1、第四章 洪水调节,目录,一. 水库的调洪作用与防洪措施 洪灾： Qm q安,第一节 水库调洪的任务与防洪标准,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。 影响水库调洪因素：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。 防洪措施 （1）水土保持，减少水沙 （2）修建水库枢纽：发挥滞洪、蓄洪作用 （3）修造堤坝，疏通河道 （4）分蓄洪工程,水库的防洪作用实例一：,（a)无闸门控制时 （b）有闸门控制时 1-入库洪水过程线 2-下泄洪水过程线 水库调蓄后洪水过程线的变形示例,水库的防洪作用实例二：,入库流量Q 下泄流
2、量q,入库流量Q 下泄流量q,库水位Z,库水位Z,二.防洪标准 （可查相关标准） 1. 水工建筑物的防洪设计标准 枢纽安全渡汛，按枢纽规模、重要性查规范 （1）设计标准（正常运用） （2）校核标准（非正常运用） 2. 下游防护对象的防洪标准 （如果水库承担下游防洪任务） 据防护对象的重要性，查标准,一、水库调洪计算的任务 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。 在水库的管理运用阶段，调洪计算的任务：是
3、根据入 库的洪水，在泄流建筑物类型尺寸已定的情况下，通过蓄泄 调节计算，来预报水库达到的最高库水位和最大下泄流量。,第二节 水库调洪计算的原理,二.调洪计算方法 水力学方法 洪水流态属于明渠非恒定流。 明渠非恒定流的基本方程，即圣维南方程组为： 连续性方程组 运动方程,瞬态法： 水量平衡方程： （1）蓄泄量方程： （2） 其中， 为未知，其他参数已知。 蓄泄量方程举例：堰流 系数 宽度 水头差,B,q,H,水量平衡方程式表明：在一个计算时段内，入库水量与下泄水量之差即为该时段中水库蓄水量的变化。 瞬态法的计算原理：当已知水库入库洪水过程线时，Q1、Q2、 均为已知；V1、q1是计算时段开始时的
4、初始条件，未知数仅剩V2、q2。当前一个时段V2、q2求出后，其值即为后一个时段的V2、q2值，使计算有可能逐时段地连续进行下去。,其它计算方法： 列表试算法 图（半图）解法 简化法 我国常用方法：列表试算法和半图解法。,第三节 水库调洪计算的列表试算法,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,计算步骤 （1）由已知的水库水位容积关系曲线 V=f(Z)和泄流 计算公式，求出q
5、=f(V)曲线； （2）选取合适的计算时段 t， 以秒为计算单位； （3）对任意一t，假设 q2 代入（1） V2 查q-V曲线 q2 若q2 q2，重新假设 q2 ，并试算。 直至本时段 q2 q2 时为止，再转向下一时段计算。 （4）将各时段计算结果绘制成曲线，供查阅。,入库洪水过程线（Q）,下泄洪水过程线（q）,水库水位过程线（V）,举例： 已知某水库 p=1% 的设计洪水过程线如下表1。溢洪道建筑物采用河岸 溢洪道，不设闸门，其堰顶高程为31.63m，溢洪宽度为65m，泄流公式 。水库水位与库容关系如表2。试用试算法进行调洪演 算（起调水位31.63m）。求拦洪库容和设计洪水位。 表1
6、 设计洪水过程 表2 水库水位容积关系曲线,解： （1）由 得到V=f(z)、q=f(z)关系 H = Z - 31.63,（2）选取计算时段t=1小时 由上表，V拦=（17.39-10） 106m3 = 7.39 106m3 Z设=34.51m,需要试算p75,（2）选取计算时段t=1小时,因为列表试算法十分麻烦，工作量也比较大人们习惯用半图解法 半图解法有许多种，这里只介绍比较常用的,第四节 水库调洪计算的半图解法,一.双辅助线法 水量平衡方程： （1） 蓄泄量方程： （2） 将方程（1）转化为： （3） 将方程（2）转化为：（4） 式中， ， ， 和 与水库水位 Z 函数关系,+,事先，
7、计算并绘制曲线： 辅助线A 辅助线B,水位 Z,Z1,a,b,c,C,A,B,d,Z2,f,e,(1)确定计算起始时段，划分计算时段，算出各时段平均入库流量 ，确定第一时段初始的z1，q1，V1 (2)取z1 ，得a点，作 水平线交A线于b点， ab就等于 , 令bc等于 则ac就是 (3)从c点作垂线交B线于d， 过d作水平线，d的纵坐标 就是 Z2 (4)ef就是 (5)根据Z2 ，可以得到V2 (6)以此下去，得到各时段,水位Z,Z1,a,b,c,C,A,B,d,Z2,f,e,二、单辅助线法 将（3）式改为： （5） （已知） - -代入方程（5）-,q,查曲线,查曲线,本节将简单介绍有
8、闸门控制下泄流量q时的调洪计算。 调洪计算的基本原理和方法与不用闸门控制下泄流量q时 类似。 区别：水库运行方式不同，要按需要随时调整闸门的开度 （包括开启的闸孔数目和每个闸孔的开启高度）,第五节 有闸门控制的调洪问题,（1）有闸门、下游有防洪要求，最大下泄流量qmax不能超过 安全泄量q安 下泄流量过程线 q t 闸门启闭情况： t1t2 闸门渐开 使q=Q, z=z限 t2t3 闸门全开 自由泄流，Qq, z t3t4 闸门渐关小，使q=q安 Qq, z t4 z=zm=z防洪,q,t,Qp-t,q-t,a,b,c,d,e,t1,t2,t3,t4,t,Z,Z限,（2）有短期洪水预报的情况 闸门启闭情况： 0 t1 根据预报信息预泄洪水， 库水位的下降，闸门渐开 t1t2 将预泄的库容回蓄满 t2t3水库从汛期z限起蓄洪,t1,t2,t3,t,t,Q,q,Z限,Z,第六节 本章思考题及课外延伸,思考题： （1）理解水库调洪计算的原理。 （2）选择某一具有防洪任务的水库，在泄洪建筑物尺寸及水库运用方式均已知的情况下，先采用列表试算法，进行调洪计算，然后采用半图解法，比较两种方法各有什么特点。,课外延伸 学习水文水利计算 （叶守泽主编） 学习水利计算及水资源规划 （叶秉如主编）,
