第3章洪水调节

1、第三章第三章 洪水调节洪水调节第一节第一节 水库调洪的任务与防洪标准水库调洪的任务与防洪标准第二节第二节 水库调洪计算的原理水库调洪计算的原理第三节第三节 水库调洪计算的列表试算法水库调洪计算的列表试算法第四节第四节 水库调洪计算的半图解法水库调洪计算的半图解法第五节第五节 其他情况下的水库调洪计算其他情况下的水库调洪计算第一节第一节 水库调洪的任务与防洪标准水库调洪的任务与防洪标准 任务任务：在水工建筑物或下游防护对象的防洪标：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

2、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。下泄流量、特征库容和相应的特征洪水位。 作用：作用：拦蓄洪水，削减洪峰，延长泄洪时间，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。使下泄流量能安全通过下游河道。水库调节洪水示意图水库调节洪水示意图QtZtqt库库水水位位Z流流量量Qq(a)V蓄蓄 防洪标准：防洪标准：包括保护对象的防洪标准和水工建包括保护对象的防洪标准和

3、水工建筑物的防洪设计标准筑物的防洪设计标准,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标准。力和防御洪水水平的标准。防护对象防护对象防洪标准防洪标准城镇城镇工矿区工矿区农田面积（万亩）农田面积（万亩） 重现期（年）重现期（年）频率（频率（% %）特别重要城市特别重要城市 特别重要工矿区特别重要工矿区5005001001001 1重要城市重要城市重要工矿区重要工矿区10010050050050501001002 21 1中等城市中等城市中等工矿区中等工矿区3030100100202050505 52 2一般城市一般城市一般工矿区一般工矿区30301010202010105

4、 5表表1 不同防洪保护对象的防洪标准不同防洪保护对象的防洪标准建筑物的级别建筑物的级别1 12 23 34 45 5正常运用（重现期）正常运用（重现期）20002000500500500500100100 10010050505050303030302020非常运用非常运用土坝、堆石坝、及土坝、堆石坝、及干砌石坝干砌石坝10000100002000200010001000500500300300混凝土坝、浆砌石混凝土坝、浆砌石坝及其它建筑物坝及其它建筑物5000500010001000500500300300200200水库泄洪建筑物的类型：水库泄洪建筑物的类型：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在一般情况下，应首先考虑采用比较经济、泄洪在一般情况下，应首先考虑采用比较经济、泄洪能力大的溢洪道位主要泄洪设施。能力大的溢洪道位主要泄洪设施。v为满足非常情况的需要，大型水库都要设置有放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。空水库的底孔。v泄洪隧洞的特点与泄水孔相似，但造价较高。泄洪隧洞的特点与泄水孔相似，但造价较高。表表2 永久性水工建筑物洪水标准永久性水工建筑物洪水标准1.1.入库洪水、坝址洪水的含义及组成：入库洪水、坝址洪水的含义及组成：u坝址洪水坝址洪水：指未建库条件下，在坝址处形成的洪水：指未建库条件下，在坝址处形成的洪水

6、；u入库洪水入库洪水：指建库条件下，通过各种途径进入水库的：指建库条件下，通过各种途径进入水库的洪水。入库洪水由三部分组成，即入库断面洪水、区间洪水。入库洪水由三部分组成，即入库断面洪水、区间陆面洪水及库面洪水。陆面洪水及库面洪水。 2.2.入库洪水与坝址洪水的差异：入库洪水与坝址洪水的差异：坝址洪水可由水文测验测得；坝址洪水可由水文测验测得； 产流条件的变化和影响；产流条件的变化和影响； 调蓄作用的变化和影响；调蓄作用的变化和影响； 流域汇流时间的变化和影响；流域汇流时间的变化和影响； 库区洪水波的变化和影响。库区洪水波的变化和影响。 1.1.水库水量平衡方程水库水量平衡方程 在某一时段内，

7、入库水量减去出库水量，应等于该时在某一时段内，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：段内水库增加或减少的蓄水量。水量平衡方程为： 12212122VVtqqtQQQ(t)q(t)Q1q1Q2q2Vtt2t1Qt 2. 2.蓄泄方程蓄泄方程 泄流能力泄流能力：指该水头下泄洪建筑物可能通过：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。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，取决于堰在溢洪道型式、尺寸一定的情况下，取决于堰顶水头顶水头H，即，即 其其q=f(H) 。对于无闸或闸门全开的。对于无闸或闸门全开的表面式溢洪道，

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计算；深水式计算；深水式泄洪洞的下泄流量按泄洪洞的下泄流量按有压管公式有压管公式计算。当水库内水计算。当水库内水面坡降较小，可视为静水面时，泄流水头面坡降较小，可视为静水面时，泄流水头H只是库只是库中蓄水量中蓄水量V的函数，即的函数，即Hf(V)，故下泄流量，故下泄流量q为蓄为蓄水量水量V的函数，即的函数，即 qf(H) 或或q qf(V)。 A.A.对于无闸或闸门全开的表面式溢洪道，按堰流对于无闸或闸门全开的表面式溢洪道，按堰流公式计算：公式计算：231qBHM堰B.B.对于深水式泄洪洞，按有压管的出流公式计算：对于深水式泄洪洞，按有压管的出

9、流公式计算：2102qHM 洞 为调洪计算方便，一般将上两式绘成蓄泄曲线为调洪计算方便，一般将上两式绘成蓄泄曲线q qf(Vf(V),),其中其中q q为水库蓄量为水库蓄量v v时对应的泄流能力。该式时对应的泄流能力。该式是假设库水面为水平面时的水库泄流方程。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进行调洪计算常带来较大的误差，因此为了

10、满足成果精度的要求，必须采用动库容进行调洪计算。求，必须采用动库容进行调洪计算。 解题步骤：解题步骤： 1)1)根据库区地形资料，绘制水库水位容积关系曲根据库区地形资料，绘制水库水位容积关系曲线线Z ZV V，并根据既定的泄洪建筑物的型式和尺寸，由，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相应的水力学出流计算公式求得q qV V 曲线。曲线。 2)2)从第一时段开始调洪，由起调水位从第一时段开始调洪，由起调水位( (即汛前水位即汛前水位) )查查Z ZV V 及及q qV V 关系曲线得到水量平衡方程中的关系曲线得到水量平衡方程中的V V1 1和和q q1 1，由入库

11、洪水过程线，由入库洪水过程线Q(tQ(t) )查得查得Q Q1 1、Q Q2 2；然后假设一个；然后假设一个q q2 2值，根据水量平衡方程算得相应的值，根据水量平衡方程算得相应的V V2 2值，由值，由V V2 2在在q qV V 曲线上查得曲线上查得q q2 2，若二者相等，即为所求。否则，应重，若二者相等，即为所求。否则，应重设设q q2 2，重复上述计算过程，直到二者相等为止。，重复上述计算过程，直到二者相等为止。 3)3)将上时段末的将上时段末的q q2 2 、 V V2 2值作为下一时段的起始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条件，重复上述试算过程，

12、最后即可得出水库下泄流量过程线量过程线q(tq(t) )。 4) 4)将入库洪水将入库洪水Q(tQ(t) )和计算的和计算的q(tq(t) )两条曲线点绘在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，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时段重新进行试算，直至计算的正好是二线的交点为止。止。 5)5)由由q qm m查查q qV V曲线，得最高洪水位时的总库容曲线，得最高洪水位时的总库容V Vm m，从中减去堰顶以下的库容，得到调

13、洪库容从中减去堰顶以下的库容，得到调洪库容V V调调。由。由V Vm m查查Z ZV V 曲线，得最高洪水位曲线，得最高洪水位Z Z洪洪。（当入库洪水为设计。（当入库洪水为设计标准的洪水时，求得的标准的洪水时，求得的q qm m、V V调调、 Z Z洪洪即为设计标准的即为设计标准的最大泄流量最大泄流量q qm m, ,设设、设计防洪库容、设计防洪库容V V设设和设计洪水位和设计洪水位Z Z设设。同理，当入库洪水为校核标准的洪水时，求得的同理，当入库洪水为校核标准的洪水时，求得的q qm m、V V调调、 Z Z洪洪即为即为qmqm, ,校校、V V校校和和Z Z校校。）。） 【例【例3-13-

14、1】 双辅助线法双辅助线法的基本原理仍然是逐时段连续求解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，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。需对这两个方程作适当的变换。12212122VVtqqtQQ）（）（222211qtVQqtVCABbcdfaget0t1t2t3t4tq安安Q、qV防防1.1.下游有防洪要求的情况：下游有防洪要求的情况：时段时段闸门闸门运用运用q qZ Zt t1 1-t-t2 2打开打开=Q=Q保持保持Z Z限限t t2 2-t-t3 3全开全开Q Q上升上升t t3 3-t-t4 4关小关小=q=q安安上升上升t t4 4以后以后开大开大q q安安下降下降(a)(a) 2. 2.下游有防护要求，但防洪标准小于水工建筑物下游有防护要求，但防洪标准小于水工建筑物的设计标准的设计标准时段时段闸门闸门运用运用q qZ Zt t1 1-t-t2 2打开打开=Q=Q保持保持Z Z限限t t2 2-t-t3 3全开全开Q Q上升上升t t3 3-t-t4 4关小关小=q=q安安上升上升t t4 4-t-t5 5全开全开Q Q上升上升t t5 5-t-t6 6全开全开Q Q下降下降