水利计算6-防洪水利计算

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1、水库防洪计算第一节概述第二节水库调洪计算的原理和方法第三节水库防洪水利计算一、无闸门控制的防洪水利计算二、有闸门控制防洪水利计算第四节入库洪水计算第五节溃坝洪水计算第一节概述一.防洪设计标准二.水库的防洪设施及其调洪作用三.水库防洪计算的任务水利水电枢纽工程的枢纽建筑物的级别由其所属工程等别及其在工程中的作用和重要性划分为五等，按下表规定确定设计永久性水工建筑物所采用的洪水标准，分为正常运用（设计）和非常运用（校核）两种情况，根据建筑物级别按表4-4，表4-5，表4-6选定。表4-4永久性挡水和泄水建筑物正常运用洪水标准一

2、.防洪设计标准表4-5水电站厂房正常运用洪水标准和非常运用洪水标准表4-6永久性挡水和泄水建筑物非常运用洪水标准根据水利电力部颁发的SDJ12-78规范规定，水利水电枢纽工程本身的防洪要求，按其工程规模、效益和在国民经济中的重要性划分为五等，等别按下表规定确定对于非溢流坝的坝顶高程，为了保证不溢过或溅过坝顶，除规定应不低于水库正常运用和非常运用的静水位加波浪的计算高度外，还须考虑安全超高。其数值按表4-7选定。二.水库的防洪设施及其调洪作用泄流建筑物类型表面式溢洪道：无闸与有闸溢洪道深水式泄水洞：三.水库防洪计算的任务防洪

3、设计中除考虑下游防护对象的防洪要求外，更应确保大坝的安全。故水库防洪设计的任务可以概括为以下三个“确定”：1.确定防护对象的防洪标准和大坝的安全泄洪标准。2.确定水库的泄洪设备类型（即泄洪建筑物形式）尺寸、各种防洪特征水位、不同频率洪水的最大下泄流量3.确定水库的防洪运行方式防护对象的防洪标准，应根据防护对象的重要性、历次洪灾情况、社会经济影响和防洪工程的具体条件和实际能力分析选择。根据水利电力部颁发的SDJ11-77规范规定，防护对象的防洪标准可参考下表：第二节水库调洪计算的原理和方法一.洪水调节计算原理式中（1）（2）

4、蓄洪方程q=f(V)表示闸门开度不变条件下水库蓄水量与泄洪量间关系；当属无闸门自由溢洪道时为水库泄洪能力曲线。q=f(V)方程或曲线，可按泄洪设备类型尺寸（或闸门开度）的水力特性换算制作。若为无闸门表面泄洪道，其泄洪公式为:式中:若底孔泄流则泄流公式为:式中:根据泄流公式可换算求得水库水位Z与泄流量q的关系q=f1(Z)，如下图中的Z~q曲线，进而由库容曲线换算求得水库蓄水量V与q的关系q=f(V)。于是，在Δt时段的调洪演算中，可由已知的Δt，联解水量平衡方程与蓄泄方程，求得。依时序逐段递推计算，可求得该次洪水的水库蓄水

5、和泄水的全过程。二.调洪演算的基本方法（一）列表试算法因不可能得出解析求解，调洪过程计算，采用列表法试算法比较方便。对于任意的Δt时段，已知，欲求，其步骤：假定V2（或q2）后，代入式（2）可求得q2（或V2），再以此q2（或V2）代入式（1）算得V2（或q2），若计算的与假定的一致，则试算完成，否则重新假定V2（或q2），直到满足为止。水库调洪演算辅助曲线计算表（二）调洪演算辅助线法单辅助线法：式（1）改写成（5）式中式中左端各项为已知值，使用式（2）可制作关系曲线（见图4），以此作为辅助曲线，便可避免调洪演算中的试算，

6、而可按图4箭头所示方法进行演算图4（三）.简化计算法在小流域、小型水库缺乏资料且水库只有无闸门泄洪道的情况下，设想将入库与出库流量过程都简化为三角形（见下图）时，则入库洪水总量为对于图a情况，水库起调水位在堰顶高程时水库最大下泄流量为（7）式中三、考虑动库容的调洪演算前面介绍的调洪演算方法采用的都是静库容曲线，即近似地假定了调洪时水库水面为水平并平行升降。而实际上水库水面并非水平，且有时水面坡度变化还相当大。因此严格来说，调洪演算应采用水面坡度变化的动库容曲线。根据水库地区的一般地形，动库容主要集中在入库段而受入库流量影响

7、较大，故水库的实际蓄水量可表示如下：V=f（Z，Q）（9）式中;Z—坝前水位Q—入库流量将式（9）关系绘制成以Q为参数的曲线簇即为水库动库容曲线（右图）三、考虑动库容的调洪演算就固定不变的洪水入库断面而言，水库蓄水量V由与坝前水位Z相应的静库容Vs和与水面坡度有关的楔形库容Vd组成。从水力学上看，在坝前水位一定的条件下，入库流量愈大则动库容愈大；在入库流量一定的条件下，坝前水位愈高，入库断面以上的天然河道槽蓄容积被淹没后变成静库容的愈多，则动库容愈小。由此特性可知，动库容的大小由坝前水位和入库流量所决定。其在调洪过程中的变

8、化可表示为式中：第三节水库防洪水利计算水库防洪计算的主要内容和基本程序:1.在调查分析洪水特性及灾害、防洪要当地自然条件的基础上，根据需要和可能提出若干防洪方案（就是所采用的防洪措施及其规模、运用方式等因素的组合。）。2.对各方案进行调洪计算，求得每个方案在各种设计洪水时的下泄流量过程、最大下泄流量、防