水庫防洪計(jì)計(jì)算與調(diào)度度水庫的調(diào)洪作用及防洪措施水庫調(diào)洪計(jì)算的原理和方法水庫的防洪計(jì)算水庫的防洪調(diào)度12341、水庫的調(diào)調(diào)洪作用及及防洪措施施1.1防洪設(shè)計(jì)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)水工建筑物物的設(shè)計(jì)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)取決于于建筑物的的等級，并并分為正常常運(yùn)用和非非常運(yùn)用兩兩種情況。。防洪設(shè)計(jì)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)擬定定后，就可可據(jù)此選定定相應(yīng)的設(shè)設(shè)計(jì)洪水，，以作為調(diào)調(diào)洪計(jì)算的的依據(jù)。根據(jù)“水利利動能設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范”和和“水利水水電樞紐工工程等級劃劃分及設(shè)計(jì)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)”。。水庫本身身設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)如表1.1所示。下游游防護(hù)對象象的防洪標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)如表1.2所示。庫容（億m3）10以上10～11～0.10.1～0.001規(guī)模大（1）型大（2）型中型小型設(shè)計(jì)重現(xiàn)期（年）2000～500500～100100～5050～20校核重現(xiàn)期（年）10000～50005000～10001000～500500～200防護(hù)對象防洪標(biāo)準(zhǔn)城鎮(zhèn)工礦區(qū)農(nóng)田面積（萬畝）重現(xiàn)期（年）頻率（%）特別重要城市特別重要工礦區(qū)>500>100<1重要城市重要工礦區(qū)100～50050～1002～1中等城市中等工礦區(qū)30～10020～505～2一般城市一般工礦區(qū)<3010～2010～5表1.1水庫本身設(shè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)表1.2下游防護(hù)對對象的防洪洪標(biāo)準(zhǔn)1.2洪水的特點(diǎn)點(diǎn)及防洪措措施1、洪水的特特點(diǎn)洪水一般是是指河、湖湖、海所含含水體上漲漲，超過常常規(guī)水位的的水流現(xiàn)象象。天然河道中中，某些年年份由于水水文氣象的的不利影響響，使汛期期（或其他他季節(jié)）河河中流量超超過河槽的的宣泄能力力而泛濫兩兩岸，即形形成所謂的的洪災(zāi)。洪洪水有下面面幾個(gè)特性性：（1）形狀、大大小、持續(xù)續(xù)時(shí)間的多多變性。（2）是一種不不穩(wěn)定流運(yùn)運(yùn)動。（3）可以是單單峰或多峰峰、有固定定出現(xiàn)日期期或無固定定出現(xiàn)日期期。2、防洪措施施國內(nèi)外已逐逐漸采取的的工程措施施和非工程程措施相結(jié)結(jié)合抵御洪洪水的辦法法比較有效效。這些措施，，有些是面面上的，例例如水土保保持、植樹樹造林、坡坡地改梯田田、修建谷谷坊塘堰等等，從徑流流和泥沙的的策源地予予以控制，，減少坡面面沖刷和進(jìn)進(jìn)入河槽的的泥沙量，，既利于防防洪，又利利于農(nóng)業(yè)增增產(chǎn)；有些些是線上的的，例如沿沿河修堤、、疏浚河道道、裁彎取取直，以加加大江河的的泄洪能力力；還有些些是點(diǎn)上的的，例如在在河流的某某些控制點(diǎn)點(diǎn)上修建水水庫、開辟辟分洪蓄洪洪墾殖區(qū)或或利用湖泊泊滯洪等。。作為總體的的防洪規(guī)劃劃，應(yīng)在全全面分析流流域情況的的基礎(chǔ)上，，以某種防防洪措施為為主，點(diǎn)、、線、面結(jié)結(jié)合，全面面規(guī)劃，綜綜合治理。。一般言之之，三類措措施中，修修建骨干水水庫樞紐工工程，既興興利又除害害、既蓄水水又防洪，，運(yùn)用靈活活，容易見見效，所以以常是防洪洪中考慮的的重要措施施。1.3水庫的調(diào)洪洪作用設(shè)計(jì)水庫時(shí)時(shí)，為使水水工建筑物物和下游防防護(hù)地區(qū)能能抵御規(guī)定定的洪水，，要求水庫庫有防洪設(shè)設(shè)施，即設(shè)設(shè)置一定的的防洪庫容容和泄洪建建筑物，使使洪水經(jīng)過過調(diào)節(jié)后，，安全通過過大壩,還要求下泄泄流量不超超過防護(hù)河河段的允許許泄量，以以保證下游游防護(hù)對象象的安全。。河道的允允許泄量是是指防護(hù)河河段允許通通過而不發(fā)發(fā)生泛濫的的最大流量量。泄洪建筑物物的類型有有溢洪道、、溢流堰、、泄水孔和和泄水隧洞洞等主要形形式。溢洪洪道又分為為無閘溢洪洪道和有閘閘溢洪道。。不同型式式的泄洪建建筑物，調(diào)調(diào)節(jié)入庫洪洪水之后，，下泄的流流量過程線線是不相同同的，說明明它們的調(diào)調(diào)洪作用也也不相同。。無閘溢洪道道常稱作開開敞式溢洪洪道，當(dāng)庫庫水位超過過溢洪道的的堰頂高程程時(shí)，即自自行泄流。。圖1.1無閘溢洪道道泄流過程程示意圖有閘溢洪道道的調(diào)洪，，由于閘門門操作方式式不同，增增加了調(diào)洪洪演算的復(fù)復(fù)雜性。圖1.2有閘溢洪道道泄流過程程示意圖(a)閘前水位；；（b）入庫出庫庫流量過程程線深水式泄洪洪洞設(shè)于一一定水深處處，其水流流狀態(tài)屬于于有壓出流流。圖1.3泄洪洞泄洪洪過程示意意圖2、水庫調(diào)洪計(jì)計(jì)算的原理理和方法水庫是控制制洪水的有有效工程措措施，其調(diào)調(diào)節(jié)洪水的的作用在于于攔蓄洪水水，削減洪洪峰，延長長泄洪時(shí)間間，使下泄泄流量能安安全通過下下游河道。。調(diào)洪計(jì)算算的任務(wù)是是在水工建建筑物或下下游防護(hù)對對象的防洪洪標(biāo)準(zhǔn)一定定的情況下下，根據(jù)已已知的設(shè)計(jì)計(jì)人庫洪水水過程線、、水庫地形形特性資料料、擬定的的泄洪建筑筑物型式的的尺寸、調(diào)調(diào)洪方式，，通過調(diào)洪洪計(jì)算，推推求出水庫庫出流過程程、最大下下泄流量、、防洪庫容容和水庫相相應(yīng)的最高高洪水位。。2.1水庫調(diào)洪計(jì)計(jì)算的基本本方程1、水庫水量量平衡方程程在某一時(shí)段段內(nèi)，入庫庫水量減去去出庫水量量，應(yīng)等于于該時(shí)段內(nèi)內(nèi)水庫增加加或減少的的蓄水量。。水量平衡衡方程為（1.1）式中Q1、Q2—時(shí)段Δt始、末的入入庫流量，，m3/s；q1、q2—時(shí)段Δt始、末的出出庫流量，，m3/s；V1、V2—時(shí)段Δt始、末的水水庫蓄水量量，m3；Δt—計(jì)算時(shí)段，，s，其長短的的選擇，應(yīng)應(yīng)以能較準(zhǔn)準(zhǔn)確地反映映洪水過程程線的形狀狀為原則。。陡漲陡落落的，取短短些；反之之，Δt取長些。2、水庫蓄泄泄方程或水水庫蓄泄曲曲線水庫通過溢溢洪道泄洪洪，其泄流流量大小，，在溢洪道道型式、尺尺寸一定的的情況下，，取決于堰堰頂水頭H，即q=f（H）。當(dāng)水庫內(nèi)內(nèi)水面坡降降較小，可可視為靜水水面時(shí)，其其泄流水頭頭H只是庫中蓄蓄水量V的函數(shù)，即即H=f（V），故下泄流流量q成為蓄水量量V的函數(shù)，即即或（1.2）（1.3）2.2考慮靜庫容容的調(diào)洪計(jì)計(jì)算方法按靜庫容曲曲線進(jìn)行調(diào)調(diào)洪計(jì)算時(shí)時(shí)，系假設(shè)設(shè)水庫水面面為水平，，采用下泄泄流量與蓄蓄水量的關(guān)關(guān)系q=f(V)求解。常用用的方法有有列表試算算法和圖解解分析法。。對于小型型水利工程程或工程初初步設(shè)計(jì)方方案比較階階段，可采采用簡化計(jì)計(jì)算方法，，例如簡化化三角形法法。1、列表試算算法此法用列表表試算來聯(lián)聯(lián)立求解水水量平衡方方程和動力力方程，以以求得水庫庫的下泄流流量過程線線，其計(jì)算算步驟如下下：1)根據(jù)庫區(qū)地地形資料，，繪制水庫庫水位容積積關(guān)系曲線線Z～V，并根據(jù)既既定的泄洪洪建筑物的的型式和尺尺寸，由相相應(yīng)的水力力學(xué)出流計(jì)計(jì)算公式求求得q～V曲線。2)從第一時(shí)段段開始調(diào)洪洪，由起調(diào)調(diào)水位(即汛前水位位)查Z～V及q～V關(guān)系曲線得得到水量平平衡方程中中的V1和q1；由入庫洪洪水過程線線Q(t)查得Q1、Q2；然后假設(shè)設(shè)一個(gè)q2值，根據(jù)水水量平衡方方程算得相相應(yīng)的V2值，由V2在q～V曲線上查得得q2，若二者相相等，q2即為所求。。否則，應(yīng)應(yīng)重設(shè)q2，重復(fù)上述述計(jì)算過程程，直到二二者相等為為止。3)將上時(shí)段末末的q2、V2值作為下一一時(shí)段的起起始條件，，重復(fù)上述述試算過程程，最后即即可得出水水庫下泄流流量過程線線q(t)。4)將入庫洪水水Q(t)和計(jì)算的q(t)兩條曲線點(diǎn)點(diǎn)繪在一張張圖上，若若計(jì)算的最最大下泄流流量qm正好是二線線的交點(diǎn)，，說明計(jì)算算的qm是正確的。。否則，計(jì)計(jì)算的qm有誤差，應(yīng)應(yīng)改變時(shí)段段重新進(jìn)行行試算，直直至計(jì)算的的qm正好是二線線的交點(diǎn)為為止。5)由qm查q～V曲線，得最最高洪水位位時(shí)的總庫庫容Vm，從中減去去堰頂以下下的庫容，，得到調(diào)洪洪庫容V調(diào)。由Vm查Z～V曲線，得最最高洪水位位Z洪。顯然，當(dāng)當(dāng)入庫洪水水為設(shè)計(jì)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的洪水水時(shí)，求得得的qm、V調(diào)、Z洪即為設(shè)計(jì)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的最大大泄流量qm，設(shè)、設(shè)計(jì)計(jì)防洪庫容容V設(shè)和設(shè)計(jì)洪水水位Z設(shè)。同理，當(dāng)當(dāng)入庫洪水水為校核標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的洪水水時(shí)，求得得的qm、V調(diào)、Z洪即為qm，校、V校和Z設(shè)?！纠?-1】某水庫庫泄洪建筑筑物為無閘閘溢洪道，，其堰頂高高程與正常常蓄水位齊齊平為ll6m，堰頂寬B=45m，堰流系數(shù)數(shù)m1=1.6。該水庫設(shè)設(shè)有小型水水電站，汛汛期按水輪輪機(jī)過水能能力Q電=10m3/s引水發(fā)電。。水庫庫容容曲線和設(shè)設(shè)計(jì)洪水過過程線數(shù)值值分別列于于表1.3和表1.4中。求水庫庫下泄流量量過程線q(t)。庫水位（Z）7580859095100105115125135庫容（106m3）0.54.010.023.045.077.5119234401610時(shí)間（h）01224364860728496流量（m3/s）1014071027913165321510表1.3水庫水位容容積關(guān)系表1.4設(shè)計(jì)洪水過過程線取計(jì)算時(shí)段段Δt=12小時(shí)。假定定洪水到來來時(shí)，水位位剛好保持持在溢洪道道堰頂，即即起調(diào)水位位為116m。(1)繪制Z～V曲線，按表表1.3所給數(shù)據(jù)，，繪制庫容容曲線Z～V，如圖1.4所示。圖1.4某水庫庫容容曲線Z～V及蓄泄曲線線q～V(2)列表計(jì)算q～V曲線，在堰堰頂高程ll6m之上，假設(shè)設(shè)不同庫水水位Z[列于表1.5第(1)欄]，用它們分分別減去堰堰頂高程ll6m，得第(2)欄所示的堰堰頂水頭H，代人堰流流公式（1.4）從而算出各各H相應(yīng)的溢洪洪道泄流能能力，加上上發(fā)電流量量10m3/s，得Z值相應(yīng)的水水庫泄流能能力q=q溢+q電列于第(3)欄。再由第第(1)欄的Z值查圖1.4中的Z～V曲線，得Z值相應(yīng)的庫庫容V，見表1.5第(4)欄。表1.5某水庫q～V關(guān)系計(jì)算表表庫水位（Z）（1）116118120122124126堰頂水頭H（m）（2）0246810泄流能力q（m3/s）（3）10214586106816382280庫容V（106m3）（4）247276307340378423(3)繪制q～V曲線，由表表1.5中第(3)、(4)欄對應(yīng)值，，繪制該水水庫的蓄泄泄曲線q～V(見圖1.4)。(4)推求下泄流流量過程線線q(t)，按表1.6的格式逐時(shí)時(shí)段進(jìn)行試試算。對于于第一時(shí)段段，按起始始條件V1=247X106m3、ql=l0m3/s和已知值Q1=10m3/s、Q2=140m3/s求V2、q2。假設(shè)q2=30m3/s，由式(1.1)得依此查圖1.4中的q～V曲線，得q2=20m3/s，與原假設(shè)設(shè)不符，故故需重設(shè)q2進(jìn)行計(jì)算。。再假設(shè)q2=20m3/s，由式(1.1)得再依此查q～V曲線，得q2=20m3/s，與假設(shè)相相符，故q2=20m3/s和即為所求求。分別填填人表1.6中該時(shí)段末末的第(6)、(9)欄。表1.6某水庫調(diào)洪洪計(jì)算表(列表試算法法)以第一時(shí)時(shí)段所求求的V2、q2作為第二二時(shí)段初初的V1、q1，重復(fù)第第一時(shí)段段的試算算過程，，可求得得第二時(shí)時(shí)段的V2=265.26×106m3、q2=105m3/s。如此繼繼續(xù)試算算下去，，即得表表1.6第(6)欄所示的的下泄流流量過程程q(t)。(5)計(jì)算最大大下泄流流量qm，按每時(shí)時(shí)段?t=12小時(shí)，取取表1.6中第(1)、(3)、(6)欄的t、Q、q值，繪出出如圖1.5的Q(t)和q(t)(退水段為為虛線)過程線。?？梢娨砸?t=12小時(shí)逐時(shí)時(shí)段試算算求得的的qm=240m3/s不是正好好落在Q(t)線上，而而是偏在在它的下下方，正正確的qm值應(yīng)比240m3/s大一些，，出現(xiàn)時(shí)時(shí)間稍晚晚一些，，為此，，可根據(jù)據(jù)二曲線線相交的的趨勢，，設(shè)qm=q2=250m3/s，在圖1.5上查得?t=2小時(shí)，該該時(shí)段初初的V1=269.18×106m3，q1=240m3/s，Q1=279m3/s代入式（（1.1）得圖1.5某水庫設(shè)設(shè)計(jì)洪水水過程線線及下泄泄流量過過程線1-設(shè)計(jì)洪水水過程線線Q(t)；2-下泄流量量過程線線q（t）依此在圖圖1.4的q～V線上查得得q2=250m3/s與假設(shè)的的q2(即qm)相符。故故q2=250m3/s即為所求求，其出出現(xiàn)時(shí)間間在第38小時(shí)。以后仍采采用與第第4步同樣的的方法，，對38～48小時(shí)時(shí)段段進(jìn)行試試算，求求得第48小時(shí)的q=230m3/s，圖1.5中36～48小時(shí)用實(shí)實(shí)線繪出出的q(t)，代表該該時(shí)段正正確的下下泄流量量過程。。(6)推求設(shè)計(jì)計(jì)防洪庫庫容V設(shè)和設(shè)計(jì)洪洪水位Z設(shè)，按qm=250m3/s從圖1.4的q～V線上查得得相應(yīng)的的總庫容容Vm=279.32×106m3，減去堰堰頂高程程以下的的庫容即即得V設(shè)=32.32××106m3；由Vm值從圖1.4的Z～V線上查得得Z設(shè)=118.21m。2、圖解分分析法(又稱半圖圖解法)本文介紹紹波達(dá)波波夫的圖圖解分析析法，便便于讀者者了解該該類方法法的性質(zhì)質(zhì)，應(yīng)用用時(shí)可以以根據(jù)具具體情況況加以采采用及改改換。若將式(1.1)整理移項(xiàng)項(xiàng)，可寫寫為由式(1.3)可知，V1及V2均分別為為q1及q2的函數(shù)，，可寫出出如下兩兩個(gè)函數(shù)數(shù)式：（1.5）和（1.6）（1.7）Qcp為時(shí)段?t內(nèi)已知的的入庫平平均流量量，因此此，只要要計(jì)算出出式(1.5)右端的數(shù)數(shù)值，就就可以利利用左端端的函數(shù)數(shù)關(guān)系確確定q2，連續(xù)計(jì)計(jì)算下去去就可以以得到每每一時(shí)刻刻的下泄泄流量。。在計(jì)算前前可先根根據(jù)既定定的泄洪洪建筑物物的型式式和尺寸寸、庫容容曲線及及計(jì)算時(shí)時(shí)段?t，繪出與與上述式式(1.6)、(1.7)兩個(gè)函數(shù)數(shù)式相應(yīng)應(yīng)的輔助助曲線(見圖1.6)。圖1.6圖解分析析法輔助助曲線在作好上上述輔助助曲線后后，即可可按下列列步驟進(jìn)進(jìn)行圖解解計(jì)算。。1)根據(jù)第一一時(shí)段初初出庫流流量q1在上圖縱縱坐標(biāo)軸軸上截取取A點(diǎn)，使OA=q1；2)過A點(diǎn)作一平平行于水水平軸的的直線AC，該線與與曲線交交于B點(diǎn)，在直直線上由由B向右邊量量取BC—Qcp；3)過C點(diǎn)作一平平行于縱縱坐標(biāo)軸軸的直線線與曲線線交于D點(diǎn)，過D點(diǎn)引一平平行于水水平軸的的直線與與縱坐標(biāo)標(biāo)軸交于于E點(diǎn)，則OE=q2，即為所所求的時(shí)時(shí)段末下下泄流量量。上述圖解解計(jì)算的的正確性性，可證證明如下下：由圖中可可見，ED=AB+BC，將上述述各項(xiàng)右右端數(shù)值值代人，，得證明上述述圖解計(jì)計(jì)算結(jié)果果與式(1.1)相符。對下一時(shí)時(shí)段的計(jì)計(jì)算，則則可將上上一時(shí)段段求得的的q2作為其計(jì)計(jì)算的起起始條件件q1，并用上上述同樣樣的方法法進(jìn)行圖圖解計(jì)算算，求得得時(shí)段末末的出庫庫流量。。如此類類推，最最后求得得水庫的的下泄流流量過程程線q(t)?！纠?-2】利用例例1-1的條件和和資料，，按圖解解分析法法求水庫庫的下泄泄流量過過程線及及防洪庫庫容。(1)繪制輔助曲線線，利用用水庫已已有的資資料，列列表計(jì)算算數(shù)值(見表1.7)。根據(jù)表表1.7數(shù)據(jù)，點(diǎn)點(diǎn)繪出關(guān)系曲線線(見圖1.6)。表11.7關(guān)系曲線線計(jì)算表表（?t=12h）(2)推求q(t)及qm調(diào)洪的起起始條件件同例l，取計(jì)算算時(shí)段?t=12h。對于第第一個(gè)時(shí)時(shí)段，已已知Q1=10m3/s，Q2=140m3/s，Qcp=75m3/s，q1=10m3/s，用在縱縱坐標(biāo)上上量得A點(diǎn)，過A引水平線線與曲線交于于B點(diǎn)；在AB延長線上上量取BC=Qcp=75m3/s；過C點(diǎn)引一垂垂線與曲線交于于D0該點(diǎn)的縱縱坐標(biāo)即即為q2=20m3/s。將第一時(shí)段q2作為第二時(shí)段段q1，用上述相同同的方法計(jì)算算，即可求得得第二時(shí)段q2，其余時(shí)段同同理類推。最最后求得q(t)如表1.8所示。表1.8調(diào)洪計(jì)算成果果表時(shí)間（h）01224364860728496108Q（m3/s）101407102791316532151010Qcp（m3/s）7542549520598

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10q（m3/s）10201052352251751301007565按表1.8中的計(jì)算成果果繪出Q(t)線和q(t)線(見圖1.7)。q(t)線的峰值qm按趨勢繪于Q(t)線的退水段上上，并量得qm=250m3/s。從該圖可求求得相應(yīng)V設(shè)=30.5××106m3。圖1.7下游泄流過程程線3、圖解法這里介紹一種種較常用的圖圖解法。若將將式(1.1)改寫如下：由此可見，等等式左端第二二項(xiàng)與等式右右端的函數(shù)形形式是相同的的，即上式中左端是是已知的，右右端是未知的的，只要利用用f(g)輔助曲線，按按此函數(shù)關(guān)系系即可確定q2。在圖解計(jì)算之之前，先繪出出如圖1.8的有關(guān)曲線。。圖中第一象象限為人庫洪洪水過程線，，第二象限為為利用式(1.9)點(diǎn)繪的f(q)曲線及Q?t直線。然后，，按以下步驟驟作圖。圖1.8調(diào)洪計(jì)算圖解解法1)第一時(shí)刻t1開始，從q1處向左作水平平線，交f(q)曲線于A點(diǎn)；2)過A點(diǎn)作Q?t直線的平行線線，并由Q(t)線第一時(shí)段中中的Qcp處向左作水平平線，交上述述平行線于B點(diǎn)；3)過B點(diǎn)作垂線，交交f(q)于C點(diǎn)；4)由C點(diǎn)向右作水平平線與t2時(shí)刻垂線相交交即為q2。其余時(shí)段同理理類推，即可可在第一象限限內(nèi)點(diǎn)繪出下下泄過程線q(t)。作圖的正確性性，可證明如如下：與式(1.1)一致，證畢。。2.3考慮動庫容的的調(diào)洪計(jì)算方方法上面所介紹的的調(diào)洪計(jì)算方方法，是以靜靜庫容曲線為為基礎(chǔ)進(jìn)行的的，即把水庫庫的水面看做做水平狀態(tài)。。這對于湖泊泊型水庫是適適合的，不僅僅算法簡便，，且能滿足計(jì)計(jì)算精度的要要求。但對峽峽谷型水庫，，當(dāng)通過大洪洪水流量時(shí)，，由于回水的的影響，水庫庫表面呈現(xiàn)出出明顯的水面面坡降，在這這種情況下，，若仍用靜庫庫容曲線進(jìn)行行調(diào)洪計(jì)算常常帶來較大的的誤差。因此此，為了滿足足成果精度的的要求，必須須采用動庫容容曲線進(jìn)行調(diào)調(diào)洪計(jì)算。經(jīng)過對一系列列人庫流量和和壩前水位的的計(jì)算后，便便可繪制出水水庫蓄水容積積與入庫流量量和壩前水位位的關(guān)系曲線線此即水庫動庫庫容曲線，如如圖1.9所示。圖1.9關(guān)系曲線考慮動庫容的的調(diào)洪計(jì)算，，其原理和方方法基本上與與按靜庫容計(jì)計(jì)算相同，不不同之處在于于庫容曲線的的差別。因此此，無論選用用哪一種方法法，就是把用用靜庫容曲線線制作的q～V線，改繪成用用動庫容曲線線制作的以Q為參數(shù)的q～Q～V線，下面用一一種圖解分析析法說明考慮慮動庫容的調(diào)調(diào)洪計(jì)算方法法。將式(1.1)改寫如下：可以看出，采采用方程可以求解上式式。為此，可可繪制水庫調(diào)調(diào)洪計(jì)算的輔輔助曲線（1.10）（1.11）表1.9輔助曲線計(jì)算算表繪制方方法見見表1.9。表中中第(1)、(2)、(3)欄數(shù)據(jù)據(jù)可由由前面面介紹紹的動動庫容容曲線線查得得。第第(4)欄H為泄洪洪建筑筑物的的計(jì)算算水頭頭，可可由壩壩前水水位Z及既定定泄洪洪建筑筑物堰堰頂高高程(或孔口口中心心高程程)關(guān)系求求得。。然后后用泄泄洪建建筑物物下泄泄流量量計(jì)算算公式式求得得下泄泄流量量q，填入入第(5)欄，從從而可可算出出第(6)欄和第第(7)欄數(shù)值值。最最后用用第(2)、(5)、(7)欄的對對應(yīng)數(shù)數(shù)據(jù)，，點(diǎn)繪繪出關(guān)系曲曲線，，如圖圖1.10所示。。圖1.10動庫容容曲線線調(diào)洪洪計(jì)算算圖解解分析析法做出輔輔助曲曲線之之后，，可按按如下下步驟驟求解解。1)對于第第一時(shí)時(shí)段，，q1、Q1為已知知條件件，可可用q1、Q1數(shù)值查查圖1.10得的數(shù)值值；2)將已知知Q1、Q2、q1以及由由l)查出的值代代人式式(1.10)左邊，，即可可求得得的數(shù)數(shù)值；；3)用Q2、查圖1.10得q2，即為為所求求。對已求求得的的q2可作為為下一一時(shí)段段的起起始下下泄流流量ql，重復(fù)復(fù)第一一時(shí)段段的解解算過過程，，逐時(shí)時(shí)段計(jì)計(jì)算即即可求求得水水庫下下泄流流量過過程線線q(t)及相應(yīng)應(yīng)的防防洪庫庫容V防。3水庫的的防洪洪計(jì)算算3.1概述本節(jié)介介紹的的水庫庫防洪洪計(jì)算算(又稱水水庫防防洪水水利計(jì)計(jì)算)則是敘敘述如如何選選擇泄泄洪建建筑物物型式式和尺尺寸，，確定定與防防洪有有關(guān)的的水庫庫參數(shù)數(shù)(汛前水水位、、防洪洪高水水位、、設(shè)計(jì)計(jì)洪水水位和和校核核洪水水位)、總總庫庫容容及及壩壩高高。。此此外外，，還還包包括括防防洪洪效效益益估估算算及及水水庫庫防防洪洪調(diào)調(diào)度度方方面面的的問問題題。。3.2無閘閘溢溢洪洪道道水水庫庫的的防防洪洪計(jì)計(jì)算算無閘閘門門控控制制的的泄泄洪洪建建筑筑物物，，其其溢溢洪洪道道堰堰頂頂高高程程一一般般與與正正常常蓄蓄水水位位重重合合。。水水庫庫汛汛前前水水位位，，一一般般年年份份可可能能低低于于正正常常蓄蓄水水位位，，但但考考慮慮到到汛汛前前洪洪水水有有連連續(xù)續(xù)出出現(xiàn)現(xiàn)的的可可能能，，即即后后期期大大洪洪水水來來臨臨之之前前，，可可能能已已出出現(xiàn)現(xiàn)過過洪洪水水，，并并已已使使水水庫庫水水位位蓄蓄至至正正常常蓄蓄水水位位。。因因此此，，設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)計(jì)算算時(shí)時(shí)為為安安全全起起見見，，取取汛汛前前水水位位與與正正常常蓄蓄水水位位齊齊平平。。不設(shè)設(shè)閘閘門門的的水水庫庫，，一一般般屬屬于于小小型型水水庫庫，，控控制制流流域域面面積積較較小小，，庫庫容容不不大大，，難難以以負(fù)負(fù)擔(dān)擔(dān)下下游游防防洪洪任任務(wù)務(wù)。。因因此此，，一一般般來來說說水水庫庫下下游游沒沒有有防防洪洪要要求求。。1、擬擬定定方方案案已知知水水庫庫下下游游沒沒有有防防洪洪要要求求，，泄泄流流方方式式、、堰堰頂頂高高程程和和汛汛前前水水位位都都已已確確定定，，根根據(jù)據(jù)水水庫庫、、壩壩址址附附近近地地形形、、地地質(zhì)質(zhì)條條件件和和洪洪水水情情況況，，擬擬定定幾幾種種可可能能的的溢溢洪洪道道寬寬度度B，用用庫庫容容曲曲線線及及泄泄流流公公式式繪繪制制下下泄泄流流量量與與庫庫容容的的關(guān)關(guān)系系曲曲線線或組成成若若干干個(gè)個(gè)不不同同溢溢洪洪道道寬寬度度B的方方案案。。2、調(diào)調(diào)洪洪計(jì)計(jì)算算針對對各各個(gè)個(gè)不不同同溢溢洪洪道道寬寬度度B的方方案案，，用用已已知知的的入入庫庫洪洪水水過過程程線線，，分分別別按按本本章章第第二二節(jié)節(jié)講講述述的的調(diào)調(diào)洪洪計(jì)計(jì)算算方方法法，，進(jìn)進(jìn)行行調(diào)調(diào)洪洪計(jì)計(jì)算算，，并并將將計(jì)計(jì)算算成成果果點(diǎn)點(diǎn)繪繪成成B～qm及B～V關(guān)系系曲曲線線(見圖圖1.11)。同同時(shí)時(shí)，，按按水水工工建建筑筑物物設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)規(guī)范范，，確確定定各各方方案案相相應(yīng)應(yīng)壩壩頂頂高高程程。。圖1.11B～qm及B～V關(guān)系系曲曲線線3、選選定定方方案案對各各個(gè)個(gè)方方案案進(jìn)進(jìn)行行投投資資費(fèi)費(fèi)用用計(jì)計(jì)算算，，包包括括大大壩壩投投資資、、上上游游淹淹沒沒損損失失及及泄泄洪洪建建筑筑物物投投資資費(fèi)費(fèi)用用。。前前兩兩項(xiàng)項(xiàng)費(fèi)費(fèi)用用隨隨B的增增大大而而減減少少，，用用u1表示示該該兩兩項(xiàng)項(xiàng)費(fèi)費(fèi)用用之之和和；；后后一一項(xiàng)項(xiàng)費(fèi)費(fèi)用用隨隨B的增增大大而而增增大大，，用用u2表示示其其費(fèi)費(fèi)用用。。計(jì)計(jì)算算結(jié)結(jié)果果可可點(diǎn)點(diǎn)繪繪成成u1～B及u2～B關(guān)系系曲曲線線(見圖圖1.12)。圖1.12各方方案案投投資資費(fèi)費(fèi)用用關(guān)關(guān)系系圖圖最后后按按投投資資費(fèi)費(fèi)用用最最小小的的原原則則，，選選定定泄泄洪洪建建筑筑物物堰堰頂頂寬寬度度B。但但是是，，在在下下游游無無防防洪洪任任務(wù)務(wù)而而不不計(jì)計(jì)人人下下游游防防洪洪費(fèi)費(fèi)用用的的情情況況下下，，可可能能總總投投資資費(fèi)費(fèi)用用不不出出現(xiàn)現(xiàn)極極小小值值。。在在這這種種情情況況下下，，堰堰頂頂寬寬度度B的合合理理確確定定應(yīng)應(yīng)作作綜綜合合分分析析比比較較，，多多方方論論證證。。3.3有閘閘溢溢洪洪道道水水庫庫的的防防洪洪計(jì)計(jì)算算溢洪洪道道上上設(shè)設(shè)置置閘閘門門，，盡盡管管增增加加泄泄洪洪設(shè)設(shè)施施的的投投資資和和操操作作管管理理工工作作，，但但可可以以比比較較靈靈活活地地按按需需要要控控制制泄泄流流量量和和時(shí)時(shí)間間，，這這將將給給大大中中型型水水庫庫的的防防洪洪效效果果和和樞樞紐紐的的綜綜合合利利用用帶帶來來很很大大好好處處。。有有閘閘門門控控制制的的泄泄洪洪建建筑筑物物，，技技術(shù)術(shù)上上有有可可能能使使防防洪洪庫庫容容與與興興利利庫庫容容結(jié)結(jié)合合使使用用，，提提高高綜綜合合利利用用效效益益，，并并有有控控制制泄泄洪洪的的能能力力，，能能承承擔(dān)擔(dān)下下游游的的防防洪洪任任務(wù)務(wù)。。此此外外，，還還便便于于考考慮慮洪洪水水預(yù)預(yù)報(bào)報(bào)，，提提前前預(yù)預(yù)泄泄騰騰空空庫庫容容。。為了保證興興利蓄水的的要求，閘閘門頂高程程Z門不能低于正正常蓄水位位，一般與與正常蓄水水位齊平；；為了使興興利與防洪洪相結(jié)合，，可能時(shí)，，防洪限制制水位Z限應(yīng)小于正常常蓄水位，，大于堰頂頂高程Z堰(見圖1.13)。圖1.13有閘溢洪道道的各種水水位及高程程1、擬定方案案組成有閘溢溢洪道水庫庫防洪計(jì)算算的參數(shù)很很多，除溢溢洪道寬度度B之外，還應(yīng)應(yīng)包括堰頂頂高程Z堰、閘門頂高高程Z門、防洪限制制水位Z限以及水庫下下游河道允允許泄量q允。防洪限制水水位Z限是汛期來到到之前，水水庫允許經(jīng)經(jīng)常維持的的上限水位位。對于設(shè)設(shè)計(jì)條件，，它是調(diào)洪洪的起始水水位。該水水位反映了了興利庫容容與防洪庫庫容結(jié)合的的程度，當(dāng)當(dāng)防洪限制制水位等于于正常蓄水水位時(shí)，表表示二者不不結(jié)合，多多數(shù)屬于元元閘門控制制的情況。。從防洪的要要求出發(fā)，，防洪限制制水位定得得愈低(低于正常蓄蓄水位)，就會有愈愈多的興利利庫容兼作作防洪，一一舉兩得；；從興利用用水要求出出發(fā)，防洪洪限制水位位不能太低低，應(yīng)使汛汛后回蓄更更有保證，，為了充分分發(fā)揮水庫庫的效益，，應(yīng)該把防防洪庫容與與興利庫容容盡可能地地結(jié)合起來來。因此，，防洪限制制水位要根根據(jù)泄洪建建筑物的控控制條件、、洪水特性性和防洪要要求等確定定。2、擬定泄流流方式設(shè)溢洪道寬寬為某一數(shù)數(shù)值B，溢洪道堰堰頂高程和和調(diào)洪起始始水位Z限已定，下游游安全泄量量q允為已知，當(dāng)當(dāng)洪水上漲漲時(shí)，庫水水位在調(diào)洪洪起始水位位，此時(shí)閘閘門前已具具有一定的的水頭，如如果打開閘閘門，則具具有較大的的泄洪能力力。在無預(yù)報(bào)的的情況下，，應(yīng)控制泄泄洪，逐漸漸開啟閘門門使下泄流流量與入庫庫流量相等等，如圖1.14的ab段所示。圖1.14有閘門控制制的水庫調(diào)調(diào)洪示意圖圖b點(diǎn)以后，入入庫流量開開始大于閘閘門全部開開啟時(shí)的下下泄流量。。這時(shí)為使使水庫有效效泄洪，應(yīng)應(yīng)將閘門全全部打開，，形成自由由泄流，如如圖1.14bc段所示。當(dāng)當(dāng)下泄流量量達(dá)到q允時(shí)，水庫水水位仍在繼繼續(xù)上漲，，為了使下下泄流量不不超過q允，必須將閘閘門逐漸關(guān)關(guān)閉，形成成固定泄流流方式，如如圖1-14cd段所示。整整個(gè)泄流過過程為abcd線段，相應(yīng)應(yīng)的防洪庫庫容為設(shè)計(jì)計(jì)洪水過程程線與abcd線所包圍的的面積。當(dāng)溢流堰寬寬度B有若干個(gè)方方案時(shí)，可可用上述方方法繪出B～V防關(guān)系曲線，，從而根據(jù)據(jù)水庫地形形、溢洪道道地形條件件，并通過過經(jīng)濟(jì)計(jì)算算，確定最最優(yōu)的一組組B和V防。上述方法是是設(shè)想水工工建筑物設(shè)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)與下游游防護(hù)對象象設(shè)計(jì)洪水水標(biāo)準(zhǔn)相同同的情況。。在實(shí)際工工程設(shè)計(jì)中中，兩種設(shè)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)不會完完全相同，，一般是建建筑物的設(shè)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)高于下下游防護(hù)對對象的設(shè)計(jì)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在在這種情況況下，水庫庫調(diào)洪任務(wù)務(wù)應(yīng)首先滿滿足下游防防護(hù)對象的的安全要求求，即根據(jù)據(jù)防護(hù)對象象的設(shè)計(jì)洪洪水，使上上游水庫調(diào)調(diào)洪后的下下泄流量不不超過q允，并得相應(yīng)應(yīng)的防洪庫庫容V洪1，(見圖1.15)和相應(yīng)防洪洪高水位。。圖1.15按下游防護(hù)護(hù)對象設(shè)計(jì)計(jì)洪水調(diào)洪洪示意圖然后用水工工建筑物的的設(shè)計(jì)洪水水進(jìn)行調(diào)洪洪計(jì)算，在在水庫蓄水水達(dá)到V洪1之前，水庫庫按q允下泄；當(dāng)水水庫蓄水達(dá)達(dá)到V洪1時(shí)，說明這這次洪水的的大小已超超過下游設(shè)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，下游游防洪要求求不能滿足足，但應(yīng)保保證水工建建筑物的安安全，把閘閘門全部打打開，形成成自由溢流流，至e點(diǎn)泄洪流量量達(dá)到最大大值，所增增加的防洪洪庫容為V洪2(見圖1.16)。水庫的防洪洪庫容V防=V洪1+V洪2，它是水庫庫既考慮下下游防洪要要求又考慮慮水工建筑筑物安全所所需要的總總防洪庫容容。這種水水庫防洪的的分級調(diào)節(jié)節(jié)方法，能能在一定程程度上實(shí)現(xiàn)現(xiàn)大水大放放，小水小小放，有利利于洪水調(diào)調(diào)節(jié)。圖1.16按水工建筑筑物設(shè)計(jì)洪洪水調(diào)洪示示意圖3、調(diào)洪計(jì)算算針對擬定的的各個(gè)不同同溢洪道寬寬度B的方案和選選定的防洪洪限制水位位、泄流方方式，以及及已知的入入庫洪水過過程線和下下游河道允允許泄量q允，用列表法法按本章第第二節(jié)介紹紹的調(diào)洪計(jì)計(jì)算方法進(jìn)進(jìn)行調(diào)洪計(jì)計(jì)算，求得得下泄流量量過程線和和相應(yīng)的防防洪庫容。。有了防洪洪庫容，就就可求得相相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)洪水位。。同樣，可可求得校核核庫容及相相應(yīng)的校核核洪水位。。4、方案比較較和選擇有閘溢洪道道尺寸和水水庫有關(guān)參參數(shù)的方案案比較和選選擇與前述述元閘溢洪洪道的情況況基本相同同。3.4具有非常泄泄洪設(shè)施水水庫的防洪洪計(jì)算1、非常泄洪洪設(shè)施有的水庫校校核洪水比比設(shè)計(jì)洪水水大得多，，尤其當(dāng)校校核洪水采采用可能最最大洪水時(shí)時(shí)，二者相相差更為懸懸殊。如只只設(shè)有正常常泄洪建筑筑物，必將將增加工程程造價(jià)。因因此，為了了安全又不不致使造價(jià)價(jià)過高，若若條件許可可，應(yīng)盡量量修建位置置適當(dāng)、工工程比較簡簡易的非常常泄洪建筑筑物，幫助助正常泄洪洪設(shè)置宣泄泄比設(shè)計(jì)洪洪水大得多多的洪水。。2、非常泄洪洪設(shè)施的啟啟用標(biāo)準(zhǔn)非常泄洪設(shè)設(shè)施屬于一一種臨時(shí)的的、特殊的的防洪設(shè)施施，應(yīng)規(guī)定定在某一種種條件下啟啟用，故有有一個(gè)啟用用標(biāo)準(zhǔn)問題題。目前，，多以某一一庫水位作作為啟用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)個(gè)水位稱為為啟用水位位(Z啟)。啟用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)較高，雖雖能減少下下游洪水災(zāi)災(zāi)害，但會會使建筑物物規(guī)模增大大，上游淹淹沒損失增增加；啟用用標(biāo)準(zhǔn)過低低，建筑物物規(guī)模小、、造價(jià)低，，但下游遭遭受洪水災(zāi)災(zāi)害機(jī)會增增多，損失失亦大。因因此非常泄泄洪設(shè)施的的啟用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)必須通過過綜合技術(shù)術(shù)經(jīng)濟(jì)論證證來決定。。3、調(diào)洪計(jì)算算針對已選定定的非常溢溢洪道寬度度、啟用水水位、校核核標(biāo)準(zhǔn)．(或可能最大大洪水)的入庫洪水水過程，按按無閘溢洪洪道的自由由溢流，采采用本章第第二節(jié)所介介紹的方法法進(jìn)行調(diào)洪洪計(jì)算，求求得非常泄泄洪情況下下的泄流過過程線、最最大下泄流流量，在校校核洪水標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)下所需需要的防洪洪庫容，以以及校核洪洪水位和壩壩頂高程。。必須指出，，計(jì)算時(shí)應(yīng)應(yīng)使用合成成泄流曲線線Z～q及相應(yīng)的蓄蓄泄曲線，，即啟用水水位的泄流流量應(yīng)包括括正常溢洪洪道的泄流流量和非常常溢洪道的的泄流量。。3.5洪水預(yù)報(bào)在在水庫防洪洪計(jì)算中的的應(yīng)用在以上各種種防洪計(jì)算算中，都沒沒有考慮到到洪水預(yù)報(bào)報(bào)對泄洪建建筑物尺寸寸及水庫參參數(shù)選定的的影響。因因此，當(dāng)水水庫出現(xiàn)設(shè)設(shè)計(jì)洪水時(shí)時(shí)，設(shè)想水水庫水位已已蓄至防洪洪限制水位位，這時(shí)只只能用防洪洪限制水位位以上的庫庫容來攔蓄蓄洪水。但但是在短期期洪水預(yù)報(bào)報(bào)已具有一一定水平的的條件下，，可預(yù)先從從興利庫容容中適當(dāng)泄泄出一部分分水量，騰騰空部分庫庫容以攔蓄蓄洪水，從從而減少專專設(shè)的防洪洪庫容，降降低水工建建筑物造價(jià)價(jià)。至于如何考考慮洪水預(yù)預(yù)報(bào)的防洪洪計(jì)算問題題，可根據(jù)據(jù)預(yù)報(bào)方案案，提前一一個(gè)預(yù)見期期來考慮水水庫的泄流流方式。設(shè)設(shè)洪水預(yù)報(bào)報(bào)預(yù)見期為為t1，不考慮預(yù)預(yù)報(bào)誤差，，可按預(yù)先先騰空庫容容的方法進(jìn)進(jìn)行調(diào)洪。。具體作法法如圖1.17所示，水庫庫的下泄流流量提前按按預(yù)見期t1的預(yù)報(bào)入庫庫流量泄放放，直至預(yù)預(yù)報(bào)入庫流流量達(dá)到下下游河道的的允許安全全泄量q允為止。此后后則控制泄泄洪，使水水庫泄量維維持在q允?？紤]預(yù)報(bào)報(bào)泄流過程程如圖1.17中的abce線段所示。。由圖1.17可見，圖中中曲線abcd所包圍的面面積即為根根據(jù)預(yù)報(bào)預(yù)預(yù)泄騰空的的庫容，用用V預(yù)表示。當(dāng)不不考慮預(yù)報(bào)報(bào)時(shí)，水庫庫將按adce下泄，這時(shí)時(shí)水庫所應(yīng)應(yīng)蓄的洪水水總量為V防，總，在沒有預(yù)預(yù)泄的情況況下，這部部分水量顯顯然應(yīng)由專專設(shè)的防洪洪庫容來蓄蓄納；在考考慮預(yù)報(bào)后后，由于事事先騰空V預(yù)，因此可將將必須蓄納納的洪水總總量V防，總的一部分蓄蓄在V預(yù)中，從而可可減少專設(shè)設(shè)的防洪庫庫容。圖1.17考慮預(yù)報(bào)調(diào)調(diào)洪計(jì)算圖圖4水庫的防洪洪調(diào)度對于以防洪洪為主的水水庫，在水水庫調(diào)度中中當(dāng)然應(yīng)首首先考慮防防洪的需要要，對于以以興利為主主結(jié)合防洪洪的水庫，，要考慮防防洪的特殊殊性。防洪和興利利在庫容利利用上的矛矛盾是客觀觀存在的。。就防洪來來講，要求求水庫在汛汛期預(yù)留充充足的庫容容，以備攔攔蓄可能發(fā)發(fā)生的某種種頻率的洪洪水，保證證下游的防防洪及大壩壩的安全。。就興利來來講，總希希望汛初就就能開始蓄蓄水，保證證汛末能蓄蓄滿興利庫庫容，以補(bǔ)補(bǔ)充枯水期期的不足水水量。4.1防洪庫容和和興利庫容容有可能結(jié)結(jié)合的情況況對位于雨型型河流上的的水庫，如如歷年洪水水漲落平穩(wěn)穩(wěn)，洪水起起止日期穩(wěn)穩(wěn)定，豐枯枯季節(jié)界限限分明，河河川徑流變變化規(guī)律易易于掌握，，