第3章洪水調節(jié)

1、第三章第三章 洪水調節(jié)洪水調節(jié)第一節(jié)第一節(jié) 水庫調洪的任務與防洪標準水庫調洪的任務與防洪標準第二節(jié)第二節(jié) 水庫調洪計算的原理水庫調洪計算的原理第三節(jié)第三節(jié) 水庫調洪計算的列表試算法水庫調洪計算的列表試算法第四節(jié)第四節(jié) 水庫調洪計算的半圖解法水庫調洪計算的半圖解法第五節(jié)第五節(jié) 其他情況下的水庫調洪計算其他情況下的水庫調洪計算第一節(jié)第一節(jié) 水庫調洪的任務與防洪標準水庫調洪的任務與防洪標準 任務任務：在水工建筑物或下游防護對象的防洪標：在水工建筑物或下游防護對象的防洪標準一定的情況下，根據水文分析計算提供的各種標準一定的情況下，根據水文分析計算提供的各種標準的設計洪水或已知的設計入庫洪水過程線，水庫

2、準的設計洪水或已知的設計入庫洪水過程線，水庫特性曲線、擬定的泄洪建筑物的形式和尺寸、調洪特性曲線、擬定的泄洪建筑物的形式和尺寸、調洪方式等，通過計算，推求出水庫的出流過程、最大方式等，通過計算，推求出水庫的出流過程、最大下泄流量、特征庫容和相應的特征洪水位。下泄流量、特征庫容和相應的特征洪水位。 作用：作用：攔蓄洪水，削減洪峰，延長泄洪時間，攔蓄洪水，削減洪峰，延長泄洪時間，使下泄流量能安全通過下游河道。使下泄流量能安全通過下游河道。水庫調節(jié)洪水示意圖水庫調節(jié)洪水示意圖QtZtqt庫庫水水位位Z流流量量Qq(a)V蓄蓄 防洪標準：防洪標準：包括保護對象的防洪標準和水工建包括保護對象的防洪標準和

3、水工建筑物的防洪設計標準筑物的防洪設計標準,它是衡量防洪措施、防洪能它是衡量防洪措施、防洪能力和防御洪水水平的標準。力和防御洪水水平的標準。防護對象防護對象防洪標準防洪標準城鎮(zhèn)城鎮(zhèn)工礦區(qū)工礦區(qū)農田面積（萬畝）農田面積（萬畝） 重現(xiàn)期（年）重現(xiàn)期（年）頻率（頻率（% %）特別重要城市特別重要城市 特別重要工礦區(qū)特別重要工礦區(qū)5005001001001 1重要城市重要城市重要工礦區(qū)重要工礦區(qū)10010050050050501001002 21 1中等城市中等城市中等工礦區(qū)中等工礦區(qū)3030100100202050505 52 2一般城市一般城市一般工礦區(qū)一般工礦區(qū)30301010202010105

4、 5表表1 不同防洪保護對象的防洪標準不同防洪保護對象的防洪標準建筑物的級別建筑物的級別1 12 23 34 45 5正常運用（重現(xiàn)期）正常運用（重現(xiàn)期）20002000500500500500100100 10010050505050303030302020非常運用非常運用土壩、堆石壩、及土壩、堆石壩、及干砌石壩干砌石壩10000100002000200010001000500500300300混凝土壩、漿砌石混凝土壩、漿砌石壩及其它建筑物壩及其它建筑物5000500010001000500500300300200200水庫泄洪建筑物的類型：水庫泄洪建筑物的類型：溢洪道、泄水中孔、底孔溢洪道

5、、泄水中孔、底孔及泄洪隧洞。及泄洪隧洞。v在一般情況下，應首先考慮采用比較經濟、泄洪在一般情況下，應首先考慮采用比較經濟、泄洪能力大的溢洪道位主要泄洪設施。能力大的溢洪道位主要泄洪設施。v為滿足非常情況的需要，大型水庫都要設置有放為滿足非常情況的需要，大型水庫都要設置有放空水庫的底孔。空水庫的底孔。v泄洪隧洞的特點與泄水孔相似，但造價較高。泄洪隧洞的特點與泄水孔相似，但造價較高。表表2 永久性水工建筑物洪水標準永久性水工建筑物洪水標準1.1.入庫洪水、壩址洪水的含義及組成：入庫洪水、壩址洪水的含義及組成：u壩址洪水壩址洪水：指未建庫條件下，在壩址處形成的洪水：指未建庫條件下，在壩址處形成的洪水

6、；u入庫洪水入庫洪水：指建庫條件下，通過各種途徑進入水庫的：指建庫條件下，通過各種途徑進入水庫的洪水。入庫洪水由三部分組成，即入庫斷面洪水、區(qū)間洪水。入庫洪水由三部分組成，即入庫斷面洪水、區(qū)間陸面洪水及庫面洪水。陸面洪水及庫面洪水。 2.2.入庫洪水與壩址洪水的差異：入庫洪水與壩址洪水的差異：壩址洪水可由水文測驗測得；壩址洪水可由水文測驗測得； 產流條件的變化和影響；產流條件的變化和影響； 調蓄作用的變化和影響；調蓄作用的變化和影響； 流域匯流時間的變化和影響；流域匯流時間的變化和影響； 庫區(qū)洪水波的變化和影響。庫區(qū)洪水波的變化和影響。 1.1.水庫水量平衡方程水庫水量平衡方程 在某一時段內，

7、入庫水量減去出庫水量，應等于該時在某一時段內，入庫水量減去出庫水量，應等于該時段內水庫增加或減少的蓄水量。水量平衡方程為：段內水庫增加或減少的蓄水量。水量平衡方程為： 12212122VVtqqtQQQ(t)q(t)Q1q1Q2q2Vtt2t1Qt 2. 2.蓄泄方程蓄泄方程 泄流能力泄流能力：指該水頭下泄洪建筑物可能通過：指該水頭下泄洪建筑物可能通過的最大流量，是實際泄流量的上限。的最大流量，是實際泄流量的上限。 在溢洪道型式、尺寸一定的情況下，取決于堰在溢洪道型式、尺寸一定的情況下，取決于堰頂水頭頂水頭H，即，即 其其q=f(H) 。對于無閘或閘門全開的。對于無閘或閘門全開的表面式溢洪道，

8、下泄流量按表面式溢洪道，下泄流量按堰流公式堰流公式計算；深水式計算；深水式泄洪洞的下泄流量按泄洪洞的下泄流量按有壓管公式有壓管公式計算。當水庫內水計算。當水庫內水面坡降較小，可視為靜水面時，泄流水頭面坡降較小，可視為靜水面時，泄流水頭H只是庫只是庫中蓄水量中蓄水量V的函數(shù)，即的函數(shù)，即Hf(V)，故下泄流量，故下泄流量q為蓄為蓄水量水量V的函數(shù)，即的函數(shù)，即 qf(H) 或或q qf(V)。 A.A.對于無閘或閘門全開的表面式溢洪道，按堰流對于無閘或閘門全開的表面式溢洪道，按堰流公式計算：公式計算：231qBHM堰B.B.對于深水式泄洪洞，按有壓管的出流公式計算：對于深水式泄洪洞，按有壓管的出

9、流公式計算：2102qHM 洞 為調洪計算方便，一般將上兩式繪成蓄泄曲線為調洪計算方便，一般將上兩式繪成蓄泄曲線q qf(Vf(V),),其中其中q q為水庫蓄量為水庫蓄量v v時對應的泄流能力。該式時對應的泄流能力。該式是假設庫水面為水平面時的水庫泄流方程。是假設庫水面為水平面時的水庫泄流方程。 對于狹長的河川式水庫，在通過洪水流量時，由于回水的對于狹長的河川式水庫，在通過洪水流量時，由于回水的影響，水面常呈現(xiàn)明顯的坡降。在這種情況下，按靜庫容曲線影響，水面常呈現(xiàn)明顯的坡降。在這種情況下，按靜庫容曲線進行調洪計算常帶來較大的誤差，因此為了滿足成果精度的要進行調洪計算常帶來較大的誤差，因此為了

10、滿足成果精度的要求，必須采用動庫容進行調洪計算。求，必須采用動庫容進行調洪計算。 解題步驟：解題步驟： 1)1)根據庫區(qū)地形資料，繪制水庫水位容積關系曲根據庫區(qū)地形資料，繪制水庫水位容積關系曲線線Z ZV V，并根據既定的泄洪建筑物的型式和尺寸，由，并根據既定的泄洪建筑物的型式和尺寸，由相應的水力學出流計算公式求得相應的水力學出流計算公式求得q qV V 曲線。曲線。 2)2)從第一時段開始調洪，由起調水位從第一時段開始調洪，由起調水位( (即汛前水位即汛前水位) )查查Z ZV V 及及q qV V 關系曲線得到水量平衡方程中的關系曲線得到水量平衡方程中的V V1 1和和q q1 1，由入庫

11、洪水過程線，由入庫洪水過程線Q(tQ(t) )查得查得Q Q1 1、Q Q2 2；然后假設一個；然后假設一個q q2 2值，根據水量平衡方程算得相應的值，根據水量平衡方程算得相應的V V2 2值，由值，由V V2 2在在q qV V 曲線上查得曲線上查得q q2 2，若二者相等，即為所求。否則，應重，若二者相等，即為所求。否則，應重設設q q2 2，重復上述計算過程，直到二者相等為止。，重復上述計算過程，直到二者相等為止。 3)3)將上時段末的將上時段末的q q2 2 、 V V2 2值作為下一時段的起始值作為下一時段的起始條件，重復上述試算過程，最后即可得出水庫下泄流條件，重復上述試算過程，

12、最后即可得出水庫下泄流量過程線量過程線q(tq(t) )。 4) 4)將入庫洪水將入庫洪水Q(tQ(t) )和計算的和計算的q(tq(t) )兩條曲線點繪在兩條曲線點繪在一張圖上，若計算的最大下泄流量正好是二線的交點，一張圖上，若計算的最大下泄流量正好是二線的交點，說明計算的是正確的。否則，計算的有誤差，應改變說明計算的是正確的。否則，計算的有誤差，應改變時段重新進行試算，直至計算的正好是二線的交點為時段重新進行試算，直至計算的正好是二線的交點為止。止。 5)5)由由q qm m查查q qV V曲線，得最高洪水位時的總庫容曲線，得最高洪水位時的總庫容V Vm m，從中減去堰頂以下的庫容，得到調

13、洪庫容從中減去堰頂以下的庫容，得到調洪庫容V V調調。由。由V Vm m查查Z ZV V 曲線，得最高洪水位曲線，得最高洪水位Z Z洪洪。（當入庫洪水為設計。（當入庫洪水為設計標準的洪水時，求得的標準的洪水時，求得的q qm m、V V調調、 Z Z洪洪即為設計標準的即為設計標準的最大泄流量最大泄流量q qm m, ,設設、設計防洪庫容、設計防洪庫容V V設設和設計洪水位和設計洪水位Z Z設設。同理，當入庫洪水為校核標準的洪水時，求得的同理，當入庫洪水為校核標準的洪水時，求得的q qm m、V V調調、 Z Z洪洪即為即為qmqm, ,校校、V V校校和和Z Z校校。）。） 【例【例3-13-

14、1】 雙輔助線法雙輔助線法的基本原理仍然是逐時段連續(xù)求解的基本原理仍然是逐時段連續(xù)求解水庫的水量平衡方程和蓄泄方程，但為了避免試算，水庫的水量平衡方程和蓄泄方程，但為了避免試算，需對這兩個方程作適當?shù)淖儞Q。需對這兩個方程作適當?shù)淖儞Q。12212122VVtqqtQQ）（）（222211qtVQqtVCABbcdfaget0t1t2t3t4tq安安Q、qV防防1.1.下游有防洪要求的情況：下游有防洪要求的情況：時段時段閘門閘門運用運用q qZ Zt t1 1-t-t2 2打開打開=Q=Q保持保持Z Z限限t t2 2-t-t3 3全開全開Q Q上升上升t t3 3-t-t4 4關小關小=q=q安安上升上升t t4 4以后以后開大開大q q安安下降下降(a)(a) 2. 2.下游有防護要求，但防洪標準小于水工建筑物下游有防護要求，但防洪標準小于水工建筑物的設計標準的設計標準時段時段閘門閘門運用運用q qZ Zt t1 1-t-t2 2打開打開=Q=Q保持保持Z Z限限t t2 2-t-t3 3全開全開Q Q上升上升t t3 3-t-t4 4關小關小=q=q安安上升上升t t4 4-t-t5 5全開全開Q Q上升上升t t5 5-t-t6 6全開全開Q Q下降下降