水文水利计算课件：第十一章 水库洪水调节计算.ppt

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1、第四章水库洪水调节计算第一节概述第二节水库调洪演算方法第三节无闸门控制的水库防洪水利计算第四节有闸门控制的水库防洪水利计算第一节概述一.我国基本情况及治理二.水库的调洪计算三.水库防洪计算的任务一.我国基本情况及治理1.基本情况：我国是一个洪涝灾害频繁的国家据历史记载，自公元前2278年至1946年间，黄河改道26次，决口1593次；自公元前185年至1949年间，长江发生水灾220次；新中国成立后，还是有比较广泛的地区，对于较大洪水，尤其是特大洪水目前还不能抵御，几乎每年都有不少地区遭受洪涝灾害。就最近10年来说，1981年四川发生特大洪水，1991年安徽、江苏等省发生特大洪水。尤

2、其是1998年的特大洪水。（数据）2.治理措施：（1）对于自然因素，须通过各种工程措施进行抵御。如兴修堤防、整治河道、兴建水库及分洪滞洪工程、开挖新河和水土保持等。（2）对于人为因素，需要在防洪的指导思想上来个转变和发展。国内外已先后逐渐采取的工程措施和非工程措施想结合抗御洪水的办法即是此防洪思想和策略的发展，比较有效二.水库的调洪计算无闸门表面泄洪道泄流的两种情况：（1）如图a所示，洪水开始进入水库时，水库水位（起调水位Z01）处于堰顶高程。（2）如图b所示，洪水开始进入水库时，水库水位（起调水位Z02）处于堰顶高程以下。三.水库防洪计算的任务防洪设计中除考虑下游防护对象的防洪要求

3、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：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水利水电枢纽工

4、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。第二节水库调洪演算方法一.洪水调节计算原理1.水库调洪计算的直接目的

5、，在于求出水库逐时段的蓄水、泄水变化过程，从而获得调节该次洪水后的水库最高洪水位和最大下泄流量，一供进一步防洪计算分析之用。2.水库调洪演算要遇到两种情况：一种为下泄流量受到控制的调洪演算，其控制调节方式由水库防洪运行规则（应与执行一定泄流量的闸门开启程序相区别）决定。这只有在有闸门控制的泄洪设备条件下才存在。另一种情况为自由泄洪条件下的调洪演算，无闸门溢洪道泄流、或设闸门开启程度一定的条件下泄流属此种情况。对此情况，若按静库容条件考虑，须联解水库水量平衡方程和相应水库蓄洪方程才能实现逐时段的调洪演算。对调洪过程中任一Δt（Δt=t2-t1）时段，计算式可表示如下（4-1）（4-2）

6、式中蓄洪方程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（4-3）式中若底孔泄流，则泄流公式为（4-4）根据式（4-3）、（4-4）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，联解式（4-1）、式（4-2）求得。依时序逐段递推计算，可求得该次洪水的水库蓄水和泄水的全过程。二.调洪演算的

7、基本方法（一）列表试算法对于控制泄流情况，采用列表法十分方便，具体计算与第二章所述相同。对于自由泄流情况，则须联解式（4-1）和式（4-2）。然解析求解不可能，须通过试算求解。对于任意的Δt时段，其已知，欲求，其步骤是，假定V2（或q2）后，代入式（4-2）可求得q2（或V2），再以此q2（或V2）代入式（4-1）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。现用例子说明如下（右为表格，具体步骤见书本P93