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第三章 洪水调节. 3 . 1 水库调洪的任务与防洪标准. 1 、水库调洪作用与任务. ⑴ 水库具有调蓄作用 ⑵水库调洪任务 ①对下游有防洪任务：削减下泄洪水流量，使其不超过下游河床的安全泄量。 ②水库本身的调洪任务：水库不承担下游防洪任务时，洪水期下泄流量不受限制，但由于水库本身自然地对洪水有调蓄作用，洪水过程变形，客观上有滞洪作用。. ⑶ 无闸滥洪道的水库调洪情况. 无闸溢洪道水库的调洪作用 1— 入库流量过程线； 2— 下泄流量过程线； 3— 库水位过程线. ⑷ 设闸溢洪道的水库调洪情况. 有闸溢洪道水库的调洪作用
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3.1 水库调洪的任务与防洪标准 1、水库调洪作用与任务 ⑴水库具有调蓄作用 ⑵水库调洪任务 ①对下游有防洪任务：削减下泄洪水流量，使其不超过下游河床的安全泄量。 ②水库本身的调洪任务：水库不承担下游防洪任务时，洪水期下泄流量不受限制，但由于水库本身自然地对洪水有调蓄作用，洪水过程变形，客观上有滞洪作用。
⑶无闸滥洪道的水库调洪情况 无闸溢洪道水库的调洪作用 1—入库流量过程线；2—下泄流量过程线；3—库水位过程线
⑷设闸溢洪道的水库调洪情况 有闸溢洪道水库的调洪作用 1—胸墙；2—闸门；3—溢洪道；4—入库流量过程线（相当与下游防洪标准）；5—下泄流量过程线
2、防洪标准 ⑴防洪标准 ⑵如何确定防洪标准 水库下游的防洪标准：应根据防护对象的重要性、历次洪水灾害及其对政治经济的影响，按照国家规定的防洪标准范围，经分析论证后，与有关部门协商选定。在选定水工建筑物的前提下，还要选定下游防护对象的防洪标准，显然，防洪标准不应高于设计标准。
水库自身的安全标准：是指设计水工建筑物所采用能够的洪水标准。目的只是为了确定建筑物的合理尺寸和水库特征水位。水工建筑物的洪水标准分正常运用和非常运用两种情况。与前者相应的洪水标准称为设计洪水；与后者相应的洪水称为校核洪水。我国现在采用的方法是根据建筑物的级别，按水工建筑物设计标准的规定，选择适合的设计和校核洪水的标准。水库自身的安全标准：是指设计水工建筑物所采用能够的洪水标准。目的只是为了确定建筑物的合理尺寸和水库特征水位。水工建筑物的洪水标准分正常运用和非常运用两种情况。与前者相应的洪水标准称为设计洪水；与后者相应的洪水称为校核洪水。我国现在采用的方法是根据建筑物的级别，按水工建筑物设计标准的规定，选择适合的设计和校核洪水的标准。
3.2 水库调洪计算的原理 1、水库泄洪建筑物泄流能力的分析 泄洪建筑物在某水头下的泄流能力，是指该水头下泄洪建筑物可能通过的最大流量，是实际泄流量的上限。对无闸溢洪道，该水头下的泄流量和泄流能力是一致的。对于有闸溢洪道，当闸门全开时二者也是一致的。溢洪道的类型、尺寸既定之后，不管是有闸还是无闸，其泄流能力仅随水头而变化。
溢洪道的泄流能力可按堰流公式计算： q溢—溢洪道泄流能力(m3／s)； H0—考虑行近流速v的堰顶水头，可近似等于堰顶水深H（m）； B—溢流堰净宽（m）； M1—溢流系数，其值取决于溢流堰型式；
泄洪洞的泄流能力可按有压管流公式计算： q洞—泄洪洞的泄流能力(m3／s)； H0—考虑行近流速v的堰顶水头，非淹没出流时，H等于库水位与洞口中心高程之差，淹没出流时，H为上下游水位之差（m）； ω—泄洪洞洞口的过水断面面积（m2）； M2—流量系数。
为调洪计算上的方便，常将溢洪道和泄洪洞的泄流能力公式绘制成蓄泄曲线q—V，其中q为当水库蓄量V时对应的泄流能力。为调洪计算上的方便，常将溢洪道和泄洪洞的泄流能力公式绘制成蓄泄曲线q—V，其中q为当水库蓄量V时对应的泄流能力。 从溢洪道和泄洪洞的泄流能力公式可知，对于一定的泄洪建筑物来说，当行近流速水头不计时，q仅为V的单值函数，即q=f（V）。 因而，对于一定的水库和泄洪建筑物，可按溢洪道和泄洪洞的泄流能力公式及库容曲线计算并绘制该水库的蓄泄曲线q—V。
库水位Z/m 75 80 85 90 95 100 105 115 125 库容V/106m3 0.5 4 10 23 45 77.5 119 234 401 某水库泄洪建筑物为无闸溢洪道，其堰顶高程与正常蓄水位齐平，为116m，堰顶净宽B=45m，堰流系数M1=1.6。该水库设有小型水电站，汛期按水轮机过水能力Q电=10(m3／s)引水发电。该水库的库容曲线列于下表中，试绘制其蓄泄曲线q—V。 表1 某水库水位容积曲线表
库水位Z/m ① 116 118 120 122 124 126 堰顶水头H/m ② 0 2 4 6 8 10 泄流能力q/m3/s ③ 10 214 586 1068 1638 2280 库容V/106m3 ④ 247 276 307 340 378 423 ①绘制库容曲线Z—V。 ②列表计算q—V。 ③绘制该水库的蓄泄曲线q—V。 表2 某水库q—V关系计算表
2、水库调洪计算基本原理 水库调洪是在水量平衡和动力平衡(即水力学中所说的连续方程和运动方程)的支配下进行的。水量平衡可表示为水库水量平衡方程，动力平衡可由水库蓄泄方程(或蓄泄曲线)来反映。从起调开始，逐时段连续求解这两个方程，即可由入库流量过程Q—t求得下泄流量过程q—t这就是水库调洪计算所遵循的基本原理。
⑴水量平衡方程 ⑵水库蓄泄方程或水库蓄泄曲线 q=f(V)或q—V曲线 上两式中，仅q2，V2为未知数，故联立求解可得。
如第一时段，Q1，Q2可从人库洪水过程线得知，q1、Vl可由起调水位Z1查Z—V、q—V线得到，从而可联解出该时段末的q2，V2。如第一时段，Q1，Q2可从人库洪水过程线得知，q1、Vl可由起调水位Z1查Z—V、q—V线得到，从而可联解出该时段末的q2，V2。 显然，该时段的q2，V2正是第2时段开始时的q1、Vl，于是又可联立解出第2时段末的q2，V2，依此类推，即可求出水库下泄流量过程线、最大下泄流量qm、调洪库容Vm和水库最高洪水位Z洪。
3.3 水库调洪计算的列表试算法 ①根据Z～V，Z～q线推求q～V线。 ②选取合适的时段，以秒为单位。 ③决定开始计算的边界条件，Z1，V1，q1。 ④假定时段末的q2，按水量平衡方程求得V2。 ⑤按④计算得的V2，查q～V线得相应的q2与假定的q2比较，如相等则假定正确，如不相等重新假定。 ⑥求得正确的q2，V2即做为下一时段之q1，V1，继续演算。
例题：某水库的泄洪建筑物和尺寸已定，设有闸门。水库的运用方式是：在洪水来临时，先用闸门控制q 使等于Q，水库保持汛期防洪限制水位（38.0m）不变；当Q继续加大，使闸门达到全开，以后就不用闸门控制，q 随Z的升高而加大，流态为自由泄流，qmax也不限制，情况与无闸门控制一样。 已知V=f（Z），并根据泄洪建筑物和尺寸，算出q=f（Z）曲线。堰顶高程为36.0m。
Z 36 36.5 37 37.5 38 38.5 39 39.5 40 40.5 41 V 4330 4800 5310 5860 6450 7080 7760 8540 9420 10250 11200 q 0 22.5 55 105 173.9 267.2 378.3 501.9 638.9 786.1 946 某水库V=f（Z）、q=f（Z）曲线（闸门全开）
t（h） Q（m3/s） 时段平均入流量（m3/s） q（m3/s） 时段平均出流量（m3/s） △V（万m3） V（万m3） Z（m） 18 174 173.9 6450 38 21 340 257 187 180.5 83 6533 38.1 24 850 595 262 224.5 400 6933 38.4 27 1920 1385 425 343.5 1125 8058 39.2 30 1450 1685 620 522.5 1256 9314 39.9 33 1110 1280 734 677 651 9965 40.3 36 900 1005 781 757.5 267 10232 40.5 39 760 830 790 785.5 48 10280 40.51 42 610 685 772 781 -104 10176 40.4 45 460 535 731 751.5 -234 9942 40.3 48 360 410 674 702.5 -316 9626 40.1 51 290 325 617 645.5 -346 9280 39.9 调洪计算列表试算法
t Q Z V q △V V/2 q/2 Z/2 h m3/s m3/s 万m3 m3/s m3/s m3/s 万m3 万m3 m3/s m 18 174 38 6450 173.9 21 340 38.4 6950 248 257 211 50 6500 180 38.04 38.2 6690 211 192.6 70 6520 182 38.06 38.1 6530 187 180.5 83 6533 187 38.10 第一时段（第18-21小时）试算过程
3、4 其它情况下的水库调洪计算 有闸门控制q时，调洪原理和方法与无闸门时相似，不同的是水库运行方式变化多. 1、根据需要随时调整闸门的开启孔数和每孔开启高度 2、不同闸门的开度，库水位，下游淹没等情况中的系数A，B不同。 3、由于有闸门控制的变化多,应采用试算法。
(a)下游有防洪要求的情况；(b)水工建筑物设计标准大于下游防洪标准的情况；(c)水库下泄洪水要与下游区间洪水错峰的情况；(d)根据预泄洪水的情况(a)下游有防洪要求的情况；(b)水工建筑物设计标准大于下游防洪标准的情况；(c)水库下泄洪水要与下游区间洪水错峰的情况；(d)根据预泄洪水的情况 1—入库洪水过程线；2—下泄洪水过程线；3—水库水位过程线
⑴下游有防洪要求时 qm不能超过q安，t1以前入库洪水Q小于Z限下的q1，来多少泄多少q=Q； t1时，Q开始大于q，闸门全开，自由泄流； t2时， q=q安，为下游防洪安全，控制q不大于q=q安，水库水位上升，关小闸门； t3时，入流Q= q=q安，水位最高。
⑵下游有防洪要求时，其标准小于大坝设计标准 t1以前，Q＜q限，来多少泄多少q=Q； t1时， Q= q限，闸门全开，自由泄流，水位上升； t2时， q= q安，控制闸门； t3时，为下游防洪的库容蓄满，入库洪水超过下游防洪标准，考虑坝体安全，闸门全开，自由泄流； t4时，q=qm，水位最高。
⑶下游有错峰要求时 使水库下泄流量碰上区间洪水不超过q安，在Q～t线上画平行于横轴的q安线，将区间洪水倒画在q安线下，其与横轴之间的纵距即水库允许下泄量。
⑷有短期洪水预报时 t0时预报1-3天内的涨水，从Z限按相应q放水，由于入流Q＜q，水位下降，t1时Q=q，水位达最低点，t1- t2时Q＞q，水库水位上升，到t2时水位回到Z限，t2后水位继续上升，控制闸门使q≯q安 ，至t3时水位达最高。
