水利工程水利计算规范-条文说明VIP

中华人民共和国行业标准水利工程水利计算规范SL104-95条文说明目次编制说明1总则2基本资料3防洪工程的水利计算4治涝工程的水利计算5灌溉工程的水利计算6城镇供水工程的水利计算7水电站的水利计算8航运工程的水利计算9综合利用水库工程的水利计算10跨流域调水工程的水利计算11水库水力学计算12感潮河段水力学计算编制说明《水利工程水利计算规范》系根据能源,水利两部能源技［1988］12号文"关于水利水电勘测设计技术标准体系的批复",安排编制的水利水电行业专业性技术规范.本规范的编制由水利水电规划设计总院(以下简"总院")主持,水利部长江水利委员会主编,水利部,电力部上海勘测设计研究院参编.本规范的编制工作始于1991年3月,经工作大纲拟定,《规范》正文章节及其细目的编制和审定,广泛地进行调查研究和资料收集等,于1992年9月编制了《规范》(讨论稿)；同年10月"总院"以水规综［1992］019号文"关于《水利工程水利计算规范》(讨论稿)"征求意见的函,向各流域机构,各直属院,有关省(自治区,直辖市)水利设计院,有关高等院校和专家广泛征求了意见,在此基础上于1993年9月编制了《规范》(征求意见稿)；同年10月,由"总院"主持在北京召开了规范讨论会,与会18个单位和34名代表对"征求意见稿"提出了十分重要的修改意见；经编制组,顾问组的讨论,研究,反复修改后,于1994年9月提出了《规范》(送审稿)；同年12月,"总院"主持在北京召开了审查会议,会议成立了由22名专家,教授组成的审查专家小组,对《规范》(送审稿)的条文,附录和条文说明进行了审查,认为《送审稿》总体水平较高,基本同意该送审稿.编写组根据专家组审查意见,对《规范》送审稿结构进行了适当调整,文字进一步进行了提炼,并呈请"总院"有关专家修改后,形成《规范》(报批稿),报部审批.本《规范》由总院主持,负责人员：陈清濂,胡训润,徐泳九.参加本规范工作的人员,除主要起草人外,主要还有：邹幼汉(长委),鲁祥林(上海院),石海峰(总院).顾问组人员：何孝俅(总院),方子云(长江水资源保护局),叶秉如(河海大学),许高俊(长委),薛世仪(长委),林翔岳(清华大学).该《规范》在编制过程,还得到很多专家,教授,以及同行的指导和帮助,在此深表感谢.1总则1.0.1水利计算是确定河流治理开发方案及水利工程规模的重要环节.中华人民共和国成立以来,进行了大规模的水利建设,在水利计算方面也积累了丰富的经验,为编制本规范创造了条件.为了更有利于今后的水利建设,使牵涉面广,影响因素十分复杂的水利计算为河流治理开发及水利工程设计提供更为合理可靠的依据,编制本规范以统一计算原则,要求和方法,是十分必要的.1.0.2小型工程可行性研究与初步设计阶段,往往基本资料比较缺乏,还要受到经费,时间等方面的制约,有时还受到设计单位技术力量的制约,故可以比大中型工程适当降低要求,部分工作内容可以适当简化.河流规划或专业规划的水利计算,其要求比工程可行性研究浅一些,故可以参照本规范执行.这样规定较为适应我国现阶段的具体情况.1.0.3本条是对水利计算的总原则及总任务的规定.水利计算必须遵照国家有关法规和关于水利的方针政策,体现水资源的综合利用,其要求在《中华人民共和国水法》上已有规定,应当在水利计算中加以贯彻.通过水利计算,应为选择工程特征值提供有关数据.与水利计算有关的水利工程特征值主要有：(1)水库：包括校核洪水位,设计洪水位,防洪高水位,正常蓄水位,防洪限制水位(汛期限制水位),死水位,泄洪建筑物尺寸及高程等.(2)水闸：包括校核水位,设计水位(高,低),尺寸与高程等.(3)排灌泵站：包括校核水位,设计水位(高,低),装机容量,特征水头等.(4)水电站：除水库各特征水位外,还包括装机容量及特征水头等.(5)堤防：设计水位等.水利计算应提供相应于各特征值的水利指标,其具体内容一般有以下方面：(1)根据流域(或河段)规划及项目建议书的规定,协同有关部门进一步研究用水,用电,防洪,治涝,航运及环境保护等要求,落实设计工程的水利任务.(2)编制水量平衡方案,选择径流及洪水调节方式,提出协调各部门要求的意见.(3)进行各比较方案的径流调节,洪水调节,回水,水库冲淤,以及有关防洪,治涝,灌溉,供水,发电,航运等方面的水利计算,为选择开发方案及主要的工程特征值提供依据,制定工程运行方式.(4)对选定方案进行上述各方面详细的水利计算,阐明工程的效益指标和多年运行特性,分析上下游水流情势的变化.(5)必要时应进行以下研究：①水电站日调节非恒定流计算；②水库放空计算；③水库初期充蓄计算；④水库水体突然泄放计算；⑤水库防凌计算；⑥水库分期开发的研究；⑦其他有关问题的水利计算.1.0.4水利计算成果的可靠性,在很大程度上取决于基础资料的精度,故加强调查研究十分必要.由于江河自然演变,人类活动(如围垦,兴建其他工程等)的明显影响,或大水年的分洪溃口,山体滑坍造成壅阻等偶发因素,各年水文资料基础不一致时,应当修正至同一基础才能据以进行水利计算.1.0.5工程设计,要对已建及在建工程,与设计工程的相互影响进行研究.但对有些问题还应考虑更长远一些,故规定在必要时要分析设计水平年内拟建骨干工程(例如上游的较大水库)的径流调节对设计工程的影响.如果需在较大范围实施补偿调节,或设计工程上游近期要实施跨流域引水,则设计工程特征值的选择还要考虑它们所造成的影响,以适应长远发展要求.1.0.6各有关部门对水利工程要求的设计标准,设计保证率,在各专业规范均有规定,本规范不再列出,要求在进行水利计算时按这些专业规范执行.但这些规范所规定的设计标准往往有一定幅度,故应与各主管部门商定具体的标准,必要时还可通过论证选定.有关设计标准的规定所在规范见表1.0.6.1.0.7设计水平年是经济合理地确定工程规模的重要依据,一般根据其重要性,选择国家长远计划的某一年度作为设计水平年,再以其后若干年作为远期水平年进行校核.对特别重要的工程,要尽量考虑更长远一些,可再拟定远景水平年.1.0.8水利计算成果强调基本资料应符合设计阶段的要求,并据以选择合适的计算方法.比较方案的水利计算,各方案所采用的计算方法与资料必须一致,否则成果就不具可比性.由于水利工程特征值之间带有一定关联,组合起来方案很多,一般情况下,是逐个特征值进行选择,这时相关的其他特征值就要采用相应的合理数值,使水利计算成果具有可比性.如果影响因素一时难以判断,在条件允许时也可把各种特征值的方案组合起来,进行综合计算,综合论证.表1.0.6有关设计标准所在规范表类别所在规范名称编号水利水电工程防洪标准《水利水电工程等级划分及洪水标准》(山丘区,平原区及补充规定)SDJ12-78SDJ217-87防护对象的防洪标准《防洪标准》(国家标准)GB50201-94治涝标准目前尚无规范规定,一般采用5~10年一遇灌溉保证率《灌溉排水渠系设计规范》SDJ217-84发电保证率《水利水电工程水利动能设计规范》SDJ11-77航运保证率《内河通航标准》GBJ139-90淹没处理设计标准《水利水电工程水库淹没处理设计规范》SD130-84供水保证率目前尚无规范规定,一般采用90%~99%1.0.9水利计算需要考虑的因素很多,计算工作量很大.为了加快速度,扩大研究的范围,尽可能地采用电子计算机计算及辅助设计,系统分析的思路与方法,是十分必要和有益的.但所用模型应用实际资料检验,以保证其实用性.1.0.10根据水利水电工程规划设计规范体系的总体安排,本规范以各类水利工程水利计算的原则,条件,计算技术要求等为主要内容,也适当涉及有关水利工程规模选择和主要特征值比选等方面.本规范与有关规范的关系大致如下：(1)以发电为主的水电工程的水利计算,见《水电工程水利计算规范》.(2)对以防洪,灌溉,供水等为主结合发电的水电站,本规范提出有关水能指标与效益计算的规定,动能设计部分见《水利水电工程动能设计规范》.(3)水利工程特征值选择经济比较准则及经济分析方法见《水利建设项目经济评价规范》SL72-94.(4)泥沙冲淤计算,环境影响评价的专业性水利计算,由有关专门规范编写,本规范仅提出某些要求.(5)有关灌溉排水渠系的水利计算,见《灌溉排水渠系设计规范》SDJ217-84.2基本资料2.0.1基本资料是水利计算的基础,因此应根据流域自然地理特性,工程特点及水利计算采用的方法等,收集整理有关资料.一般来说,水利计算所需收集整理资料,含四个方面内容：①水文气象；②地形地质；③本设计工程开发任务有关的社会经济资料；④流域规划,河段规划资料.对上述四方面的资料应力求收集齐全,并进行系统的整理分析和必要的检验,本条中提出了对资料的基本要求,以使所依据基本资料具有必须的可靠性及合理性.2.0.2气象水文资料是水利计算直接引用的基础资料,本条对主要资料提出了原则要求.(1)气象资料应搜集开发河流上及其附近有关的气象站的历年统计资料,对水利计算所需而言,主要包括降水,气温,蒸发量等,必要时,还包括河流的冰情,海潮等.对于控制流域面积大于500km2以上的工程,应考虑气象站的分布,其气象要素的平均值宜采用各有关站加权平均值,气象要素的极限值一般应采用各站出现的极限值；对于控制流域面积不超过500km2的工程,控制范围内气象要素变化不大,可以控制流域内控制性最好的气象站的统计值作为设计依据.(2)水文现象具有随机性和不重复性,实测样本的长度直接关系设计成果的可信度,因此要求尽量长的实测水位,径流,泥沙系列资料作为设计依据.我国大型水利水电工程一般已具备30年以上的实测资料,当实测资料不足时,应采用参证站的实测资料予以延长.上游已建工程常改变了设计工程水文系列部分资料的入库径流,泥沙过程,应采用还原计算的办法统一至相同基础,所依据的设计洪水资料应符合其专业规范要求,包括坝址设计洪水和入库设计洪水,如洪水出现有明显的时间分布规律,需拟定分期设计洪水.(3)对下游保护区洪水进行补偿调节的水库,应具备整体防洪设计洪水,它系考虑洪水遭遇组合后,防洪控制点发生防护标准的洪水,坝址及区间洪水的各种典型可能组合洪水的总称.对于治涝工程需具备设计暴雨和设计涝水等资料.(4)坝址的水位流量关系曲线,是水利计算,水工设计的重要基本资料,一般要求根据实测资料率定,对于有较大的冲淤变化,顶托,分流的站址应考虑有关因素的影响.在坝址无实测水文资料时,应采用临时设站施测等方法进行拟定.(5)库区调查洪,枯水面线资料,主要用于率定库区计算河段的糙率.为了检查调查成果的可靠性和合理性,应根据调查水面线,对控制站实际发生洪水的洪峰流量及河段糙率进行分析计算,并提出糙率的可能取值范围及变化趋势.(6)水库设计阶段要严格限制采用洪水预报进行防洪调度,如需采用,必须对水文预报成果提出严格要求.一般而言,要求预报预见期大于坝址至防洪控制点的洪水传播时间,要求有较高的预报精度(如80%以上)和较高合格率(如95%以上),以保证采用洪水预报的可靠性和现实性.(7)水库额外蒸发损失,系指建库后陆地变为水面所增加的蒸发损失,一般要求具备历年平均及历年分月平均损失值,当条件不具备时,应计算丰,平,枯代表年份的分月平均损失值；严寒地区冬季水库水位消落的冰层仍留于岸边,暂时不能利用,对调节期内可能造成暂时损失.这项损失不大,如需考虑则应具备有关结冰资料.2.0.3主要地形,地质资料及其要求：(1)水库,分洪区(含蓄洪,泄洪及行洪区),蓄涝区等水利工程,其面积和容积曲线是调节计算的重要基础资料,要求达到较高的精度,宜采用1/10000地形图量算.(2)水库区和坝址下游河道纵,横断面图主要用于水库回水计算,冲淤计算,日调节非恒定流计算等,为了达到一定的精度要求,本条规定应具备实测断面资料.对于断面位置布置等要求在有关章节条文中还有具体的规定.(3)渗漏损失,包括库底,坝体,坝基绕坝等的渗漏损失以及水工建筑物止水不严实处的渗漏损失等.在设计阶段,一般应根据库区及坝址水文地质条件和坝型确定,无资料时可按经验值估计,水库渗漏损失在水库蓄水初期几年较大,以后逐渐减少而趋于稳定,初渗损失仅为水库初期蓄水水利计算的依据,应以相对稳定后的渗漏作为水利计算的依据.2.0.4水利计算所需社会经济资料说明如下：(1)社会经济基本统计资料是开展水资源综合利用规划和水利水电工程建设的基本资料,主要有：行政区划,人口,面积,国民生产总值,国民收入,工农业总产值；工业,农业状况,主要大中型工业企业的概况,电力工业状况；对外开放概况等.为保证精度,以上资料均应根据统计部门的资料予以分析计算.(2)根据工程开发任务,应收集和分析各国民经济有关部门对工程的要求资料,根据需要取得下列部分或全部.1)防洪：防洪对象及范围,可能采取的防洪措施及运用意见,洪灾损失资料,要求达到的防洪标准以及对本工程的要求等.2)灌溉：坝址上下游地区近期和远景的灌区分布,灌溉面积,作物组成,灌溉引水方式,取水地点及高程,设计保证率,以及破坏年份允许降低供水的程度和方式.3)治涝：涝区分布现状,治涝措施及标准,治涝对本工程的要求.4)城乡及工业供水：近期及发展水平的供水保证率,供水量及供水方式,取水口的高程与位置.5)发电：电力系统现状和发展规划,电源组成,现有和拟建水火电站的特性,近期及远景用电要求和负荷特性,设计水电站供电范围,设计负荷水平以及电站机组机型选择等.6)航运及过木：近期及远景航运,放木情况运量,航道等级,通航季节以及船舶吨位,吃水深度,船队及木筏的型式,尺寸,数量等,航运对水库放水及上下游水位变化范围的要求及保证率选定等.7)其他：养殖对本工程的要求,改善水质及防止生态环境恶化对工程的要求；工程附近及近坝库区的名胜古迹,风景区,以及开辟和发展旅游事业的有关资料.(3)设计工程与其上下游人类活动可能相互影响,如上游水库的库容补偿作用,水土保持,森林采伐,矿产开发等对入库沙量及水量的影响,设计工程对上游水库的反调节作用,对下游水库的径流补偿及拦沙作用等,一般均应收集有关资料,作为工程设计的依据.3防洪工程的水利计算3.1堤防3.1.1堤防工程是最常用的防洪工程,其最重要的设计条件就是防洪标准及相应的设计洪水位,故应按规范及有关条件选定防洪标准,通过水利计算,考虑到各种可能的影响因素推算拟定出合理的设计洪(潮)水位,设计水面线作为设计的依据.3.1.2防洪标准一般依据国家标准《防洪标准》选定.有些大江大河,系选定某一实际年洪水作为防洪标准,故设计位于整体防洪体系内的堤防亦应按此执行.对重要的堤防,其标准必要时可在规范规定范围内论证选定.3.1.3设计洪水位的分析计算要注意以下情况：(1)如水位,流量资料基础一致,可进行频率分析.但中华人民共和国成立40多年来,进行了大规模的水利建设及其他建设,河湖现状与建国初期相比已有较大变化,从而使不少地方的河湖调蓄能力下降,洪水位有明显抬高.另外,有些大水年份发生了分洪溃口,实测的水文数据已受到其影响.从样本一致性要求考虑,不能直接用实测的水位,流量系列资料来推求设汁频率的洪水位,流量,而必须将它们改正到目前的河湖状况及不分洪,不溃口的情况,再进行计算,其结果才能基本反映今后的情况.(2)对于以实际年洪水作为防洪标准的河流,其设计洪水位一般是以实测最高洪水位为基础,考虑整体防洪对堤防的要求,堤防加高的经济合理性等方面,进行论证后适当抬高确定.3.1.4感潮河段是指潮区界以下的河段,愈往下游,洪水径流的影响愈小,而天文潮与气象潮的影响愈大,河口段潮位则基本上取决于天文潮与气象潮.这几种因素的组合十分复杂,设计潮位还难以完全从理论分析确定.目前对于较高重现期设计潮位,通常的做法是根据实测的高潮位资料,分析上述几种因素不利组合条件下实测与设计条件的可能差别,然后通过历史资料所建立的相关线,把这些可能差别换算成潮位差值加在实测高潮位上得到设计潮位.3.1.5河口段沿海的潮位,基本符合水文频率分析对资料一致性及随机性的要求,可以采用频率分析,选取设计频率的潮位.3.1.6防洪河段的允许泄量一般是与控制站的设计洪水位相对应的,但有时情况比较复杂,应具体分析加以确定.一般可考虑以下途径.(1)凡控制站有较稳定的水位流量关系曲线者,允许泄量可根据设计洪水位查得.(2)防洪控制断面不止一处时,应分段推算,并进行上下河段的泄量平衡拟定全河段或分段的允许泄量.(3)凡河段受壅水顶托,分流降落,断面冲淤等影响时,应慎重加以考虑.(4)对于控制性防洪工程,在规划设计中采用的下游防洪河段的允许泄量还要考虑较长时期内的河道演变可能带来的影响.3.1.7堤防的设计水面线,应根据控制站的设计洪水位和相应的河道允许泄量推算,并以规划的分洪方案进行校核.如河段洪水受到下游干支流的顶托影响,推算时至少应考虑本河段洪水为主干,支流来水相应及干,支流来水为主本河段洪水相应两种情况,取其外包线.3.1.8河道糙率是推算水面线时最重要的参数,常用的方法就是根据大洪水的实测水面线率定.对于河道内的分汊河段,应根据实际的分流流量加以试算调整,推求合理的水面线.3.1.9由于堤上涵闸的安全度要比一般堤防要求高一些,且加高不易,根据许多堤防设计经验,一般采取涵闸的设计水位比相同地点堤防设汁水位高0.5m的办法处理.3.2分洪工程3.2.1分洪工程包括行洪区,分滞(蓄)洪工程,分洪道(含分洪减河)等.它们常由分洪闸,分洪道及蓄洪区的堤防,退水闸等工程组成.作为这些工程的设计条件的各种水位,流量及容量,均要通过水利计算加以确定,在分洪工程方案确定后还要通过水利计算验算其效能.3.2.2分洪闸的运用原则及分洪水位关系到分洪工程的有效使用及下游河道堤防的安全,应根据上下游控制水位,下游河段的允许泄量,偏于安全确定,一般以确定闸前某一水位作为分洪水位为宜.如闸前水位不易确定,亦可按上游或下游某一控制站水位作为分洪水位.3.2.3分洪闸的设计洪水位是作为工程安全的设计条件,故应考虑到在设计范围内可能出现的最高水位.这一水位一般出现在即将要分洪的时刻,故要按未分洪情况及上下游控制水位,分洪闸上游区间来水较大的情况推算水面线确定分洪闸的设计洪水位.3.2.4设计分洪流量一般是由整体防洪方案中对平衡上下河段泄量情况进行分析比较后确定的,分洪闸设计应满足分泄这一流量的要求.由于分洪后将引起水位降落,放验算分洪闸规模不能用3.2.3条所述设计洪水位,而应采用考虑分洪降落影响后的相应水位.流量系数的选择要慎重研究,留有一定余地.3.2.5扒口分洪实施方案受到许多难以预见的因素的影响,故在确定口门尺寸及分洪作用时,对情况不能设想得太理想,要留有适当余地.3.2.6在分洪区容量较大,充蓄时间较长,或要进行上吞下吐等研究,需要较详细了解分洪区内的水流流态时,才进行这一工作.分洪区内的水流情况是比较复杂的,用二维非恒定流方法计算才能较好地反映.3.2.7理想分洪量是整体防洪规划中的重要数据,应当根据整体防洪设计洪水,河道的过水能力,河湖的调蓄能力,并考虑以上因素的可能演变,进行洪水演进计算求得超出控制断面允许泄量的部分,即为超额洪量,也就是在运用十分理想的条件下所需要的分洪量.在实际分洪时,影响及时运用的因素很多,特别是扒口分洪,一般难以做到很理想,故防洪规划中所安排的分洪区总的有效分洪容量一般要大于理想分洪量.对每一个具体的分洪区,其有效分洪容量受到多种因素的制约,特别是分洪口门的位置影响较大,亦宜偏安全加以确定.3.2.8退水闸的规模与运用规则,主要取决于分洪区耕种的时间要求及闸下河道的允许退水的时间,要根据对洪水特性分析的结果,确定退水历时,制定调度运用规则.3.2.9河道分洪后,水流条件将发生很大变化,河道水流与分洪水流互相干扰与影响,可能影响到分洪效果,放应加以研究.以下一些方面宜弄清其影响：(1)分洪闸上游如有分流河道,分洪后因水位降低会使分流河道泄量减少.(2)分入分洪区的水量,如在分洪区下游流回本河道会引起水位抬高.(3)闸址以下河段的水位,泄量会受到交汇点的干流,湖泊或潮汐顶托的影响.(4)对已决定于近期实施的河道整治工程(裁弯,疏浚等)可能对分洪量产生影响.(5)闸上下游泥沙冲淤可能对分洪量产生影响.3.2.10为了验证分洪闸的规模选择是否得当,应当根据水文系列,河道泄洪能力,河湖调蓄能力等进行洪水演进计算,分析是否达到了预期的目标,以及据以计算分洪工程的经济效益及论证运用规则的合理性.3.2.11分洪道设计水位的确定条件,进口端是比较明确的,出口端则较为复杂,需要根据分出与分入河道的来水情况,考虑一定的遭遇组合.一般认为,如二者来源相近,河道规模差别不大,需要考虑同频率遭遇的可能性,否则,就不一定需要这样考虑,出口端水位可只考虑偏于恶劣的相应情况即可.3.3水库3.3.1水库可承担多种水利任务,承担有下游防洪任务的只是一部分水库.但所有水库设计均应进行调洪水利计算,其要求有所不同：(1)对于未承担下游防洪任务的水库,要配合枢纽布置对泄洪建筑物形式,尺寸,高程的选择进行洪水调节计算,并确定各防洪特征水位及最大下泄流量.(2)对于承担有下游防洪任务的水库,除了上述内容以外,要着重研究下游防洪保护对象的范围,性质,防洪标准,下游河道的允许泄量,考虑与其他防洪措施配合,确定水库的防洪库容及相应的防洪特征水位.3.3.2水库洪水调节计算是水库防洪水利计算的主要工作,其成果对水库的规划设计关系重大,应当选择合适的计算方法,并对基本资料要有足够重视.(1)对于一般的水库,特别是湖泊型水库,实际观测资料证明仅考虑静库容进行洪水调节计算已基本反映了实际情况,成果已较可靠,但要注意：1)计算时段长度按符合时段内入库流量与库水位近似呈直线变化的条件选定；2)当水库由几个分库连通组成时,应从偏于安全出发考虑连通渠道的过水能力,分别求出各分库的调洪最高水位.(2)动库容系指坝前水位水平面以上到实际水面之间的水体容积,亦称楔形库容.它参与调洪是客观实际,故当动库容占调洪库容比重较大时,宜加以考虑.特别是有的水库计入动库容后调洪最高水位还要高些,即此时动库容起的是负作用,不考虑是不安全的,这种情况多出现在较长的河道型水库,这时就应计入动库容的影响.在一般情况下,可采用简化的水文学方法进行动,静库容联合计算,但要注意：1)针对水库的具体情况,确定影响动库容的主要因素；2)考虑动库容查算的简化方法与参数确定,应根据库形及来水组合情况仔细分析研究确定；3)计算成果应与只考虑静库容的成果对比,井进行合理性分析确定.(3)河道型水库,特别是分支型的河道型水库,按一般的简化动库容调洪计算难以反映实际情况,如具备资料条件,宜采用非恒定流方法计算.并应注意：1)根据具体情况选择合适的差分格式,并相应确定计算时段,流段长度；2)各分段静库容曲线必须与总的静库容曲线相协调；3)糙率应采用实测洪水资料率定；4)应采用几种典型的实测洪水过程资料对计算模型加以验证,达到要求的精度后才能在设计中使用.另外,水库洪水调节计算还应注意以下两点：1)入库洪水与坝址洪水比较,前者为调洪的不利因素,故对于建库前天然河道槽蓄量较大的水库洪水调节计算,一般应采用入库设计洪水.如因资料条件不具备而采用坝址设计洪水时,要估计改为入库设计洪水后可能产生的影响,在应用洪水调节计算成果时留有余地；2)为考虑动库容调洪绘制的动库容曲线,其水面线推算应经过必要的检验.当水库是由几个部分库容连通组成时,应研究各部分库容可能联合调洪的关系和控制条件.3.3.3多沙河流发生大洪水时,泥沙量也是很大的,在水库调洪过程中,泥沙会有明显的冲淤,当其数量较大时,就可能影响到调洪成果,这与少沙河流是有明显不同的.因此,必要时应考虑这一因素进行洪水调节计算,这类专门方法已有一定研究,但应用时还应作必要的检验.3.3.4泄洪建筑物的泄水能力曲线准确与否对大坝安全关系很大,比较方案阶段,如尚不具备水工模型试验资料可采用经验数据按有关公式计算拟定,但对于重要的水库可行性研究的选定方案阶段及初步设计阶段,一般应要求有水工模型试验的资料.3.3.5关于电站泄量,可以计入泄洪能力的比例一般为2/3~4/5,但如果发生的洪水已使电站不能运行(如水头大于最大水头或小于最小水头,洪水标准超过厂房设计洪水标准等),则在进行这一洪水的凋洪计算时就不能计入电站的过水能力.至于船闸,灌溉引水渠首,一般过水能力不大,要用来泄洪需采取一定的工程措施,比较复杂,故通常不予考虑.3.3.6在设计阶段洪水调节计算中考虑水文预报,以往虽有先例,但应持特别慎重态度,一般仅在较大江河有优良的预报基础条件时才加以研究,确有把握时才在留有余地的条件下适当加以考虑.至于气象预报,目前的合格率还达不到要求,不能考虑.3.3.7水库洪水调节计算必须依据一定的洪水调度方式,才能使计算成果比较符合实际.在规划设计阶段,对洪水调度方式不可能作深入研究,可参考以下意见进行选择.(1)对防洪保护对象距水库较近,区间洪水较小的情况,可采取固定控制泄量调度方式,如防护对象标准不同,可采取分级控制泄量调度方式.(2)对防洪保护对象距水库较远,区间洪水较大的情况,若水库泄水传播到防洪控制点的时间小于区间洪水预报预见期及传播时间,可采取补偿凑泄的调度方式,否则宜采用按防洪控制站已出现的水文要素判别的错峰调度方式.(3)多沙河流上的防洪水库,拟定洪水调度方式应有利于保持库容能长期使用.例如：当滩库容占有较大比重时,水库调洪应主要针对设计防洪标准的洪水进行控泄,对一般洪水应尽快下泄,以尽量使滩库容少淤.(4)未承担下游防洪任务的水库,其洪水调度方式一般是库水位超过规定数值后即加大泄量或敞泄,但如不加限制,有可能出现最大下泄流量大于本次洪水发生在建库前的坝址最大流量,这就人为加大了洪灾.因此,必须规定水库总的最大下泄流量不能大于本次洪水发生在未建库情况下的坝址最大流量,并应在运行方式上加以规定落实.3.3.8采用分级控制泄量调度运用方式,判别条件的拟定十分重要.各级洪水调节计算都必须按统一的洪水调度方式进行,即大洪水的开始阶段小流量部分应按小洪水对待.而判别由小洪水的调度改变为大洪水的调度,必须按事先定好的数据与条件,不能随心所欲.判别条件以库水位最可靠,但判别较迟,有把握时亦可用入库流量判别.3.3.9水库防洪库容的确定是十分复杂的课题,牵涉到诸多因素.一般来说,很少有仅用水库来解决流域防洪问题的,总是要在整体的防洪安排下,采用堤防,河道整治,分蓄洪工程,水库等来共同达到一定的防洪标准.因此,在整体防洪标准确定后,要考虑下游允许泄量的可能变化,水库的调洪方式,以及防洪与兴利可能结合的程度,通过多方案比较,综合考虑各种因素后进行选择.有时,防洪标准还要进行论证,则要确定不同防洪标准的防洪库容,并相应求出其他指标,参与技术经济比较选定防洪标准.3.3.10对于低水头水利枢纽,往往采取来多少泄多少的调度方式,如果兴建后淹没的河槽蓄量较大,则实际上将使洪水加大,加重了下游的防洪负担.故必要时宜设置一部分防洪库容对洪水进行调节加以补偿.3.3.11一般情况下,防洪库容与兴利库容总希望结合使用,至少可把兴利设计枯水年汛后可以充蓄的那一部分库容作为防洪兴利重叠使用的库容,如不足,则还要安排专用的防洪库容.根据以上安排,确定各种防洪特征水位.具体参见9.1.2条说明.3.3.12分期防洪调度对促使防洪兴利结合,提高水库综合效益是很有好处的,在已成水库的运行管理中目前已作为主要的挖潜措施进行推广.在设计阶段,也有一些使用成功的例子,故在条件具备时也是可以考虑的.其中要特别注意的,就是分期时段划分及分期设计洪水的计算.但在实际工作中,有时计算的分期设计洪水均小于按全年最大取样计算的设计洪水,或有一个分期的设计洪水大于按年最大法取样计算的设计洪水,这在水库防洪规划与调度上是难以安排的,故规定主汛期宜采用按年最大法取样计算的设计洪水.另外,当下游防洪河段在不同季节而有不同的允许泄量,不同的预报预见期时,还可以结合这些条件计算拟定分期防洪库容和防洪限制水位.3.3.13水库泄洪建筑物关系到大坝安全及防洪效益的发挥,水利计算宜参与对其型式,尺寸及高程的选择.从枢纽布置上应当考虑：(1)如拦河坝为不允许溢流的土坝,堆石坝等当地材料坝,除有专门论证外,应设置开敞式溢洪道.(2)一般均宜设置部分泄洪底孔或中孔,泄洪底孔宜尽可能与排沙,放空底孔相结合.从防洪调度要求考虑,泄洪建筑物的规模宜作如下要求：(1)承担下游防洪任务的水库,在防洪限制水位时的泄洪能力,应不小于水库按下游防洪要求控泄的相应流量.(2)未承担下游防洪任务的水库,如因减少库区淹没的需要而设置汛期限制水位时,其相应的泄洪能力一般宜不小于所采用的库区移民洪水标准的洪峰流量.(3)泄洪闸的类型与启闭设备应适应洪水调度要求,如洪水陡涨陡落就要求闸门能快速启闭.3.3.14,3.3.15水库的设计洪水位及校核洪水位是大坝设计的主要依据.有关影响因素,在以上的条文说明中大都已经明确.对于洪水调节计算的起调水位的选取,正文的规定主要基于以下考虑：(1)设有防洪限制水位的水库,一般从此水位起调.但对于有的调节性能很高的水库,实际运行中蓄到防洪限制水位的机会可能很少,如果都从防洪限制水位起调,余地就留大了一些.但如要在设计中考虑这一情况不从防洪限制水位起调,必须十分慎重,要求作专门论证.(2)未承担防洪任务的水库,水位在正常蓄水位以下时一般不会泄洪,故应从正常蓄水位起调,但有时因地质,淹没,泄洪消能等原因需考虑增大调洪能力从而在正常蓄水位以下设汛期限制水位,则洪水调节计算显然应从此水位起调.(3)对于洪水组成复杂的水库又按补偿调度,则防洪库容的蓄水情况较难掌握,往往是只要库水位低于防洪高水位就要对下游补偿,故如在进行设计,校核洪水的洪水调节计算时计入了防洪库容的调蓄作用,往往不够可靠.在这种情况下,可以考虑不计防洪库容的作用,即直接以防洪高水位作为设计,校核洪水调洪计算的起调水位.实践证明,对于大部分水库来说从防洪高水位起调与从防洪限制水位起调比较,设计,校核洪水位增高并不很多,但却大大减少了实时防洪调度的难度与风险.3.4防洪工程系统3.4.1防洪系统中的堤防,分蓄洪工程,水库,河道整治等工程,应当根据整体防洪规划明确本工程的任务与标准,按照条文的规定,考虑相互结合,充分发挥各工程的效能来确定其规模和运行规则,以此作为研究防洪工程系统中工程运用的总原则.3.4.2服务于同一防洪系统中的防洪水库,防洪库容进行优化配置,可以提高水库群总体的综合效益.因此,有条件时宜进行这方面的研究,必要时对已成水库的防洪调度方式要进行调整.研究中,应根据洪水分布特点,确定各水库必须留出的最小防洪库容,各库最小防洪库容之和尚不满足总的要求时,则从防洪控制性能好与尽量对综合利用效益影响小等方面分析论证确定防洪库容分配方案.3.4.3水库群的洪水调节计算,要研究多种洪水典型,特别是不利的洪水典型,例如,库容小的河流来水偏大典型,以使得拟定的调度方式适应各种情况.水库群中的下级水库的洪水调节计算,特别是设计,校核洪水的洪水调节计算,是否考虑上游水库的调洪作用,要从洪水典型,洪水的组成与遭遇,洪水调度的可靠性等方面详细研究,确有把握时才能在留有足够余地条件下适当考虑.如果上游水库的设计标准低于本级,则在本级校核洪水调洪计算中要考虑上游水库在遇到超标准洪水时可能失事的溃决水体进入本级水库再进行调洪计算.如果发生这种情况的后果很严重,则应考虑提高上游水库的标准.3.4.4分洪后水面线一般是降低的,但有若干分洪区联合运用并进行"上吞下吐"时,可能会对局部水流产生壅高,这种情况要进行分析并对堤防的设计洪水位进行校核.3.4.5,3.4.6为了验算防洪工程系统是否满足了设计要求及阐明其效益,在规模及运用方式确定后,要根据整体设计洪水资料进行洪水演进计算.洪水演进计算方法的选择,可参照以下方面：(1)河道槽蓄量与出流有近似线性关系者,可采用这一关系或汇流系数法进行计算.(2)起端断面入流变化较大,明显影响计算河段水面坡降时,可按以入流为参数的河道槽蓄与出流量的关系进行计算.(3)计算河段下游有支流顶托或分流降落影响时,可按以顶托或降落因素为参数的河道槽蓄与出流量的关系进行计算.(4)对计算精度要求较高且具备较详细的水文,地形资料时,可采用非恒定流方法计算.无论采用哪种方法,均应采用实际洪水资料进行检验.4治涝工程的水利计算4.1设计排水流量4.1.1设计排水流量指满足一定治涝标准要求的排水河(沟)道的最大设计流量,是确定排水河(沟)道的重要参数之一,包括排涝流量及排渍流量.排渍流量指控制地下水位,防止作物受渍所需排除的地下水流量.最大排水流量是在排涝期产生的,当排渍流量较小时,排涝流量即排水流量.4.1.2降雨,流量资料比较全,计算精度要求较高的涝区可采用产流,汇流方法推算排涝流量.排涝模数经验公式及平均排除法的适用范围,参见条文说明4.1.4及4.1.5.4.1.3确定设计暴雨要合理拟定设计暴雨历时,设计暴雨量,设计雨型,设计净雨深等因素.(1)设计暴雨历时：应采用形成涝区最大排涝流量的降雨历时.它与涝区暴雨特性,面积,蓄涝区大小有关,一般为1~3d.当涝区面积,蓄涝区较大时,应采用较长的设计暴雨历时；反之采用较短的设计暴雨历时.根据我国华北平原地区的实际资料分析,100~500km2的涝区,最大排涝流量主要由一日暴雨形成；500~5000km2的涝区,由三日暴雨形成.(2)设计暴雨量：可采用典型年法或频率法确定.当涝区面积较大时,应采用面设计暴雨量；面积较小时,可采用点设计暴雨量.按典型年法确定设计暴雨量,可以取涝灾较严重年份的实际雨量作为设计雨量；或选择降雨时空分布符合涝区基本降雨规律的典型年雨量.频率法以涝区雨量频率曲线为依据,取相当于治涝标准的雨量为设计暴雨量.(3)设计雨型：首先考虑治涝工程的安全性,适当照顾代表性.一般应考虑出现机会多,雨峰稍偏后,雨量集中并尽可能接近设计暴雨量的雨型.(4)设计净雨深：旱作物一般采用降雨径流相关法,水稻可采用扣损法.4.1.4设计排涝流量与涝区暴雨,涝区面积,河网密度,排水河(沟)道坡降,植被情况,土壤质地等多种因素有关.对于较大面积的涝区,宜考虑上述因素采用产流,汇流方法精确计算.对坡水地区的骨干排水河道,一般采用由实测暴雨径流资料分析率定的排涝模数经验公式估算.4.1.5排田的设计排涝流量宜按排涝天数期间平均排除净雨深至作物允许的耐淹水深(旱作物一般可考虑排干)以下为原则进行计算.平均排除法适用于田间排水沟,对河网地区也可用于支沟和干沟的设计.农田积水深度和积水历时超过农作物的耐淹水深及耐淹历时,就会导致作物减产.为了保证农作物不减产,排涝天数以不超过作物允许的耐淹历时为宜.我国各地区几乎均采用1~5d的排涝天数,根据表4.1.5所列几种农作物的耐淹历时及耐淹水深可见,排涝天数旱作物一般以1~3d,水稻以3~5d为宜.表4.1.5几种农作物耐淹历时及水深作物生长期耐淹历时(d)耐淹水深(cm)水稻分蘖,拔节,孕穗,乳熟2~35~78~106~1015~2020小麦分蘖~成熟110棉花开花,结铃1~25~10玉米抽雄期孕穗,灌浆期成熟期1~1.522~38~128~1210~15大豆开花期2~37~10春谷孕穗期成熟期12~310~1510~15甘薯2~37~10高梁孕穗期灌浆期乳熟期＜56~78~10＜304.1.6影响排涝流量的因素较多,为了避免计算成果出现不合理现象,需要用实测资料及有关成果对计算的排涝流量进行检验.4.1.7涝区由于修建骨干排水河道,干,支,斗,农排水沟网,蓄涝区,以及各种治涝工程,必将改变产流,汇流条件,当其变化明显时,应考虑这些变化对排涝流量的影响.4.1.8排渍流量亦称地下水排水流量,随地下水位的升降而变化,与诸多因素有关,按常用公式计算.缺乏资料地区,一般可根据我国情况提出的经验地下水排水模数(表4.1.8)计算排渍流量.对于盐碱地冲洗改良的情况,应按洗盐排水的要求来确定,此时地下水排水模数一般较大,如山东打渔张灌区洗盐时的实际地下水排水模数为0.021~0.103m3/(km2.s).表4.1.8地下水排水模数土壤轻沙壤土中壤土重壤土,粘土地下水排水模数［m3/(km2.s)］0.03~0.040.02~0.030.01~0.024.2排水河道4.2.1~4.2.3关于排水河(沟)道设计水位,排渍水位及排水河道的排水断面,本规范只提出应遵循的主要原则,具体按《灌溉排水渠系设计规范》(SDJ217-84)执行.4.3排水闸4.3.1对无蓄涝区或蓄涝区很小的排水闸,由于无调蓄作用,故排水闸的设汁排水流量可直接采用排水河道设计排水流量.对有较大蓄涝区的排水闸,可根据拟定的排水运行方式,通过蓄涝区的蓄排涝演算推求设计排水流量.4.3.2对无蓄涝区或蓄涝区很小的排水闸,因无调节作用,排水闸的水位不可能高于排水河道或引河的水位,故排水闸设计水位可采用排水河道或引河的设计水位.对有蓄涝区的排水闸,排水闸内最高蓄水位为蓄涝区设计蓄水位,故排水闸闸上设计水位应采用蓄涝区设计蓄涝水位.4.3.3汛期有抢排要求的排水闸,为了最大限度地抢排涝水,,总是在承泄区水位退落到略低于闸上(闸内)水位时开闸,以抓住承泄区水位短暂回落的有利时机排水,一般以0.1~0.2m的排水闸落差计算抢排流量.为了满足冬春季耕作要求需在枯水期经常性排水的排水闸,由于承泄区(闸下)枯水期水位比较稳定,一般按承泄区多年枯水期平均水位确定闸下设计水位.4.3.4当排水闸设计排水流量及闸上,下设计水位确定后,即可据以确定闸底高程和闸孔宽度.闸底高程和闸孔宽度除考虑河道地形条件外,还应考虑综合利用各部门的要求.一般较高的闸底需要较大的闸宽,反之需要较小的闸宽,应通过方案比较,合理确定闸底高程及闸孔宽度.确定闸底高程及闸孔宽度还要考虑下游消能防冲问题,单宽流量过大,会造成下游消能防冲的困难.根据实践经验,在防冲消能条件允许下,以选择较大的单宽流量比较经济.4.3.5可行性研究方案比较阶段,取相应于治涝标准的典型年进行蓄排涝计算以确定排水闸规模,可以节约大量计算时间.由于典型年不能很好反映涝区涝水量与承泄区水位组合遭遇的各种可能情况,因此,在初步设计阶段,需要采用长系列实际的涝区涝水过程及承泄区水位过程进行蓄排涝计算才能取得较满意的结果.4.4排水泵站4.4.1按条文说明4.1.2~4.1.8,以及条文说明4.5.6执行,分别求出排涝区设计排水流量及排蓄涝区的设计排水流量,然后再取两者中的最大值作为排水泵站的设计排水流量.如排水泵站只排涝区涝水或排蓄涝区积水时,则按排水泵站的排水任务分别确定设计排水流量.4.4.2~4.4.4按《泵站技术规范》(SD204-86)设计分册,以及《泵站技术规范》(SD204-86)设计分册(条文说明)中有关条文及条文说明执行.4.4.5对有闸控制闸站结合的蓄涝区,当汛期承泄区水位短期回落时,应充分考虑自流抢排涝水,以减小排水泵站的规模或运行电费.4.4.6电力排水泵站运用比机械排水泵站可靠,故前者开机小时高于后者.泵站采用较低的开机小时,可保证运行更加安全.4.4.7按《泵站技术规范》(SD204-86)设计分册,以及《泵站技术规范》(SD204-86)设计分册(条文说明)中有关条文及条文说明执行.4.5承泄区与蓄涝区4.5.1我国大多数涝区一般以江河,湖泊,海域作为承泄区.承泄区选择应尽量满足以下要求：①具有足够的输水能力及容蓄能力,以确保排泄或容纳由涝区排出的涝水.②应位于涝区最低处,并有适宜的排水出口,以争取有较大的自排面积.③排水河道在承泄区入口处需要稳定的岸坡,并尽量避免排水河道出口处产生淤积,以保证排水出口水流畅通.江河承泄区水位变化快,湖泊承泄区水位变化缓慢,海域承泄区水位呈周期性变化,在选承泄区设计水位时,应考虑上述特点,并根据涝区暴雨与承泄区遭遇的可能性确定.当遭遇的可能性较大时,可采用相应于治涝设计标准的承泄区水位；当遭遇的可能性不大时,各地可根据具体情况决定.例如广东,江西省采用年最高水位的多年平均值,湖北,安徽,江苏,福建等省采用汛期平均水位或最高水位等等.当采用设计典型涝水过程线进行排涝计算时,可采用相应典型年的承泄区水位过程.海域或感潮河段的承泄区设计水位,原则上可采用上述设计外水位的确定方法,取各年排涝期内的高潮位与低潮位,按排涝天数的平均值(即半潮水位)作频率计算,以相应于治涝设计标准的潮位作为设计潮位,其对应的连续平均高潮位的潮型作为设计潮位过程线.我国涝区大多利用江河,湖泊作为承泄区,汛期大量涝水排出,使承泄区水位抬高,高水位持续时间延长,对排水不利.据分析,洞庭湖装机43.5万kW,江汉平原装机65万kW,如果50%机组同步开机,将增加江湖流量6000m3/s以上,约抬高武汉关水位0.7m左右.1991年7月4日至8月4日期间江汉平原动用30~40万kW的电排,排水流量4000~4700m3/s,估计抬高武汉关水位约0.6m左右.因此在确定承泄区设计水位时应考虑涝区排水对承泄区水位拥高的影响.4.5.2排水系统与承泄区的联接方式有以下几种情况.4.5.2.1畅排情况：当排水出口设计水位等于或高于该处承泄区设计水位时,可采用排水闸或涵洞联接.4.5.2.2顶托情况：当排水出口设计水位低于该处承泄区设计水位时,排水出口将受顶托,其联接有以下几种方式.(1)建排水闸：汛期排水系统出口设计水位高于承泄区设计水位时可采用排水闸联接.(2)建排水站与排水闸：汛期排水系统设计水位长期低于承泄区设计水位,应以修建排水站为主,并配合修建排水闸利用承泄区水位短期回落期间抢排,以降低排水站规模,在枯水期还可利用排水闸自流排水.(3)修回水堤：排水河(沟)道受顶托影响较轻时,可在排水沟两侧修回水堤.回水影响范围以外的涝水可自排入承泄区；回水影响范围内不能自排的涝水,可建小型排水站抽排入排水河(沟)道.(4)下延排水出口：当承泄区河道下游水位较低时,可考虑下延排水系统出口,争取扩大自流排水范围.4.5.3涝区可利用天然湖泊,江河,海域,沟渠,或人工形成的湖泊洼地作为蓄涝区调蓄涝水削减排涝最大流量,以减少治涝工程规模.根据我国南方地区的经验,如长江中下游圩垸区水面率约5%左右,湖南洞庭湖区规划要求涝区水面率为10%~15%,水面率一般以10%左右比较合适.水域广阔的涝区水面率可以大一些,水域较小或需采用人工开辟水域的涝区,其水面率可以小一些,对重要的大型涝区,应通过技术经济比较或优化方法合理论证选择水面率.4.5.4蓄涝区正常蓄水位与死水位是确定排水工程设计水位的依据,应考虑各种有关条件慎重选定.在确定正常蓄水位与死水位时,应考虑蓄涝区正常蓄水位与死水位之间的蓄涝容积能否满足削减排涝流量的要求.有防渍要求的地区,一般要求雨后及灌水后地下水位在作物耐渍时间以内下降到作物耐渍深度以下.当蓄涝区死水位长期高于耐渍深度时会引起作物受渍减产,作物耐渍时间及耐渍深度,可根据当地气候,土壤,作物种类,生育阶段,农业技术措施,以及作物丰产经验与试验资料确定.表4.5.4-1列出几种主要作物耐渍深度和时间.改良盐碱土和防治土壤次生盐碱化的地区,返盐季节应控制地下水位到地下水临界深度以下.当蓄涝区死水位长期高出地下水临界深度时,就会引起耕作层土壤盐碱化,必须慎重.地下水临界深度应根据当地气候(主要是降雨和蒸发),土壤(主要是土壤质地),地下水矿化度,灌排条件和农业措施(耕作,施肥)等因素,以及实际调查和观测资料确定.无资料地区,可参照地下水临界深度有关经验数据确定,见表4.5.4-2.表4.5.4-1几种旱作物耐渍深度作物生长期短期允许的耐渍深度(m)要求雨后地下水位降低至允许耐渍深度的时间(d)小麦生长前期生长后期0.81.0158玉米孕穗至灌浆0.4~0.53~4棉花开花结铃期0.4~0.50.73~47高梁开花期0.3~0.412~15甘薯0.5~0.67~8大豆开花期0.3~0.410~12表4.5.4-2地下水临界深度参考值地下水矿化度(g/L)沙土(m)沙壤土(m)粘壤土(m)粘土(m)1~31.4~1.61.8~2.11.5~1.81.2~1.93~51.6~1.82.1~2.21.8~2.01.2~2.15~81.8~1.92.2~2.42.0~2.21.4~2.34.5.5有闸控制的蓄涝区,运用方式灵活,可以有计划地根据实际情况及要求进行运用.汛期由于承泄区水位比较高,主要作用是利用承泄区水位短暂回落期间抢排,适当腾空蓄涝区容积,以充分发挥蓄涝区的作用削减最大排水流量.非汛期承泄水位已降低,有利于开闸排水以满足各方面的要求.4.5.6蓄涝区有一定的调蓄容积,应首先拟定设计暴雨,通过产流,汇流方法求出涝水量过程线.对有闸情况,按拟定的运用方式进行蓄涝区的调蓄计算,求出排水流量过程线,并以其中最大流量作为设计排水流量.对无闸的情况,按自然滞蓄方式求出排水流量过程线,然后以其中最大流量作为设计排水流量.5灌溉工程的水利计算5.1灌溉用水量5.1.1灌溉用水量及用水过程是灌溉水利计算的基本依据,应按不同的设计水平年分别提出灌溉用水量系列.要求具备足够的基本资料,灌溉用水量系列应与河流来水量系列同步,以便于进行灌溉水量平衡计算.具体按《灌溉排水渠系设计规范》(SDJ217-84)执行.5.1.2农作物灌溉制度指播种前及全生育期内的灌水次数,灌水时间,灌水定额和灌溉定额,是确定灌溉用水量的依据.具体按《灌溉排水渠系设计规范》(SDJ217-84)执行.5.1.3关于渠系水利用系数,《水利水电工程水利动能设计规范》(SDJ11-77)及《灌溉排水渠系设计规范》(SDJ217-84)已作了具体规定,表5.1.3可供参考.表5.1.3自流灌区渠系水利用系数灌溉面积(万亩)渠系水利用系数小于30＞0.6530~100＞0.60大于100＞0.55据调查,我国部分灌区规划设计所采用的渠系水利用系数尚未达到表5.1.3规定的标准.大部分大中型灌区实际的渠系水利用系数均达不到设计的渠系水利用系数.一些严重缺水的省区,渠系水利用系数只有0.4左右.总的来说,渠系水利用系数偏低的原因是多方面的,主要原因是渠道衬砌率较低,防渗措施较落后,施工质量有缺陷,部分渠道被毁,配套不齐等.所以,尽管上述规范规定的渠系水利用系数已推行多年,但从目前实际情况看仍然是比较先进的,不宜再行提高标准.我国从70年代开始已重视和推广渠道防渗措施,逐步提出-些新的渠道防渗方法和材料,积累了一些经验.今后只要进一步重视渠道衬砌,采取先进的防渗措施,提高渠系水利用系数逐步达到表5.1.3规定标准是可能的.建议继续执行表5.1.3规定的渠系水利用系数,这对推进渠道防渗措施的实施,充分利用水资源具有积极意义.5.2引水枢纽5.2.1当河流流量较丰(如大江大河),河流流量及水位均能满足灌溉引水要求时,一般采用无坝引水.无坝引水灌溉的设计引水流量,应根据灌区长系列灌溉用水量过程(一般以5日或10日或月作为计算时段),每年取灌溉季节中约20~30d左右的平均最大灌溉流量作为该年的灌溉最大引水流量,据此进行频率分析,选出符合灌溉设计保证率的最大引水流量作为设计引水流量.当河流流量能满足灌溉用水要求,而河流水位较低,不能满足灌溉引水高程要求时,应采用有坝(闸)引水.有坝(闸)引水灌溉的设计引水流量,应根据长系列各年河流来水流量及灌溉用水流量过程,按同一时段进行对比,其中灌溉引水量大于来水量的时段为破坏时段,据此可求出破坏年数及灌溉保证率.当灌溉保证率与灌溉设计保证率不一致时,应调整灌溉面积或作物组成,重新计算灌溉用水量过程,再重复上述计算,直至两者一致时为止.然后,取保证年份中最大平均(约20~30d平均)灌溉流量为设计引水流量.当具备基本资料时,应采用长系列法计算设计引水流量.仅当缺乏资料而需要通过间接方法计算河流来水量及灌溉用水量时,才允许采用代表年法进行计算.由于代表年的选择具有一定的偶然性,一般应根据实际情况多选几个代表年进行分析计算设计引水流量.在确定设计引水流量时,要考虑引水枢纽多年平均引水总量与多年平均河流来水总量的比值,该比值称为引水枢纽的引水率.若引水率过高,将会引起下游河道流量减少,挟沙量增高,以致超过水流输沙能力而可能造成下游河道的严重淤积.对于多沙河流,有条件时应通过模型试验确定适宜的引水率.5.2.2农作物整个生育期都需要进行灌溉,任何一个生育期,只要缺乏足够的水量都会引起减产,因此在计算灌溉设计保证率时,不宜以历时表示,一般应以水利年度为计算单位.关于水利年度的选择,应包括完整的灌溉季节.若硬性将一个灌溉季节划分为两个水利年度,则一个灌溉季节供水不足,就会得出破坏两年的错误结论.5.2.3无坝引水进水闸的闸前设计水位,应每年选取灌溉季节中的最低旬(或二旬)平均水位,通过频率分析求出相应于灌溉设计保证率的水位作为闸前设计水位.若进水闸引水流速引起的水面降落较大时,还应考虑由于引水所造成的水面降落.闸前水面降落一般可采用经验公式进行计算.对于大江大河,当引水流量较小时,水位降落一般较小,可忽略不计.无坝和有坝进水闸的过闸设计水头一般可采用0.1~0.3m.5.2.4无坝或有坝(闸)引水枢纽进水闸闸后灌溉引水渠首水位,一般要求按能控制大部分灌区自流灌溉的原则确定.当灌区不能实现大部分自流灌溉时,可考虑缩小灌区范围或采取部分自流与部分提灌相结合的灌溉方案,也可采用有坝(闸)引水或将引水枢纽位置上移等方式加以解决,具体方式可通过技术经济比较分析确定.5.2.5在确定进水闸闸底板高程和闸孔净宽时,要考虑它们之间的相互影响关系.在满足灌区高程控制要求的前提下,对于相同的闸前,闸后设计水位,设计引水流量,若闸底板高程定得低些,闸孔净宽可小一些；相反,若闸底板高程定得高,则闸孔净宽就增大.计算时要根据建闸地形,地质条件等综合考虑,通过反复比较以确定经济合理的闸孔尺寸.过闸单宽流量,可视进水闸前后水位差,闸后渠道水深,闸址地基土壤性质,以及闸的规模等因素而定.过闸单宽流量通常应稍大于渠道单宽流量,但亦不宜过大,-般不宜超过10m3/(s.m).当灌溉季节不止一个,如有春灌,夏灌,秋灌等灌溉季节时,由于各季节的河流水位,来水量和灌溉用水量均不相同,需要分别针对几个灌溉季节进行进水闸尺寸的分析计算,然后取其中不利的组合方案作为设计依据.5.3灌溉水库5.3.1通过灌溉水库径流调节计算确定调节库容,灌溉面积和灌溉设计保证率三者之间的关系,据此可以进行多方案比较,以达到合理选择工程规模及特征值的目的.5.3.2灌溉设计保证率应按水利年度进行计算.在绘制灌溉调度图时,调度年度应采用水利年度.5.3.3灌溉水库要根据河流来水量及灌溉用水量进行调节计算.河流来水量与灌溉用水量视流域与灌区是否处于相同气候区而存在着不同的相关关系.根据我国20多个灌溉水库的分析,河流年来水量与年灌溉用水量呈负相关关系,相关系数在-0.8~0之间,平均约为-0.47.而且历年灌溉用水量及年内分配都是变化的,年来水量与灌溉用水量时空组合关系存在多变性.根据这种特点,灌溉水库要考虑按变动供水方式进行调节计算.计算方法的选用和成果评定方法参见附录A.5.3.4当具备长系列来水量及灌溉用水量资料时,调度图应根据长系列资料计算.一般应采用逆时序调节计算方法连续计算求出历年逐月(或旬)的库水位过程,取灌溉设计保证率以内各年份中各月(或旬)的上包线为防破坏线；再对全部破坏年份按满足特枯水年灌溉用水量的要求进行逆时序调节计算,求出各月(或旬)的上包线作为降低供水线.当降低供水线高于防破坏线时,要减少特枯水年的灌溉用水量,使降低供水线低于防破坏线.对这种情况,应通过分析比较研究合理的保证供水区及降低供水区.对于选定方案,要研究灌溉设计保证率以外特枯年的灌溉供水量,一般应本着挖掘灌区水源潜力,节约用水,降低作物用水量或减少灌溉面积的原则通过方案比较确定.水库径流调节计算所选定的灌溉设计保证率及特枯年灌溉供水量是比较理想化的成果,需要按水库调度图进行调节计算,以进一步检验成果的合理性,必要时应进一步修改水库调度图及计算成果.5.4提灌泵站5.4.1~5.4.4按《泵站技术规范SD204-86》设计分册,以及《泵站技术规范SD204-86》设计分册(条文说明)中有关条文及条文说明执行.5.4.5电力提灌泵站运用比机械提灌泵站可靠,故前者开机小时高于后者.泵站采用较低的开机小时,可保证运行更加安全.5.4.6按《泵站技术规范SD204-86》设计分册,以及《泵站技术规范SD204-86》设计分册(条文说明)中有关条文及条文说明执行.5.5灌溉工程系统5.5.1蓄,引,提灌溉系统由于地形条件,水源分布,工程布局及运用方式比较复杂,水利计算的一般原则为：(1)充分利用系统内引水工程,塘堰,水库拦截当地及灌区外的水资源进行灌溉.(2)灌溉季节来水首先灌田,其多余水量及非灌溉季节的来水尽量充蓄塘堰及水库.(3)骨干水库主要补充引水工程,塘堰及中小型水库供水之不足,在系统中起灌溉补偿调节作用.(4)部分零星高地利用提灌站提水灌溉.5.5.2灌区情况十分复杂,可因地制宜先分区进行调节计算.分区调节计算时首先利用引水枢纽的引水,坡面径流,塘堰,低库进行灌溉,再利用高库灌溉供水.当高库供水后仍有余水时,应用于充蓄低处塘堰,不可随便弃水.在分区调节基础上,再求出全区的缺水过程作为骨干水库调节计算的供水过程.骨干水库的调节计算与单一水库调节计算方法相同.5.5.3蓄,引,提灌溉系统由于各地情况差异较大,一般按离水源近的灌溉工程,调节程度低,弃水多的工程,小型工程,引水工程先供水的原则确定运用方式.6城镇供水工程的水利计算6.1城镇用水预测6.1.1将城镇用水量划为三部分,有利于用水现状的统计和发展规划的推算,工业企业用水的主要影响因素为工业企业的发展规划和考虑节水措施的单位产值的用水量等；居民生活用水的主要影响因素为人口的增长和考虑生活水平的提高的人均用水定额；公共设施与环境用水的主要影响因素为城镇建设规划及用水定额等.水厂自用水量可根据统计资料分析确定,如无资料可采用用水户总用水量的5%~10%.自水源至用水户的水量损失也可根据统计分析确定,如无资料一般可采用用水户总用量的10%.当水源至水厂用渠道输水时,应另计算渠道水量损失.6.1.2供水工程的设计水平年,应根据工程规模与特点拟定,并尽可能与国家经济发展规划的分界年份相一致.一般应包括现状和规划两个水平年.对规模大,发挥效益过程长的重要供水工程,应拟定现状,近期与远景三个水平年.调查历史与现状用水状况,是为了分析用水的增长趋势,弄清用水量与各项影响因素之间的相互关系.拟定规划水平年的用水量时,应考虑今后影响用水增长的各主要因素的变化.6.1.3采用趋势法时,必须要有足够长的可靠的历年用水量实际资料,且用水量增长具有较好的规律性(用水量递增率呈现平稳,上升或下降).采用单位用水定额法推算时,应有社会与经济长远发展规划作依据,用水定额应与规划水平年时经济发展水平,居民生活水平,以及用水管理水平相适应.规划用水定额可在分析现状用水定额基础上,考虑今后的可能变化后拟定.6.1.4对不同调节能力的供水工程,规定编制不同统计计算时段的用水过程,以与所采用的调节计算(水量平衡)方法相一致.规划水平年的年用水过程和年内最大用水日的用水过程可根据未来工业,居民生活和公用设施三者用水结构的变化,对现状用水过程修正拟定.6.1.5已建和在建供水工程供水能力核定,应考虑来水变化,水库泥沙淤积,河势变化等因素对供水能力的影响.设计供水工程与其他拟建供水工程总体规划供水量分配,应综合考虑工程条件,投资,运行费用,以及调度运用灵活性等因素,经分析论证后确定.6.2供水水库6.2.1供水水库特征水位,取水建筑物尺寸,取水高程应通过多方案比较,经综合分析论证确定.供水水库调节成果应为计算各方案的供水效益提供依据.6.2.2供水水库调节计算方法及应用时需注意的有关问题参见附录A.6.2.3编制供水调度图的目的是：①据此对选定方案的径流调节成果进行复核计算；②指导以后的水库运行调度设计.增设加大供水区的条件是：①用水地区可扩大用水规模；②用水地区有反调节水库.调度图编制方法：①当引水工程在水库下游时,引水流量取决于水库调节下泄流量,可采用类似发电水库调度图编制方法；②当引水工程位于水库内或水库上下游都有供水要求时,可拟定多组调度线经试算后确定.6.2.4设计水库与其他水源的联合调度运用方案应经过比选后确定.选定的调度方案应是满足供水保证率要求下供水量较大的方案.各水源工程的供水顺序和供水方式确定的原则一般为：①充分发挥已建水源工程的供水作用；②调节性能差的水源工程先供水；③地下水的开采量和开采强度要适度.6.3引水工程6.3.1城镇用水季节性变化一般不如河道径流变化大,且两者有一定的同步性,一般是枯水季节的供水要求控制引水工程的规模,因此无坝引水时,可采用引水闸(涵)前河道的年最低旬或日水位频率曲线推算引水闸(涵)前设计水位.采用旬平均水位还是日平均水位应根据用水对象的重要性而定.

引水后河道内的水位降落以及闸前引渠内水面比降可采用一般水力学方法或经验公式计算.6.3.2有坝引水时,拦河闸(坝)的设计水位影响拦河闸(坝)和引水闸(涵)的规模,应通过方案比较选定,通过调节计算为各方案供水效益计算提供依据.6.3.3河道内的年最低旬或日平均水位频率曲线一般可采用经验频率曲线.当因河道变化影响实测水位资料时,应对水位进行改正,以保持资料的一致性.当用邻近站实测资料推算引水闸前河道内水位时,应补充实测水面线(用水力学方法推算)或补充观测引水闸前河道内水位(用水位相关法推算).6.3.4无论无坝引水或有坝引水,在计算引水流量时,都应充分考虑下游工农业,生活,航运和环境以及避免河道淤积而必须下泄的流量.无坝引水时,可能从河道引取的流量占河道流量的比例,还取决于引水河段的河势,河势有利则可能引取的流量比例较大.可能从河道引取的流量比例,一般可参照相似河段,采用经验公式估算.当引取流量占河道流量比例较大时,必须充分论证,必要时应通过模型试验确定.6.4泵站工程6.4.1当泵站从河道取水时,用于确定进水池设计水位的年最低日平均水位频率曲线可根据河道实测长系列水位资料计算.当从水库取水时,该曲线应根据水库调节计算得到的长系列库水位统计推算.6.4.2当泵站从河道取水时,设计最高水位可用下述方法拟定：(1)泵站站址处有足够长的实测或推算得到的洪水位资料时,可直接用洪水位资料统计计算年最高日平均水位频率曲线,根据设计洪水频率推求设计最高水位.(2)当洪水位资料系列较短但有洪峰流量资料时,可用适线法统计计算年最大日平均洪峰流量频率曲线,根据水位流量关系曲线与设计洪水频率曲线推算设计最高水位.当泵站从水库取水时,设计最高水位可用下述方法拟定：(1)泵站位于近坝段时,可取正常蓄水位与相应设计标准的调洪最高水位中的较高值作为设计最高水位.(2)泵站位于库尾段时,应根据调洪成果,采用推算水库回水方法确定设计最高水位.6.4.3当泵站从河道取水,采用历史上出现的最低日平均水位作为设计最低水位时,要有足够长的实测或推算得到的水位系列作依据.当泵站从水库取水而水库设计有极限死水位(低于正常死水位)时,可采用此水位作为进水池设计最低水位.6.4.4由于泵站出水端即是与其衔接的建筑物或设施的进水端,两者的设计水位必须协调一致.6.4.5泵站出水池的水位变幅一般较小,在实际运行中扬程的变化主要取决于进水池水位的变化,因此可采用根据水源水位变化情况来确定设计扬程.7水电站的水利计算7.1单一水电站7.1.1水电站水利计算系研究各种调节性能的水电站的工作情况,确定其能量指标的专门的水利计算,目的是求出一定工程规模和设计保证率下电站的保证出力及多年平均发电量,并求出其动力设备的工作状况和运行参数,为水能规划中选择水电站设计保证率,论证供电范围,拟定设计水平年,确定电站规模及机组特征值,制定运行方式和水库调度规程,阐明工程技术经济条件提供依据.7.1.2参见附录A,年及多年径流调节计算.7.1.3计算起点应根据水库不同调节性能分别确定.对于多年调节水库可选择连续丰水年的丰水季末从正常蓄水位开始计算,或选择连续枯水年的枯水季末从死水位开始计算,按顺时序计算至终点水位等于起点水位；对于年调节水库,可从系列第一年的丰水季初和死水位开始计算,顺时序计算至最后一年的枯水季末和库水位消落至死水位为止.7.1.4机组原型效率,又称真机效率,系根据厂家提供的机组模型效率换算得来的,为简化计算可用平均工况的效率作为出力计算的依据；出力系数系指9.81与机组效率的乘积,可根据机组机型,单机容量及制造厂家等条件,选用一经验值作为计算依据.河床式和坝后式水电站可按平均出力计算水头损失,对于长距离有压引水式电站,应按机组运行不同工况分别确定水头损失.7.1.5关于计算时段,对于年及多年调节水库一般汛期取旬,枯水期取月.对于某些低水头,大流量的水电站,汛期预想出力变幅较大时,应以五日或日为计算时段；对于无调节和日调节水电站,应以日为计算时段；当日调节或无调节电站在年或多年调节水库下游,区间来水比重不大时,也可以月或旬作为计算时段.7.1.6水电站保证出力系指符合设计保证率要求的供水期平均出力.对于年调节水电站,可以设计保证率年份洪水期的平均出力为水电站保证出力；对于多年调节水电站,其供水段可能包含几个枯水年份,计算时应先按年为单位进行统计,再以设汁保证率年份的平均出力为水电站保证出力；日调节或无调节水电站系以日为统计单位,可以符合设计保证率的日平均出力为水电站保证出力.7.1.7水电站预想出力系由计算时段的平均水头和机组出力限制曲线确定,它是水电站参加系统电力电量平衡的重要指标,直接反映了设计水电站遭遇不同水文情况的容量效益.对于中低水头,大流量电站,丰水期预想出力大幅度下降,直接影响机组尺寸的经济合理选择,因此在设计阶段应注意与有关专业结合研究确定设计方案和其容量效益.7.1.8水电站多年平均发电量,是衡量设计水电站电量效益的重要指标.在装机容量未确定前,应提供不同装机容量和多年平均发电量的关系曲线,作为选择装机容量的依据；当装机容量和机组机型选定后,应重新复核选定方案的多年平均发电最.7.1.9水电站年平均弃水调峰电能,系指设计水电站在其经济寿命期(50年)内,因弃水调峰损失的年平均电能,影响因素包括长期的系统负荷水平,负荷特性,电源组成,设计水电站工作位置和遭遇的水文情况的组合,不仅计算繁琐,并且目前尚无成熟的方法.通常多通过设计水电站在经济寿命期内代表年的电力电量平衡计算,估算可能产生的年平均弃水调峰电能,并调查系统内其装机规模,调节性能与设计水电站相类似的现有水电站实际弃水电能,经综合分析确定.7.1.10水电站的特征水头是水电站机组设备选型的重要参数,它既要概括多年运行中所遭遇的时段平均工况,还要概括可能遭遇的极限运行工况.拟定时,可参用下述方法：(1)最大工作水头：一般为正常蓄水位和发保证出力时相应的下游尾水位之差.若水电站担负日调节任务,应选取日调节中最小出力计算下游尾水位；若水库下游有防洪任务,应用防洪调度过程中可能出现的最大水头校核,取较大值为最大工作水头.最大水头计算一般不考虑输水水头损失,对于引水式电站可按遭遇小流量的工况计算输水水头损失,留有余地确定.(2)最小工作水头：-般为死水位和电站最大过水能力相应的下游尾水位之差,并按遭遇大流量的工况扣除输水水头损失.对低水头电站,应研究洪水期可能出现的最小水头.选择水轮机时应考虑这时机组仍能够工作.(3)算术平均水头：长系列计算成果中各计算时段平均水头的算术平均值.(4)加权平均水头：取长系列计算成果中各计算时段平均水头与平均出力乘积之和,与各计算时段平均出力之和的比值.7.1.11水电站遭遇设计保证率以外的枯水时期,水电站的运用一般宜采用均匀破坏的方式,以减少系统维持电力供需平衡的负担,并可减少系统备用容量的设置,节省系统支出.对于一般水电站可采用保证出力打一折扣(如8折)的方式确定破坏期出力,对于承担系统调峰,调频的大型主力电站,可将它移至系统日负荷图上部工作求得能基本发挥其容量效益所需日平均出力,并参考此值确定破坏期运行出力.7.1.12根据长系列径流资料,按拟定的水库调度图要求,进行复核,主要检验内容为：(1)统计电站保证出力,预想出力不足的历时,以检查供电可靠性.(2)检查设计保证率以外年份的出力降低程度.(3)检查电站遭遇丰水