水库调洪演算试算法
一、水库调洪计算的任务
入库洪水流经水库时，水库容积对洪水的拦蓄、滞留作用，以及泄水建筑物对出库流量的制约或控制作用，将使出库洪水过程产生变形。与入库洪水过程相比，出库洪水的洪峰流量显著减小，洪水过程历时大大延长。这种入库洪水流经水库产生的上述洪水变形，称为水库洪水调节。水库调洪计算的目的是在已拟定泄洪建筑物及已确定防洪限制水位（或其他的起调水位）的条件下，用给出的入库洪水过程、泄洪建筑物的泄洪能力曲线及库容曲线等基本资料，按规定的防洪调度规则，推求水库的泄流过程、水库水位过程及相应的最高调洪水位和最大下泄流量。
若水库不承担下游防洪任务，那么水库调洪计算的任务是研究和选择能确保水工建筑物安全的调洪方式，并配合泄洪建筑物的形式、尺寸和高程的选择，最终确定水库的设计洪水位、校核洪水位、调洪库容及二种情况下相应的最大泄流量。若水库担负下游防洪任务，首先应根据下游防洪保护对象的防洪标准、下游河道安全泄量、坝址至防洪点控制断面之间的区间入流情况，配合泄洪建筑物形式和规模，合理拟定水库的泄流方式，确定水库的防洪库容及其相应的防洪高水位；其次，根据下游防洪对泄洪方式的要求，进一步拟定为保证水工建筑物安全的泄洪方式，经调洪计算，确定水库的设计洪水位与校核洪水位及相应的调洪库容。
二、水库调洪计算基本公式
洪水进入水库后形成的洪水波运动，其水力学性质属于明渠渐变不恒定流。常用的调洪计算方法，往往忽略库区回水水面比降对蓄水容积的影响，只按水平面的近似情况考虑水库的蓄水容积（即静库容）。水库调洪计算的基本公式是水量平衡方程式：
t t t t t t
V V t q q t Q Q -=∆+-∆++++1121121)()( （3-1）
式中： t ∆——计算时段长度（s ）；
1,+t t Q Q ——t 时段初、末的入库流量（m 3/s ）；
1,+t t q q ——t 时段初、末的出库流量（m 3
/s ）；
1,+t t V V ——t 时段初、末水库蓄水量（m 3）。
当已知水库入库洪水过程线时，1,+t t Q Q 均为已知；t t q V ,则是计算时段t 开始的初始条件。于是，式中仅11,++t t q V 为未知数。必须配合水库泄流方程q =f （V ）与上式联立求解11,++t t q V 的值。当水库同时为兴利用水而泄放流量时，水库泄流量应计入这部分兴利泄流量。假设暂不计及自水库取水的兴利部门泄向下游的流量，若泄洪建筑物为无闸门表面溢洪道，则下泄流量q 的计算公式为: 1
11
2gh mBh q ε= （3-2）
式中： ε 侧收缩系数； m 流量系数； B 溢洪道宽； h 1 堰上水头。
若为孔口出流，则泄流公式为：
2
2
2gh q μω= （3-3）
式中： μ 孔口出流系数；
ω 孔口出流面积； h 2 孔口中心水头。
由式（3-2）或（3-3）所反映泄流量q 与泄洪建筑物水头h 的函数关系可转换为泄流量q 与库水位Z 的关系曲线q ＝f （Z ）。借助于水库容积特性V ＝f （Z ）,
可进一步求出水库下泄流量q 与蓄水容积V 的关系，即
q ＝f （V ） （3-4）
说明如何进行一次洪水的水库调洪计算。图中Q ～t 为入库洪水过程线；q ～t 为水库调洪计算需要推求的出库流量过程线。设t ∆为计算过程的面临时段，由入库洪水资料可知时段初、末的流量1,+t t Q Q 的数值，V t ，q t 为该时段已知的初始条件。图中阴影线的面积表示该时段水库蓄水量的增量ΔV ，即ΔV =V t+1-V t 。利用式（3-1），（3-4）可求解时段末的水库蓄水量V t+1和相应的出库流量1+t q 。前一个时段的11,++t t q V 求出后，其值即成为后一时段的t t q V ,值，使计算有可能逐时段地连续进行下去。 必须指出，上述水库调洪计算中采用的泄流函数式
q =f （v ）是基于泄洪设施为自由溢流的条件建立的。所谓自由溢流是指泄洪设施不设闸门，或虽设有闸门，但闸门达到的开度不对水流形成制约的情况。
三、水库调洪演算试算法
水库调洪演算就是联解式(3-1)和(3-4) 。常用的算法有试算法(迭代法)和图解法。试算法可达到对计算结果高精度的要求，但以往靠人工计算时，此法计算工作量大；图解法是为了避免繁琐的试算工作而发展起来的，它实用于人工操作，可大大减轻试算法的人工计算工作量。随着计算机科学技术的迅速发展，上述水库调洪计算的试算法很适合编制电算程序，即在计算机上进行迭代计算，不必再提倡采用图解法来完成调洪计算。在进行迭代计算时,可先假定计算时段末的出库流量的1+t q 值, 求出式中待定的时段末水库蓄水量1+t V 的值；也可先假定1+t V 的值, 求出式中待定的1+t q 值。最后，在迭代过程中算出满足精度的解。下述迭代算法(以先假定1+t q 的值为例)的步骤可以作为编制水库调洪计算软件的程序流程。
（1）初步假设计算时段末的出库流量1+t q 的值，代入式(3-1)，可初步求出
式中待定的时段末水库蓄水量1+t V 的值。
（2）利用)(V f q =关系，用初求的1+t V 值，按插值法求出对应的出库流量q 。
（3）检验步骤（1）所假设的时段末的出库流量1+t q 步骤（2）得到的出库流量q 的相符合情况。若设定的允许误差为ε，≤-+q q t 1ε，则满足计算精度要求，结束该时段计算，时段末出库流量1+t q 及水库蓄水量1+t V 即为计算的结果。否则，重新假设1+t q =（1+t q +q ）/2，返回步骤（1）进行下一轮迭代计算。 以上仅以某一计算时段为例，说明水库调洪计算的原理和方法。对于一场入库洪水的调洪计算，必须从洪水起涨开始，依时序逐时段进行。第一个计算时段（t ＝1）可将起调水位（规划设计中对一定设计标准的洪水的调洪计算一般采用防洪限制水位作为起调水位）及其相应的泄水建筑物的泄流能力作为计算初始条件，即已知该时段初的出库流量q 1和水库蓄水量V 1，通过调洪计算求出时段末的出库流量q 2和水库蓄水量V 2。接着进行第二时段的调洪计算，此时
q 2，V 2已成为第二时段的初始条件，可按同样的方法进行此时段的调洪计算。
循此执行逐时段调洪计算，直到水库水位消落至防洪限制水位（或根据要求只推算到出现水库最高调洪水位）。现将具体的演算过程用一例子加以说明。
某水库的泄洪建筑物形式和尺寸已定，溢洪堰设有闸门控制。水库的运行方式是在洪水来临时，先用闸门控制，使水库泄流量等于入库流量，水库保持汛期防洪限制水位（38m ）不变。随着入库流量继续增大，闸门逐渐开启直至达到全部开启，水库泄流q 随库水位的升高而加大，闸门全部开启后的流态为自由泄流。
已知堰顶高程为36m ，水库容积曲线V =f （Z ），并根据泄洪建筑物形式和尺寸，算出水位和下泄量关系曲线q =f （Z ），见表3-4。计算过程见表3-5。并按下列步骤计算。
33
（1）将已知入库洪水流量过程线列入表中的第（1）、（2）栏，取计算时段Δt =3h =10 800 s；起始库水位为Z限=38.0 m，在图中可查出闸门全开时
相应的q =173.9 m3/s。
(2) 在第18小时以前，入库流量Q均小于173.9 m3/s，水库按q =Q泄流。
水库不蓄水，无需进行调洪计算。从第18小时起，Q开始大于173.9 m3/s，以第18小时为开始调洪计算的时刻，此时初始的q1即为173.9 m3/s，而初始的V
为6 450万m3。然后，按水量平衡方程进行计算，将计算结果列入表3-5中相1
应时段的各栏，并点绘在图3-4上。
(3)由表3-5可见，在第36小时，水库水位Z=40.51m、水库蓄水量V =10 232
万m3、Q =900 m3/s、q =781 m3/s；而在第39 小时，Z =40.51 m，V =10280万m3，Q =760 m3/s，q =790 m3/s。按前述水库调洪原理，当q max出现时，一定是q =Q，此时Z，V均达最大值。显然，q max将出现在第36小时与第39小时之间，在表中并末算出。通过进一步试算，在第38小时16分钟处，可得出q max = Q =795 m3/s，Z max= 40.51 m，V max =10 290万m3。
了解以上试算过程后，如果借助计算机将会很快得出计算结果。
必须注意到前面介绍水库调洪计算时，采用了泄水建筑物泄流能力曲线来反映水库出流量与水库蓄水量的函数关系，即)
(V
q 。工程实践中，对于存在
f
闸门开度控制较复杂的调洪情况，可以根据防洪要求，从拟定水库泄洪方式入
手，研究确定一种合理的开闸程序，包括启用闸门和变动开度的操作过程，以
实现所拟定泄洪方式的泄流过程。
表3-5 调洪计算列表试算法
注：表中数字下有横线者为初始已知值；ΔV=（Q -q）Δt。
1.5 调洪演算 调洪演算的基本原理是水量平衡，其方程为 121221--22Q Q q q t t V V ++??= 式中： Q 1、Q 2分别为计算时段Δt 始、末入库流量； q 1、q 2分别为计算时段Δt 始、末出库流量； V 1、V 2分别为计算时段Δt 始、末水库库容； Δt 为计算时段。 采用列表试算法，计算工作量较大，这里采用半图解法（单辅助线法）。 将水量平衡方程变形得： 2212111222V q Q Q V q q t t +??+=-++ ????? 式中右边为已知项，左边为未知项。 我们可以先确定q 与2V q t ??+ ????之间的关系，绘制2q V q t ?? + ???? ～的辅助曲线。 方法为由已知的q 查上游水位与泄流量关系曲线得上游水位H 上，在查水位库容 关系曲线得相应的库容，Δt 为计算时段，在这里为24h ，进而求得对应的2V q t ?? + ???? 。 从第一时段开始，由入库洪水过程和起始条件就可以知道Q 1、Q 2、q 1、V 1， 由上式求得222V q t ??+ ???? ，然后由2q V q t ?? + ????～的辅助曲线查的对应的q 值即为q 2， 然后按此方法依次计算q 。 计算过程如下，先确定q 与2V q t ?? + ???? 之间的关系。 表1.19A q 与2V q t ?? + ???? 关系表
绘制2q V q t ?? + ???? ～的辅助曲线: 图1.7A 2q V q t ?? + ???? ～的辅助曲线
然后进行调洪演算，过程如下： 表1.20A 调洪演算过程表
水库调洪计算的原理与方法 水库调洪是一种技术，主要是指调整水库的洪水量，以满足作业要求，消除洪水灾害，保护人民生产生活及水库安全。水库调洪分为调整水库水位、调节出口流量和水库池底淤积等，主要包括：水库蓄水量的调整、水库运行模式的选择、水库溢洪道的应用、调节建筑物的安排及水库排洪效果评价等。 1、水库调洪原理 水库调洪的原理是将水位在一定条件下，得以调节水库调节范围内的洪水，从而满足调度要求。也就是说，水库洪水量的变化可以通过调整水位来实现。因此，水位是水库调度的主要操作变量，也是水库调度及调洪的重要依据。 2、水库调洪计算 水库调洪计算是根据调度要求确定的调节范围，运用水位曲线的求和及其他理论计算，求得水位、储量和流量三者间的最佳分配，以满足调度要求的洪水量调节原理及方法，以确定具体的调洪计算方法。调洪计算的常用方法有基于水位-洪水量曲线求和的调节法、基于储 量曲线求和的调节法、组合求和法等多种。 （1）水位-洪水量曲线求和调节法 水位-洪水量曲线求和调节法是指，根据水库水位-洪水量关系曲线，确定调节范围内的水位，以调节水库洪水量。这种方法基本上是从水位起调洪，特别适用于急洪库。 (2)储量曲线求和调节法
储量曲线求和调节法是指，根据水库的储量曲线，确定调节范围内的储量，以调节水库洪水量。这种方法主要从水库储量起调洪，特别适用于慢洪库。 (3)组合求和调节法 组合求和调节法是指，将储量曲线求和调节法和水位-洪水量曲线求和调节法的方法。组合求和调节法将水位及储量作为两个独立的变量，分别求极值，实现最佳调节效果。 3、水库调洪的优缺点 水库调洪的优点在于：（1）大大降低水库的洪水灾害，大大减少人民的损失；（2）水位得到有效的控制，以满足人民的要求；（3）水库洪水量可以通过调整水位来实现。 同样，水库调洪也有一定的缺点，例如：（1）很难预测水库洪水量变化；（2）调洪后的水位会有一定的波动；（3）若水位变化幅度过大，会影响鱼类的繁殖；（4）若水位变化幅度过大，会导致水质变差等。 因此，在水库调洪时，应采取有效的措施，以减少水位变化和洪水量变化，确保水库的安全，保护人民的生产生活及水库安全。
调洪演算计算说明书 一、 相关资料 中包水利枢纽工程是三等工程，溢洪道设计洪水标准为五十年一遇（P=2%）至一百年一遇（P=1%）,校核洪水标准为千年一遇（P=0.1%）. 二、基本原理 1.泄水建筑物尺寸：溢洪道堰顶高程519m ，采用3孔86m m ⨯(宽⨯高)的弧形门控制。由2 /30 2q H g m nb ⋅=ε （其中侧收缩系数ε=0.92,n 为所开孔数, 流量系数m=0.48，单 孔堰顶宽度b=8m ，g=9.812/m s ,堰顶水头0H =水位Z-堰顶高程,。不计流速水头。） 计算出下泄流量 2.设计洪水来临时，用左右2孔泄洪；校核洪水来临时，用3孔泄洪。 3.基本计算公式为： ()()()t V V q q Q Q ∆-=+-+/2/2/122121 式中： Q 1, Q 2--分别为计算时段初、末的入库流量，m 3/s ； v 1，v 2--分别为计算时段初、末水库的蓄水量，m 3 ； q 1，q 2--分别为计算时段初、末的下泄流量，m 3/s ； t ∆--计算时段，一般取1小时。 4.下游安全泄量及起调水位 该水利枢纽没有下游防洪要求，一般在洪水来临时，水库将预泄库水至水库防洪限制水位，以便有足够的库容蓄洪或滞洪。防洪限制水位是水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位，则调洪计算从水位525.3m 起调。 5.水库运行方式 根据题目分析，本工程采用3孔溢洪道泄洪，设计洪水来临时，用左右2孔泄洪；校核洪水来临时，用3孔泄洪。在洪水期间洪水来临时，先用闸门控制下泄流量q 并使其等
于洪水来水量Q，使水库水位保持在防洪限制水位525.3m不变；当洪水来水量Q继续增大时，闸门逐渐打开；当闸门达到全开后，就不再用闸门控制，下泄流量q随水库水位z 的升高而增大，流态为自由流态，情况与无闸门控制一样。 6.计算方法：先决定开始计算时刻和此时的q1、V1,然后假定下泄流量q2值，再由 计算V2值，再查q-V表得出q2’值,水量平衡方程()()()t - + 2/ 2/ = +/ V V - q q Q∆ Q 2 1 1 1 2 2 比较q2和q2’，若二者基本相等，则假定正确，否则重新试算，直到大致相等为止，依次计算下去。最后根据所计算的数值绘图。 三、调洪过程： 1、列表试算法： 表（1）当p=2%时的计算
2、采用列表试算法进行调洪演算： 1) 确定水库蓄泄关系 a) 确定库容曲线： 根据给定的库容曲线表绘制水库的库容曲线如图2-1 图2-1 水库库容曲线 b) 确定水库泄流公式 根据堰流泄流能力： 23 02H g mB Q = 式中： m —— 流量系数，本工程取0.35； B —— 堰顶净宽，55.0m ； g —— 重力加速度，取 2 9.81g m s =； H0—— 堰顶水头，考虑坝前行进流速水头较小，取H0=H 。 则水库泄流能力公式可确定为： 23 (27.85）Zo Zt Q -= 式中： Zt 为当前水库水位 Zo 为正常高水位（溢流堰堰顶高程），本地取167.3m 。 c) 确定蓄泄关系 i. 确定一组水库库容V(I)，I=1,2……m ； ii. 对V(I)，据库容曲线查得库水位Z （I ），据2）计算对应的泄流能力q （i ）； iii. 对应一组V~q ，确定蓄泄关系，如图2—2。
图2-2 水库蓄泄关系图 2)列表进行调洪演算 a)试算程序调洪演算原理 i.对t时段计算，水库初始需水量V(t-1)由上一时段给出； ii.假设qt，则可计算出该时段的水库需水量V(t)，从蓄泄关系上差得qt’； iii.比较qt与qt’，若|qt-qt’|<ξ1，则t=t+1，否则重新假设qt，令t=t； iv.当算至水库|Z(t)- Zo|<ξ2时，终止计算。 b)计算表格 i.设计频率为P=5.0%的计算结果如表2-1：
图2-3 频率为P=5.0%的调洪演算计算图ii.设计频率为P=3.33%的计算结果如表2-2；
来水、泄流及水位过程线图2-4：
第三章调洪计算 3.1调洪计算目的 水库调洪计算的目的是在已拟定泄洪建筑物及已确定防洪限制水位（或其他的起调水位）的条件下，用给出的入库洪水过程、泄洪建筑物的泄洪能力曲线及库容曲线等基本资料，按规定的防洪调度规则，推求水库的泄流过程、水库水位过程及相应的最高调洪水位和最大下泄流量。 3.2调洪演算的原理 水库调洪计算的基本公式是水量平衡方程式： t t t t t t V V t q q t Q Q -=?+-?++++112112 1)()( (3-1) 式中t ?—计算时段长度，s ； 1,+t t Q Q —t 时段初、末的入库流量，m 3/s ； 1,+t t q q —t 时段初、末的出库流量，m 3/s ； 1,+t t V V —t 时段初、末水库蓄水量，m 3。 水库泄流方程 ： q =f （V ） (3-2) 用已知（设计或预报）的入库洪水过程线Q ～t ，由起调水位开始，逐时段连续求解(3-1)和(3-2)组成的方程组，从而求得水库出流过程q ～t ，这就是调洪演算的基本原理。 这里采用单辅助线半图解法，联解(2-1)和(2-2)两个方程，将(3-1)改写为： （V t /△t+q t /2 )+Q-q t = (V t+1/△t)+(q t+1/2 ) (3-3) 式中Q —计算时段平均入流量，Q ＝(Q t + Q t+1)/2；其他同(3-1) 也就是说，可以事先绘制q ~(V/△t)+(q/2 )的关系曲线，即调洪演算工作曲线，因式3-3)的左端各项为已知数，故式(3-3)右端项也可求出，然后根据(V t+1/△t)+(q t+1/2 )的值，通过工作曲线q~(V/△t)+(q/2 )可查
2.4.2 调洪计算方法 水库调洪是在水量平衡和动力平衡的支配下进行的，本次计算单辅助线法计算。水量平衡的数学表达式为： 2 2 1Q Q +t ? - 2 2 1q q + t ?=V 2-V 1 式中：Q 1，Q 2——时段初、末入库流量，m 3/s ； q 1,q 2——时段初、末出库流量，m 3/s ； V1,V2——时段初、末水库蓄水量，m 3； t ?——计算时段，t ?=1h=3600s 。 将水量平衡方程进行变换得到： ） （ 2 2 )2(1112 221q t V q Q Q q t V + ?+-+= +? 建立q ～2 q t V +?函数关系曲线，绘出q ～2 q t V +?辅助线， 连续求出水库的下泄流量过程。 2.4.3 调洪演算成果 按照不同频率入库设计洪水过程线，逐时段查算辅助曲线，确定水库出库流量过程。根据上述入库设计洪水过程线、库容曲线、起调水位进行调洪演算。本次调洪演算成果见表2-9。 调洪演算成果 表2-9
2.5 坝顶高程计算 水库主坝为浆砌石坝，坝顶超高计算公式采用《砌石坝设计规范》（SL25-2006）中公式进行计算： c z b h h H H ++?＝ 式中：H ?——坝顶超高，m ； H b ——波浪高，m ； H z ——风浪中心线至正常蓄水位或校核洪水位 的高差，m ； H c ——安全超高，5级坝，设计情况A=0.3m ，校 校情况A=0.2m 。 根据当地提供的风速风向资料，水库水面以上10m 高度处，年最大平均风速为16m/s 。 根据《砌石坝设计》（SL25-2006）及《水利水电等级划分及洪水标准》（SL252-2000）有关规定，永久建筑物级别为5级。 根据《砌石坝设计规范》（SL25-2006）波高、波长按官厅公式（C.4.1-1）和（C.4.1-2）计算： ）（11.4.) ( 0076.03 /12 02 12 1 -=C v gD v v gh o b ）（21.4.) ( 33.015 /42 02 157 -=C v gD v v gLm o 式中：H b ——波高（当 250 202 -=v gD 时，为累积频率5%的波高
水库防洪调节计算的基本原理 第一篇：水库防洪调节计算的基本原理 修建水库不仅能进行兴利调节，获得兴利的效益，还能进行防洪调节，有效地控制洪水。所谓防洪调节是指为了保证水库防洪安全，防止或减轻下游洪水灾害所进行的调节。本章主要研究在设计条件下的水库防洪调节。 1．水库泄洪建筑物泄流能力分析 水库通过泄洪建筑物泄洪，不同泄洪建筑物的泄流能力是不同的，下面我们对溢洪道和泄洪洞的泄流能力作简要分析，详细分析请参考《水力学》等有关资料。 （1）溢洪道 溢洪道所能通过的流量，主要决定于溢流堰的堰顶水头、宽度和堰型。当溢流堰的堰顶水平长度大于堰顶水头h的10倍时，按明渠水流计算；若在2.5～10h之间，按宽顶堰计算；而在0.67～2.5h之间，且具有光滑的曲线外形时，则按实用堰计算。一般中小型水库的溢洪道，常常设计为宽顶堰或实用堰，其泄放流量q按下式计算：（8.2-1） 式中：q为下泄流量（m3/s）；B为溢流堰堰顶净宽（m）；h0为计入行进流速的堰上水头（m），量系数，一般v0忽略不计，故h0= h。M为第二流，宽顶堰取1.42～1.70，实用堰取大于1.77，而大中型工程的M值，需要通过模型试验确定。 （2）泄洪洞 深水式泄洪洞（或泄流底孔）一般设闸门控制，而且位置较低，它的下泄流量q按有压管流（孔流）计算，即： （8.2-2） 式中：q为下泄流量（m3/s）；h0为计入行进流速的计算水头（m），非淹没出流时，h取上游水位与泄洪洞出口中心处高程之差，淹 没出流时，则取上下游水位差。ω为泄洪洞出口横断面的过水面
积（m2）；M为流量系数，可根据淹没出流或非淹没出流查水力学手册或做试验确定。 2．水库防洪调节计算基本原理 （1）水库的水量平衡方程 在某一时段Δt内，入库水量与出库水量之差等于该时段内水库蓄水量的变化量，如下图所示，以式（8.2-3）表示，称为水库的水量平衡方程。 （8.2-3） 式中：Q1、Q2分别为计算时段初、末的入库流量（m3/s）；q1、q2分别为计算时段初、末的出库（下泄）流量（m3/s）；V1、V2分别为计算时段初、末的水库蓄水量（m3）；ΔV为V2和V1之差（m3），即时段Δt内水库蓄水量的变化量；Δt为计算时段（s），一般取1～6h，需化为秒数。 水量平衡示意图 计算时段Δt的长短视入库流量的变化程度和调洪计算的精度而定。陡涨陡落的中小河流，Δt可取短些；流量变化平缓的大河流，Δt可适当取长。Δt取值时，注意不要把洪峰流量Qm漏掉。 一般情况下，入库流量过程Q～t为已知，则方程式（8.2-3）中Q1、Q2为已知数，时段初的下泄流量q1和水库蓄水量V1可由前一时段求得，则q1、V1也为已知数。Δt按上述情况选取，而q2和V2是两个未知数，故方程式（8.2-3）不能独立求解，还须建立第二个方程。 （2）水库蓄泄方程 水库通过泄洪建筑物泄洪，该泄量就是出库流量。在泄洪建筑物型式、尺寸一定的情况下，泄流量取决于水头h，即q=f（h）。当水库内水面坡降较小，可视为静水面，此时，h只是水库蓄水量V的函数，即h=f（V），故下泄流量q又可写成蓄水量V的函数式，此式称为蓄泄方程，以式（8.2-4）表示，即： （8.2-4） 于是，可列出如下方程组求q2和V2。
洪水计算 ㈠、洪水设计标准 大乐亭水库属小（二）型水利工程，其等级划分按照《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000），该工程为五等五级建筑，对山区、丘陵区水利水电工程永久性水工建筑的洪水标准其重视期按30—20年一遇设计，300—200年一遇校核，因此，洞甲水库采用防洪标准按30年一遇设计，300年一遇校核。 ㈡、洪水复核 大乐亭水库坝址以上集雨面积为1.35km2，由于集雨面积及其上下游无水文站，无法取得确切的水文资料，其洪水计算采用《贵州省暴雨洪水计算实用手册（修订本）小汇水流域部分》中简化公式进行计算。 ①、洪峰流量的计算采用公式 QP=ψp″F0.89 式中：Qp—相应频繁下的洪峰流量（m3/S） ψp″—经验性系数（设计时为23.8，校核时为43.0） F—坝址以上集雨面积km2 即设计洪峰流量为16.89m3/S，校核洪峰流量为30.51 m3/S， ②、洪峰总量的计算采用公式
W p=0.1CH24F 式中：W p—洪水总量（万m3） C—径流系数（设计时0.86，校核时为0.88） H24—最在24小时降雨量（设计时254mm，校核时为390mm） F—集雨面积即设计洪水总量为14.85万m3，校核洪水总量为23.34万m3 ㈢、水库调洪计算 水库流域面积小，库容也很小，暴雨汇流时间短，无合适的流量过程线可套用，因此，采用三角形概化法进行水库的调洪计算。水库的泄洪流量按下式计算： q=MEBH3/2 式中：m—流量系数，取m=0.36 E—侧收缩系数，E=0.95 B—溢流堰宽，B=7.6m H—堰上水头（m） 水库水量平衡用下式计算： （Q1+Q2）/2▽t-（q1+q2）/2▽t=V2-V1=▽V 式中：Q1、Q2—进段▽t始、未的入库流量（m3/S）
水库调洪演算试算法 一、水库调洪计算的任务 入库洪水流经水库时，水库容积对洪水的拦蓄、滞留作用，以及泄水建筑物对出库流量的制约或控制作用，将使出库洪水过程产生变形。与入库洪水过程相比，出库洪水的洪峰流量显著减小，洪水过程历时大大延长。这种入库洪水流经水库产生的上述洪水变形，称为水库洪水调节。水库调洪计算的目的是在已拟定泄洪建筑物及已确定防洪限制水位（或其他的起调水位）的条件下，用给出的入库洪水过程、泄洪建筑物的泄洪能力曲线及库容曲线等基本资料，按规定的防洪调度规则，推求水库的泄流过程、水库水位过程及相应的最高调洪水位和最大下泄流量。 若水库不承担下游防洪任务，那么水库调洪计算的任务是研究和选择能确保水工建筑物安全的调洪方式，并配合泄洪建筑物的形式、尺寸和高程的选择，最终确定水库的设计洪水位、校核洪水位、调洪库容及二种情况下相应的最大泄流量。若水库担负下游防洪任务，首先应根据下游防洪保护对象的防洪标准、下游河道安全泄量、坝址至防洪点控制断面之间的区间入流情况，配合泄洪建筑物形式和规模，合理拟定水库的泄流方式，确定水库的防洪库容及其相应的防洪高水位；其次，根据下游防洪对泄洪方式的要求，进一步拟定为保证水工建筑物安全的泄洪方式，经调洪计算，确定水库的设计洪水位与校核洪水位及相应的调洪库容。 二、水库调洪计算基本公式 洪水进入水库后形成的洪水波运动，其水力学性质属于明渠渐变不恒定流。常用的调洪计算方法，往往忽略库区回水水面比降对蓄水容积的影响，只按水平面的近似情况考虑水库的蓄水容积（即静库容）。水库调洪计算的基本公式是水量平衡方程式：
t t t t t t V V t q q t Q Q -=∆+-∆++++1121121)()( （3-1） 式中： t ∆——计算时段长度（s ）； 1,+t t Q Q ——t 时段初、末的入库流量（m 3/s ）； 1,+t t q q ——t 时段初、末的出库流量（m 3 /s ）； 1,+t t V V ——t 时段初、末水库蓄水量（m 3）。 当已知水库入库洪水过程线时，1,+t t Q Q 均为已知；t t q V ,则是计算时段t 开始的初始条件。于是，式中仅11,++t t q V 为未知数。必须配合水库泄流方程q =f （V ）与上式联立求解11,++t t q V 的值。当水库同时为兴利用水而泄放流量时，水库泄流量应计入这部分兴利泄流量。假设暂不计及自水库取水的兴利部门泄向下游的流量，若泄洪建筑物为无闸门表面溢洪道，则下泄流量q 的计算公式为: 1 11 2gh mBh q ε= （3-2） 式中： ε 侧收缩系数； m 流量系数； B 溢洪道宽； h 1 堰上水头。 若为孔口出流，则泄流公式为： 2 2 2gh q μω= （3-3） 式中： μ 孔口出流系数； ω 孔口出流面积； h 2 孔口中心水头。 由式（3-2）或（3-3）所反映泄流量q 与泄洪建筑物水头h 的函数关系可转换为泄流量q 与库水位Z 的关系曲线q ＝f （Z ）。借助于水库容积特性V ＝f （Z ）,
调洪计算列表试算法 调洪计算列表试算法是一种用于计算调洪方案的方法，它可以帮助工程师和决策者预测洪水发生时的水位、流量和调洪方案等重要参数。在这篇文章中，我们将介绍调洪计算列表试算法的原理、步骤和应用。 一、调洪计算列表试算法的原理 调洪计算列表试算法是基于流量-水位关系曲线的一种计算方法。它通过将不同流量下的水位与设计水位进行比较，确定不同流量下的调洪方案。该算法主要包括以下几个步骤： 1. 根据历史洪水数据和水文特征，确定不同设计流量下的水位-流量关系曲线。这一步需要对洪水历史数据进行分析和处理，确定洪水频率分析方法，并根据洪水频率曲线确定设计流量。 2. 利用水位-流量关系曲线，计算不同流量下的水位。根据设计流量，通过插值或者拟合方法，计算出对应的水位。 3. 将计算得到的水位与设计水位进行比较，确定调洪方案。当计算得到的水位低于设计水位时，可以采取相应的调洪措施，如打开闸门、提高堤坝等。当计算得到的水位高于设计水位时，需要进一步评估是否需要调整调洪方案。 4. 进行试算和评估。根据确定的调洪方案，进行试算和评估，包括
计算不同流量下的水位、流量和调洪效果等。 调洪计算列表试算法主要包括以下几个步骤： 1. 收集洪水历史数据和水文特征。通过收集洪水历史数据和水文特征，包括洪水发生时间、洪峰流量、洪水过程等，建立洪水频率分析的基础。 2. 分析洪水频率曲线。利用收集的洪水历史数据，进行统计分析，计算不同洪水频率下的设计流量。通过洪水频率曲线的绘制和拟合，得到流量-水位关系曲线。 3. 计算不同流量下的水位。根据流量-水位关系曲线，计算不同流量下的水位。可以使用插值或者拟合方法，得到对应的水位。 4. 比较水位和设计水位。将计算得到的水位与设计水位进行比较。当计算得到的水位低于设计水位时，确定调洪方案。当计算得到的水位高于设计水位时，需要进一步评估调洪方案。 5. 进行试算和评估。根据确定的调洪方案，进行试算和评估。计算不同流量下的水位、流量和调洪效果等。根据评估结果，可以调整调洪方案，以达到最佳的调洪效果。 三、调洪计算列表试算法的应用
水利工程设计常用计算公式 水利工程设计是根据特定的土地条件和水资源状况，结合水资源利用 和防洪抗旱需求，开展的涵盖水利设施建设、水文水资源评价、水质水量 调控、洪水演算和水利工程经济评价等领域的综合性工作。在水利工程设 计中，常常需要用到一些常用的计算公式。以下是一些常用的计算公式的 介绍。 1.渗透系数计算公式 地下水位的变化和土壤岩石性质的渗透性有关，常常需要计算土壤的 渗透系数。渗透性系数是指单位时间单位面积上升或下降的渗透流量与渗 透力之比。根据多年的观测和实验，渗透系数可以通过以下公式进行计算：K=(Q*L)/(A*H) 其中，K表示渗透系数，Q表示渗透流量，L表示渗透长度，A表示渗 透面积，H表示渗透高度。 2.雨水径流计算公式 在水文水资源评价中，常常需要计算雨水径流量。常用的雨水径流计 算公式有诺伊曼公式、蓄滞汇方法和时间分布曲线方法。其中，蓄滞汇方 法是常用的计算雨水径流量的方法。根据蓄滞汇方法的原理，可以通过以 下公式计算雨水径流量： Qp=C*(P-Es)*A 其中，Qp表示雨水径流量，C表示径流系数，P表示降雨量，Es表示 蒸发量，A表示流域面积。 3.水库调洪放水计算公式
水库是防洪抗旱的重要水利设施，常常需要进行水库调洪放水计算。常用的水库调洪放水计算公式有渐进调洪法、等降法和曲线法。其中，曲线法是常用的水库调洪放水计算方法。根据曲线法的原理，可以通过以下公式计算水库调洪放水： Q=K*S^m*H^n 其中，Q表示水库放水流量，K、m和n都是与水库性质相关的常数，S表示水库水面面积，H表示水位。 4.水质计算公式 在水质调控中，常常需要计算水质污染物的浓度和超标排放量。常用的水质计算公式有质量平衡法、动力学公式和分层计算法。其中，质量平衡法是常用的水质计算方法。根据质量平衡法的原理，可以通过以下公式计算水质浓度和超标排放量： Ct=(C0*V0+C1*V1)/(V0+V1) Qe=(C1-C0)*V1 其中，Ct表示混合液体的平均浓度，C0和C1表示两种液体的浓度，V0和V1表示两种液体的体积，Qe表示超标排放量。 5.洪水计算公式 洪水演算是水利工程设计中重要的环节，常常需要计算洪水的流量和水位。常用的洪水计算公式有经验公式、概率公式和流域面积法。其中，流域面积法是常用的洪水计算方法。根据流域面积法的原理，可以通过以下公式计算洪水流量和水位： Q=C*A^α
水库调洪计算 水库调洪计算 reservoir routing 在规划设计阶段，水库调洪计算的目的是为了找出当一定防洪标准的[设计洪水]入库后能满足防洪要求的防洪库容、泄洪建筑物型式和尺寸。在水库建成后，调洪计算的目的是寻求合理的、较优的水库汛期控制运用方式。 水库调洪作用有蓄洪与滞洪两种。蓄洪一般指水库设有专用的防洪库容或通过预泄，预留部分库容，用来拦蓄洪水，削减洪峰流量，满足下游防洪要求。滞洪指仅仅利用大坝抬高水位，增大库区调蓄能力，当入库洪水流量超过水库泄流设备下泄能力时，将部分洪水暂时拦蓄在水库内，削减洪峰，待洪峰过后，所拦蓄的洪水，再逐渐泄入河道。对防洪与兴利相结合的综合利用水库来说，当入库洪水为中小洪水时，一般以蓄洪为主，以便为兴利之用；而在大洪水年份，则兼有蓄洪滞洪的作用。入库洪水经水库调蓄后，其泄流量的变化情况与水库的容积特性，泄洪建筑物形式，尺寸以及下游防洪标准，水库运行方式等有关。 水库调洪方式基本有三种：①自由泄流（敞开泄流）。指水库不承担下游防洪任务，水库调洪只需解决水库遭遇设计标准及校核标准洪水，在水库水位超过防洪限制水位时为确保大坝安全时的泄洪。当水库承担下游防洪任务而入库洪水超过下游防洪标准设计洪水时的泄流，也是自由泄流。②固定泄流。即采用闸门控制措施，使水库下泄流量按固定值泄放（一级或多级固定），各级控制下泄流量值视入库洪水和控制点的防洪能力而定。对于调洪能力较小的水库，可按入库流量来判别属于何级下泄值,对调洪能力大的水库洪量起主要作用,宜采用库水位涨率与入库流量相结合方法判定宜选泄量数值。③泄洪方式为补偿调节方式。理想的补偿调节方式是根据区间洪水预报逐时段确定水库相应下泄流量，使其与区间洪水流量组合结果不超过下游控制点的安全允许泄流量。考虑错峰要求的水库泄流即属于此种方式。但这种方式只适合于水库泄流至下游防洪控制点的传播时间小于区间洪
水库的调洪计算 水库的调洪计算 基本原理：水量平衡和动力平衡（水量平衡方程、蓄泄方程） 1.根据库区地形资料，绘制水位库容关系曲线z-v，并根据泄洪建筑物的形式和尺寸，有相应的水力学出流计算公式求得q-v曲线 2.从第一时段开始调洪，由起调水位（即汛前水位）查z-v及q-v 关系曲线得到水量平衡方程中的V1和q1；有入库洪水过程线Q-t查得Q1、Q2；然后假设一个q2值，根据水量平衡方程算的相应的V2值，由V2在q-V曲线上查得q2，若二者相等，即为所求；否则应重新假设q2，重复上述过程，直到二者相等为止 3.将上时段末的q2，V2值作为下一时段的q1、V1，重复上述试算过程，最后得出水库下泄流量过程线 4.将入库洪水过程线Q-t和计算的泄流过程线q-t曲线绘制在同一张图上，若计算的最大泄流量qm正好是两线交点，则计算正确；否则应缩短qm附近的时段，重新进行试算，直至qm正好是两线交点为止。 5.由qm查q-v曲线，得最高洪水位时的总库容Vm，Vm减去起调水位的库容，得调洪库容V调，由Vm查z-v曲线，得到最高洪水位z洪。显然，当入库洪水为设计标准洪水时，求得的qm、V调、z 洪即为设计标准最大泄流量qm设、设计防洪库容V设、设计洪水位Z设。同理，当入库洪水为校核洪水时，可求得相应的qm校、V校、Z校。 无调节水电站水能计算 1.根据实测径流资料的日平均流量变动范围，将流量划分为若干个流量等级； 2.统计各级流量出现次数 3.计算各级流量的平均值，差水位流量关系曲线，求得下游水位Z 下； 4.上游水位一般维持在正常蓄水位
5.计算各级流量相应的水电站净水头H=Z上-Z下-△H 6.计算电站的出力N=KQH 7.按从大到小次序排序，绘制出力保证率曲线 8.按设计保证率查得的出力即为保证出力 河川水能资源的基本开发方式及特点？ 根据集中落差方式的不同，水电站的基本开发方式可分为坝式、引水式、混合式、潮汐式与抽水蓄能式等。 ⑴坝式：形成水库，能调节水量，提高径流利用率，有利于防洪和解决其他水利部门的用水问题；但基建工程较大，上游形成淹没区，移民问题难解决。（河床式、坝后式） 大多建于流量大，河段坡较缓，同时还有适合建坝的地形地质条件的河段 ⑵引水式：水头较高，引用流量小，水能利用效率差，工程量小，没有淹没损失。（无压引水式、有压引水式）适用于流量较小，河道坡度较陡的山区河流，通过短距离引水就能获得较大落差 ⑶混合式：既能实现水资源的综合利用，又能得到较高水头。适用于上游坡段交小且筑坝后淹没损失不大，有筑坝建库条件，下游较陡且有条件集中落差的地方。 (4)潮汐式与抽水蓄能式：潮汐式利用海水涨落的落差发电，应用流量可以很大，但水头很低；抽水蓄能式是以水为蓄能介质，充分发挥水力发电运行灵活等优势，起调节电能、改善电力运行系统运行条件的作用。关于正常蓄水位上下限方案以及死水位需要考虑的因素有哪些？ 正常蓄水位： ⑴水库的淹没，浸没损失； ⑵坝址及库区的地形，地质条件； ⑶拟定梯级水库的正常蓄水位时,应注意河流梯级开发规划方案,不应淹没上一个梯级水库的坝址及其电站位置⑷蒸发，渗漏损失； ⑸人力，物力，财力及工期的限制。死水位： 1.保证水电站所需的最低水头和；
水库调洪计算 姓名：陈志锋 班级：水工072 学号：073832241 教师：姜卉芳（教授）
问题重述 一.任务： 某水库枢纽的主要建筑物属2级工程，并担负下游的防洪任务，其保护农田面积为75万亩。要求按照选定的设计洪水，推求该水库的设计洪水位、最大下泄流量和坝顶高程。 二.资料： 1.坝址断面处的洪水分析成果（见附表2—1） 2.水库特性曲线（见附表2—2） 3.水库死水位是785.0m；正常蓄水位是823.0m；防洪限制水位取818.0m; 防洪高水位是825.5m；溢洪道堰顶高程817.0m。 4.泄洪设备为表面式溢洪道和深水式放水洞。溢洪道的尺寸为5×6×12m， M=2.0，放水洞的泄放流量定为50m3/s。 5.设计安全超高按规范标准取值△h 设 =0.5m。设计条件下的风浪高采用下式计算：h浪，设=0.0208V5/4D1/3（m） 式中V为设计风速，在10.8～13.8m/s范围内取值；D为吹程，在6～7km 范围内取值。 三.防洪调节计算： 1.确定起调流量Q起。 2.调洪操作过程 q自当q≤q安或z≥z防高时 q =﹛（*） q安当q＞q安且z＜z防高时其中q安=1500～2000m3/s 四.成果与要求 1.水库的设计洪水位和最大下泄流量及坝顶高程。 2.各种调洪计算表。 3.对计算成果的说明、问题讨论和有关意见。
由附表2—1可得出设计洪水过程线： 防洪标准重现期为：1/0.5%=200（年） 洪峰流量为6610m3/s，在1号15时。由附表2—2可得出水库容积曲线： 水库死水位为785.0m，相应的水库死库容为0.45×108m3。防洪高水位为825.5m，相应的库容为2.956×108m3。
目录 2 基本资料 (2) 2.1 自然条件 (2) 2.1.1 地貌 (2) 2.1.2 水文气象 (2) 2.2 地区社会经济概况 (2) 2.3 建筑基础资料 (3) 2.3.1 大坝 (3) 2.3.2 溢洪道 (3) 2.3.3 放水涵洞 (3) 2.3.4 水库库容曲线 (3) 2.3.5 水库特征水位与特征库容 (4) 2.4 库区工程地质 (4) 2.4.1 工程地质条件 (4) 2.4.2 岩土参数 (4) 2.4.3 地震烈度 (5) 4 防洪标准复核 (6) 4.1 设计暴雨 (6) 4.1.1 设计点暴雨 (6) 4.1.2 设计面暴雨 (6) 4.1.3 面暴雨过程与净雨过程的推求 (7) 4.2 用推理公式推求设计洪水 (8) 4.3 调洪演算 (13) 4.4 坝顶高程复核 (17)
2 基本资料 2.1 自然条件 2.1.1 地貌 dadada水库位于赣榆县西北部丘陵区，地貌复杂，集水区地形西高东低。水库集水面积为2.32km2，干流长度为1.47km，干流比降为0.02837 。 2.1.2 水文气象 本地区处于中纬度，属于温带和北亚热带过渡地带，既有温暖带气候特征，又具有北亚热带气候特征，季风气候显著，东冷夏热，四季分明，冬季气候寒冷干燥，夏季潮湿多雨，气温偏高。降雨主要集中在7、8、9三个月，三个月的总降雨量占全年总降雨量的2/3左右。全年降水天数平均为80~90天，日降雨量大于等于50毫升的暴雨、大暴雨和特大暴雨的天数集中在每年的7、8月份。 本区多风，夏季多大风，疾风，一般风向为东或东北风，风力三级左右，最大风力11级，多年平均最大风速为14.7m/s 。 2.2 地区社会经济概况 赣榆是全国最早的沿海开放县之一，位于江苏省东北端，隶属江苏省连云港市，东临黄海，西与山东省临沂市接壤，北通青岛，南接新亚欧大陆桥东桥头堡连云港。全县18个镇，总面积为1402.5平方公里。据2001年统计，全县人口为105.83万人，耕地面积6.68万公顷，工农业总产值为254.81亿元，其中农林牧渔总产值为42.40亿元，粮食产量为30.98万吨，农民人均纯收入为2941元。 全县有62.5公里黄金海岸，1.53万公顷滩涂，7.2万公顷浅海域，7000平方公里近海渔场。平原地区土壤肥沃，小麦、水稻、花生等品质优良。山岭地区盛产板栗、山楂、银杏等优质果品，已形成10万亩用材林和15万亩经济林。 赣榆县山丘区面积约占总面积的1/3，缺水是制约该地区农业和经济发展的重要因素，因此充分发挥小型水库的调蓄功能，对发展山丘区的农业生产和改变山丘区贫苦落后面貌具有十分重要的作用。