水庫興利調(diào)節(jié)計算

1、第十一章水庫興利調(diào)節(jié)第一節(jié)水庫及其特性一、水庫特性曲線水庫是指在河道、山谷等處修建水壩等擋水建筑物形成蓄集水的人工湖泊。水庫的作用是攔蓄洪水，調(diào)節(jié)河川天然徑流和集中落差。一般地說，壩筑得越高，水庫的容積（簡稱庫容）就越大。但在不同的河流上，即使壩高相同，其庫容相差也很大，這主要是因為庫區(qū)內(nèi)的地形不同 造成的。如庫區(qū)內(nèi)地形開闊，則庫容較大；如為一峽谷，則庫容較小。此外，河流的坡降對庫 容大小也有影響，坡降小的庫容較大，坡降大的庫容較小。根據(jù)庫區(qū)河谷形狀，水庫有河道型 和湖泊型兩種。一般把用來反映水庫地形特征的曲線稱為水庫特性曲線。它包括水庫水位面積關(guān)系曲線 和水庫水位容積關(guān)系曲線，簡稱為水庫面積

2、曲線和水庫容積曲線，是最主要的水庫特性資料。（一）水庫面積曲線水庫面積曲線是指水庫蓄水位與相應(yīng)水面面積的關(guān)系曲線。水庫的水面面積隨水位的變化 而變化。庫區(qū)形狀與河道坡度不同，水庫水位與水面面積的關(guān)系也不盡相同。面積曲線反映了 水庫地形的特性。繪制水庫面積曲線時， 一般可根據(jù)1/10 0001/50 00比例尺的庫區(qū)地形圖， 用求積儀（或按 比例尺數(shù)方格）計算不同等高線與壩軸線所圍成的水庫的面積 （高程的間隔可用1, 2或5 m），然 后以水位為縱座標(biāo)，以水庫面積為橫坐標(biāo)，點(diǎn)繪出水位面積關(guān)系曲線，如圖2-1所示。圖21水庫面積特性曲線繪法示意（二）水庫容積曲線水庫容積曲線也稱為水庫庫容曲線。它是

3、水庫面積曲線的積分曲線，即庫水位Z與累積容積V的關(guān)系曲線。其繪制方法是：首先將水庫面積曲線中的水位分層，其次，自河底向上逐層 計算各相鄰高程之間的容積。)6 20FiFi i水面面積F庫（10 m ）水庫容積V （106 m3）圖2-2水庫容積特性和面積特性1水庫面積特性；2水庫容積特性假設(shè)水庫形狀為梯形臺，則各分層間容積計算公式為：V 二畑 Fi , .:Z/2式中：V 相鄰高程間庫容（m3）;Fi、Fj舟相鄰兩高程的水庫水面面積（m2）；Z 高程間距（m）。或用較精確公式：V =（F- . FjFj 1 F）：Z/3然后自下而上按nV = Vii d(2 1)(2 2)(2 3)依次疊加，

4、即可求出各水庫水位對應(yīng)的庫容，從而繪出水庫庫容曲線。水庫總庫容V的大小是水庫最主要指標(biāo)。通常按此值的大小，把水庫劃分為下列五級： 大I型大于10億m3;大n型 I10億m3; 中型0.1I億m3;小 I型 0.010.1億 m3;小n型小于 0.01億 m3。水庫容積的計量單位除了用m3表示外，在生產(chǎn)中為了能與來水的流量單位直接對應(yīng)，便于調(diào)節(jié)計算，水庫容積的計量單位常采用（m3/s） t表示。 t是單位時段，可取月、旬、日、時。女口 1 m3 s 月表示lm3.s的流量在一個月（每月天數(shù)計為30.4天）的累積總水量，即I m3 s 明 =30.4 X 24X 3600= 2.63 X 106

5、m3前面所討論的水庫特性曲線，均建立在假定入庫流量為零時，水庫水面是水平的基礎(chǔ)上繪 制的。這是蓄在水庫內(nèi)的水體為靜止 （ 即流速為零 ） 時，所觀察到的水靜力平衡條件下的自由水面， 故稱這種庫容為靜水庫容。 如有一定入庫流量 （水流有一定流速 ）時，則水庫水面從壩址起沿程上 溯的回水曲線并非水平，越近上游，水面越上翹，直到入庫端與天然水面相交為止。因此，相 應(yīng)于壩址上游某一水位的水庫庫容， 實際上要比靜庫容大， 其超出部分如圖 23 中斜影線所示。 靜庫容相應(yīng)的壩前水位水平線以上與洪水的實際水面線之間包含的楔形庫容稱為動庫容。以入 庫流量為參數(shù)的壩前水位與計入動庫容的水庫容積之間的關(guān)系曲線，稱

6、為動庫容曲線。一般情況下，按靜庫容進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)計算，精度已能滿足要求。但在需詳細(xì)研究水庫回水 淹沒和浸沒問題或梯級水庫銜接情況時應(yīng)考慮回水影響。對于多沙河流，泥沙淤積對庫容有較 大影響，應(yīng)按相應(yīng)設(shè)計水平年和最終穩(wěn)定情況下的淤積量和淤積形態(tài)修正庫容曲線。二、水庫的特征水位及其相應(yīng)庫容表示水庫工程規(guī)模及運(yùn)用要求的各種庫水位，稱為水庫特征水位。它們是根據(jù)河流的水文 條件、壩址的地形地質(zhì)條件和各用水部門的需水要求，通過調(diào)節(jié)計算，并從政治、技術(shù)、經(jīng)濟(jì) 等因素進(jìn)行全面綜合分析論證來確定的。這些特征水位和庫容各有其特定的任務(wù)和作用，體現(xiàn) 著水庫運(yùn)用和正常工作的各種特定要求。它們也是規(guī)劃設(shè)計階段，確定主要水工

7、建筑物尺寸（如壩高和溢洪道大小 ），估算工程投資、效益的基本依據(jù)。這些特征水位和相應(yīng)的庫容，通常有下 列幾種，分別標(biāo)在圖 23 中。（一）死水位和死庫容水庫在正常運(yùn)用情況下，允許消落的最低水位，稱為死水位Z 死 。死水位以下的水庫容積稱為死庫容V死。水庫正常運(yùn)行時蓄水位一般不能低于死水位。除非特殊干旱年份，為保證緊要用水，或其他特殊情況，如戰(zhàn)備、地震等要求，經(jīng)慎重研究，才允許臨時泄放或動用死庫容中 的部分存水。確定死水位應(yīng)考慮的主要因素是：（ 1）保證水庫有足夠的能發(fā)揮正常效用的使用年限（俗稱水庫壽命 ），特別應(yīng)考慮部分庫容供泥沙淤積。（2）保證水電站所需要的最低水頭和自流灌溉必要的引水高程。

8、（3）庫區(qū)航運(yùn)和漁業(yè)的要求。（二）正常蓄水位和興利庫容在正常運(yùn)用條件下，水庫為了滿足設(shè)計的興利要求，在開始供水時應(yīng)蓄到的水位，稱為正常蓄水位 Z 蓄 ，又稱正常高水位。正常蓄水位到死水位之間的庫容，是水庫可用于興利徑流調(diào)節(jié)的庫容，稱為興利庫容，又稱調(diào)節(jié)庫容或有效庫容。正常蓄水位與死水位之間的深度，稱為 消落深度或工作深度。溢洪道無閘門時，正常蓄水位就是溢洪道堰頂?shù)母叱蹋划?dāng)溢洪道有操作閘門時，多數(shù)情況 下正常蓄水位也就是閘門關(guān)閉時的門頂高程。正常蓄水位是水庫最重要的特征水位之一，它是一個重要的設(shè)計數(shù)據(jù)。因為它直接關(guān)系到 一些主要水工建筑物的尺寸、投資、淹沒、綜合利用效益及其他工作指標(biāo)；大壩的結(jié)構(gòu)

9、設(shè)計、 強(qiáng)度和穩(wěn)定性計算，也主要以它為依據(jù)。因此，大中型水庫正常蓄水位的選擇是一個重要問題， 往往牽涉到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、政治、社會、環(huán)境等方面的影響，需要全面考慮，綜合分析確定。36動庫容三校陽水忖鐵限制水位6正常暮水位ar圖2-3水庫特征水位及其相應(yīng)庫容示意圖（三）防洪限制水位和結(jié)合庫容水庫在汛期為興利蓄水允許達(dá)到的上限水位稱為防洪限制水位，又稱為汛期限制水位，或 簡稱為汛限水位。它是在設(shè)計條件下，水庫防洪的起調(diào)水位。該水位以上的庫容可作為滯蓄洪 水的容積。當(dāng)出現(xiàn)洪水時，才允許水庫水位超過該水位。一旦洪水消退，應(yīng)盡快使水庫水位回 落到防洪限制水位。興建水庫后，為了汛期安全泄洪和減少泄洪設(shè)備，常要

10、求有一部分庫容作 為攔蓄洪水和削減洪峰之用。防洪限制水位或是低于正常蓄水位，或是與正常蓄水位齊平。若 防洪限制水位低于正常蓄水位，則將這兩個水位之間的水庫容積稱為結(jié)合庫容，也稱共用庫容 或重疊庫容。汛期它是防洪庫容的一部分，汛后又可用來興利蓄水，成為興利庫容的組成部分。若汛期洪水有明顯的季節(jié)性變化規(guī)律，經(jīng)論證，對主汛期和非主汛期可分別采用不同的防 洪限制水位。（四）防洪高水位和防洪庫容水庫遇到下游防護(hù)對象的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)洪水時，壩前達(dá)到的最高水位稱為防洪高水位Z防。該水位至防洪限制水位間的水庫容積稱為防洪庫容V防。（五）設(shè)計洪水位和攔洪庫容當(dāng)遇到大壩設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)洪水時，水庫壩前達(dá)到的最高水位，稱為設(shè)計洪

11、水位Z設(shè)。它至防洪限制水位間的水庫容積稱為攔洪庫容 V攔或設(shè)計調(diào)洪庫容V設(shè)。設(shè)計洪水位是水庫的重要參數(shù)之一，它決定了設(shè)計洪水情況下的上游洪水淹沒范圍，它同 時又與泄洪建筑物尺寸、類型有關(guān)；而泄洪設(shè)備類型（包括溢流堰、泄洪孔、泄洪隧洞 ）則應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件和壩型、樞紐布置等特點(diǎn)擬定。（六）校核洪水位和調(diào)洪庫容當(dāng)遇到大壩校核標(biāo)準(zhǔn)洪水時，水庫壩前達(dá)到的最高水位，稱為校核洪水位z校。它至防洪限制水位間的水庫容積稱為調(diào)洪庫容 V調(diào)或校核調(diào)洪庫容 V校。校核洪水位以下的全部水庫容積就是水庫的總庫容。設(shè)計洪水位或校核洪水位加上一定數(shù) 量的風(fēng)浪咼值和安全超咼值，就得到壩頂咼程。三、水庫的水量損失水庫建成蓄

12、水后，因改變河流天然狀況及庫內(nèi)外水力條件而引起額外的水量損失，主要包 括蒸發(fā)損失和滲透損失，在寒冷地區(qū)還有可能有結(jié)冰損失。（一）水庫的蒸發(fā)損失水庫蓄水后，使庫區(qū)形成廣闊水面，原有的陸面蒸發(fā)變?yōu)樗嬲舭l(fā)。由于流入水庫的徑流資料是根據(jù)建庫前壩址附近觀測資料整編得出，其中已計入陸面蒸發(fā)部分。因此，計算時段t（年、月）水庫的蒸發(fā)損失是指由陸面面積變?yōu)樗婷娣e所增加的額外蒸發(fā)量AW蒸（以m3 計），即W蒸 =1000 E水- E陸 F庫- f(2 4)式中：E7K-一計算時段 t內(nèi)庫區(qū)水面蒸發(fā)強(qiáng)度，以水層深度（mm）計；E陸-一計算時段 t內(nèi)庫區(qū)陸面蒸發(fā)強(qiáng)度，以水層深度（mm）計；F庫計算時段2 t內(nèi)水

13、庫平均水面面積（km ）;2f 建庫以前庫區(qū)原有天然河道水面及湖泊水面面積（km ）;1000單位換算系數(shù)，1 mm? km2=106/103 m3=103 m3。水庫水面蒸發(fā)可根據(jù)水庫附近蒸發(fā)站或氣象站蒸發(fā)資料折算成自然水面蒸發(fā)，即丘水=器（2 5）式中：E器水面蒸發(fā)皿實測水面蒸發(fā)（mm）;水面蒸發(fā)皿折算系數(shù)，一般為0.650.80。陸面蒸發(fā)，尚無較成熟的計算方法，在水庫設(shè)計中常采用多年平均降雨量憐和多年平均徑流深y。之差，作為陸面蒸發(fā)的估算值。(2 6)（二）滲漏損失建庫之后，由于水庫蓄水，水位抬高，水壓力的增大改變了庫區(qū)周圍地下水的流動狀態(tài)， 因而產(chǎn)生了水庫的滲漏損失。水庫的滲漏損失主要

14、包括下面幾個方面：（1）通過能透水的壩身（如土壩、堆石壩等）的滲漏，以及閘門、水輪機(jī)等的漏水；（2）通過壩基及繞壩兩翼的滲漏；（3）通過庫底、庫周流向較低的透水層的滲漏。一般可按滲漏理論的達(dá)西公式估算滲漏的損失量。計算時所需的數(shù)據(jù)（如滲漏系數(shù)、滲徑長度等）必須根據(jù)庫區(qū)及壩址的水文地質(zhì)、地形、水工建筑物的型式等條件來決定，而這些地質(zhì)條 件及滲流運(yùn)動均較復(fù)雜，往往難以用理論計算的方法獲得較好的成果。因此，在生產(chǎn)實際中， 常根據(jù)水文地質(zhì)情況，定出一些經(jīng)驗性的數(shù)據(jù)，作為初步估算滲漏損失的依據(jù)。若以一年或一月的滲漏損失相當(dāng)于水庫蓄水容積的一定百分?jǐn)?shù)來估算時，則采用如下數(shù)值：（I）水文地質(zhì)條件優(yōu)良（指庫床

15、為不滲水層，地下水面與庫面接近）,010%/年或01%/ 月。（2）透水性條件中等， 10%20%/年或1%1.5%/月。（3）水文地質(zhì)條件較差， 20%40%/年或1.5%3%/月。在水庫運(yùn)行的最初幾年， 滲漏損失往往較大 （ 大于上述經(jīng)驗數(shù)據(jù) ），因為初蓄時， 為了濕潤土 壤及抬高地下水位需要額外損失水量。水庫運(yùn)行多年之后，因為庫床泥沙顆粒間的空隙逐漸被 水內(nèi)細(xì)泥或粘土淤塞，滲漏系數(shù)變小，同時庫岸四周地下水位逐漸抬高，滲漏量減少。（三）結(jié)冰損失結(jié)冰損失是指嚴(yán)寒地區(qū)冬季水庫水面形成冰蓋，隨著供水期水庫水位的消落，一部分庫周 的冰層將暫時滯留于庫周邊岸，而引起水庫蓄水量的臨時損失。這項損失一般

16、不大，可根據(jù)結(jié) 冰期庫水位變動范圍的面積及冰層厚度估算。四、庫區(qū)淹沒、浸沒和水庫淤積（一）庫區(qū)淹沒、浸沒 在河流上建造水庫將帶來庫區(qū)的淹沒和庫區(qū)附近土地的浸沒，使庫區(qū)原有耕地及建筑物被 廢棄，居民、工廠和交通線路被迫遷移改建，造成一定的損失。在規(guī)劃設(shè)計水庫時，要十分重 視水庫淹沒問題。我國地少人多，筑壩建庫所引起的淹沒問題往往比較突出，對淹沒問題的考 慮和處理就更需周密慎重。淹沒通常分為經(jīng)常性淹沒和臨時性淹沒兩類。經(jīng)常性淹沒區(qū)域，一般指正常蓄水位以下的 庫區(qū) ，由于經(jīng)常被淹，且持續(xù)時間長，因此，在此范圍內(nèi)的居民、城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)、通信及輸 電線路、交通設(shè)施等大多需搬遷 、改線 ，土地也很少能被利

17、用；臨時性淹沒區(qū)域，一般指正 常蓄水位以上至校核洪水位之間的區(qū)域，被淹沒機(jī)會較小，受淹時間也短暫，可根據(jù)具體情況 確定哪些遷移，哪些進(jìn)行防護(hù)，區(qū)內(nèi)的土地資源大多可以合理利用。所有遷移對象或防護(hù)措施 都將按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)給予補(bǔ)償。此補(bǔ)償費(fèi)用和水庫淹沒范圍內(nèi)的各種資源的損失統(tǒng)稱為水庫淹沒損 失，計入水庫總投資內(nèi)。水庫淹沒范圍的確定，應(yīng)根據(jù)淹沒對象的重要性，按不同頻率的入庫洪水求得不同的庫水 位 ，并由回水計算結(jié)果從庫區(qū)地形圖上查得相應(yīng)的淹沒范圍。淹沒范圍內(nèi)淹沒對象的種類和數(shù)量，應(yīng)通過細(xì)致的實地調(diào)查取得。在多沙河流上，水庫淹沒范圍還應(yīng)計及水庫尾部因泥沙淤積 水位壅高及回水曲線向上游延伸等的影響。浸沒是指庫

18、水位抬高后引起庫區(qū)周圍地區(qū)地下水位上升所帶來的危害，如可能使農(nóng)田發(fā)生 次生鹽堿化，不利于農(nóng)作物生長；可能形成局部的沼澤地，使環(huán)境衛(wèi)生條件惡化；還可能使土 壤失去穩(wěn)定，引起建筑物地基的不均勻沉陷，以致發(fā)生裂縫或倒塌。水庫周圍的浸沒范圍一般 可采用正常蓄水位或一年內(nèi)持續(xù)兩個月以上的運(yùn)行水位為測算依據(jù)。淹沒和浸沒損失不僅是經(jīng)濟(jì)問題，而且是具有一定社會和政治影響的問題。是規(guī)劃工作中 的一個重要課題。（二）水庫的淤積 在天然河流上筑壩建庫后，隨著庫區(qū)水位的抬高，水面加寬，水深增大，過水?dāng)嗝鏀U(kuò)大， 水力坡降變緩，水流速度減小。原河道水力特性的這種變化，降低了水流挾沙能力，也改變了 原河道的泥沙運(yùn)動規(guī)律，導(dǎo)

19、致大量泥沙在庫區(qū)逐漸沉淀淤積。這一情況說明，水庫的建造，帶 來河流泥沙的淤積。我國華北的黃河和海河水系，水流含沙量大，如黃河三門峽水庫，多年平 均含沙量達(dá)37.8 kg/m3,因此自1960年至1970年間，水庫共淤積泥沙 55.5億t,使庫水位335 m 以下的庫容損失 43%。又如海河流域永定河上的官廳水庫，多年平均含沙量高達(dá) 44.2 kg/m3,水庫運(yùn)用 6 年后,泥沙淤積導(dǎo)致庫容損失達(dá) 15.2%。即使含沙量較小的長江水系,干支流上修建 的水庫也有泥沙淤積問題。泥沙淤積對水庫運(yùn)用和上下游河流產(chǎn)生的不良影響是多方面的。淤積使水庫調(diào)節(jié)庫容減少,降低水庫調(diào)節(jié)水量的能力和綜合利用的效益。壩前

20、淤積，使電站進(jìn)水口水流含沙濃度增大，泥 沙粒徑變粗，引起對過水建筑物和水輪機(jī)的磨損，影響建筑物和設(shè)備的安全和壽命。庫尾淤積 體向庫區(qū)推進(jìn)的同時，也向上游延伸，即所謂“翹尾巴”，因而抬高庫尾水位，擴(kuò)大庫區(qū)的淹沒和浸沒損失。水庫下游則由于泄放清水，水流夾沙能力增大，引起對下游河床的沖刷，水位降 低，甚至河槽變形。影響水庫淤積的因素很多，主要有水庫的入庫水流的含沙量多少及其年內(nèi)分配、庫區(qū)地形、地質(zhì)特性以及水庫的運(yùn)用方式等。從已建水庫的大量觀測資料分析，我國水庫泥沙淤積的縱向 形態(tài)可分為三種基本類型：（1）三角洲淤積形態(tài)。庫內(nèi)泥沙淤積體的縱剖面呈三角形形狀的稱為三角形淤積。當(dāng)河流 含沙量大時，庫區(qū)開闊

21、，庫容較大，庫水位變幅小，泥沙易于在庫尾淤積形成三角洲，并且隨 著水庫淤積的發(fā)展，三角洲逐漸向壩前靠近，所以這類淤積有相當(dāng)部分的泥沙淤積是在有效庫 容內(nèi)，如官廳水庫和劉家峽水庫就屬于這種類型。（2）錐形淤積。常見于多沙河流上的中小型水庫。由于庫區(qū)較短，庫容小，水深不大，底 坡較陡，庫內(nèi)行近流速比較大，泥沙淤積首先靠近大壩，以后淤積逐漸向上游發(fā)展，呈錐形淤 積。（3）帶狀淤積形態(tài)。當(dāng)水庫來沙少，庫區(qū)狹長，水位變幅較大時，淤積從庫尾到壩前分布 較均勻，呈帶狀縱剖面，淤積前后河底平均比降變化不大，對有效庫容影響較小。如豐滿水庫 就屬于這種類型。以上三種水庫淤積形態(tài)中，帶狀淤積影響較小；三角洲淤積侵占

22、水庫有效庫容影響最大； 錐體淤積對于壩前淤積高程、進(jìn)水口工作條件以及粗粒泥沙對過水建筑物和水輪機(jī)的磨損影響 較為嚴(yán)重。因此，在多沙河流上修建水庫，調(diào)節(jié)徑流，必須考慮泥沙的影響，甚至將其作為一個專門 問題在規(guī)劃設(shè)計中加以研究解決。一般河流上修建水庫，在規(guī)劃設(shè)計階段也應(yīng)認(rèn)真分析水、沙 資料，力求正確地估算沙量，以便確定淤積庫容、淤積年限，并盡可能采取對策減輕淤積帶來 的不利影響。水庫淤積年限或淤積庫容的計算，嚴(yán)格的說應(yīng)根據(jù)水庫泥沙運(yùn)動規(guī)律及淤積過程進(jìn)行。但 目前由于水庫泥沙資料不全，計算方法欠完善，故難以得出精確的計算結(jié)果。一般情況下多采 用較簡單的方法來核算，例如采用下面介紹的簡算法和沙莫夫法等

23、。簡算法假定水庫泥沙淤積呈水平增長。把水庫開始運(yùn)行到泥沙全部淤滿死庫容V死，并開始Tn。設(shè)水庫年淤積量為影響有效庫容時為止的這段時間，稱為水庫的使用年限，或稱淤積年限(2 8):wm。其中w為年徑流總量（m3 ）； 為年平均含沙量（kg/m3）； m為入庫泥沙留在水庫中的相 對值，視庫容相對大小或水庫調(diào)節(jié)程度而定。由此，水庫年淤積體積為：式中：fWmV年淤（2 7）0 - P /p淤積的空隙度；泥沙的比重（kg/m ）；當(dāng)5水庫的死庫容己定時，可求得水庫的使用年限Tn為Tn = V死/V年淤或當(dāng)水庫的使用年限Tn已定時，可求得水庫所需的淤積庫容V總淤為V總淤二V年淤*Tn（2 9）上述簡算法僅

24、適用于懸移質(zhì)泥沙，對于推移質(zhì)泥沙，因觀測資料不足，尚難確切估算。對 于推移質(zhì)多的河流，應(yīng)有專門的觀測資料作為估算的基礎(chǔ)。但是，這種方法無法了解水庫的淤 積過程。為此沙莫夫根據(jù)前蘇聯(lián)水庫的淤積資料提出了計算水庫淤積的經(jīng)驗公式。此法設(shè)想水 庫中由于泥沙的淤積，庫容會逐年減小，經(jīng)過t年后，剩余庫容（即未淤的庫容）為Vt，有：Vt =V0al（ 2 10）式中：Vo沖淤平衡時，水庫的最大淤積庫容（淤滿了Vo的容積后，進(jìn)庫和出庫泥沙相平衡，水庫不再增加淤積）t經(jīng)過的年數(shù);Vo”參數(shù)，由下式計算(2 11)(2 12)(2 13)G 年輸沙量（體積）；Go 第一年泥沙淤積的體積;V水庫的總庫容;Fp 建庫

25、前，河流橫斷面面積。通常情況下，相當(dāng)于最大流量時的斷面面積的3/ 4;F n建庫后靠近壩址的斷面面積；m 指數(shù)，為一經(jīng)驗數(shù)字，一般可取1.7；n 指數(shù)，與河流坡降及水庫長度有關(guān)，其值在 11/3之間變動。當(dāng)坡降小于 0.000 1時，n =1.00.8;當(dāng)坡降為 0.000 1 0.001 時，n =0.8-0.5;當(dāng)坡降為0.0010.01時，nn=0.50.33。求得G。和V。之后，即可由公式 （2 10），求得不同年份t的剩余庫容 Vt或淤積庫容（V0 - Vt）。沙莫夫的計算方法 ，同樣也未考慮推移質(zhì)泥沙，因此所得淤積年限一般偏大。以上兩法都 只宜在庫容較大，含沙量不大的河流上采用。這

26、兩種方法的另一不足之處是只能求得總的淤積 年限或淤積庫容，不能求得淤積過程，更不能求出具有重要意義的回水尾端區(qū)的淤積發(fā)展過程。在多沙河流上規(guī)劃設(shè)計水庫時，除了對淤積庫容需作慎重考慮外，還必須針對設(shè)計水庫的 具體情況，提出減輕水庫淤積的措施。最根本的措施是做好流域的水土保持工作，但是不能把遠(yuǎn)景治理效果作為近期規(guī)劃的依據(jù)；其次在壩底或壩身的不同高程上設(shè)置泄水孔，以便把較細(xì) 的沙粒，在未來得及沉淀于庫底前，就隨水流排往下游。此外，結(jié)合水庫運(yùn)行調(diào)度，可采取蓄 清排渾的運(yùn)行方式，即在汛期主要來沙季節(jié)，選擇一段時間作為排沙期，排沙期后蓄水興利； 或抓住洪峰前后出現(xiàn)高含沙量的特點(diǎn)，采取洪峰前后排沙，洪峰過后

27、蓄水。以避開攔截沙峰入 庫，減輕淤積數(shù)量。這些都是多沙河流水庫調(diào)度的專門問題。第二節(jié) 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計代表期任何水資源工程從規(guī)劃設(shè)計到投入使用，總有一個時間過程。較大的工程往往長達(dá)幾年或 十幾年，工程投入使用后的正常使用期一般可達(dá)幾十年或上百年。在這期間隨著社會生產(chǎn)力的 發(fā)展和人們生活水平的提高，生產(chǎn)和生活對水資源的需求量也隨之?dāng)U大，而水資源本身又是隨 機(jī)多變的。因此，在規(guī)劃設(shè)計水資源工程時，首先要解決的是，在什么樣的來水情況下滿足不 同時候的需水要求，以及滿足這種需水要求的保證程度。這就是所謂設(shè)計代表期、設(shè)計水平年 和設(shè)計保證率的問題。其中設(shè)計水平年和設(shè)計保證率可概括為興利方面的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)問題。

28、一、設(shè)計水平年設(shè)計水平年是指與電力系統(tǒng)的電力負(fù)荷水平相應(yīng)的未來某一年份，并以該年的國民經(jīng)濟(jì)狀 況與社會背景下的綜合用水需求作為水利水電樞紐規(guī)劃設(shè)計的依據(jù)。各用水部門的需水量隨著 國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而逐年增長；而水利工程從規(guī)劃到建成，再從投入運(yùn)行到正常運(yùn)行，往往需要 長達(dá)十幾年或更長的時間。因此，必須通過論證，合理選定未來的某一年份作為設(shè)計水平年， 對該年各用水部門的用水量作出預(yù)測，并以此作為確定水利工程規(guī)模的依據(jù)。水利工程的設(shè)計水平年，應(yīng)根據(jù)其重要程度和工程壽命確定。一般的水利工程，可采用設(shè) 計水平年和遠(yuǎn)景水平年兩種需水量水平。設(shè)計水平年作為水利工程的依據(jù)，并按遠(yuǎn)景水平年進(jìn) 行校核。對于特別重要工

29、程規(guī)模的確定，應(yīng)盡量考慮得更長遠(yuǎn)一些。水電工程一般采用第一臺 機(jī)組投入后的510年作為設(shè)計水平年。所選設(shè)計水平年應(yīng)與國民經(jīng)濟(jì)五年計劃分界年份相一 致。綜合利用水利樞紐應(yīng)先論證、擬定各需水部門的設(shè)計水平年。對于以發(fā)電為主的綜合利用 樞紐，設(shè)計水平年的選擇應(yīng)根據(jù)地區(qū)的水力資源比重、水庫調(diào)節(jié)性能及水電站的規(guī)模等情況綜 合分析確定。例如對于水力資源不豐富、水電比重小的地區(qū)，當(dāng)設(shè)計水電站的規(guī)模較大，調(diào)節(jié) 性能較高時，考慮到遠(yuǎn)景系統(tǒng)調(diào)峰的需要，設(shè)計水平年應(yīng)適當(dāng)選得遠(yuǎn)一些。承擔(dān)灌溉任務(wù)的水 利樞紐，在考慮其設(shè)計水平年時，必須結(jié)合灌區(qū)規(guī)劃考慮其近期水平及灌區(qū)達(dá)到最終規(guī)模的需 水水平。對于航運(yùn)和給水部門的設(shè)計水

30、平年的確定，主要是考慮航運(yùn)最終發(fā)展的客運(yùn)、貨運(yùn)規(guī) 模和船只的噸位、城市人口發(fā)展和工礦企業(yè)的最終生產(chǎn)能力等因素。確定綜合利用工程規(guī)模應(yīng) 以主要需水部門的設(shè)計水平年為依據(jù)，并考慮其他需水部門在該水平年的需水要求，然后再結(jié) 合遠(yuǎn)景水平年的確定，適當(dāng)考慮各需水部門的遠(yuǎn)景需水要求。二、設(shè)計保證率由于河川徑流具有多變性，如果在稀遇的特殊枯水年份也要保證各興利部門的正常用水需 要，勢必要加大水庫的調(diào)節(jié)庫容和其他水利設(shè)施。這樣做在經(jīng)濟(jì)上是不合理的，在技術(shù)上也不 一定行得通。為了避免不合理的工程投資，一般不要求在將來水庫使用期間能絕對保證正常供 水，而允許水庫可適當(dāng)減少供水量。因此，必須研究各用水部門允許減少供

31、水的可能性和合理 范圍，定出多年工作期間用水部門正常工作得到保證的程度，即正常供水保證率，或簡稱設(shè)計 保證率。由此可見，設(shè)計保證率是指工程投入運(yùn)用后的多年期間用水部門的正常用水得到保證 的程度，常以百分?jǐn)?shù)表示。設(shè)計保證率通常有年保證率和歷時保證率兩種形式。年保證率P設(shè)指多年期間正常工作年數(shù)（即運(yùn)行年數(shù)與允許破壞年數(shù)之差）占總運(yùn)行年數(shù)的百分比，即正常工作年數(shù)運(yùn)行總年數(shù)100%(2 14)所謂破壞年數(shù)，包括不能維持正常工作的任何年份，不論該年內(nèi)缺水時間的長短和缺水?dāng)?shù) 量的多少。歷時保證率P設(shè)是指多年期間正常工作的歷時（日旬或月）占總運(yùn)行歷時的百分比，即(2 15)正常工作時間（日、旬或月）運(yùn)行總時

32、間（日、旬或月）采用什么形式的保證率，可視用水特性、水庫調(diào)節(jié)性能及設(shè)計要求等因素而定。如灌溉水 庫的供水保證率常采用年保證率；航運(yùn)和徑流式水電站，由于它們的正常工作是以日數(shù)表示的，故一般采用歷時保證率。設(shè)計保證率是水利水電工程設(shè)計的重要依據(jù)，其選擇是一個復(fù)雜的技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題。若選得 過低，則正常工作遭破壞的機(jī)率將會增加，破壞所引起的國民經(jīng)濟(jì)損失及其不良影響也就會加 重；相反，如選得過高，用水部門的破壞損失雖可減輕，但工程的效能指標(biāo)就會減?。ㄈ鐜烊菀欢〞r，保證流量就減?。?，或工程投資和其他費(fèi)用就要增加（如用水要求一定時，庫容要加大 ）。所以，應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較分析，并考慮其他影響，合理選定設(shè)計保證

33、率。由于破壞損失及其 他后果涉及許多因素，情況復(fù)雜，難以確定，目前在設(shè)計中主要根據(jù)生產(chǎn)實踐積累的經(jīng)驗，并 參照規(guī)范選用設(shè)計保證率。選擇水電站設(shè)計保證率時，要分析水電站所在電力系統(tǒng)的用戶組成和負(fù)荷特性、系統(tǒng)中水 電容量比重、水電站的規(guī)模及其在系統(tǒng)中的作用、河川徑流特性及水庫調(diào)節(jié)性能，以及保證系 統(tǒng)用電可能采取的其他備用措施等。一般地說，水電站的裝機(jī)容量越大，系統(tǒng)中水電所占比重 越大，系統(tǒng)重要用戶越多，河川徑流變化越劇烈，水庫調(diào)節(jié)性能越高，水電站的設(shè)計保證率就 應(yīng)該取大一些?？蓞⒄毡?2 1提供的范圍，經(jīng)分析選定水電站的設(shè)計保證率。表2 1水電站設(shè)計保證率電力系統(tǒng)中水電站容量比重（%）25以下25

34、5050以上水電站設(shè)計保證率（%）80 9090 9595 98注：表中數(shù)據(jù)引自我國水利部頒布的水利水電工程水利動能設(shè)計規(guī)范SDJ 11 77選擇灌溉設(shè)計保證率，應(yīng)根據(jù)灌區(qū)土地和水利資源情況、農(nóng)作物種類、氣象和水文條件、水庫調(diào)節(jié)性能、國家對該灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求以及工程建設(shè)和經(jīng)濟(jì)條件等因素進(jìn)行綜合分析。一般地說，灌溉設(shè)計保證率在南方水源較豐富地區(qū)比北方地區(qū)高， 大型灌區(qū)比中、小型灌區(qū)高 自流灌溉比提水灌溉高 ，遠(yuǎn)景規(guī)劃工程比近期工程高。 可參照表2 2,適當(dāng)選定灌溉設(shè)計保證 率。表2 2 灌溉設(shè)計保證率地區(qū)特點(diǎn)農(nóng)作物種類年設(shè)計保證率（%）缺水地區(qū)以旱作物為主50 75以水稻為主:70 80:水源

35、豐富 地區(qū)以旱作物為主70 80以水稻為主75 95注：表中數(shù)據(jù)引自我國水利部頒布的灌溉排水渠系設(shè)計規(guī)范SDJ 217 84由于工業(yè)及城市居民給水遭到破壞時，將會直接造成生產(chǎn)上的嚴(yán)重?fù)p失，并對人民生活有極大影響，因此，給水保證率要求較高，一般在95%99% （年保證率），其中大城市及重要的工礦區(qū)可選取較高值。即使在正常給水遭受破壞的情況下，也必須滿足消防用水、生產(chǎn)緊急用 水及一定數(shù)量的生活用水。航運(yùn)設(shè)計保證率是指最低通航水位的保證程度，用歷時 （日）保證率表示。航運(yùn)設(shè)計保證率一般按航道等級結(jié)合其他因素由航運(yùn)部門提供。一般一、二級航道保證率為97% 99%，三、四級航道保證率為 95% 97%，

36、五、六級航道保證率為 90% 95%。三、設(shè)計代表年和代表期的選擇由設(shè)計保證率的概念可知， 正常供水的保證程度是相對某一水庫多年運(yùn)用結(jié)果而言的。 在 詳細(xì)設(shè)計階段，一般可根據(jù)長系列水文資料，通過逐時段的調(diào)節(jié)計算求得正常供水量、調(diào)節(jié)庫 容及相應(yīng)設(shè)計保證率之間的關(guān)系。但在初步規(guī)劃階段，未定因素較多，為了減少進(jìn)行多方案比 較的計算工作量， 常從長系列的水文資料中選擇一些代表年或代表期的徑流資料進(jìn)行調(diào)節(jié)計算。（一）設(shè)計設(shè)表年在規(guī)劃設(shè)計中常用的設(shè)計代表年有設(shè)計枯水年、中水年和豐水年。設(shè)計枯水年是指與設(shè)計保證率P 設(shè)有一定對應(yīng)關(guān)系的年份，即用該年的徑流資料進(jìn)行調(diào)節(jié)計算求得的成果（所需的興利庫容或所提供的調(diào)

37、節(jié)流量）可反映設(shè)計保證率的要求；設(shè)計中水年指年徑流接近于多年平均情 況的年份，對該年徑流資料進(jìn)行調(diào)節(jié)計算所得的成果用于反映水利工程的多年平均效益。設(shè)計豐水年一般選年徑流頻率相當(dāng)于 1- P殳的年份為代表，對該年徑流資料進(jìn)行調(diào)節(jié)計算所得的成 果反映豐水條件下的興利情況。殳計枯水年的選擇，視計算要求和簡化程度的不同，通?？刹捎孟铝蟹椒ㄖ?。1. 水量選年法 以殳計枯水年為例，根據(jù)歷年徑流資料，分別繪制年水量（或枯季水量）頻率曲線，在曲線上查得與設(shè)計保證率 P設(shè)相應(yīng)的年水量（或枯季水量）。用工程水文學(xué)的方法可從實測徑 流系列中選出年水量接近的年份推出殳計枯水年年內(nèi)分配情況。一般地講，枯水期水量的多少

38、 與供水期正常供水的情況關(guān)系更為密切。類似地，對設(shè)計中水年和豐水年，則可分別以多年平均水量（或p = 50%）和（1- P設(shè)）相應(yīng)的年水量選擇年內(nèi)分配。2. 調(diào)節(jié)流量選年法 因為供水期起始日期除與徑流年內(nèi)分配有關(guān)外，還與有效庫容的大小有關(guān)，因此，按每年固定劃分的枯水期徑流頻率曲線選擇設(shè)計枯水年可能不確切。按水庫供水期的調(diào)節(jié)流量選擇設(shè) 計枯水年，可以更準(zhǔn)確地反映設(shè)計保證率。當(dāng)水庫興利庫容為已知量時，采用徑流調(diào)節(jié)簡化計 算法對年徑流系列可求得各年的供水期調(diào)節(jié)流量，經(jīng)統(tǒng)計計算求得與各年調(diào)節(jié)流量相應(yīng)的經(jīng)驗頻率值，繪出調(diào)節(jié)流量與經(jīng)驗頻率的關(guān)系曲線。 據(jù)此曲線即可選出頻率相當(dāng)于設(shè)計保證率 R殳的 年份作為

39、設(shè)計枯水年，相應(yīng)的調(diào)節(jié)流量即為設(shè)計調(diào)節(jié)流量。（二）設(shè)計代表期設(shè)計代表期是指一個長達(dá)若干年的代表性時期，可用該時期徑流資料進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)計算的成果來近似地反映長系列徑流調(diào)節(jié)計算的結(jié)果。與設(shè)計代表年類似，設(shè)計代表期也是徑流調(diào)節(jié) 的一種簡化法，它適用于多年調(diào)節(jié)水庫。設(shè)計枯水年組及中水代表期是常采用的兩種代表期。1. 設(shè)計枯水年組多年調(diào)節(jié)水庫調(diào)節(jié)周期為若干年。一般情況下，由于水文資料的限制，能獲得的完整調(diào)節(jié) 周期數(shù)是不多的。因此，很難通過枯水年系列頻率分析來選定設(shè)計枯水年組，通常采用扣除允 許破壞年數(shù)的方法加以確定，即T破=n - P殳（n 1）（2- 16）式中：T破一一允許破壞年數(shù)；n水文系列總年數(shù)

40、；P設(shè)一一設(shè)計保證率。按式（2 - 16 ）計算在設(shè)計保證率條件下正常工作允許破壞的年數(shù)，然后在實測水文系列中 選出最嚴(yán)重的連續(xù)枯水年組，逆時序從該枯水年組末扣除允許破壞年數(shù)，余下的即為所選的設(shè) 計枯水年組。還必須對其他枯水年組進(jìn)行校核，若其他年組出現(xiàn)破壞，則應(yīng)從T破中扣除其他年組的破壞年數(shù)。用設(shè)計枯水年組進(jìn)行多年調(diào)節(jié)水庫的調(diào)節(jié)計算可近似地反映興利庫容、調(diào)節(jié)流 量與供水保證率之間的關(guān)系。2. 中水代表期采用中水代表期進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)計算的目的是推求水庫的多年平均效益指標(biāo)。選擇中水年組 時應(yīng)考慮以下條件：（1）代表期應(yīng)有豐、中、枯水年，至少有一個完整的調(diào)節(jié)周期；（2）代表期的平均流量與長系列徑流資料

41、的多年平均流量相近；（3）代表期的年徑流變差系數(shù) Cv與長系列相近。第三節(jié) 徑流調(diào)節(jié)的作用及分類一、徑流調(diào)節(jié)的涵義廣義的徑流調(diào)節(jié)是指整個流域內(nèi)，人類對地面及地下徑流的自然過程的一切有意識的干涉。例如，群眾性的農(nóng)田水利工程，包括塘堰、閘壩、河網(wǎng)等蓄水、攔水、弓冰措施，以及各種農(nóng)、 林措施和水土保持工程等。這些措施改變了徑流形成的條件，對天然徑流起一定的調(diào)節(jié)作用， 有利于防洪興利。狹義的徑流調(diào)節(jié)是指河川徑流在時間和地區(qū)上的重新分配，即通過建造和運(yùn)用水資源工程（樞紐等），將汛期過多的河川徑流量蓄存起來，待枯水期來水不足時使用； 在地區(qū)上根據(jù)需要進(jìn)行水量余缺調(diào)配，如引黃（河）濟(jì)衛(wèi)（海河支流衛(wèi)河）、引灤

42、（河）濟(jì)津（天津）以及正在研究并已局部實 施的南水北調(diào)工程等。地區(qū)間的徑流調(diào)配調(diào)節(jié)，其影響范圍和經(jīng)濟(jì)意義更大，工程投資也更為可觀。、徑流調(diào)節(jié)的作用眾所周知，河川徑流在一年之內(nèi)或者在年際之間的豐枯變化都是很大的。我國河流年內(nèi)洪 水季的水量往往要占全年來水總量的70%- 80%河川徑流的劇烈變化，給人類帶來很多不利的后果，如汛期大洪水容易造成災(zāi)害，而枯水期水少，不能滿足興利需要。因此，無論是為了消 除或減輕洪水災(zāi)害，還是為了滿足興利需要，都要求采取措施，對天然徑流進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。為興利而提高枯水徑流的水量調(diào)節(jié)，稱為興利調(diào)節(jié)，或稱枯水調(diào)節(jié)；為削減洪峰流量，利 用水庫攔蓄洪水，以消除或減輕下游洪澇災(zāi)害

43、的調(diào)節(jié)，稱為洪水調(diào)節(jié)。洪水調(diào)節(jié)將在第三章中 討論。利用水庫調(diào)節(jié)徑流，是河流綜合治理和水資源綜合開發(fā)利用的一個重要技術(shù)措施。通過徑 流調(diào)節(jié)，消除或減輕洪災(zāi)和干旱災(zāi)害，更有效地利用水資源，充分發(fā)揮河流水資源在國民經(jīng)濟(jì) 建設(shè)中的重大作用綜上所述，徑流調(diào)節(jié)的作用就是：協(xié)調(diào)來水與用水在時間分配上和地區(qū)分布上的矛盾，以 及統(tǒng)一協(xié)調(diào)各用水部門需求之間的矛盾。三、徑流調(diào)節(jié)的分類徑流調(diào)節(jié)總體上分為兩大類：枯水調(diào)節(jié)和洪水調(diào)節(jié)。因枯水調(diào)節(jié)來水與用水之間矛盾具體 表現(xiàn)形式并不相同，需要作進(jìn)一步的劃分，以便在調(diào)節(jié)計算中掌握其特點(diǎn)。（一）按調(diào)節(jié)周期長短劃分1.日調(diào)節(jié)在一晝夜內(nèi)，河中天然流量一般幾乎保持不變（只在洪水漲落時

44、變化較大），而用戶的需水Qt （h）-4所示，水平線Q表示河要求往往變化較大。如圖 2圖2-4日調(diào)節(jié)以適應(yīng)電力負(fù)荷的需要。所需要的水庫中天然流量，曲線q為負(fù)荷 要求發(fā)電引用流量的過程 線。對照來水和用水可知， 在一晝夜里某些時段內(nèi)來 水有余（如圖上橫線所示）， 可蓄存在水庫里；而在其他 時段內(nèi)來水不足（如圖上豎 線所示），水庫放水補(bǔ)給。 這種徑流調(diào)節(jié)，水庫中的水 位漲落在一晝夜內(nèi)完成一 個循環(huán)，即調(diào)節(jié)周期為24h，故稱日調(diào)節(jié)。日調(diào)節(jié)的特點(diǎn)是將均勻的來水調(diào)節(jié)成變動的用水, 調(diào)節(jié)庫容不大，一般小于枯水日來水量的一半。Qt（星期）圖2-5周調(diào)節(jié)2. 周調(diào)節(jié)在枯水季節(jié)里，河中天然流量在一周 內(nèi)的變化也

45、是很小的，而用水部門由于假 日休息，用水量減少，因此，可利用水庫 將周內(nèi)假日的多余水量蓄存起來， 在其他 工作日用（如圖2-5）。這種調(diào)節(jié)稱周調(diào) 節(jié)，它的調(diào)節(jié)周期為一周， 它所需的調(diào)節(jié) 庫容一般不超過一天的來水量。周調(diào)節(jié)水 庫一般也可進(jìn)行日調(diào)節(jié)， 這時水庫水位除 了一周內(nèi)的漲落大循環(huán)外，還有日變化。3. 年調(diào)節(jié)在一年內(nèi)，河川流量有明顯的季節(jié)性變化，洪水期流量很大，水量過剩，甚至可能造成洪 水災(zāi)害；而枯水期流量很小，不能滿足綜合用水的要求。利用水庫將洪水期內(nèi)的一部分（或全 部）多余水量蓄存起來，到枯水期放出以提 高供水量。這種對年內(nèi)豐、枯季的徑流進(jìn)行 重新分配的調(diào)節(jié)就叫做年調(diào)節(jié)，它的調(diào)節(jié)周 期為

46、一年。圖2-6為年調(diào)節(jié)示意圖。圖上表明，只 需一部分多余水量將水庫蓄滿（圖中橫線所 示），其余的多余水量（斜線部分），只能由 溢洪道棄掉。圖中豎影線部分表示由水庫放 出的水量，以補(bǔ)充枯水季天然水量的不足， 其總水量相當(dāng)于水庫的調(diào)節(jié)庫容。水庫的興利庫容能夠蓄納設(shè)計枯水年豐 水期的全部余水量時，稱為完全年調(diào)節(jié)；若 興利庫容相對較小，不足以蓄納設(shè)計枯水年 豐水期的全部余水量而產(chǎn)生棄水時，稱為不完全年調(diào)節(jié)，或季調(diào)節(jié)。這是規(guī)劃設(shè)計中劃分水庫 調(diào)節(jié)性能所采用的界定。必須指出，從水庫實際運(yùn)行看，這種劃分是相對的，完全年調(diào)節(jié)遇到 比設(shè)計枯水年徑流量更豐的年份，就不可能達(dá)到完全年調(diào)節(jié)。年調(diào)節(jié)水庫一般都同時可進(jìn)行

47、周 調(diào)節(jié)和日調(diào)節(jié)。4.多年調(diào)節(jié)當(dāng)水庫容積大，豐水年份蓄存的多余水量，不僅用于補(bǔ)充年內(nèi)供水，而且還可用以補(bǔ)充相 鄰枯水年份的水量不足，這種能進(jìn)行年與年之間的水量重新分配的調(diào)節(jié)，叫做多年調(diào)節(jié)。這時 水庫可能要經(jīng)過幾個豐水年才蓄滿，所蓄水量分配在幾個連續(xù)枯水年份里用掉（如圖2-7）。因此，多年調(diào)節(jié)水庫的調(diào)節(jié)周期長達(dá)若干年，而且不是一個常數(shù)。多年調(diào)節(jié)水庫，同時也進(jìn)行年 調(diào)節(jié)、周調(diào)節(jié)和日調(diào)節(jié)。水庫屬何種調(diào)節(jié)類型，可用水庫庫容系數(shù)：來初步判斷。水庫庫容系數(shù)：為水庫庫容調(diào)節(jié)與多年平均年水量 Wo的比值，即二V興/Wo。具體可參照下列經(jīng)驗系數(shù)判斷調(diào)節(jié)類型:1 >30%50%多屬多年調(diào)節(jié)；3%- 5%c

48、1 < 20%- 25%多屬年調(diào)節(jié)；、<22% 3%屬日調(diào)節(jié)。（二）按兩水庫相對位置和調(diào)節(jié)方式劃分1.補(bǔ)償調(diào)節(jié)水庫至下游用水部門取水地點(diǎn)之間常見有較大的區(qū)間面積，區(qū)間入流顯著而不受水庫控制,為了充分利用區(qū)間來水量，水庫應(yīng)配合區(qū)間流量變化補(bǔ)充放水，盡可能使水庫放水流量與區(qū)間 入流量的合成流量等于或接近于下游用水要求。這種視水庫下游區(qū)間來水流量大小，控制水庫 補(bǔ)充放水流量的調(diào)節(jié)方式，稱為補(bǔ)償調(diào)節(jié)，如圖2-8所示。圖2 8補(bǔ)償調(diào)節(jié)水庫示意圖2.梯級調(diào)節(jié)布置在同一條河流上多座水庫，其形狀像是由上而下的階梯，稱為梯級水庫（如圖29所示）。梯級水庫的特點(diǎn)是水庫之間存在著水量的直接聯(lián)系（對水電站

49、來說有時還有水頭的影響，稱水力聯(lián)系），上級水庫的調(diào)節(jié)直接影響到下游各級水庫的調(diào)節(jié)。在進(jìn)行下級水庫的調(diào)節(jié)計 算時，必須考慮到流入下級水庫的來水量是由上級水庫調(diào)節(jié)和用水后而下泄的水量與上下兩級 水庫間的區(qū)間來水量兩部分組成。梯級調(diào)節(jié)計算一般自上而下逐級進(jìn)行。當(dāng)上級調(diào)節(jié)性能好， 下級水庫調(diào)節(jié)性能差時， 可考慮上級水庫對下級水庫進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)節(jié)，以提高梯級總的調(diào)節(jié)水量。 對梯級水庫進(jìn)行的徑流調(diào)節(jié)，簡稱梯級調(diào)節(jié)。一級水庫圖2 9梯級調(diào)節(jié)水庫示意圖3. 徑流電力補(bǔ)償調(diào)節(jié)位于不同河流上但屬同一電力系統(tǒng)聯(lián)合供電的水電站群，可以根據(jù)它們所在流域的水文特 性及各自的調(diào)節(jié)性能差別，通過電力聯(lián)系來進(jìn)行相互之間的徑流補(bǔ)償調(diào)

50、節(jié)，以提高水庫群總的 水利水電效益。這種通過電力聯(lián)系的補(bǔ)償調(diào)節(jié)就叫做徑流電力補(bǔ)償調(diào)節(jié)。4.反調(diào)節(jié)為了緩解上游水庫進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)時給下游用水部門帶來的不良影響，在下游適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)修建 水庫對上游水庫的下泄流量過程進(jìn)行重新調(diào)節(jié)，稱為反調(diào)節(jié)，又稱再調(diào)節(jié)。河流綜合利用中， 經(jīng)常出現(xiàn)上游水庫為水力發(fā)電進(jìn)行日調(diào)節(jié)造成下泄流量和下游水位的劇烈變化而對下游航運(yùn)帶 來不利影響；水電站年內(nèi)發(fā)電用水過程與下游灌溉用水的季節(jié)性變化不一致，修建反調(diào)節(jié)水庫 有助于緩解這些矛盾。四、徑流調(diào)節(jié)計算所需基本資料為完成徑流調(diào)節(jié)計算任務(wù)所需的基本資料有：（1）徑流資料，調(diào)節(jié)計算所需的徑流資料，隨調(diào)節(jié)程度的高低有不同要求。日和周調(diào)節(jié)需要有

51、10年左右的歷年日平均流量資料；年調(diào)節(jié)需要有20年以上的歷年月平均流量和汛期旬平均流量資料；多年調(diào)節(jié)需要 30年以上的年、月徑流資料，以及年徑流頻率曲線和統(tǒng)計特征值資 料。（2）水庫特性資料，即水庫水位與水庫面積、容積關(guān)系曲線；（3）用水資料，包括各部門正常用水保證率，正常用水量及其分配過程。五、徑流調(diào)節(jié)計算中的常用術(shù)語在徑流調(diào)節(jié)計算中，為簡化計算又便于比較，常把來水、用水及調(diào)節(jié)庫容用相對值表示。（一）調(diào)節(jié)系數(shù)（:-）調(diào)節(jié)系數(shù)由保證調(diào)節(jié)流量和多年平均來水流量的比值表示：-Qp / Qo（2 17）如果調(diào)節(jié)流量在年內(nèi)是變動的，則以保證年供水量與多年平均年水量之比值表示：:-二Wp/W0（2 18

52、）式中：Qp保證調(diào)節(jié)流量，m/s ；3Q o 多年平均來水流量，m/s ；3W p 保證年供水量， m ；Wo 多年平均年來水量，或年徑流量，m3。（二）庫容系數(shù)（1 ）庫容系數(shù)以調(diào)節(jié)庫容（或稱有效庫容、興利庫容）與多年平均年年來水量，或年徑流量之 比值表示：Vp/Wo（2 19）式中：Vp調(diào)節(jié)庫容，m5。（三）年徑流量模比系數(shù)（K ）年徑流量模比系數(shù)（年徑流量相對值），表示各年徑流量與多年平均年徑流量之比:Ki g/Q。(2 20)(2 21)或Ki 訥 /W。式中：3Qi 第1年平均流量，m/s ；3W 第i年年徑流量，m。（四）徑流利用系數(shù)（）徑流利用系數(shù)表示徑流利用程度，以下式表示:二

53、 M /W0（2 22）式中：M 平均年供水量，m3。第四節(jié)徑流調(diào)節(jié)原理一、徑流調(diào)節(jié)計算基本原理徑流調(diào)節(jié)計算的基本原理是水庫的水量平衡。將整個調(diào)節(jié)周期劃分為若干個計算期（一般取月或旬），然后按時歷順序進(jìn)行逐時段的水庫水量平衡計算。某一計算時段 t內(nèi)水庫水量平衡方程式可由式（2 23）表示，即：W1 -/:：W2 = V（2 23）式中：w時段 t內(nèi)的入庫水量，m；3W2 時段 t內(nèi)的出庫水量，m； .V時段 t內(nèi)水庫蓄水容積的增減值，m5。當(dāng)用時段平均流量表示時，則式（2 23）可改寫為Qi Qp =.'：V / Lt =QV或.V =（Q| -Qp） ：t（2 24）式中：Qi天然入

54、庫流量，m/s ；3Qp調(diào)節(jié)流量，即用水流量， m/s ；3Qv取用或存入水庫的平均流量，簡稱"水庫流量”，m/s。上述水庫水量平衡公式屬最簡單的情況。當(dāng)考慮水庫的水量損失，出庫水量為幾個部門所 分用以及當(dāng)水庫已蓄滿將產(chǎn)生棄水時，則可進(jìn)一步表達(dá)為：QiQl（QPi QP2 ） -Qs 二 v/：t（2 25）式中：7 Ql 水庫水量損失，包括蒸發(fā)和滲漏等損失；Qpi , Qp2 各部門分用的調(diào)節(jié)流量；Qs 水庫棄水流量，即通過泄水建筑物棄泄的流量。二、徑流調(diào)節(jié)周期中水庫運(yùn)用情況分析徑流調(diào)節(jié)周期是指水庫從死水位開始蓄水，達(dá)到正常蓄水位后又消落到死水位的歷時。不 同調(diào)節(jié)性能的水庫具有不同

55、的調(diào)節(jié)周期，如日調(diào)節(jié)水庫的調(diào)節(jié)周期為一日（24h）,年調(diào)節(jié)水庫的調(diào)節(jié)周期為一年。必須注意到由于水庫來水流量過程Qt與供水流量過程qt配合情況不同，調(diào)節(jié)周期中水庫的蓄水、供水過程有不同的組合。比如說，調(diào)節(jié)周期中可能只有一次連續(xù)蓄水過程和一次 供水過程，也可能出現(xiàn)多次蓄水、供水的變化過程。必須分析調(diào)節(jié)周期水庫的運(yùn)用情況，以便 正確確定水庫的興利庫容。(一) 水庫一次運(yùn)用水庫在調(diào)節(jié)周期內(nèi)只有一次連續(xù)蓄水、供水的情況，叫做水庫一次運(yùn)用，如圖2- 10所示。圖2 10水庫一次運(yùn)用(二) 水庫二次運(yùn)用當(dāng)水庫在一個調(diào)節(jié)周期內(nèi)連續(xù)供水、蓄水有二次時，叫做水庫二次運(yùn)用，如圖2 11所示。假設(shè)第一次運(yùn)用余水量為

56、W1，缺水量為W2，第二次運(yùn)用余水量為 W3，缺水量為 W4，此時調(diào) 節(jié)庫容的確定可分為下列幾種情況：(1) 當(dāng)W1>W2 , W3>W4時，表明兩次運(yùn)用之間無水量聯(lián)系，此時V興二maxWz'W,。(2) 當(dāng)W3<W2 , W3<W4時，表明兩次運(yùn)用之間有水量聯(lián)系，此時V興=W2 W4 -W3。(3) 當(dāng)W2 <W3 <W4時，表明兩次運(yùn)用之間有水量聯(lián)系，此時V興二W4。圖2 11水庫二次運(yùn)用(三) 水庫多次運(yùn)用水庫多次運(yùn)用情況更為復(fù)雜，調(diào)節(jié)庫容的確定難以通過圖形表達(dá)，下面通過例子來解釋多 次運(yùn)用情況調(diào)節(jié)庫容的確定。Q，例 2- 1 假設(shè)圖 2- 12 中 W