。
V 2 Q 1 2 Q 2 t q 1 2 q 2 t V 1 ( 1 0 2 1 4 0 1 0 2 3 0 ) 1 2 3 6 0 0 2 4 7 1 0 6 2 4 9 .3 8 1 0 6 m 3
依计算得到V2查q~V曲线，得q2=20m3/s，与原假设不符，故 需重设q2进行计算。假设q2=20m3/s，由(8-3)得
7.水库防洪调度解析
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。
2
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
28
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（8-3）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。
q洞M2wH01/2
（8-2）
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。
20
7.2 洪水调节计算原理及方法
从（8-1）（8-2）可知，对于一定的泄洪建筑物来 水，q仅为H的函数，而H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，常将式（8-1）（8-2）绘制成蓄泄曲线q-V， 其中q为当水库蓄水量V是对应的泄流能力。
12
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
13
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。
14
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。
15
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。
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。
16
17
18
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
（8-1）
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。
19
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：
V 2 ( 1 0 2 1 4 0 1 0 2 2 0 ) 1 2 3 6 0 0 2 4 7 1 0 6 2 4 9 .5 9 1 0 6 m 3 37
7.2 洪水调节计算原理及方法
再由计算得到V2 q~V曲线，得q2=20m3/s，与假设相 符，故V2 =247*106m3 ， q2=20m3/s即为所求，并分 别填入表6.3(9)(6)栏。
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。
以第一时段所求V2、 q2作为第二时段初的V1、 q1， 重 复 上 述 试 算 过 程 ， 又 可 得 到 第 二 时 段 V2 =265.26*106m3 ， q2=105m3/s。依次类推连续试算下 去，即得表6.3第(6)栏所示的下泄流量过程q~t。
⑤ 由qm查q-V曲线，得最高洪水位的总库容Vm，从中 减去堰顶以下的库容，即得到调洪库容V洪，由Vm 查Z~V曲线，可得最高洪水位Z洪。显然，当入库洪 水为设计标准洪水时，求得的qmV洪Z洪即为设计标 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。
27
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。
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。
24
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：
Q 1 2Q2tq1 2q2tV2V（1 8-3）
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。
36
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
29
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。
30
7.2 洪水调节计算原理及方法
25
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
（8-4）
26
7.2 洪水调节计算原理及方法
在式（8-3）（8-4）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。
6
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。
7
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
8
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。
31
32
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。用试算法推求水库下泄流量 过程、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。
33
34
35
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。 ② 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。
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。
10
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
9
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，
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。
3
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。
4
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。