7.水庫防洪調(diào)度課件

1、1,7. 水庫防洪調(diào)度,2,7.1 概述,一、洪水與防洪 洪水一般指由于暴雨、急劇冰雪融化等因素引起的江河水量迅速增加，水位迅猛上漲的自然現(xiàn)象。若洪水超過江河、湖泊、水庫等水體的承受或容納能力而泛濫成災(zāi)，則形成災(zāi)害性洪水。,3,7.1 概述,我國暴雨洪水具有以下兩個(gè)特點(diǎn)： 1.洪水發(fā)生頻繁 據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國主要河流19001999年100年間共發(fā)生10%20%以上的洪水213次，平均每年超過兩次，且每兩年可能發(fā)生一次頻率5%10%的洪水，每三年左右可能發(fā)生一次頻率5%以上較大頻率的洪水。,4,7.1 概述,2.洪水峰高，洪量集中 我國特殊的氣候條件，加上江河上中游山區(qū)集水面積廣大，支流發(fā)達(dá)，匯流迅

2、速，下游河道位于沖擊平原，比降平緩，泄水不暢通，且干支流洪水極易遭遇，使得中國不少江河洪水洪峰高漲，洪量集中，大洪水和特大洪水年的洪峰流量和洪水總量往往數(shù)倍于正常年份。,5,7.1 概述,防洪措施是指防止或減少洪水災(zāi)害損失的各種手段和對(duì)策。它包括工程措施和非工程措施兩個(gè)方面： 1.防洪工程措施 防洪工程措施指為控制和抗御洪水以減免洪水災(zāi)害損失而修建的各種工程措施。防洪工程建設(shè)須根據(jù)流域和地區(qū)防洪規(guī)劃要求進(jìn)行，一般是在上游興建控制性水庫，攔蓄洪水，消減洪峰；在中下游平原進(jìn)行河道整治、加固堤防、開辟蓄滯洪區(qū)，調(diào)整和擴(kuò)大洪水出路，使其形成一個(gè)完整的防洪工程體系。,6,7.1 概述,防洪工程措施通過對(duì)

3、洪水的蓄、滯、分、泄，起到防洪減災(zāi)的效果。這種效果包括兩個(gè)方面： 其一是提高江河抗御洪水的能力，即提高江河的防洪標(biāo)準(zhǔn)，從而減少洪災(zāi)出現(xiàn)的頻率； 其二是出現(xiàn)超防洪標(biāo)準(zhǔn)的大洪水時(shí)，雖不能避免洪災(zāi)發(fā)生，但在一定程度上減少洪災(zāi)損失。 由于受自然、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等條件的限制，不可設(shè)想由防洪工程措施來實(shí)現(xiàn)對(duì)洪水的完全控制。,7,7.1 概述,2.防洪非工程措施 防洪非工程措施是指為了減少洪災(zāi)損失，采取頒布和實(shí)施法令、政策及防洪工程以外的技術(shù)手段等方面的措施。例如洪水水情測(cè)報(bào)、預(yù)報(bào)和報(bào)警，防洪調(diào)度、防汛搶險(xiǎn)、洪水風(fēng)險(xiǎn)管理等均屬于防洪的非工程措施。,8,7.1 概述,二、水庫防洪調(diào)度的任務(wù)、原則和內(nèi)容 任務(wù)：根據(jù)

4、規(guī)劃設(shè)計(jì)或防洪復(fù)核選定的水庫工程洪水標(biāo)準(zhǔn)（設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和校核標(biāo)準(zhǔn)）和下游防洪對(duì)象的防洪標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合當(dāng)年水庫的擋水建筑物、泄洪設(shè)施和配套工程的實(shí)際情況，按照水庫、下游河道堤防及分蓄洪區(qū)防洪體系聯(lián)合運(yùn)用原則及泄洪方式，在確保水庫工程安全的前提下，通過控制水庫泄流對(duì)入庫洪水進(jìn)行調(diào)蓄，以保障上、下游防護(hù)對(duì)象的安全，并盡可能使水庫取得最大的綜合效益。,9,7.1 概述,為了完成上述任務(wù)，必須遵循的原則是： 在確保水庫工程安全的前提下，最大限度地發(fā)揮水庫對(duì)上、下游的防洪作用； 在滿足第一條原則基礎(chǔ)上，正確處理防洪與興利的關(guān)系，盡量使防洪庫容結(jié)合興利，并力求少留調(diào)洪庫容，且通過預(yù)報(bào)調(diào)度重復(fù)利用，提高水庫綜合效益；

5、 力求合理核定調(diào)洪參數(shù)，使制定的調(diào)洪規(guī)則和防洪調(diào)度圖既安全可靠，又切合實(shí)際； 應(yīng)根據(jù)洪水預(yù)報(bào)來擬定和不斷修正泄洪方式，盡量使下泄流量均勻，以減輕下游的防洪壓力。,10,7.1 概述,水庫防洪調(diào)度的主要內(nèi)容： 不定期的復(fù)核水庫防洪參數(shù)（汛限水位、最高洪水位等）； 根據(jù)水庫工程洪水標(biāo)準(zhǔn)及水庫對(duì)下游承擔(dān)的防洪任務(wù)，確定水庫洪水調(diào)度方式和控制泄流的判別條件； 制定防御超標(biāo)準(zhǔn)洪水的非常措施及其使用條件； 根據(jù)原規(guī)劃設(shè)計(jì)或復(fù)核修正后的規(guī)劃設(shè)計(jì)，結(jié)合現(xiàn)狀，編制水庫防洪調(diào)度方案和當(dāng)年度汛計(jì)劃，在遭遇洪水時(shí)，據(jù)此進(jìn)行實(shí)時(shí)防洪調(diào)度。包括汛期分期調(diào)度，承擔(dān)下游防洪任務(wù)的分級(jí)控制泄流，以及水庫群的聯(lián)合防洪調(diào)度。,11

6、,7.1 概述,三、我國防洪調(diào)度管理模式 1. 組織機(jī)構(gòu) 我國國務(wù)院設(shè)立國家防汛總指揮部，負(fù)責(zé)組織領(lǐng)導(dǎo)全國的防洪工作。 有防洪任務(wù)的縣級(jí)以上地方政府，設(shè)立防汛指揮部，由各級(jí)人民政府的首長擔(dān)任指揮。 水利部所屬的流域管理機(jī)構(gòu)內(nèi)部組成防汛辦事機(jī)構(gòu)，黃河、長江等跨省的重要河流設(shè)防汛總指揮部，由流域機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)。,12,7.1 概述,2.責(zé)任制度 防汛是一項(xiàng)責(zé)任重大的工作，必須建立健全各種防汛責(zé)任制度，做到有章可循，各施其職。我國防洪工作實(shí)行各級(jí)人民政府行政首長負(fù)責(zé)制，實(shí)行統(tǒng)一指揮，分級(jí)分部門負(fù)責(zé)；各有關(guān)部門實(shí)行防汛崗位責(zé)任制。具體包括如下：,13,7.1 概述,行政首長負(fù)責(zé)制 分級(jí)責(zé)任制 分包責(zé)任

7、制 崗位責(zé)任制 技術(shù)責(zé)任制 值班工作制度,14,7.2 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算原理及方法,為利用水庫的調(diào)蓄作用，滿足防洪減災(zāi)的要求，需在興利調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步做好防洪計(jì)算，合理制定出調(diào)洪庫容、設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位、壩高等，這便是調(diào)洪計(jì)算的中心內(nèi)容。,15,7.2 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算原理及方法,一、水庫調(diào)洪計(jì)算原理 水庫調(diào)洪計(jì)算也稱為調(diào)洪演算，其一般課題是，對(duì)一定的水庫和泄洪建筑物類型、尺寸、調(diào)洪方式，已知入庫流量過程推求出庫洪水過程、最大下泄流量和防洪特征庫容、特征水位。,16,7.2 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算原理及方法,1. 水庫泄洪建筑物泄流能力分析 在水庫樞紐工程中，根據(jù)水庫的具體條件，可設(shè)表面溢洪道或深水式泄

8、洪洞，或兩者兼有。 泄洪建筑物在某水頭下的泄流能力，是指該水頭下泄洪建筑物可能通過的最大流量，是實(shí)際泄流量的上限。對(duì)于無閘溢洪道，該水頭下的泄流量和泄流能力一致；對(duì)于有閘溢洪道，當(dāng)閘門全開時(shí)兩者也是一致的。溢洪道的泄流能力僅隨水頭而變化，只是在實(shí)際應(yīng)用中，無閘溢洪道只能按泄流能力下泄，有閘溢洪道可以在泄流能力之內(nèi)按調(diào)洪方式由閘門控制泄流。,17,18,19,7.2 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算原理及方法,溢洪道的泄流能力可按堰流公式計(jì)算： （8-1） 式中q溢溢洪道泄流能力（m3/s）;H0堰頂水頭（m）；B溢流堰凈寬（m）；M1溢流系數(shù)，其值取決于溢流堰形式。,20,7.2 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算原理及方法,泄洪洞的

9、泄流能力可按有壓管公式計(jì)算： （8-2） 式中q洞泄洪洞的泄流能力（m3/s）;H0泄洪洞計(jì)算水頭（m）；w泄洪洞洞口過水?dāng)嗝婷娣e（m2）；M2流量系數(shù)。,21,7.2 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算原理及方法,從（8-1）（8-2）可知，對(duì)于一定的泄洪建筑物來水，q僅為H的函數(shù)，而H又取決于庫水位Z，Z又與庫容V成單值函數(shù)形式，即q=f(V)。為了調(diào)洪計(jì)算上的方便，常將式（8-1）（8-2）繪制成蓄泄曲線q-V，其中q為當(dāng)水庫蓄水量V是對(duì)應(yīng)的泄流能力。,22,23,7.2 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算原理及方法,2.調(diào)洪計(jì)算基本原理 溢洪道上不設(shè)閘門或雖有閘門但閘門全開的調(diào)洪是水庫調(diào)洪的基本方式，因此針對(duì)該種調(diào)洪方式討論調(diào)洪

10、計(jì)算的基本原理（泄洪洞與溢洪道類似）。,24,7.2 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算原理及方法,水庫調(diào)洪是在水量平衡和動(dòng)力平衡（即水力學(xué)中的圣維蘭方程）的支配下進(jìn)行的。水量平衡可表示為水庫的水量平衡方程，動(dòng)力平衡可由水庫蓄泄方程（或蓄泄曲線）來反映。 從起調(diào)開始，逐時(shí)段連續(xù)求解這兩個(gè)方程，即可由入庫流量過程Qt求出出庫流量過程qt，這就是水庫調(diào)洪計(jì)算所遵循的基本原理。,25,7.2 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算原理及方法,水庫水量平衡方程 在某一段時(shí)間t內(nèi)，入庫流量減去出庫流量，應(yīng)等于該時(shí)段內(nèi)水庫蓄水量的變化，因此水量平衡方程為： （8-3）,26,7.2 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算原理及方法,水庫蓄泄方程或蓄泄曲線 溢洪道無閘門或閘門全開

11、時(shí)的泄流量就是溢洪道的泄流能力，對(duì)于某一水庫，當(dāng)泄洪建筑物的形式、尺寸一定時(shí)，泄流能力q僅取決于水庫蓄水量V，因此水庫蓄泄方程為： q=f(V) 或 q-V曲線 （8-4）,27,7.2 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算原理及方法,在式（8-3）（8-4）中，僅q2、V2為未知數(shù)，故可聯(lián)立求解。例如第一時(shí)段，Q1、Q2可從入庫洪水過程線得知， q1、V1可由起調(diào)水位Z1查Z-V，q-V線得到，從而可聯(lián)立求解出q2、V2 。該時(shí)段q2、V2正是第二時(shí)段開始時(shí)的q1、V1，于是又可聯(lián)立解出該時(shí)段末的q2、V2，依次類推，即可求得水庫下泄流量過程線、最大下泄流量q1、調(diào)洪庫容V洪和水庫最高洪水位Z洪。,28,7.2 洪

12、水調(diào)節(jié)計(jì)算原理及方法,二、水庫調(diào)洪計(jì)算方法 試算法是一種最基礎(chǔ)的、用途較廣的水庫調(diào)洪計(jì)算方法，不管溢洪道是否設(shè)閘和計(jì)算時(shí)間是否固定均可使用，其計(jì)算步驟為： 根據(jù)水位庫容曲線Z-V和擬定的泄洪建筑物類型、尺寸，計(jì)算和繪制水庫的蓄泄曲線q-V。 分析調(diào)洪開始時(shí)的起始條件，即起調(diào)水位和與之相應(yīng)的庫容、下泄流量。,29,7.2 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算原理及方法,從調(diào)洪開始，試算各時(shí)段末的q2、V2 。對(duì)于第一時(shí)段， Q1、Q2、 q1、V1及t均為已知，假設(shè)q2 ，可由水量平衡方程（8-3）求得V2 ，由V2在q-V關(guān)系曲線上又可查得q2，若兩者相等，假設(shè)的q2即為所求。否則，應(yīng)重設(shè)，重復(fù)上述計(jì)算過程，直到兩者

13、相等為止。這樣，求得的q2、V2 ，又是下一時(shí)段的q1、V1。以此類推，直到調(diào)度期末，即得所需的下泄流量過程qt。,30,7.2 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算原理及方法,將入庫洪水過程Qt和下泄流量過程qt點(diǎn)匯在一張圖上，若計(jì)算的最大下泄流量qm正好是兩條線的交點(diǎn)，則計(jì)算的qm是正確的；否則，說明計(jì)算的qm有誤差，此時(shí)應(yīng)改變計(jì)算時(shí)段t進(jìn)行試算，直到計(jì)算的qm是入庫洪水過程Qt和下泄流量過程qt的交點(diǎn)。,31,7.2 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算原理及方法,由qm查q-V曲線，得最高洪水位的總庫容Vm，從中減去堰頂以下的庫容，即得到調(diào)洪庫容V洪，由Vm查ZV曲線，可得最高洪水位Z洪。顯然，當(dāng)入庫洪水為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，求得的qm

14、V洪Z洪即為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下的最大下泄流量qm設(shè)、設(shè)計(jì)調(diào)洪庫容V設(shè)、設(shè)計(jì)洪水位Z設(shè)；當(dāng)入庫洪水位校核標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，即得到相應(yīng)校核數(shù)據(jù)。,32,33,7.2 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算原理及方法,【例】某水庫，已知設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪水過程線Qt如表6.3第(1)(3)欄所列。用試算法推求水庫下泄流量過程、設(shè)計(jì)最大下泄流量過程、設(shè)計(jì)調(diào)洪庫容和設(shè)計(jì)洪水位。計(jì)算時(shí)段取t =12小時(shí)。,34,35,36,7.2 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算原理及方法,推求該水庫的蓄泄曲線qV。 該水庫蓄泄曲線qV已經(jīng)給出如表6.2所示。 確定調(diào)洪的起始條件。 溢洪道屬于無閘門控制的情況，對(duì)設(shè)計(jì)條件，取起調(diào)水位與堰頂平齊，且等于正常蓄水位，故得該水庫的起調(diào)水位為1

15、16m，與之相應(yīng)的庫容V1為247*106m3，下泄流量q1為發(fā)電流量q電=10m3/s。,37,7.2 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算原理及方法,推求下泄流量過程線。 對(duì)于第一時(shí)段，確定起始為條件V1=247*106m3、 q1=10m3/s和已知的Q1=10m3/s、Q2=140m3/s，求V2、q2：假設(shè)q2=30m3/s，由(8-3)得 依計(jì)算得到V2查qV曲線，得q2=20m3/s，與原假設(shè)不符，故需重設(shè)q2進(jìn)行計(jì)算。假設(shè)q2=20m3/s，由(8-3)得,38,7.2 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算原理及方法,再由計(jì)算得到V2 qV曲線，得q2=20m3/s，與假設(shè)相符，故V2 =247*106m3 ， q2=20m

16、3/s即為所求，并分別填入表6.3(9)(6)欄。 以第一時(shí)段所求V2、 q2作為第二時(shí)段初的V1、 q1，重復(fù)上述試算過程，又可得到第二時(shí)段V2 =265.26*106m3 ， q2=105m3/s。依次類推連續(xù)試算下去，即得表6.3第(6)欄所示的下泄流量過程qt。,39,7.2 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算原理及方法,最大下泄流量qm的計(jì)算。 按t =12h不變，取表6.3中(1)(3)(6)欄的t、Q、q值，繪出如圖所示Q-t及q-t（虛線為退水過程）過程線，可見以t =12h逐時(shí)段試算求得的qm=240m3/s不是正好在Q-t及q-t交點(diǎn)上，而是在Q-t的偏下方，這顯然是不正確的。,40,7.2 洪

17、水調(diào)節(jié)計(jì)算原理及方法,以240m3/s作為qm不正確的原因，在于第四時(shí)段仍取t =12h太長了，因此減小計(jì)算時(shí)段進(jìn)行試算。 設(shè)qm = q2 = Q2=250m3/s，于是在圖6.5上查得t =2h，該時(shí)段初的V1=279.18*106m3、 q1=240m3/s和Q1=279m3/s，再進(jìn)行水量平衡計(jì)算得： 依計(jì)算得到V2查qV曲線，得q2=250m3/s，與假定的qm 相符，故qm=250m3/s及為所求，出現(xiàn)在第38h。,41,7.2 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算原理及方法,此后仍采用與第3步相同的方法，對(duì)3848h的時(shí)段（t =10h）進(jìn)行試算，求得48h的q為230m3/s。圖中3648h用實(shí)線繪出

18、的q-t，代表該時(shí)段正確的下泄流量過程。 推求設(shè)計(jì)調(diào)洪庫容V設(shè)和設(shè)計(jì)洪水位Z設(shè)。 按qm=250m3/s從圖6.3的q-V曲線上查得相應(yīng)的總庫容Vm=279.32*106m3，減去堰頂高程以下的庫容247*106m3，即得V設(shè)=32.32*106m3，由Vm=279.32*106m3從表6.1 Z-V曲線查得Z設(shè)=118.21m。,42,7.2 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算原理及方法,三、考慮動(dòng)庫容的調(diào)洪計(jì)算方法 以上所介紹的調(diào)洪計(jì)算方法，是以靜庫容曲線為基礎(chǔ)進(jìn)行的，即把水庫水面近似地作為水平面進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，這對(duì)于通常所遇到的湖泊式水庫是合適的，不僅算法簡便，且能滿足計(jì)算精度要求。但對(duì)峽谷型水庫，當(dāng)通過大洪水

19、時(shí)，水庫表面呈現(xiàn)出明顯的水面坡降，若仍按靜庫容計(jì)算，不考慮楔形庫容，會(huì)使計(jì)算的壩前水位偏高，結(jié)果發(fā)生較大誤差。 考慮動(dòng)庫容影響進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，其基本原理和方法與靜庫容計(jì)算基本相同，可采用試算法逐時(shí)段連續(xù)求解水庫水量平衡方程和蓄泄方程。不同在于需要把靜庫容q-V曲線改繪成以入庫流量Q為參數(shù)的Q-q-V曲線。,43,7.3 水庫防洪常規(guī)調(diào)度,一、水庫調(diào)洪方式 水庫調(diào)洪方式是指為滿足既定的防洪任務(wù)和要求而擬定的水庫調(diào)洪的具體蓄泄方式。水庫調(diào)洪方式概況起來可分為水庫對(duì)下游無防洪任務(wù)的自由敞泄方式和對(duì)下游有防洪任務(wù)的控制泄流方式。,44,7.3 水庫防洪常規(guī)調(diào)度,對(duì)于不承擔(dān)下游防洪任務(wù)的水庫，采用敞泄方式

20、時(shí)，最大敞泄流量應(yīng)不大于相應(yīng)設(shè)計(jì)洪水的洪峰流量； 對(duì)于承擔(dān)下游防洪任務(wù)的水庫，應(yīng)一并考慮大壩防洪安全和下游防洪要求，分別擬定水庫大壩自身安全和滿足下游防洪減災(zāi)要求的調(diào)度方式，明確水庫按保證下游防洪安全調(diào)度轉(zhuǎn)為保壩安全調(diào)度的判別條件，處理好兩者的銜接過渡，盡可能減小泄量的大幅突變對(duì)下游河道、堤防的不利影響。,45,7.3 水庫防洪常規(guī)調(diào)度,二、水庫防洪調(diào)度圖 由水庫在汛期各個(gè)時(shí)刻的蓄水指示線組成。它是反映汛期內(nèi)不同時(shí)刻，為了攔蓄洪水，水庫所必須留出的防洪庫容。它包括：防洪限制水位、防洪調(diào)度線、各種標(biāo)準(zhǔn)的防洪高水位及由這些線所劃分的調(diào)洪區(qū)。,46,7.3 水庫防洪常規(guī)調(diào)度,（一）防洪調(diào)度線的繪制

21、防洪調(diào)度線是指為滿足安全地?cái)r蓄設(shè)計(jì)洪水的要求，汛期各時(shí)刻水庫必須預(yù)留攔洪庫容的蓄水指示線。 它是根據(jù)下游防洪標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)洪水過程線，從防洪限制水位開始，進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算而得出的水庫蓄水指示線。 防洪調(diào)度線至設(shè)計(jì)洪水位的縱距表示水庫在汛期各時(shí)刻所應(yīng)預(yù)留的防洪庫容。,47,48,7.3 水庫防洪常規(guī)調(diào)度,由于設(shè)計(jì)洪水可能有不同的分配過程，為確保防洪安全，應(yīng)選擇幾個(gè)不同分配 的典型設(shè)計(jì)洪水過程，分 別繪出其蓄水過程線，最 后取其下包線作為防洪調(diào) 度線。,49,7.3 水庫防洪常規(guī)調(diào)度,（二）防洪限制水位的確定 防洪限制水位Z限是假定不同時(shí)段的起調(diào)水位，分別對(duì)校核洪水、設(shè)計(jì)洪水過程線，進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，求出相應(yīng)

22、的校核、設(shè)計(jì)洪水位，且考慮興利的要求后，進(jìn)行比較確定的。,50,7.3 水庫防洪常規(guī)調(diào)度,我國絕大多數(shù)河流的洪水來源于降雨，各個(gè)時(shí)期由于降雨的成因不同，所形成的洪水，其特征與大小也有所不同。一些水庫可根據(jù)汛期各個(gè)時(shí)期，設(shè)計(jì)洪水大小的不同，分別擬定各時(shí)段的防洪庫容，分期蓄水，分期進(jìn)行防洪調(diào)度，逐步抬高防洪限制水位，使原來只能用于防洪的部分庫容既可用于防洪，又可用于興利。,51,7.3 水庫防洪常規(guī)調(diào)度,1. 分期洪水的確定 對(duì)于洪水分期，首先要對(duì)暴雨成因或暴雨洪水發(fā)生規(guī)律進(jìn)行分析。 一般認(rèn)為，當(dāng)汛期洪水的變化有明顯規(guī)律時(shí)，才可將汛期按不同類型的洪水劃分成若干階段。 如果洪水大小在整個(gè)汛期無明顯差

23、異，但由于下游河道的允許安全泄量，洪水預(yù)報(bào)的預(yù)見期及預(yù)報(bào)精度等在各個(gè)時(shí)期有所不同，因而能夠留出不同的防洪庫容，亦具備分期條件。,52,7.3 水庫防洪常規(guī)調(diào)度,在實(shí)際工作中，某些水庫形成洪水的降雨系統(tǒng)，在時(shí)間上雖無明顯分界，但在強(qiáng)度上逐漸減弱，亦可進(jìn)行分期，但必須具備三個(gè)條件： 具有較長的洪水資料（50年以上為好）； 有大洪水調(diào)查資料； 除單站資料外，還有條件能對(duì)洪水分期進(jìn)行可行性分析。,53,7.3 水庫防洪常規(guī)調(diào)度,2.分期洪水起訖日期的劃分 確定分期洪水，必須對(duì)水文氣象規(guī)律進(jìn)行認(rèn)真的分析，找出各分期洪水的界限，一般從兩方面入手： 分析形成大洪水天氣系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律，確定分析起訖時(shí)間 例如，

24、山西省汾河水庫的汛期為69月。其中67月份受極峰北進(jìn)的影響，容造成特大暴雨洪水，這種洪水漲勢(shì)迅猛，對(duì)防洪十分不利；89月份主要受極峰南撤的影響，造成強(qiáng)度不大的降雨，但其范圍廣，歷時(shí)長，也可形成特大洪水，但此類洪水漲勢(shì)慢，洪峰相對(duì)不高，對(duì)防洪來說相對(duì)有利。根據(jù)以上分析，該水庫汛期可分為兩期：67月份為前汛期，89月份為后汛期。,54,7.3 水庫防洪常規(guī)調(diào)度,統(tǒng)計(jì)洪水（暴雨）出現(xiàn)規(guī)律 通過統(tǒng)計(jì)年最大或大于某一標(biāo)準(zhǔn)洪水（暴雨）在各月、旬出現(xiàn)次數(shù)所占百分比來確定分期的起訖日期。 【例】廣東省楓樹壩水庫具有17年實(shí)測(cè)洪水資料（19591975年），下游龍川站有24年實(shí)測(cè)資料。另據(jù)調(diào)查，13101864

25、年的554年間，有較大歷史洪水34次。據(jù)分析認(rèn)為，實(shí)測(cè)系列具有一定代表性。,55,56,7.3 水庫防洪常規(guī)調(diào)度,通過對(duì)實(shí)測(cè)和歷史洪水資料分析，可見洪水季節(jié)變化特點(diǎn)如下：46月的洪水主要由峰面雨形成，一般為復(fù)峰型，洪水歷時(shí)較長。據(jù)17年實(shí)測(cè)最大流量出現(xiàn)時(shí)間統(tǒng)計(jì)，46月洪水出現(xiàn)的頻率占全部實(shí)測(cè)年份的82.3%，其中6月份出現(xiàn)年內(nèi)最大洪水頻率最多，占41.2%，5月份次之，占35.2%。79月份的洪水受臺(tái)風(fēng)影響較大，多為單峰型，洪水歷時(shí)較短，洪水出現(xiàn)的頻率為17.6%。 因此根據(jù)該留言洪水成因、洪水出現(xiàn)時(shí)間的分布和洪峰形狀的不同，將46月劃為前汛期，79為后汛期。,57,7.3 水庫防洪常規(guī)調(diào)度,

26、3. 確定分期設(shè)計(jì)洪水過程線 分期洪水設(shè)計(jì)過程線的確定，是根據(jù)分期洪水的時(shí)間界限，在各分期內(nèi)洪水按年內(nèi)最大值選樣，然后分別對(duì)各分期洪水進(jìn)行頻率分析，求出各分期不同設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪峰流量與洪水總量，并按各分期洪水的特點(diǎn)，選出典型洪水過程線，再按洪峰、洪量同頻率控制的原則，求出不同設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的分期洪水過程線。但選樣時(shí)要注意，不宜將洪水發(fā)生時(shí)間提前或錯(cuò)后，當(dāng)一次洪水跨越兩個(gè)時(shí)期時(shí)，要視其洪峰或定時(shí)段的洪量的主要部分在哪一期，作為該期樣本，不能重復(fù)選樣。,58,7.3 水庫防洪常規(guī)調(diào)度,4.防洪限制水位的確定 在設(shè)計(jì)洪水位、校核洪水位已定的情況下，假設(shè)若干個(gè)（23個(gè)）起調(diào)水位，分別對(duì)分期設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行調(diào)洪演算

27、，求出相應(yīng)的最高庫水位、最大下泄流量及需要的防洪庫容。繪制起調(diào)水位與相應(yīng)最高庫水位的關(guān)系曲線，根據(jù)此關(guān)系線與設(shè)計(jì)（校核）洪水位，即可求出防洪限制水位。,59,楓樹壩水庫調(diào)洪起始水位與最高水位關(guān)系圖,60,7.3 水庫防洪常規(guī)調(diào)度,最后，將水庫的設(shè)計(jì)洪水位、校核洪水位、防洪高水位、正常蓄水位及以上所定防洪限制水位，繪制于同一圖上，即為防洪調(diào)度圖。,61,7.3 水庫防洪常規(guī)調(diào)度,（三）防洪與興利關(guān)系的分析 根據(jù)水庫的調(diào)節(jié)能力和洪水特性，水電站水庫在分配防洪庫容和興利庫容時(shí)，會(huì)出現(xiàn)三種典型情況。 防洪庫容與興利庫容完全分開。這時(shí)，汛限水位和正常蓄水位重合，全年都預(yù)留相同的防洪庫容。 防洪庫容與興利

28、庫容部分重疊。這時(shí)，汛限水位在正常蓄水位和死水位之間，設(shè)計(jì)洪水位高于正常蓄水位，僅在汛期預(yù)留足夠的防洪庫容。 防洪庫容與興利庫容完全重疊。這時(shí)，設(shè)計(jì)洪水位與正常蓄水位重合，此重疊庫容汛期用于防洪，汛末蓄水興利。,62,63,9.16 防洪庫容與興利庫容結(jié)合方式 (1)興利庫容 (2)防洪庫容 (3)調(diào)洪庫容 (4)死庫容,64,7.3 水庫防洪常規(guī)調(diào)度,我國雨洪河流的洪水在年內(nèi)分配上一般具有明顯的季節(jié)性（如黃河中下游主要汛期在79月，長江中游為69月）。因此，水庫在主汛期預(yù)留足夠的防洪庫容，以調(diào)節(jié)可能發(fā)生的洪水，循環(huán)利用余水充蓄部分或全部防洪庫容，以達(dá)到一庫多用的目的。所以防洪與興利庫容結(jié)合的

29、方式應(yīng)盡量采用第二類或第三類。對(duì)于流域面積較小，洪水無明顯規(guī)律可循的山區(qū)河流，或某些中小型水庫泄洪設(shè)備無閘門控制時(shí)，才采用防洪庫容與興利庫容完全分開的方式。,65,7.3 水庫防洪常規(guī)調(diào)度,三、水庫常規(guī)調(diào)洪規(guī)則及其實(shí)施 水庫防洪調(diào)度規(guī)則是根據(jù)水庫防洪調(diào)度的任務(wù)、防洪特征水位、水庫的調(diào)洪方式、水庫泄流量的判別條件等，編制的決定水庫防洪調(diào)度的具體規(guī)定和操作指示。其作用是指明在各種可能情況下，水庫應(yīng)當(dāng)如何蓄泄。,66,7.3 水庫防洪常規(guī)調(diào)度,1.入庫洪水量級(jí)的判別 擬定合理的防洪調(diào)度方式，是實(shí)現(xiàn)水庫對(duì)洪水進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，確保水庫安全，提高水庫綜合效益的重要環(huán)節(jié)。而合理防洪調(diào)度方式的實(shí)現(xiàn)，決定于對(duì)入庫

30、洪水判別的正確與否。判別方法如下： 以入庫流量作為判別條件 用入庫流量判別入庫洪水的標(biāo)準(zhǔn)，是以各種頻率的洪峰流量作為判別條件。在實(shí)際工作中，要求根據(jù)預(yù)報(bào)的洪峰洪量，來判別入庫洪水的標(biāo)準(zhǔn)，因此要求水文預(yù)報(bào)要及時(shí)并且精度高。 采用入庫流量作為判別條件，一般適用于調(diào)洪庫容小，洪峰流量對(duì)庫水位的變化起主要作用的水庫。,67,7.3 水庫防洪常規(guī)調(diào)度,以庫水位作為判別條件 當(dāng)水庫的防洪庫容較大，下游的防洪任務(wù)較重時(shí)，宜采用以各種頻率洪水的調(diào)洪最高庫水位作為判別條件。調(diào)度時(shí)，根據(jù)實(shí)際庫水位達(dá)到何種頻率洪水的最高調(diào)洪水位來判別出現(xiàn)洪水的大小，由此來決定泄流量的大小。 用庫水位作為判別條件，一般不會(huì)發(fā)生未達(dá)到

31、標(biāo)準(zhǔn)就加大泄量的情況。但由于加大泄量較遲，對(duì)泄洪時(shí)機(jī)的掌握較晚，因而水庫需要有較大的防洪庫容。,68,69,7.3 水庫防洪常規(guī)調(diào)度,綜合判別法 即結(jié)合使用水位和流量兩個(gè)判別條件的各種方法。 如在洪水調(diào)度中按庫水位和入庫流量中哪一項(xiàng)先滿足各自的最大值來判別洪水的級(jí)別，由此決定水庫以相應(yīng)級(jí)別洪水的調(diào)洪規(guī)則控制泄流。,70,7.3 水庫防洪常規(guī)調(diào)度,以峰前量作為判別條件 采用庫水位作為判別條件較為穩(wěn)妥，但加大泄水相對(duì)較遲，所需防洪庫容較大；以入庫流量作為判別條件，可以早一些判別洪水頻率，但可靠性差。因而提出峰前量作為判別條件，調(diào)度方式如下： 當(dāng)水庫下泄流量為q時(shí)，需防洪庫容為V=V1+V2，其中峰

32、前蓄水量為V1，峰后蓄水量為V2。如果等待水庫蓄水量達(dá)到V以后，才認(rèn)為這次洪水已超過標(biāo)準(zhǔn)，雖然判別可靠，但時(shí)間較遲。,71,7.3 水庫防洪常規(guī)調(diào)度,若選擇的洪水典型有足夠的可靠性，則在峰前部分已經(jīng)蓄水V1的情況下，就可以判別這次洪水總量將達(dá)到V，于是在實(shí)際運(yùn)用中，若某次洪水峰前蓄水量超過V1，則可認(rèn)為洪水已超過標(biāo)準(zhǔn)，可改按下一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)度。該方法較單純以全部防洪庫容相應(yīng)的庫水位作為判別條件更為有利。,72,7.3 水庫防洪常規(guī)調(diào)度,（二）防洪調(diào)度規(guī)則 在確定水庫的調(diào)洪方式及選定洪水判別條件的基礎(chǔ)上，必須將水庫在各種洪水條件的調(diào)洪方式加以總結(jié)和歸納，并根據(jù)洪水的判別條件，從常遇洪水一直到校核洪水

33、，有序地、彼此連貫地逐一規(guī)定水庫泄水方式和操作方法，用明確規(guī)定的條文形成水庫的防洪調(diào)度規(guī)則。,73,7.3 水庫防洪常規(guī)調(diào)度,水庫調(diào)洪方式的選擇是制定防洪調(diào)度規(guī)則的基礎(chǔ)。對(duì)于承擔(dān)下游防洪任務(wù)的水庫，應(yīng)采用分級(jí)控制方式，體現(xiàn)“小水少放、大水多放”的原則； 對(duì)于不承擔(dān)下游防洪任務(wù)的水庫，可以采用自由泄流或敞開泄洪調(diào)度方式，即在調(diào)度時(shí)，只需考慮水庫工程本身的防洪安全，下泄流量不受限制。,74,7.3 水庫防洪常規(guī)調(diào)度,控制不同泄量的依據(jù)是洪水的量級(jí)。 應(yīng)根據(jù)水庫及其下游區(qū)間洪水的規(guī)律尋求某種水文要素的指標(biāo)量作為判別條件。良好的判別條件，可使判斷的失誤率縮小，而且可較早做出判斷。,75,7.3 水庫防

34、洪常規(guī)調(diào)度,為編制水庫防洪調(diào)度規(guī)則而進(jìn)行水庫調(diào)洪計(jì)算時(shí)，必須從常規(guī)洪水至校核洪水有序地、彼此銜接逐級(jí)進(jìn)行，每次進(jìn)行較大洪水的調(diào)洪計(jì)算，必須從小到大逐級(jí)控制泄量，即必須結(jié)合判斷條件，根據(jù)已出現(xiàn)的洪水情況，逐級(jí)加大泄量。,76,7.3 水庫防洪常規(guī)調(diào)度,防洪調(diào)度規(guī)則具有整體性和連貫性。連貫性體現(xiàn)在不管出現(xiàn)哪個(gè)量級(jí)的洪水，總是應(yīng)該按規(guī)則逐條連續(xù)操作，直到出現(xiàn)洪水量級(jí)與條款規(guī)定的洪水一致為止；整體性體現(xiàn)在水庫防洪調(diào)度規(guī)則是防洪特征參數(shù)，泄洪建筑物形式、尺寸、運(yùn)用條件，水庫調(diào)洪方式，洪水判別條件等要素的共同產(chǎn)物。任何要素的變動(dòng)，原則上都應(yīng)該對(duì)水庫防洪調(diào)度規(guī)則進(jìn)行全面復(fù)核和修訂。,77,7.3 水庫防洪常

35、規(guī)調(diào)度,防洪調(diào)度規(guī)則包括以下內(nèi)容： 前、后汛期水庫遭遇一般較小洪水，且?guī)焖晃闯^防洪限制水位時(shí)的興利蓄水與防洪調(diào)度的規(guī)定。 水庫發(fā)生常遇洪水（5年、10年一遇洪水）、防洪標(biāo)準(zhǔn)洪水、大壩設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水及特大稀遇洪水的判別條件，控制泄量、調(diào)度方式和采取相應(yīng)措施的規(guī)定。 水庫遭遇不同頻率洪水時(shí)，泄洪設(shè)備閘門啟閉的決策程序和閘門操作的有關(guān)規(guī)定。 汛中和汛末水庫攔洪的消落和回蓄的有關(guān)規(guī)定。 整個(gè)汛期利用洪水預(yù)報(bào)采取預(yù)泄、預(yù)蓄的有關(guān)措施和規(guī)定。,78,（三）防洪調(diào)度規(guī)則應(yīng)用方法 由于常規(guī)調(diào)度只是利用已發(fā)生的洪水信息，對(duì)影響后期調(diào)度效果的洪水預(yù)報(bào)信息利用不足，從而可能會(huì)出現(xiàn)一些不太合理的現(xiàn)象，如洪水預(yù)報(bào)后期

36、有較大的降雨，但利用已發(fā)生的信息卻使泄洪偏?。换蚴呛樗A(yù)報(bào)后期無降雨，利用已發(fā)生的信息卻使泄洪偏大等。,79,7.4 水庫防洪預(yù)報(bào)調(diào)度,對(duì)于水電站水庫而言，如果在防洪調(diào)度時(shí)考慮預(yù)報(bào)預(yù)泄，不僅能提高水庫的防洪能力，減輕下游所承受的洪水壓力，還能增發(fā)電能，提高電站的經(jīng)濟(jì)效益。 現(xiàn)代水文氣象信息的收集與傳輸手段日趨完善，水文預(yù)報(bào)的理論和方法日漸成熟，為水庫防洪預(yù)報(bào)調(diào)度的實(shí)施創(chuàng)造了良好的條件。 考慮預(yù)報(bào)進(jìn)行防洪調(diào)度的最重要條件，是必須具有可靠的、有一定預(yù)見期的、相當(dāng)精度且經(jīng)檢驗(yàn)合格率較高的預(yù)報(bào)方案。,80,7.4 水庫防洪預(yù)報(bào)調(diào)度,（一）預(yù)報(bào)方案的分析評(píng)定 對(duì)預(yù)報(bào)方案進(jìn)行分析評(píng)定包括定性和定量兩個(gè)方面

37、，即不僅需對(duì)編制方案所采用的預(yù)報(bào)方法的理論依據(jù)及所引用的點(diǎn)距因誤差很大而欲舍棄的理由作出合理性分析，還需對(duì)預(yù)報(bào)誤差作出定量分析。 理論上，水文預(yù)報(bào)誤差表現(xiàn)在數(shù)量、分配和發(fā)生時(shí)間三個(gè)方面，它們都對(duì)預(yù)報(bào)調(diào)度產(chǎn)生影響，但目前還僅能從洪水某一特征值的數(shù)量上來考慮。,81,7.4 水庫防洪預(yù)報(bào)調(diào)度,預(yù)報(bào)誤差在數(shù)量上的表現(xiàn)形式有： 絕對(duì)誤差：=預(yù)報(bào)值-實(shí)測(cè)值 相對(duì)誤差：e=(/實(shí)測(cè)值)100% 相對(duì)精度：=1-e/100 合格率：a，即符合精度要求的點(diǎn)據(jù)數(shù)與總點(diǎn)據(jù)數(shù)之比。,82,7.4 水庫防洪預(yù)報(bào)調(diào)度,評(píng)定方法： 首先對(duì)每一次有記錄的洪水按預(yù)報(bào)方案進(jìn)行一次預(yù)報(bào)計(jì)算得出其預(yù)報(bào)值，與實(shí)測(cè)值對(duì)比，計(jì)算出絕對(duì)誤

38、差和相對(duì)誤差。 然后統(tǒng)計(jì)在各種允許誤差條件下的合格率，繪制成相對(duì)誤差e與合格率a關(guān)系曲線。 可見，合格率要求越高，相對(duì)誤差越大。,83,7.4 水庫防洪預(yù)報(bào)調(diào)度,防洪調(diào)度對(duì)預(yù)報(bào)的要求，首先是合格率要高，即使誤差大一些，也應(yīng)這樣考慮。因?yàn)轭A(yù)報(bào)誤差可以通過調(diào)度中逐時(shí)段的修正來得到消除。但如合格率過低，盡管誤差小，使用價(jià)值也不大，因?yàn)檫@樣可能會(huì)出現(xiàn)誤差大大超過原定的情況，從而使防洪調(diào)度決策失誤。,84,7.4 水庫防洪預(yù)報(bào)調(diào)度,（二）水庫防洪預(yù)報(bào)調(diào)度,85,7.4 水庫防洪預(yù)報(bào)調(diào)度,如果汛限水位相同，則預(yù)報(bào)預(yù)泄調(diào)度可以減小調(diào)洪庫容； 如果防洪上限水位一定，則預(yù)報(bào)預(yù)泄調(diào)度可以提高汛限水位，增大興利庫容

39、。,86,7.4 水庫防洪預(yù)報(bào)調(diào)度,（三）水庫防洪預(yù)報(bào)調(diào)度的實(shí)施 汛期水庫防洪調(diào)度的重要工作，是利用一次洪水預(yù)報(bào)或中、短期水文預(yù)報(bào)進(jìn)行水庫的預(yù)泄或回蓄，水庫在整個(gè)汛期內(nèi)的預(yù)泄與回蓄可能交替進(jìn)行多次。 水電站水庫的預(yù)泄可分為防洪預(yù)泄和發(fā)電預(yù)泄，兩者都是在洪水來臨前水位達(dá)汛限水位的情況下，為各自的調(diào)度目的而進(jìn)行的，來水都采用預(yù)報(bào)偏小值。,87,7.4 水庫防洪預(yù)報(bào)調(diào)度,防洪預(yù)泄對(duì)于水庫是為了降低最高調(diào)洪水位，以確保水庫安全或增大總的調(diào)洪庫容；對(duì)下游防洪是為了錯(cuò)峰或減小下泄流量。 發(fā)電預(yù)泄一般在洪水不大的情況下進(jìn)行。預(yù)泄流量不能超過電站最大過水能力，同時(shí)還要考慮水庫的回蓄能力?？紤]回蓄能力的方式是，對(duì)預(yù)報(bào)來水進(jìn)行在電站過水能力控制下的預(yù)泄調(diào)度計(jì)算，若一場(chǎng)洪水預(yù)泄后需要的總