水库设计与规划

水库设计与规划第一节概述

水库工程是一项重要的水利工程设施，它可以根据人们的需要改变河流中的流量变化过程，有效地拦蓄洪水，提高枯水径流，达到防洪、兴利、综合利用水资源的目的。一、水库类型按作用分：防洪水库：以防洪为主，下游有重要城镇、工企业、交通干线灌溉水库：以灌溉为主发电水库：以发电为主综合利用水库：防洪、灌溉、发电、航运、养殖按容积大小分：大型水库：库容1亿立方米以上中型水库：库容1000万—1亿立方米小型水库：一型：100—1000万立方米二型：100万立方米以下二、水库规划任务：１、正确分析水库对所承担各项任务可满足程度２、对各种水位和库容进行分析和计算３、确定水库工程规模及主要建筑物的尺寸４、估算或预算水库工程投资及水库效益三、水库特性曲线水库的特征曲线是描述水库库区地形特征的，包括：四、水库特征水位和库容1、死库容与死水位：放水口以下高程，或水库允许降落的最低水位；死水位以下的库容称死库容。2、兴利库容与兴利水位：为兴利目的需要达到的水位称兴利水位，兴利水位与死水位间的库容称兴利库容。3、防洪库容与防洪水位：为保障水库本身安全及解除下游地区的灾害，水库所需拦蓄一定设计标准的洪水，此库容称防洪库容，相应水位为设计洪水位。4、校核洪水位和超高库容：在设计洪水位以上，水库遇到比设计洪水标准更高的大洪水（称校核洪水）时，水库出现的最高洪水位，称校核洪水位；校核洪水位与设计洪水位之间的库容称超高库容。水库总库容：V总＝V死+V兴+V防+V超，最后根据水库水位与容积曲线图上查出相应V总时的水位，加安全超高和风浪爬高，即得水库坝顶高程。第二节死库容与死水位确定死库容确定因素：泥沙因素、发电需求、灌溉要求、综合利用一、按泥沙因素确定死库容１、年淤积体积：V淤年

=FsF/r其中，Fs：年淤积量模数，以吨表示，根据环保部门、水土保持部门的资料得到F：承面面积（Km2）r：泥沙的淤积容量，一般为1.1~1.6吨/立方米2、根据水库规划使用年限确定死库容V死

=V淤年

N一般中小型水库N为30~50年二、根据灌溉要求确定根据灌区规划的自流灌溉要求选择的典型点进行水位推算至水库引水涵洞处时的高程。三、发电要求根据规划的发电量所需最低水头的坝前高程，该水位以下的库容为死库容。四、综合利用养殖水深大于2米，航运要求：按规划航运终点航船要求的枯水季的吃水深度，该水位以下的为死库容五、确定：方案比较后确定最后库容，根据库容查H--f(w)曲线，得出相应水位的死库容第三节水库兴利库容及兴利水位确定一、水库兴利调节的概念来水量和用水量配合之后，将河流的流量在时间上重新分配，补充用水不足水量,这种调节方式称水库兴利调节。水库一般是年调节，年调节前提：年来水＞年用水，多年调节：设计年来水＜设计年用水，但多年设计年来水＞多年设计年用水。二、年调节计算调节计算的原理是把调节周期分为若干个计算时段，并按时序进行逐时段的水库水量平衡计算。１、计算公式（万米3）：计算时段内水库蓄水量增减值Q入，q出：计算时段内流入、流出水库的流量，—计算时段

2、调节年度：一般从丰水期开始（来水大于用水3、水库有效库容大小与水库运用次数的关系水库运用：水库的蓄泄过程即为水库运用，蓄泻一次叫水库一次运用，蓄泻几次就称几次运用。图解分析（如图）

一次运用：V1＞V2

二次运用：V1+V3＞V2+V4

结论：①兴利库容是根据缺水期的水量决定的；在一次运用的情况下，V兴即为缺水期逐月缺水量总和；②在多次运用的情况下，V兴不等于逐月缺水量总和，而是按缺水期逐月进行调节后所需的最大库容。③可能遇到的几种情况：a）设计年来水＝设计年用水+损失——属完全年调节，b）设计年来水＞设计年用水+损失，需泄水，——属不完全年调节，c）设计年来水＜设计年用水+损失——需多年调节。中小型水库一般属年调节。4、计算（1）采用设计典型年法（列表计算），分为不计入损失的列表计算和计入损失的列表计算（2）长系列法：在来水、用水同步的情况下，逐年计算，然后利用数理统计方法绘制理论频率曲线，根据设计频率查V兴（3）库容系数法三、利用库容调节系数估算兴利库容1、来水小于供水，说明来水不能满足全部灌溉的要求①年调节：水库兴利库容＝水库来水量（有损失）＝βW年式中：β为库容调节系数，一般为0.4－0.6②多年调节：

（万米3）式中：：多年平均年径流深（mm）

F：水库承面面积（Km2）：库容调节系数2、来水大于供水其中，W毛：年灌溉毛需水量：摩擦调节系数。雨洪次数多的地区（边蓄边用），＝0.3—0.5雨洪次数少的地区，＝0.6—0.8四、不计入损失列表计算水库兴利库容1、计算公式

式中：W入、W出、W弃：分别为计算时段内水库的来水量、用水量和弃水量Q入、q出—分别为计算时段内进入和流出水库的容量；∆t—计算时段2、计算举例某水库不计损失时库容计算表(来水1996型)月份来水量W来

(万立米)用水量W用

(万立米)W来－W用（万立米)Σ(W来－W用)(万立米)库容(万立米)泄量(万立米)+--110.5

10.5

9083

210.9

10.9

100.593.5

313.038.0(24.0)25.0111.4104.4

426.444.7

18.386.479.4

525.738.5

12.868.161.1

66.933.4

26.555.348.3

745.247.0

1.829.821.8

893.154.039.1(84.4)(27.0)20.0

949.3

49.3

39.159.1

1046.2

46.7

88.4108.427.01121.068.71351.047.7135.7128.1

1213.010.42.647.787.480.4

总计362.0335.0159.1132.190.083.0

27.027.0

27.03、考虑损失后的库容：V兴＝（1.1—1.2）V/兴4、兴利水位确定：根据不计入损失时的V兴，加以考虑计入损失库容，得出相应计入损失的V兴，再加上死库容得出总库容，然后在H－f(v)曲线查出相应水位即为兴利水位。第四节设计洪水计算一、什么是设计洪水1、目的：为了进行调洪演算确定防洪库容及泄洪建筑物尺寸2、计算基础：需要一个设计洪水过程线3、什么是设计洪水：符合某一设计频率的洪峰流量、洪水总量以及设计洪水过程线4、推求方法：①以实测流量资料推求；②以暴雨资料推求；③经验公式（小流域、小型水库无资料情况下使用）二、允由流宏量资朽料推梨求设响计洪功水1、选萝样首先鼓作一尿定的五资料滥收集芽，审咱查可追靠性浇和代揪表性省的洪活水流笼量，民再作愈修正排工作搬（插寇补延奥长洪揉水径室流系垂数）瞒，作蕉历史货洪水妨调查淹。2、设怕计洪委峰流眨量计络算：方法挖：年吸最大哥值法孝在水喝文系回列资庭料中煮，每弓年选伴一最集大洪匪峰流济量进兽行水谎文统鸣计，殊绘制北理论崖频率体曲线弟，然泊后根贷据设宽计频葱率求远得Qma纽奉x3、设蝴计洪的水总带量计引算方法刮：年贵最大殊值法吸按一雪定时贺段（臂一日菜、三宫日、灶五日迫）每况年选威定这震样时血段最锅大的惠洪量潜进行双水文吐统计疲计算槐，绘采制理揉论频挥率曲页线，胀然后悟根据雀设计丽频率队求得W设4、设适计洪埋水过兄程线符合截两个看原则遗：Qma品x与1计算隆相符筛；面周积与2计算胆相符选型贱：选亡择典脏型洪崭水过丸程线父要求阁：①选择筋峰高骨量大缎的洪鄙水过寄程线骑作典党型洪施水过艇程线②选择阴峰型棚比较圾集中各而且径主峰厌靠后关的洪局水过奋程线葱作典吧型洪冬水过纤程线放大券方法剥：同夜倍比扁放大最或同哈频率名放大Ⅰ按峰材放大断：，然光后根州据KQ将典秃型年逃洪水呈过程决线放蹲大即擦为设助计洪臭水过滑程线咐。Ⅱ按量角放大模：同样角按典梁型年绵洪水蚁过程则量放寒大即稿为设亲计洪栽水过远程线三、薪地区芒经验遮公式橡法1、设稻计洪状峰流吩量Qm(岩p):频率电为p%的设疼计洪怠峰流骨量Cp、N：参邪数，用反映茅流域全情况凉、坡衫度、贼河网男密度超、河待床植剑被等顾各种甘因素荣（Cp、N值见呀教材脱）F：流地域面泪积晴（Km2）2、设总计洪蛛水总霜量Wp：每醒一设延计频播率的紧洪水应总量亭（呼万m3)α：某状一设演计频泰率的邮一日崇暴雨泻径流谈系数：某评一设缘瑞计频词率的宫一日园暴雨羊量(m羡m)F：坝预址以免上的店承面宝面积(k速m2)3、设炉计洪款水过渐程线再根围据Qma漠xp，T（t1、t2）在捕坐标仅纸上姨绘出庙图形秧，即促为设懂计洪沫水过妖程线高。第五购节腿确定酷防洪滋库容蹈和溢红洪道扭尺寸一、挺概述1、设线计防架洪库粘容和西溢洪捐道的寄原因朋：为群了保宽证大蝇坝安亚全和叔下游奔防洪栽的需此要，远达到抢削减尘上游界洪峰槐，拖砌延洪辰水时图间的烛作用字。2、防沾洪设久计标构准：设计斯洪水扔位与送设计哲防洪层库容校核前洪水因位与业超高悟库容3、防垫洪库猫容与忌兴利喷库容魔的关苹系：（1）防芦洪库谷容与手兴利虚库容妻不结畅合。盏溢洪颤道底蛇部高底程即致为H兴，适部用于旺洪水方不稳较定，根洪水昼预报咏不易堆准确宜的地斧区（2）防庸洪库皂容与迷兴利芹库容睡相结顺合。盘当洪衬水来颤临前握，提尚前开浙闸，冷使水滔位降例到溢仆洪道档底部住高，拉正常君情况睬下，质闸门妄挡水夜高度渗到H兴4、调斜洪目热的：如根据联已知树设计馆洪峰桌流量逢和泄糟洪量端，经滩调洪趴演算猾确定侦设计樱防洪隔库容译和泄伞水建畅筑物导尺寸二、强调洪械演算赶基本变原理隔和方箩法1、试猛算法原理辞：根黎据水爸力学域的水柜量平卡衡原骨理和扎动力草平衡炭原理公式击：式中鲁：：分别凳为时涝段初简、时胀段末屋进入桨水库冷流量博（米3/秒）：分歼别为疤时段途初、申时段叮末流松出水葱库流眉量口（米3/秒）V1、犬：蝴分别猪为时来段初没、时盼段末附水库爸容量识（宇万米3）B—溢洪唯道宽泉度M—流量州系数溜，与新溢洪洲道进浮口形巡寿状有帮关，M＝1.假5～1.寻65三、句试算盐法1、根渔据H－f(麻v)和拟消定的后泄洪非建筑亚物尺陵寸、逐型式漫，利湿用公扯式自求彻出q＝f(烧v)曲线hMBqH兴H兴+hV0.51…………………………………2、利恨用膝时土的水询量平抱衡方枪程式①进行软解算的。（盈＝2、4、6小时峰）可根炊据时往段闪在伐设计先洪水邮过程争线查伤出q1可根挤据发苍电流陵量而块定，q2假定糟（1/路2—绳1/希4））颜，代袭入公施式①，求出浓，由架求得坝的揉查q浩--凳f