调洪演算计算过程

第1章 调洪演算1.1 调洪演算已知正常高水位▽正=128m ，查水库水位库容曲线，可得361044.296m V ⨯=。

010020030040050060070060708090100110120130140150160水位(m)容积(106m 3)图 1 - 1 枋洋水库水位库容曲线1.1.1 确定防洪库容用枋洋水库入库断面20年一遇洪水流量同倍比法推求“6·9”洪水过程线，以洪峰控制，其放大倍比为095.121192320===mdmp Q Q K 表1-1 计算表格如下所示：)(h t )/(3%5s m Q)/(39.6s m Q)(h t )/(3%5s m Q)/(39.6s m Q)(h t )/(3%5s m Q)/(39.6s m Q1 23 25 19 318 348 37 530 5802 51 56 20 454 497 38 417 4563 132 144 21 623 682 39 296 324 4 267 292 22 649 710 40 194 2125 366 400 23 721 789 41 137 150 6 412 451 24 694 759 42 99 108 7 519 568 25 802 877 43 75 82 868474826851931445863)(h t )/(3%5s m Q)/(39.6s m Q)(h t )/(3%5s m Q)/(39.6s m Q)(h t )/(3%5s m Q)/(39.6s m Q9 953 1043 27 1150 1258 45 45 49 10 1053 1152 28 1711 1872 46 35 38 11 1154 1262 29 2119 2318 47 27 30 12 961 1051 30 1903 2082 48 21 23 13 814 891 31 1673 1830 49 15 16 14 629 688 32 1297 1419 50 9 10 15 475 520 33 1055 1154 51 6 7 16 375 410 34 846 926 52 2 2 17 314 344 35 719 787 53 1 1 182712963663669654根据表格数据，绘制6.9洪水过程线：51015202530354045505001000150020002500时间t （h)流量q（m3/s)图1-2 6.9洪水过程线1.1.2 求防洪库容和防洪高水位由正常高水位起调，下游最大安全泄量为500s m /3，调洪计算得防洪库容361044.296m V ⨯=正常。

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 qt 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 调洪演算过程表图1.8A 调洪演算过程曲线调洪演算后的最大泄流量为两线的交点，表中计算的q max=4819m3/s，对应的Q=4800 m3/s，不相等，但很接近，则q max比4819m3/s稍微大些，参照图得q max=4825m3/s。

Ｃ－２ 水库调洪演算的数值解程序作者 张校正（新疆水利厅 ）一、程序功能已知水库的水位--水面面积关系，洪水量过程线，对于每一种调洪方案（包括泄流条件、调洪方式、泄水建筑物参数）由调洪起始水位依次计算，直至洪水过程结束，计算机输出各时段末之水位、泄洪洞流量、溢洪道流量、水库出库总流量等。

并用彩色曲线绘制洪水过程线、泄洪过程线和水库水位变化线。

二、算法简介1，水库水量平衡分方程的数值解：水库水量平衡微分方程：q Q dt dZ f -=式中: f=f(z) 水库水面面积，是水位z 的函数；Z=Z(t) 水位，是时间t 的函数；Q=Q(t) 入库流量，是时间t 的函数；Q=q(z) 出库流量，是水位z 的函数。

将上式移项，并定义调洪函数)()()(),(z f Z q t Q Z t F -=则得 ⎪⎩⎪⎨⎧==00)(),(Z t Z Z t F dt dZ 这是一个一阶常微分方程的初值问题。

应用定步长的龙格－库塔方法求解。

其公式为：)22(6143211K K K K Z Z n n ++++=-式中： )()()(),(111111------⨯=⨯=n n n n n Z f Z q t Q T Z t F T K)21()2()2()2,2(11111112K Z f K Z q T t Q T K Z T t F T K n n n n n ++-+⨯=++⨯=----- )2()2()2()2,2(212112113K Z f K Z q T t Q T K Z T t F T K n n n n n ++-+⨯=++⨯=----- )()()(),(3131314K Z f K Z q t Q T K Z t F T K n n n n n ++-⨯=+⨯=---T 为洪水流量时段间隔；n=1,2,……,J2，泄流量公式：当泄水建筑物为深孔时，)(2111111A C Z g B A M q --=式中：M 1 流量系数；A 1 泄流孔口高；B 1 泄流孔口宽；Z 水位；C 1 泄流孔口底槛高程。

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：2302H 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29.81gm 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：表2-1 频率为P=5.0%的调洪演算计算结果图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；表2-2 频率为P=3.33%的调洪演算计算结果图2-4 频率为P=3.33%的调洪演算计算图iii.设计频率为P=0.33%的计算结果如表2-3；表2-3 频率为P=0.33%的调洪演算计算结果来水、泄流及水位过程线图2-4：表2-5 频率为P=0.33%的调洪演算计算结果c)调洪演算计算结果如表2-6表2-6 列表法调洪演算结果31)拟定工作图a)确定Z—q关系线，见列表法进行调洪演算；b)确定（V/△t±q/2）—q关系线；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），并计算V（i）/△t+q(i)/2；iii.对应一组V（i）~Z(i)~ V（i）/△t+q(i)/2~ V（i）/△t-q(i)/2，确定各相各关系。

调洪演算的基本步骤调洪演算是一种用于预测洪水的方法，通过模拟洪水过程，预测洪水的发展趋势和可能影响的范围，以帮助人们做出有效的防洪措施。

下面将介绍调洪演算的基本步骤。

第一步，收集数据。

调洪演算需要大量的数据来进行模拟计算，包括雨量、水位、地形、土壤类型等。

这些数据可以通过气象台、水文站等多种途径获取。

数据的准确性和完整性对于调洪演算的结果影响很大，因此在收集数据时需要注意数据的来源和质量。

第二步，建立模型。

在进行调洪演算之前，需要建立一个洪水模型，模拟洪水的传播过程。

洪水模型可以是基于物理原理的数学模型，也可以是基于统计方法的经验模型。

建立模型时需要考虑地区的特点和实际情况，选择合适的模型参数和模拟方法。

第三步，确定边界条件。

在进行模拟计算时，需要确定模型的边界条件，包括输入的雨量和水位数据，以及模型的输出要求。

边界条件的确定对于模拟结果的准确性和可靠性至关重要，需要结合历史洪水事件和实测数据来确定。

第四步，进行模拟计算。

在模型建立和边界条件确定之后，可以进行调洪演算的模拟计算。

模拟计算的过程是将输入的数据输入到模型中，通过模型的计算和迭代，得到洪水的传播过程和可能的影响范围。

模拟计算需要考虑不同的情景和参数，进行多次试算，以获得多种可能的结果。

第五步，分析结果。

在模拟计算完成后，需要对结果进行分析和评估。

可以对洪水的发展趋势、峰值水位、洪水面积等进行评估，评估结果可以用于制定洪水预警和防洪措施。

同时，还需要对模型的可靠性和误差进行评估，以提高模拟结果的准确性。

第六步，制定防洪措施。

根据调洪演算的结果和分析，可以制定相应的防洪措施。

这些措施可以包括加固堤坝、开展疏浚工程、建设排水系统等，以减少洪水对人们生活和财产的影响。

第七步，监测和预警。

在实施防洪措施后，需要进行洪水的监测和预警。

可以通过水文站、遥感技术等手段，及时获取洪水的信息，并向相关部门和居民发布预警，以提前做好防洪准备。

以上就是调洪演算的基本步骤。

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-△H6.计算电站的出力N=KQH7.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。