1、第三章 洪水调节,第一节 水库调洪的任务与防洪标准 第二节 水库调洪计算的原理 第三节 水库调洪计算的列表试算法 第四节 水库调洪计算的半图解法 第五节 其他情况下的水库调洪计算,第一节 水库调洪的任务与防洪标准,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。,水库调节洪水示意图,防洪标准：包括保护对象的防洪标准和水工
2、建筑物的防洪设计标准,它是衡量防洪措施、防洪能力和防御洪水水平的标准。,表1 不同防洪保护对象的防洪标准,水库泄洪建筑物的类型：溢洪道、泄水中孔、底孔及泄洪隧洞。 在一般情况下，应首先考虑采用比较经济、泄洪能力大的溢洪道为主要泄洪设施。 为满足非常情况的需要，大型水库都要设置有放空水库的底孔。 泄洪隧洞的特点与泄水孔相似，但造价较高。,表2 永久性水工建筑物洪水标准,原因：水库建成前的坝址洪水与建成后的入库洪水有所差别，用入库洪水作为实际依据更符合建库后的实际情况。 入库洪水的组成： 1）水库回水末端干支流河道断面的洪水入库断面洪水； 2）上述干支流河道断面以下到水库周围的区间陆地所产生的洪水
3、区间陆面洪水；,入库洪水：指建库条件下，通过各种途径进入水库的洪水。,入库洪水与坝址洪水的区别,3）水库库面的降水量库面洪水。,入库洪水与坝址洪水的区别,坝址洪水：指未建库条件下，在坝址处形成的洪水。,入库洪水与坝址洪水的差异： 坝址洪水可由水文测验测得； 产流条件的变化和影响； 调蓄作用的变化和影响； 流域汇流时间的变化和影响； 库区洪水波的变化和影响。,第二节 水库调洪计算的原理,1.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),t (min),Qt,qt,qmax,Qi,Qi+1,qi,qi+1,V2-V1
4、,ti,ti+1,t,1、水量平衡方程,水库水量平衡示意图,一个方程两个未知数没有办法求解,2.蓄泄方程泄流能力：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。,在溢洪道型式、尺寸一定的情况下，取决于堰顶水头H，即 其q=f(H) 。对于无闸或闸门全开的表面式溢洪道，下泄流量按堰流公式计算；深水式泄洪洞的下泄流量按有压管公式计算。当水库内水面坡降较小，可视为静水面时，泄流水头H只是库中蓄水量V的函数，即Hf(V)，故下泄流量q为蓄水量V的函数，即 qf(H) 或qf(V)。,A.对于无闸或闸门全开的表面式溢洪道，按堰流公式计算：,B.对于深水式泄洪洞，按有压管的出流公式计算：,为
5、调洪计算方便，一般将上两式绘成蓄泄曲线qf(V),其中q为水库蓄量v时对应的泄流能力。该式是假设库水面为水平面时的水库泄流方程。,对于狭长的河川式水库，在通过洪水流量时，由于回水的影响，水面常呈现明显的坡降。在这种情况下，按静库容曲线进行调洪计算常带来较大的误差，因此为了满足成果精度的要求，必须采用动库容进行调洪计算。这时上式中的V应为动库容与静库容之和即总库容。,第三节 水库调洪计算的列表试算法,解题步骤：1)根据库区地形资料，绘制水库水位容积关系曲线ZV，并根据既定的泄洪建筑物的型式和尺寸，由相应的水力学出流计算公式求得qV 曲线。2)从第一时段开始调洪，由起调水位(即汛前水位)查ZV 及
6、qV 关系曲线得到水量平衡方程中的V1和q1，由入库洪水过程线Q(t)查得Q1、Q2；然后假设一个q2值，根据水量平衡方程算得相应的V2值，由V2在qV 曲线上查得q2，若二者相等，即为所求。否则，应重设q2，重复上述计算过程，直到二者相等为止。 3)将上时段末的q2 、 V2值作为下一时段的起始条件，重复上述试算过程，最后即可得出水库下泄流量过程线q(t)。,4)将入库洪水Q(t)和计算的q(t)两条曲线点绘在一张图上，若计算的最大下泄流量正好是二线的交点，说明计算的是正确的。否则，计算的有误差，应改变时段重新进行试算，直至计算的正好是二线的交点为止。5)由qm查qV曲线，得最高洪水位时的总
7、库容Vm，从中减去堰顶以下的库容，得到调洪库容V调。由Vm查ZV 曲线，得最高洪水位Z洪。（当入库洪水为设计标准的洪水时，求得的qm、V调、 Z洪即为设计标准的最大泄流量qm,设、设计防洪库容V设和设计洪水位Z设。同理，当入库洪水为校核标准的洪水时，求得的qm、V调、 Z洪即为qm,校、V校和Z校。）,【例3-1】,第三节 水库调洪计算的列表试算法,水库调洪计算的基本步骤,列表试算法,（1）由ZV曲线、泄流计算公式推求qV曲线。,（2）推求水库下泄流量过程线qt。,（b）由起始条件确定Q1、Q2 、V1和q1。,（c）试算(q2V2q2)。,（d）将q2、V2作为下时段的起始条件，推求qt。,
8、（a）分析确定起调水位Z1 无闸: Z1=Z堰顶 有闸: Z1=Z限,q2,t,V2,水量平衡方程,q2、V2,qt,q2=q2,起始条件,Z1,假设q2,Q1、Q2,V1、q1,ZV,qV,qV,qm、Zm,？,蓄泄方程,推求qt曲线示意图,水库调洪计算的基本步骤,（3）在一张图上点绘Q(t)和q(t)，推求qm。,水库调洪计算的基本步骤,Q、q(m3/s),t (min),Qt,qt,Q、q(m3/s),t (min),Qt,qmax,qt,t,t1,t2,qmax,t,qm是两线的交点则计算正确；否则在t1，t2之间计算qm。,（4）推求Vm、V调、Zm。,qmax,Vm,Zm,V调=V
9、m-V汛限,ZV,qV,水库调洪计算的基本步骤,第四节 水库调洪计算的半图解法,双辅助线法的基本原理仍然是逐时段连续求解水库的水量平衡方程和蓄泄方程，但为了避免试算，需对这两个方程作适当的变换。,等式两边同时除以t,并移项,均可与水库水位Z建立函数关系,因此，可根据选定的计算时段t，已知的水库容积关系曲线，以及根据水力学公式算出的水位下泄流量关系曲线，事先计算并绘制曲线组：,调洪计算半图解法的双辅助线,第四节 水库调洪计算的半图解法,半图解法的计算步骤：,1.根据已知的Qt过程线、ZV曲线、Z限、计算时段t，确定调洪计算的起始时段，并划分各计算时段。算出各时段的平均入库流量 以及定出第一时段初
10、始的Z1、q1、V1各值。,第四节 水库调洪计算的半图解法,2. 利用辅助线在图上求解。,第四节 水库调洪计算的半图解法,3.根据Z2值，利用水库曲线即可求出V2。,4.将点代表的2值作为下一时段的1值,1.根据已知的Qt过程线、ZV曲线、Z限、计算时段t，确定调洪计算的起始时段，并划分各计算时段。算出平均入库流量Q1以及定出第一时段初始的Z1、q1、V1各值。,2.利用辅助线在图上求解得出Z2。,5.求出该时段的2、q2、V2值。如此逐时段进行计算，即可得到下泄流量过程线。,第四节 水库调洪计算的半图解法,第五节 其它情况下的水库调洪计算,1.下游有防洪要求的情况：,(a),2.下游有防护要求，但防洪标准小于水工建筑物的设计标准,(b),3.有短期洪水预报，水库预泄运用,(c),【例3-3】,水库,Q,Q区,坝址,A,B,6h,q,QB,防洪保护区,QB=q+Q区,河流,
