水土保持工程課程第八章小型水庫課件

第八章小型水庫

本章主要講述如下幾部分：

第一節(jié)水庫基本情況概述第二節(jié)水庫的特征曲線和特征水位第三節(jié)水庫的死庫容和死水位的確定第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位確定第五節(jié)水庫防洪規(guī)劃和興利管理運(yùn)行第八章小型水庫本章主要講述如下幾部分：第一節(jié)水庫基1

水庫由擋水壩、溢洪道、放水建筑物三部分組成，通常稱為水庫的“三大件”。是綜合利用水利資源的有效措施。第一節(jié)水庫基本情況概述

(1)擋水壩是橫攔河道的擋水建筑物，用以攔蓄水量，抬高水位。(2)溢洪道是排泄洪水建筑物，當(dāng)水庫水位超過計(jì)劃高度時，洪水就由其排出，保證大壩安全。(3)放水建筑物包括放水洞和放水設(shè)備兩部分，庫內(nèi)蓄水通過放水洞送至下游灌溉渠道。水庫由擋水壩、溢洪道、放水建筑物三部分組成，通常稱為2第一節(jié)水庫基本情況概述水保研究的主要對象：壩高在30m以下的小型水庫按國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)：小I型水庫：庫容100萬～1000萬m3小Ⅱ型水庫：庫容10萬～100萬m3第一節(jié)水庫基本情況概述水保研究的主要對象：壩高31、淤地壩與小型水庫的相同點(diǎn)和異同點(diǎn)。

相同點(diǎn)：①兩者都是起到攔蓄泥沙，徑流，防止水土流失，保持水土的作用。②壩體、庫容結(jié)構(gòu)有共同性如均包括壩主體，放水設(shè)備，集水設(shè)備等。不同點(diǎn)：①對水位要求不同：淤地壩要求的水位較低。②對地質(zhì)條件要求不同：淤地壩要求較低，不用考慮滲漏而小型水庫要求庫址邊坡不漏水，無裂縫。1、淤地壩與小型水庫的相同點(diǎn)和異同點(diǎn)。相同點(diǎn)：不同點(diǎn)：4不同點(diǎn)：③對坡角、坡長要求不同：淤地壩的坡度較陡，而小型水庫要求壩址比較穩(wěn)定，坡度較小。④對放水建筑物要求不同：淤地壩一般采用豎井或臥管式，涵洞的放水高程由淤地面積大小決定；而小型水庫則采用放水洞，按“壽命”決定放水涵洞高程。并由放水洞或臥管控制放水量。(5)壩型不同：淤地壩常采用均質(zhì)土壩（給地下水和壩內(nèi)積水留有出路，防止發(fā)生壩地土壤次生鹽堿化。而小型水庫常采用心墻壩(能夠防止庫水外滲)1、淤地壩與小型水庫的相同點(diǎn)和異同點(diǎn)。

不同點(diǎn)：1、淤地壩與小型水庫的相同點(diǎn)和異同點(diǎn)。52、根據(jù)坡面和溝道水土保持工程的原理和功能，論述在我國山區(qū)如何利用這些工程措施發(fā)展集水高效復(fù)合農(nóng)林業(yè)？（1）坡面集水保水工程及其應(yīng)用坡面集水保水工程如水窖和澇池可以攔蓄地表徑流，減少水土流失，同時也是山區(qū)抗旱灌溉農(nóng)田果園和滿足人畜用水的有效措施。通過坡面窯窖群和澇池工程可以充分集蓄降雨徑流，為山區(qū)發(fā)展集流節(jié)水高效農(nóng)業(yè)提供了充足的水源。例如我國西北黃土高原地區(qū)借助窯窖群和澇池工程提出了“121”雨水集流工程；山西提出“甘露工程”等等，大力開展窯窖農(nóng)業(yè)的建設(shè)。2、根據(jù)坡面和溝道水土保持工程的原理和功能，論述在我國山區(qū)如6（2）坡面集水保水果林整地工程及其應(yīng)用如魚鱗坑、水平階、水平溝等可以分散攔截坡面徑流，增加降雨徑流下滲，減少了坡面水土流失。這些集水抗旱造林果措施可以充分利用降雨徑流就地疊加利用的原理，來發(fā)展山區(qū)丘陵區(qū)的高效徑流林果業(yè)。（3）田間工程及其應(yīng)用

梯田工程：減少坡面坡度，減少徑流量，減少坡面徑流的沖刷；變連續(xù)坡面為不連續(xù)坡面，分散地表徑流，避免地表徑流匯聚，減少水土流失；保持水土，提高土壤肥力，增加作物產(chǎn)量。（2）坡面集水保水果林整地工程及其應(yīng)用（3）田間工程及其應(yīng)用7（3）田間工程及其應(yīng)用

集流梯田工程：是坡地雨水徑流資源集蓄疊加利用，發(fā)展坡地徑流復(fù)合農(nóng)林業(yè)科學(xué)有效的工程措施，其基本內(nèi)涵是指水平梯田和自然坡地沿山坡相間布置，即上一級梯田與下一級梯田之間保留一定寬度的原山坡地，作為下一級水平梯田的主動集流區(qū)，調(diào)控坡地降雨徑流的集聚和再分配，使其在一定面積內(nèi)富集、疊加，充分發(fā)揮坡地集流效應(yīng)，以補(bǔ)充水平田面內(nèi)植物需水量不足；同時，集流坡面可配套種植矮桿經(jīng)濟(jì)作物、干果經(jīng)濟(jì)林和優(yōu)質(zhì)牧草等，不但增加經(jīng)濟(jì)效益，而且對下一級水平梯田具有一定聚肥改良作用，從而達(dá)到坡耕地穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)之目的。（3）田間工程及其應(yīng)用8（4）溝道庫壩系工程及其應(yīng)用溝道治理工程如淤地壩、谷坊、塘壩、小型水庫等，可以防止溝頭前進(jìn)、溝床下切、溝岸擴(kuò)張，調(diào)節(jié)山洪洪峰流量，減少洪水泥石流災(zāi)害。同時，借助庫壩工程，在一個流域內(nèi)將淤地種植的生產(chǎn)壩；攔蓄洪水、泥沙的防洪壩；蓄水灌溉的蓄水壩，這些壩各就其位，合理配置，能蓄能排，形成以生產(chǎn)壩為主，攔泥、生產(chǎn)、防洪、灌溉相結(jié)合的壩庫工程體系，可以大力發(fā)展山區(qū)丘陵區(qū)壩系農(nóng)業(yè)，促進(jìn)壩系經(jīng)濟(jì)區(qū)的農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。（4）溝道庫壩系工程及其應(yīng)用9一、庫址的選擇（與淤地壩壩址選擇的區(qū)別？？）

應(yīng)從經(jīng)濟(jì)、安全、合理幾方面考慮。應(yīng)注意下列幾點(diǎn)：

第一節(jié)水庫基本情況概述1.地形要肚大口?。憾谴笾笌熘穬?nèi)地形寬廣，口小指壩短。2.有適宜的集水面積；3.壩址和庫址地質(zhì)良好，基礎(chǔ)穩(wěn)固，無下陷情況；4.庫址靠近灌區(qū)且比灌區(qū)高；5.壩址附近要有足夠和適用的建筑材料；6.附近要有適宜開挖溢洪道山埡；7.水庫上游宜草木豐茂，因光禿的山嶺易受雨沖刷，水庫容易淤積，影響水庫壽命，另外，淹沒損失要小。

一、庫址的選擇（與淤地壩壩址選擇的區(qū)別？？）第一節(jié)10第一節(jié)水庫基本情況概述二、水庫地質(zhì)調(diào)查水庫地質(zhì)是決定性因素，主要調(diào)查庫底是否漏水，壩基是否堅(jiān)固。主要調(diào)查下列幾個問題：1.調(diào)查庫區(qū)、壩址區(qū)的巖石種類、性質(zhì)及巖石的透水條件。

堅(jiān)硬的巖石(如花崗巖、花崗片麻巖、石英巖、石灰?guī)r、石英砂巖)一般堅(jiān)固、致密、強(qiáng)度大，只要沒有構(gòu)造現(xiàn)象就不會漏水，宜于修建各種類型的壩。半堅(jiān)硬的巖石(如頁巖、膠結(jié)疏松的砂巖、泥炭巖、砂質(zhì)頁巖)修建小型水庫，一般問題不大，但對其軟弱夾層必須認(rèn)真處理，使壩能直接置于比較完整、新鮮的巖石上。第一節(jié)水庫基本情況概述二、水庫地質(zhì)調(diào)查1.調(diào)11第一節(jié)水庫基本情況概述2.調(diào)查庫區(qū)、壩址區(qū)范圍內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造。包括斷層、巖層產(chǎn)狀、節(jié)理裂隙發(fā)育程度及規(guī)律、溶洞的分布范圍及規(guī)律與漏水和壩的穩(wěn)固有很大關(guān)系。

3.調(diào)查庫區(qū)、壩址區(qū)的水文地質(zhì)特征。包括含水層巖性、水位深度、水的化學(xué)性質(zhì)、地下水的成因型，在壩基處最好沒有承壓或高承壓水。

黏土和黃土層漏水很小，可以筑壩。砂卵石層滲漏較大，壩址最好不要選在砂卵石層很厚的地方。

第一節(jié)水庫基本情況概述2.調(diào)查庫區(qū)、壩址區(qū)12第一節(jié)水庫基本情況概述三、水庫地形測量（六個方面）

㈠壩址地形測量

壩址地形測量是為了正確設(shè)計(jì)樞紐建筑物和估算工程量。測量范圍包括壩身、溢洪道及放水洞等。比例尺用1/1000~1/2000。對小型水庫可采用斷面法進(jìn)行：先沿壩軸線測量一橫斷面，再在與壩軸線垂直的方向，用皮尺測定幾個樁，分別在樁處測出其橫斷面。然后依據(jù)斷面之間的關(guān)系及高度變化情況，制成平面圖，繪出地形等高線。

㈡集水面積測量集水面積是指向水庫里匯集雨水徑流的面積，又叫流域面積，它是估計(jì)水庫蓄水量和洪水量的主要依據(jù)之一。具體方法可參考第七章“淤地壩”。

第一節(jié)水庫基本情況概述三、水庫地形測量（六個13第一節(jié)水庫基本情況概述㈢庫容測量與計(jì)算庫容測量在于繪出水庫的水位——庫容關(guān)系曲線，為規(guī)劃設(shè)計(jì)提供依據(jù)。具體方法可參考第七章“淤地壩”。㈣建筑材料調(diào)查建筑材料是決定壩型、工程造價、施工方法主要因素之一。據(jù)因地制宜、就地取材原則，工程中以土料用量最多，土料分類及鑒別方法，可參閱土力學(xué)或土壤學(xué)有關(guān)部分。

㈤水文資料的搜集與調(diào)查

水文資料是水庫工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)的一項(xiàng)關(guān)鍵性資料。水庫來水量計(jì)算、庫容確定、壩高、溢洪道設(shè)計(jì)都是根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃馁Y料分析后決定的。第一節(jié)水庫基本情況概述㈢庫容14第一節(jié)水庫基本情況概述

水文資料的搜集內(nèi)容包括以下3個方面：水文站、氣象站、雨量站了解，可借助省、地水文手冊。

1.徑流資料當(dāng)?shù)囟嗄昶骄涤炅?、平均徑流深、年徑流系?shù)、徑流年內(nèi)分配以及蒸發(fā)量，作為計(jì)算有效庫容和水庫調(diào)節(jié)依據(jù)。2.泥沙資料搜集庫區(qū)泥沙淤積資料，作為計(jì)算死庫容的參考。

3．洪水資料在山溪、河溝不可能獲得實(shí)測的洪水流量資料時，只有依靠洪水痕跡調(diào)查，了解歷史上洪水發(fā)生的情況。

第一節(jié)水庫基本情況概述水文資料的搜集內(nèi)15第一節(jié)水庫基本情況概述㈥流域覆被、淹沒遷移及社會經(jīng)濟(jì)調(diào)查1.調(diào)查庫區(qū)林木生長、山坡陡緩等情況，為確定年徑流系數(shù)、暴雨徑流系數(shù)提供資料。并了解庫區(qū)內(nèi)現(xiàn)有水土保持治理程度及其對水庫庫容的影響，為水庫規(guī)劃提供依據(jù)。2.調(diào)查水庫庫區(qū)內(nèi)的田地、成材林木及其建筑物，作為計(jì)算淹沒損失的依據(jù)。3.調(diào)查灌區(qū)原有水利設(shè)施在水庫興建后如何配合運(yùn)用，以及灌水定額、灌溉次數(shù)、用水時間、灌區(qū)土壤種類、滲漏情況等。4.了解灌區(qū)主要農(nóng)作物種類、面積、生長期、耕作制度等，了解灌區(qū)人口、勞力、車輛、工具以及建筑材料的遠(yuǎn)近、運(yùn)輸條件和各種材料的單價等。第一節(jié)水庫基本情況概述㈥流域覆被、16

第二節(jié)水庫的特征曲線和特征水位一、水庫的特征曲線水庫的特征曲線用以描述水庫庫區(qū)地形特征，包括水庫面積曲線和水庫容積曲線，它是水庫規(guī)劃的基本資料之一。㈠水庫面積曲線隨著水庫水位不同，水庫的水面面積也不同，這個水位與水面面積的關(guān)系曲線稱為水庫面積曲線。根據(jù)庫區(qū)地形圖相應(yīng)于每一高程就有一等高線和壩軸線間圍成的面積。這個面積可以用求積儀或用方格紙數(shù)方格辦法求得。然后以水庫水位為縱坐標(biāo)，水庫水面面積為橫坐標(biāo)，點(diǎn)繪水庫水位與水面面積的關(guān)系曲線，即可得到水庫面積曲線。

第二節(jié)水庫的特征曲線和特征水位一、水庫的特征曲線17第二節(jié)水庫的特征曲線和特征水位㈡水庫容積曲線水庫容積曲線是表示水庫各種水位與庫容之間關(guān)系的。其繪制可以由水庫面積曲線推算出來。由水庫最低層算起，利用下式可以算出每相鄰二等高線之間的水庫容積。

V—相鄰二等高線間的水庫容積；Z—相鄰二等高線間的垂直高度，Ai、Ai+1相鄰二等高線處水庫水面面積。各層水庫容積算出之后，由下而上加以累積，即可求得各種高程的水庫總?cè)莘e。以水庫水位為縱坐標(biāo)，水庫容積為橫坐標(biāo)，即可點(diǎn)繪出水庫容積曲線。

第二節(jié)水庫的特征曲線和特征水位㈡水庫容積曲線18第二節(jié)水庫的特征曲線和特征水位圖8-6某水庫特征曲線(水庫面積曲線和水庫容積曲線)水位Z（m)面積A(km2)第二節(jié)水庫的特征曲線和特征水位圖8-6某水庫19第二節(jié)水庫的特征曲線和特征水位二、水庫的特征水位一般表示水庫工作狀況的水位有4個：

1.設(shè)計(jì)低水位(死水位)H低

保證放水建筑物泄放渠道設(shè)計(jì)流量的最低水位；同時應(yīng)滿足水庫泥沙淤積、發(fā)電、養(yǎng)魚等多方面的要求。

設(shè)計(jì)低水位以下的庫容稱為死庫容。第二節(jié)水庫的特征曲線和特征水位二、水庫的特征水位20第二節(jié)水庫的特征曲線和特征水位2．設(shè)計(jì)蓄水位H設(shè)

在設(shè)計(jì)情況下，蓄水至滿庫時的水位稱為設(shè)計(jì)蓄水位。如果采用自流溢洪道，則溢洪道底檻高程就是水庫的設(shè)計(jì)蓄水位。

設(shè)計(jì)低水位以上、設(shè)計(jì)蓄水位以下所包圍的庫容叫興利庫容(V興)。3．設(shè)計(jì)洪水位H洪

在設(shè)計(jì)情況下，當(dāng)水庫遭遇到設(shè)計(jì)洪水溢洪時所達(dá)到的最高水位。它是設(shè)計(jì)壩高的依據(jù)。設(shè)計(jì)蓄水位到設(shè)計(jì)洪水位之間的庫容稱為防洪庫容(V防)。第二節(jié)水庫的特征曲線和特征水位2．設(shè)計(jì)蓄水位21第二節(jié)水庫的特征曲線和特征水位

4．校核洪水位H校

在設(shè)計(jì)情況下，當(dāng)水庫遭遇到比設(shè)計(jì)洪水更大的校核洪水溢洪時所達(dá)到的最高水位稱為校核洪水位。設(shè)計(jì)洪水位到校核洪水位之間的庫容稱為超高庫容(V超)。水庫的總庫容為：V總＝V死+V興+

V防+V超（四庫容四水位）

密云水庫1957年10月建成，總庫容43.75億m3。三峽大壩：設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：千年一遇的洪水校核標(biāo)準(zhǔn)：萬年一遇的洪水在小型水庫中，一般將3、4合起來稱為設(shè)計(jì)洪水位。第二節(jié)水庫的特征曲線和特征水位

4．校核洪水位22第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定

第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定23第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定

小型水庫死庫容和死水位確定依據(jù)：滿足以下兩個方面：

一、保證水庫自流灌溉；二、滿足水庫淤積的要求一、死水位保證水庫自流灌溉死水位即設(shè)計(jì)低水位主要是由灌區(qū)高程所決定。由灌溉區(qū)規(guī)劃可推算出渠首設(shè)計(jì)引水高程，也就是放水建筑物的下游水位。如圖所示的B點(diǎn)高程。然后加上泄放渠道設(shè)計(jì)流量時放水建筑物所必須的最小水頭Hmin，即可得到設(shè)計(jì)低水位。

第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定24第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定

在特枯年份的抗旱季節(jié)，往往不能按正常流量放水，只要水庫有水就應(yīng)盡量泄放，故設(shè)計(jì)低水位以下到放水建筑物進(jìn)口底檻A點(diǎn)高程之間的水庫庫容也是可以利用的。真正的死庫容是放水建筑物進(jìn)口底檻高程以下的那部分無法自流的庫容。第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定在特枯年份25第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定二、死庫容應(yīng)滿足淤積的要求

以灌溉為主的水庫，主要要求滿足上述的條件。但對于多沙性河流，必須校核死庫容能否滿足泥沙淤積的要求，即在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，能否淤滿。因此，必須計(jì)算年淤積量，一般小型水庫可按下列3種方法計(jì)算年淤積量及水庫使用年限。（一）有泥沙觀測資料（二）無泥沙觀測資料（三）用壩前淤高估算第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定二、死庫容應(yīng)滿26第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定

（一）有泥沙觀測資料

1．年淤積量計(jì)算公式

該式僅對懸移質(zhì)而言，若推移質(zhì)所占比重較大，應(yīng)進(jìn)行專門的計(jì)算。第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定（一）有泥沙觀27第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定2.水庫使用年限T計(jì)算公式

(二)無泥沙觀測資料時

1．懸移質(zhì)多年平均輸沙量的估算

(1)參證站水文比擬法

當(dāng)水庫所在河流無實(shí)測資料時，可選擇一個氣候、土壤高、水文地質(zhì)等自然地理特征相似的參證流域來估算本水庫壩址以上流域的懸移質(zhì)輸沙量。第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定2.水庫使用28第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定

(2)經(jīng)驗(yàn)公式法

一些地區(qū)的觀測資料證明，懸移質(zhì)輸沙量與河床平均比降、年徑流總量及侵蝕系數(shù)有關(guān)，可列出如下的經(jīng)驗(yàn)公式：第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定29第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定

2．推移質(zhì)多年平均輸沙量的估算

一般按推移質(zhì)與懸移質(zhì)有一定比例關(guān)系估算，即：第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定2．推移質(zhì)多年30第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定

3．年淤積量及水庫淤積年限的估算第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定3．年淤積量及31第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定

(三)用壩前淤高估算水庫使用年限水庫泥沙淤積并不是首先在墊底庫容中淤積。由于入庫水流流速逐漸減小，水流挾帶的大粒徑泥沙(卵巖、礫石)首先在庫尾淤積，接著是粗沙、細(xì)沙淤積，到壩前粒徑很細(xì)的泥沙也沉積下來，形成了從庫尾到壩前的“淤積帶”，如圖所示，當(dāng)壩前泥沙淤積高程達(dá)到取水口高程時，取水口已被泥沙堵塞，水庫無法再發(fā)揮興利調(diào)節(jié)作用。第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定(三)用壩前淤32第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定

因此，壩前泥沙淤積高度決定了水庫的使用年限。壩前淤積高度可采用參證站水文比擬法：第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定因此，壩33

注：在設(shè)計(jì)低水位及壩前取水口以下水深已知時，可用上述諸公式求出年淤積量及使用年限。一般小型水庫的淤積年限可考慮為20～50年。如果所設(shè)計(jì)的死庫容不能滿足淤積要求，還應(yīng)抬高設(shè)計(jì)低水位及取水口高程，增加死庫容或壩前取水口以下水深。

第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定注：在設(shè)計(jì)低水位及壩前取水口以下水深已知時，可用上述34第四節(jié)

水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定第四節(jié)35

第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定設(shè)計(jì)低水位選定后，可依據(jù)水庫來水及用水資料進(jìn)行興利調(diào)節(jié)計(jì)算，求出興利庫容，據(jù)水庫容積曲線，就可換算成設(shè)計(jì)蓄水位。一、水庫的調(diào)節(jié)性能

通過對水庫的來水和用水的特性分析可知，來水和用水之間存在著不相適應(yīng)性。有的反映在1年之內(nèi)，如有的月份來水遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于用水，有的月份來水小于用水，但整個年的來水量還是能滿足年用水量要求；有的則不僅在年內(nèi)，同時還存在于年與年之間，即豐水年的年來水量大于年用水量，而枯水年的年來水量小于年用水量。第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定設(shè)計(jì)低水36

第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定

年調(diào)節(jié)和多年調(diào)節(jié)：為滿足用水部門一定設(shè)計(jì)保證率下的用水要求，對于前一種情況，只要對徑流的年內(nèi)變化按用水要求作重新分配便可解決，這種調(diào)節(jié)周期不超過1年的調(diào)節(jié)稱為年調(diào)節(jié)；對后一種情況，不但要對徑流的年內(nèi)變化，而且要對年與年之間的徑流變化按用水量要求進(jìn)行重新分配才能解決，此時徑流調(diào)節(jié)周期超過1年，稱為多年調(diào)節(jié)。如圖所示：表示某水庫來水W和用水M的頻率曲線，二線在S點(diǎn)相交，S點(diǎn)稱為完全調(diào)節(jié)點(diǎn)，所對應(yīng)的頻率為Ps。第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定年調(diào)節(jié)和37

第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定(1)若來水與用水呈函數(shù)關(guān)系，當(dāng)水庫的設(shè)計(jì)保證率P設(shè)1<Ps,則年來水量大于年用水量，只需進(jìn)行年調(diào)節(jié)就可解決問題。

(2)若水庫的設(shè)計(jì)保證率P設(shè)2>Ps，則年來水量小于年用水量，要滿足枯水年份的用水，僅對該枯水年的徑流年調(diào)節(jié)已不符合要求，必須對徑流進(jìn)行多年調(diào)節(jié)。第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定(1)若38

第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定水庫調(diào)節(jié)計(jì)算解決的問題：

（1）在來水、用水及灌溉設(shè)計(jì)保證率已定的情況下，計(jì)算所需的興利庫容。

（2）在興利庫容已知時，求水庫在灌溉設(shè)計(jì)保證率下的供水能力(灌溉面積)或在供水能力(灌溉面積)一定的情況下，所能達(dá)的設(shè)計(jì)保證率。第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定水庫調(diào)節(jié)計(jì)算39

第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定二、水庫的興利調(diào)節(jié)計(jì)算(一)調(diào)節(jié)計(jì)算原理

把調(diào)節(jié)周期分為若干計(jì)算時段，并按時序進(jìn)行逐時段的水庫水量平衡計(jì)算，則可求得水庫的蓄泄過程及所需的興利庫容。對于某一時段Dt的水庫水量平衡方程：第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定二、水庫的興利調(diào)40

第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定

在具體計(jì)算時，一般是從蓄水期(來水大于用水，有余水蓄在水庫里)開始作為調(diào)節(jié)計(jì)算的起點(diǎn)，也就是說，調(diào)節(jié)計(jì)算是按調(diào)節(jié)年度進(jìn)行的，所謂調(diào)節(jié)年，就是水庫從蓄水期開始作為調(diào)節(jié)年度的起點(diǎn)，水庫蓄滿后又經(jīng)供水期將水庫放空為調(diào)節(jié)年度的終結(jié)(也是下一調(diào)節(jié)年度的開始)。這樣經(jīng)歷的1年稱為調(diào)節(jié)年，它不是按從1月1日到12月31日為1年的日歷年。

計(jì)算時段Dt長短對計(jì)算精度有一定影響，年調(diào)節(jié)計(jì)算一般可取1個月為一個計(jì)算時段，在來水量或灌溉用水量變化較大時，可取半月或一旬作為一個計(jì)算時段，精度要求高，則時段就要劃分短些。第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定在具體計(jì)算41

第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定年調(diào)節(jié)水庫來水和用水的配合有兩種情況。（1）水庫運(yùn)用一次：如圖所示：圖中Q一t代表來水過程，q一t代表用水過程，也就是說，水庫在一個調(diào)節(jié)年度內(nèi)，充滿一次，泄空一次。在這種情況下，V2(圖中陰影部分面積)是惟一的來水不足量，只要水庫能蓄這么多水，就能保證這一年用水需要，故水庫興利庫容為V2。第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定年調(diào)節(jié)水42

第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定（2）水庫運(yùn)用兩次：如圖所示圖中第a種情況，V1>V2，V3>V4，即每次的余水都超過了每次的不足水量，水庫的兩次運(yùn)用是獨(dú)立的，不互相影響，這種情況下，水庫的興利庫容應(yīng)取兩個不足水量中的較大者，即V=V4。只要興建興利庫容等于V4的水庫，就能保證水庫在兩次運(yùn)用中都能滿足用水要求。

第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定（2）水庫運(yùn)用43

第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定（2）水庫運(yùn)用兩次：如圖所示

對于圖中的第b種情況，Vl>V2，V3<V4，顯然，由于V3<V4，要滿足V4時期的用水要求，必須事先存蓄一部分水量，也就是要存蓄V3所不能滿足的那一部分水量(V4一V3)。這時候，水庫的興利庫容應(yīng)為V＝V2+V4-V3。第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定（2）水庫運(yùn)用44

第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定(二)年調(diào)節(jié)水庫

1.計(jì)算方法(列表法)

(1)不計(jì)入損失列表計(jì)算法

是根據(jù)來水過程線和用水過程線，應(yīng)用水量平衡原理，逐時段進(jìn)行列表計(jì)算，計(jì)算出來水和用水的差值，即余水量和缺水量，最后根據(jù)不同的運(yùn)用情況，分析出這一調(diào)節(jié)年度所需的興利庫容。第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定(二)年調(diào)節(jié)水45

第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定

(2)計(jì)入損失的列表計(jì)算法

按上述方法求出的水庫興利庫容沒有考慮水庫損失，是一種粗略的計(jì)算方法，還需要進(jìn)一步考慮水庫的水量損失（包括蒸發(fā)和滲漏損失，見P262計(jì)算公式）。計(jì)入損失計(jì)算水庫興利庫容時，某一時段水庫水量平衡方程為：第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定(2)計(jì)46

第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定

問題？？計(jì)算時段的損失量不能事先確定，因?yàn)檎舭l(fā)量和滲漏量與計(jì)算時段內(nèi)的水庫蓄水量及蓄水面積的大小有關(guān)。因此，要確定各時段水庫損失量，必須知道水庫各時段的蓄水情況。因此，計(jì)算方法分兩步：首先不考慮水量損失進(jìn)行計(jì)算，近似求得各時段的蓄水情況，用各時段的水庫平均蓄水量計(jì)算各時段的損失量，然后用考慮水量損失的平衡方程逐時段計(jì)算。第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定問題？？計(jì)47

第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定

2.興利庫容確定據(jù)上述方法進(jìn)行每年調(diào)節(jié)計(jì)算，可得到每年所需的年調(diào)節(jié)庫容，則有多少年資料就可求得多少個年調(diào)節(jié)庫容。然后按由小到大的次序排列，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)頻率公式求出相應(yīng)于每一庫容的頻率，點(diǎn)繪庫容與頻率的關(guān)系曲線。右圖,根據(jù)給定的灌溉設(shè)計(jì)保證率，通過曲線可求得相應(yīng)的年調(diào)節(jié)興利庫容。見P266的計(jì)算公式。第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定

2.興48

第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定

3.小型水庫興利庫容估算方法小型水庫興利庫容的估算方法，原則上用上述所介紹的列表計(jì)算法。但需要的資料較多，為適應(yīng)小型水庫資料少的特點(diǎn)，興利庫容可用下式簡單估算：或V興=0.1*Y*F(P268)

此方法適用于灌溉面積較大，而水庫流域面積較小的情況。第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定

3.小型49

(2)按用水量估算：V興=M+Ф(P268)式中：M——灌區(qū)實(shí)際灌溉用水量；Ф——水庫水量損失，一般以用水量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，如Ф=10%M。

此方法適用于灌溉面積較小，而水庫流域面積較大的情況。

實(shí)際計(jì)算中，往往應(yīng)用上述兩方法估算出兩個庫容從中選擇一個較小者作為水庫的興利庫容。

第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定

(2)按用水量估算：V興=M+Ф(P268)

50

第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定

4.設(shè)計(jì)蓄水位的確定采用以上方法確定了水庫的興利庫容后，通過水庫水位——庫容關(guān)系曲線找出相應(yīng)的設(shè)計(jì)蓄水位。（三）多年調(diào)節(jié)水庫多年調(diào)節(jié)的基本計(jì)算原理和程序與年調(diào)節(jié)計(jì)算相似。將水庫豐、枯年份的年徑流量、徑流年內(nèi)變化都加以重新分配的調(diào)節(jié)方式，稱為多年調(diào)節(jié)。第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定

4.設(shè)51

第五節(jié)水庫防洪規(guī)劃和水庫興利管理運(yùn)行

第五節(jié)水庫防洪規(guī)劃(P278)第六節(jié)水庫興利管理運(yùn)行(P288)第五節(jié)水庫防洪規(guī)劃和水庫興利管理運(yùn)行第五節(jié)水庫防52第八章小型水庫—小結(jié)1.水庫的組成、地質(zhì)、地形測量組成：水庫的三大件及作用地質(zhì)調(diào)查：地形測量：6方面2.水庫的特征曲線與特征水位特征曲線:面積曲線與庫容曲線特征水位：4個4.水庫興利調(diào)節(jié)及設(shè)計(jì)蓄水位的確定調(diào)節(jié)計(jì)算原理：年調(diào)節(jié)水庫：多年調(diào)節(jié)水庫：3.水庫死庫容和死水位的確定保證水庫自流灌溉；滿足淤積的要求:第八章小型水庫—小結(jié)1.水庫的組成、地質(zhì)、53第八章小型水庫—小結(jié)一、小型水庫的三大件及其作用?二、水庫的特征曲線包括哪兩種?如何確定?三、表示水庫工作狀況特征水位都有幾種?并進(jìn)行簡要說明?四、水庫死庫容和死水位的確定需要滿足那些條件?五、簡述水庫的年調(diào)節(jié)和多年調(diào)節(jié)的內(nèi)容？

思考題第八章小型水庫—小結(jié)一、小型水庫的三大件及其54第八章小型水庫

本章主要講述如下幾部分：

第一節(jié)水庫基本情況概述第二節(jié)水庫的特征曲線和特征水位第三節(jié)水庫的死庫容和死水位的確定第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位確定第五節(jié)水庫防洪規(guī)劃和興利管理運(yùn)行第八章小型水庫本章主要講述如下幾部分：第一節(jié)水庫基55

水庫由擋水壩、溢洪道、放水建筑物三部分組成，通常稱為水庫的“三大件”。是綜合利用水利資源的有效措施。第一節(jié)水庫基本情況概述

(1)擋水壩是橫攔河道的擋水建筑物，用以攔蓄水量，抬高水位。(2)溢洪道是排泄洪水建筑物，當(dāng)水庫水位超過計(jì)劃高度時，洪水就由其排出，保證大壩安全。(3)放水建筑物包括放水洞和放水設(shè)備兩部分，庫內(nèi)蓄水通過放水洞送至下游灌溉渠道。水庫由擋水壩、溢洪道、放水建筑物三部分組成，通常稱為56第一節(jié)水庫基本情況概述水保研究的主要對象：壩高在30m以下的小型水庫按國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)：小I型水庫：庫容100萬～1000萬m3小Ⅱ型水庫：庫容10萬～100萬m3第一節(jié)水庫基本情況概述水保研究的主要對象：壩高571、淤地壩與小型水庫的相同點(diǎn)和異同點(diǎn)。

相同點(diǎn)：①兩者都是起到攔蓄泥沙，徑流，防止水土流失，保持水土的作用。②壩體、庫容結(jié)構(gòu)有共同性如均包括壩主體，放水設(shè)備，集水設(shè)備等。不同點(diǎn)：①對水位要求不同：淤地壩要求的水位較低。②對地質(zhì)條件要求不同：淤地壩要求較低，不用考慮滲漏而小型水庫要求庫址邊坡不漏水，無裂縫。1、淤地壩與小型水庫的相同點(diǎn)和異同點(diǎn)。相同點(diǎn)：不同點(diǎn)：58不同點(diǎn)：③對坡角、坡長要求不同：淤地壩的坡度較陡，而小型水庫要求壩址比較穩(wěn)定，坡度較小。④對放水建筑物要求不同：淤地壩一般采用豎井或臥管式，涵洞的放水高程由淤地面積大小決定；而小型水庫則采用放水洞，按“壽命”決定放水涵洞高程。并由放水洞或臥管控制放水量。(5)壩型不同：淤地壩常采用均質(zhì)土壩（給地下水和壩內(nèi)積水留有出路，防止發(fā)生壩地土壤次生鹽堿化。而小型水庫常采用心墻壩(能夠防止庫水外滲)1、淤地壩與小型水庫的相同點(diǎn)和異同點(diǎn)。

不同點(diǎn)：1、淤地壩與小型水庫的相同點(diǎn)和異同點(diǎn)。592、根據(jù)坡面和溝道水土保持工程的原理和功能，論述在我國山區(qū)如何利用這些工程措施發(fā)展集水高效復(fù)合農(nóng)林業(yè)？（1）坡面集水保水工程及其應(yīng)用坡面集水保水工程如水窖和澇池可以攔蓄地表徑流，減少水土流失，同時也是山區(qū)抗旱灌溉農(nóng)田果園和滿足人畜用水的有效措施。通過坡面窯窖群和澇池工程可以充分集蓄降雨徑流，為山區(qū)發(fā)展集流節(jié)水高效農(nóng)業(yè)提供了充足的水源。例如我國西北黃土高原地區(qū)借助窯窖群和澇池工程提出了“121”雨水集流工程；山西提出“甘露工程”等等，大力開展窯窖農(nóng)業(yè)的建設(shè)。2、根據(jù)坡面和溝道水土保持工程的原理和功能，論述在我國山區(qū)如60（2）坡面集水保水果林整地工程及其應(yīng)用如魚鱗坑、水平階、水平溝等可以分散攔截坡面徑流，增加降雨徑流下滲，減少了坡面水土流失。這些集水抗旱造林果措施可以充分利用降雨徑流就地疊加利用的原理，來發(fā)展山區(qū)丘陵區(qū)的高效徑流林果業(yè)。（3）田間工程及其應(yīng)用

梯田工程：減少坡面坡度，減少徑流量，減少坡面徑流的沖刷；變連續(xù)坡面為不連續(xù)坡面，分散地表徑流，避免地表徑流匯聚，減少水土流失；保持水土，提高土壤肥力，增加作物產(chǎn)量。（2）坡面集水保水果林整地工程及其應(yīng)用（3）田間工程及其應(yīng)用61（3）田間工程及其應(yīng)用

集流梯田工程：是坡地雨水徑流資源集蓄疊加利用，發(fā)展坡地徑流復(fù)合農(nóng)林業(yè)科學(xué)有效的工程措施，其基本內(nèi)涵是指水平梯田和自然坡地沿山坡相間布置，即上一級梯田與下一級梯田之間保留一定寬度的原山坡地，作為下一級水平梯田的主動集流區(qū)，調(diào)控坡地降雨徑流的集聚和再分配，使其在一定面積內(nèi)富集、疊加，充分發(fā)揮坡地集流效應(yīng)，以補(bǔ)充水平田面內(nèi)植物需水量不足；同時，集流坡面可配套種植矮桿經(jīng)濟(jì)作物、干果經(jīng)濟(jì)林和優(yōu)質(zhì)牧草等，不但增加經(jīng)濟(jì)效益，而且對下一級水平梯田具有一定聚肥改良作用，從而達(dá)到坡耕地穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)之目的。（3）田間工程及其應(yīng)用62（4）溝道庫壩系工程及其應(yīng)用溝道治理工程如淤地壩、谷坊、塘壩、小型水庫等，可以防止溝頭前進(jìn)、溝床下切、溝岸擴(kuò)張，調(diào)節(jié)山洪洪峰流量，減少洪水泥石流災(zāi)害。同時，借助庫壩工程，在一個流域內(nèi)將淤地種植的生產(chǎn)壩；攔蓄洪水、泥沙的防洪壩；蓄水灌溉的蓄水壩，這些壩各就其位，合理配置，能蓄能排，形成以生產(chǎn)壩為主，攔泥、生產(chǎn)、防洪、灌溉相結(jié)合的壩庫工程體系，可以大力發(fā)展山區(qū)丘陵區(qū)壩系農(nóng)業(yè)，促進(jìn)壩系經(jīng)濟(jì)區(qū)的農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。（4）溝道庫壩系工程及其應(yīng)用63一、庫址的選擇（與淤地壩壩址選擇的區(qū)別？？）

應(yīng)從經(jīng)濟(jì)、安全、合理幾方面考慮。應(yīng)注意下列幾點(diǎn)：

第一節(jié)水庫基本情況概述1.地形要肚大口?。憾谴笾笌熘穬?nèi)地形寬廣，口小指壩短。2.有適宜的集水面積；3.壩址和庫址地質(zhì)良好，基礎(chǔ)穩(wěn)固，無下陷情況；4.庫址靠近灌區(qū)且比灌區(qū)高；5.壩址附近要有足夠和適用的建筑材料；6.附近要有適宜開挖溢洪道山埡；7.水庫上游宜草木豐茂，因光禿的山嶺易受雨沖刷，水庫容易淤積，影響水庫壽命，另外，淹沒損失要小。

一、庫址的選擇（與淤地壩壩址選擇的區(qū)別？？）第一節(jié)64第一節(jié)水庫基本情況概述二、水庫地質(zhì)調(diào)查水庫地質(zhì)是決定性因素，主要調(diào)查庫底是否漏水，壩基是否堅(jiān)固。主要調(diào)查下列幾個問題：1.調(diào)查庫區(qū)、壩址區(qū)的巖石種類、性質(zhì)及巖石的透水條件。

堅(jiān)硬的巖石(如花崗巖、花崗片麻巖、石英巖、石灰?guī)r、石英砂巖)一般堅(jiān)固、致密、強(qiáng)度大，只要沒有構(gòu)造現(xiàn)象就不會漏水，宜于修建各種類型的壩。半堅(jiān)硬的巖石(如頁巖、膠結(jié)疏松的砂巖、泥炭巖、砂質(zhì)頁巖)修建小型水庫，一般問題不大，但對其軟弱夾層必須認(rèn)真處理，使壩能直接置于比較完整、新鮮的巖石上。第一節(jié)水庫基本情況概述二、水庫地質(zhì)調(diào)查1.調(diào)65第一節(jié)水庫基本情況概述2.調(diào)查庫區(qū)、壩址區(qū)范圍內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造。包括斷層、巖層產(chǎn)狀、節(jié)理裂隙發(fā)育程度及規(guī)律、溶洞的分布范圍及規(guī)律與漏水和壩的穩(wěn)固有很大關(guān)系。

3.調(diào)查庫區(qū)、壩址區(qū)的水文地質(zhì)特征。包括含水層巖性、水位深度、水的化學(xué)性質(zhì)、地下水的成因型，在壩基處最好沒有承壓或高承壓水。

黏土和黃土層漏水很小，可以筑壩。砂卵石層滲漏較大，壩址最好不要選在砂卵石層很厚的地方。

第一節(jié)水庫基本情況概述2.調(diào)查庫區(qū)、壩址區(qū)66第一節(jié)水庫基本情況概述三、水庫地形測量（六個方面）

㈠壩址地形測量

壩址地形測量是為了正確設(shè)計(jì)樞紐建筑物和估算工程量。測量范圍包括壩身、溢洪道及放水洞等。比例尺用1/1000~1/2000。對小型水庫可采用斷面法進(jìn)行：先沿壩軸線測量一橫斷面，再在與壩軸線垂直的方向，用皮尺測定幾個樁，分別在樁處測出其橫斷面。然后依據(jù)斷面之間的關(guān)系及高度變化情況，制成平面圖，繪出地形等高線。

㈡集水面積測量集水面積是指向水庫里匯集雨水徑流的面積，又叫流域面積，它是估計(jì)水庫蓄水量和洪水量的主要依據(jù)之一。具體方法可參考第七章“淤地壩”。

第一節(jié)水庫基本情況概述三、水庫地形測量（六個67第一節(jié)水庫基本情況概述㈢庫容測量與計(jì)算庫容測量在于繪出水庫的水位——庫容關(guān)系曲線，為規(guī)劃設(shè)計(jì)提供依據(jù)。具體方法可參考第七章“淤地壩”。㈣建筑材料調(diào)查建筑材料是決定壩型、工程造價、施工方法主要因素之一。據(jù)因地制宜、就地取材原則，工程中以土料用量最多，土料分類及鑒別方法，可參閱土力學(xué)或土壤學(xué)有關(guān)部分。

㈤水文資料的搜集與調(diào)查

水文資料是水庫工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)的一項(xiàng)關(guān)鍵性資料。水庫來水量計(jì)算、庫容確定、壩高、溢洪道設(shè)計(jì)都是根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃馁Y料分析后決定的。第一節(jié)水庫基本情況概述㈢庫容68第一節(jié)水庫基本情況概述

水文資料的搜集內(nèi)容包括以下3個方面：水文站、氣象站、雨量站了解，可借助省、地水文手冊。

1.徑流資料當(dāng)?shù)囟嗄昶骄涤炅?、平均徑流深、年徑流系?shù)、徑流年內(nèi)分配以及蒸發(fā)量，作為計(jì)算有效庫容和水庫調(diào)節(jié)依據(jù)。2.泥沙資料搜集庫區(qū)泥沙淤積資料，作為計(jì)算死庫容的參考。

3．洪水資料在山溪、河溝不可能獲得實(shí)測的洪水流量資料時，只有依靠洪水痕跡調(diào)查，了解歷史上洪水發(fā)生的情況。

第一節(jié)水庫基本情況概述水文資料的搜集內(nèi)69第一節(jié)水庫基本情況概述㈥流域覆被、淹沒遷移及社會經(jīng)濟(jì)調(diào)查1.調(diào)查庫區(qū)林木生長、山坡陡緩等情況，為確定年徑流系數(shù)、暴雨徑流系數(shù)提供資料。并了解庫區(qū)內(nèi)現(xiàn)有水土保持治理程度及其對水庫庫容的影響，為水庫規(guī)劃提供依據(jù)。2.調(diào)查水庫庫區(qū)內(nèi)的田地、成材林木及其建筑物，作為計(jì)算淹沒損失的依據(jù)。3.調(diào)查灌區(qū)原有水利設(shè)施在水庫興建后如何配合運(yùn)用，以及灌水定額、灌溉次數(shù)、用水時間、灌區(qū)土壤種類、滲漏情況等。4.了解灌區(qū)主要農(nóng)作物種類、面積、生長期、耕作制度等，了解灌區(qū)人口、勞力、車輛、工具以及建筑材料的遠(yuǎn)近、運(yùn)輸條件和各種材料的單價等。第一節(jié)水庫基本情況概述㈥流域覆被、70

第二節(jié)水庫的特征曲線和特征水位一、水庫的特征曲線水庫的特征曲線用以描述水庫庫區(qū)地形特征，包括水庫面積曲線和水庫容積曲線，它是水庫規(guī)劃的基本資料之一。㈠水庫面積曲線隨著水庫水位不同，水庫的水面面積也不同，這個水位與水面面積的關(guān)系曲線稱為水庫面積曲線。根據(jù)庫區(qū)地形圖相應(yīng)于每一高程就有一等高線和壩軸線間圍成的面積。這個面積可以用求積儀或用方格紙數(shù)方格辦法求得。然后以水庫水位為縱坐標(biāo)，水庫水面面積為橫坐標(biāo)，點(diǎn)繪水庫水位與水面面積的關(guān)系曲線，即可得到水庫面積曲線。

第二節(jié)水庫的特征曲線和特征水位一、水庫的特征曲線71第二節(jié)水庫的特征曲線和特征水位㈡水庫容積曲線水庫容積曲線是表示水庫各種水位與庫容之間關(guān)系的。其繪制可以由水庫面積曲線推算出來。由水庫最低層算起，利用下式可以算出每相鄰二等高線之間的水庫容積。

V—相鄰二等高線間的水庫容積；Z—相鄰二等高線間的垂直高度，Ai、Ai+1相鄰二等高線處水庫水面面積。各層水庫容積算出之后，由下而上加以累積，即可求得各種高程的水庫總?cè)莘e。以水庫水位為縱坐標(biāo)，水庫容積為橫坐標(biāo)，即可點(diǎn)繪出水庫容積曲線。

第二節(jié)水庫的特征曲線和特征水位㈡水庫容積曲線72第二節(jié)水庫的特征曲線和特征水位圖8-6某水庫特征曲線(水庫面積曲線和水庫容積曲線)水位Z（m)面積A(km2)第二節(jié)水庫的特征曲線和特征水位圖8-6某水庫73第二節(jié)水庫的特征曲線和特征水位二、水庫的特征水位一般表示水庫工作狀況的水位有4個：

1.設(shè)計(jì)低水位(死水位)H低

保證放水建筑物泄放渠道設(shè)計(jì)流量的最低水位；同時應(yīng)滿足水庫泥沙淤積、發(fā)電、養(yǎng)魚等多方面的要求。

設(shè)計(jì)低水位以下的庫容稱為死庫容。第二節(jié)水庫的特征曲線和特征水位二、水庫的特征水位74第二節(jié)水庫的特征曲線和特征水位2．設(shè)計(jì)蓄水位H設(shè)

在設(shè)計(jì)情況下，蓄水至滿庫時的水位稱為設(shè)計(jì)蓄水位。如果采用自流溢洪道，則溢洪道底檻高程就是水庫的設(shè)計(jì)蓄水位。

設(shè)計(jì)低水位以上、設(shè)計(jì)蓄水位以下所包圍的庫容叫興利庫容(V興)。3．設(shè)計(jì)洪水位H洪

在設(shè)計(jì)情況下，當(dāng)水庫遭遇到設(shè)計(jì)洪水溢洪時所達(dá)到的最高水位。它是設(shè)計(jì)壩高的依據(jù)。設(shè)計(jì)蓄水位到設(shè)計(jì)洪水位之間的庫容稱為防洪庫容(V防)。第二節(jié)水庫的特征曲線和特征水位2．設(shè)計(jì)蓄水位75第二節(jié)水庫的特征曲線和特征水位

4．校核洪水位H校

在設(shè)計(jì)情況下，當(dāng)水庫遭遇到比設(shè)計(jì)洪水更大的校核洪水溢洪時所達(dá)到的最高水位稱為校核洪水位。設(shè)計(jì)洪水位到校核洪水位之間的庫容稱為超高庫容(V超)。水庫的總庫容為：V總＝V死+V興+

V防+V超（四庫容四水位）

密云水庫1957年10月建成，總庫容43.75億m3。三峽大壩：設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：千年一遇的洪水校核標(biāo)準(zhǔn)：萬年一遇的洪水在小型水庫中，一般將3、4合起來稱為設(shè)計(jì)洪水位。第二節(jié)水庫的特征曲線和特征水位

4．校核洪水位76第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定

第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定77第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定

小型水庫死庫容和死水位確定依據(jù)：滿足以下兩個方面：

一、保證水庫自流灌溉；二、滿足水庫淤積的要求一、死水位保證水庫自流灌溉死水位即設(shè)計(jì)低水位主要是由灌區(qū)高程所決定。由灌溉區(qū)規(guī)劃可推算出渠首設(shè)計(jì)引水高程，也就是放水建筑物的下游水位。如圖所示的B點(diǎn)高程。然后加上泄放渠道設(shè)計(jì)流量時放水建筑物所必須的最小水頭Hmin，即可得到設(shè)計(jì)低水位。

第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定78第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定

在特枯年份的抗旱季節(jié)，往往不能按正常流量放水，只要水庫有水就應(yīng)盡量泄放，故設(shè)計(jì)低水位以下到放水建筑物進(jìn)口底檻A點(diǎn)高程之間的水庫庫容也是可以利用的。真正的死庫容是放水建筑物進(jìn)口底檻高程以下的那部分無法自流的庫容。第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定在特枯年份79第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定二、死庫容應(yīng)滿足淤積的要求

以灌溉為主的水庫，主要要求滿足上述的條件。但對于多沙性河流，必須校核死庫容能否滿足泥沙淤積的要求，即在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，能否淤滿。因此，必須計(jì)算年淤積量，一般小型水庫可按下列3種方法計(jì)算年淤積量及水庫使用年限。（一）有泥沙觀測資料（二）無泥沙觀測資料（三）用壩前淤高估算第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定二、死庫容應(yīng)滿80第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定

（一）有泥沙觀測資料

1．年淤積量計(jì)算公式

該式僅對懸移質(zhì)而言，若推移質(zhì)所占比重較大，應(yīng)進(jìn)行專門的計(jì)算。第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定（一）有泥沙觀81第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定2.水庫使用年限T計(jì)算公式

(二)無泥沙觀測資料時

1．懸移質(zhì)多年平均輸沙量的估算

(1)參證站水文比擬法

當(dāng)水庫所在河流無實(shí)測資料時，可選擇一個氣候、土壤高、水文地質(zhì)等自然地理特征相似的參證流域來估算本水庫壩址以上流域的懸移質(zhì)輸沙量。第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定2.水庫使用82第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定

(2)經(jīng)驗(yàn)公式法

一些地區(qū)的觀測資料證明，懸移質(zhì)輸沙量與河床平均比降、年徑流總量及侵蝕系數(shù)有關(guān)，可列出如下的經(jīng)驗(yàn)公式：第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定83第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定

2．推移質(zhì)多年平均輸沙量的估算

一般按推移質(zhì)與懸移質(zhì)有一定比例關(guān)系估算，即：第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定2．推移質(zhì)多年84第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定

3．年淤積量及水庫淤積年限的估算第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定3．年淤積量及85第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定

(三)用壩前淤高估算水庫使用年限水庫泥沙淤積并不是首先在墊底庫容中淤積。由于入庫水流流速逐漸減小，水流挾帶的大粒徑泥沙(卵巖、礫石)首先在庫尾淤積，接著是粗沙、細(xì)沙淤積，到壩前粒徑很細(xì)的泥沙也沉積下來，形成了從庫尾到壩前的“淤積帶”，如圖所示，當(dāng)壩前泥沙淤積高程達(dá)到取水口高程時，取水口已被泥沙堵塞，水庫無法再發(fā)揮興利調(diào)節(jié)作用。第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定(三)用壩前淤86第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定

因此，壩前泥沙淤積高度決定了水庫的使用年限。壩前淤積高度可采用參證站水文比擬法：第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定因此，壩87

注：在設(shè)計(jì)低水位及壩前取水口以下水深已知時，可用上述諸公式求出年淤積量及使用年限。一般小型水庫的淤積年限可考慮為20～50年。如果所設(shè)計(jì)的死庫容不能滿足淤積要求，還應(yīng)抬高設(shè)計(jì)低水位及取水口高程，增加死庫容或壩前取水口以下水深。

第三節(jié)水庫死庫容和死水位的確定注：在設(shè)計(jì)低水位及壩前取水口以下水深已知時，可用上述88第四節(jié)

水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定第四節(jié)89

第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定設(shè)計(jì)低水位選定后，可依據(jù)水庫來水及用水資料進(jìn)行興利調(diào)節(jié)計(jì)算，求出興利庫容，據(jù)水庫容積曲線，就可換算成設(shè)計(jì)蓄水位。一、水庫的調(diào)節(jié)性能

通過對水庫的來水和用水的特性分析可知，來水和用水之間存在著不相適應(yīng)性。有的反映在1年之內(nèi)，如有的月份來水遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于用水，有的月份來水小于用水，但整個年的來水量還是能滿足年用水量要求；有的則不僅在年內(nèi)，同時還存在于年與年之間，即豐水年的年來水量大于年用水量，而枯水年的年來水量小于年用水量。第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定設(shè)計(jì)低水90

第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定

年調(diào)節(jié)和多年調(diào)節(jié)：為滿足用水部門一定設(shè)計(jì)保證率下的用水要求，對于前一種情況，只要對徑流的年內(nèi)變化按用水要求作重新分配便可解決，這種調(diào)節(jié)周期不超過1年的調(diào)節(jié)稱為年調(diào)節(jié)；對后一種情況，不但要對徑流的年內(nèi)變化，而且要對年與年之間的徑流變化按用水量要求進(jìn)行重新分配才能解決，此時徑流調(diào)節(jié)周期超過1年，稱為多年調(diào)節(jié)。如圖所示：表示某水庫來水W和用水M的頻率曲線，二線在S點(diǎn)相交，S點(diǎn)稱為完全調(diào)節(jié)點(diǎn)，所對應(yīng)的頻率為Ps。第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定年調(diào)節(jié)和91

第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定(1)若來水與用水呈函數(shù)關(guān)系，當(dāng)水庫的設(shè)計(jì)保證率P設(shè)1<Ps,則年來水量大于年用水量，只需進(jìn)行年調(diào)節(jié)就可解決問題。

(2)若水庫的設(shè)計(jì)保證率P設(shè)2>Ps，則年來水量小于年用水量，要滿足枯水年份的用水，僅對該枯水年的徑流年調(diào)節(jié)已不符合要求，必須對徑流進(jìn)行多年調(diào)節(jié)。第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定(1)若92

第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定水庫調(diào)節(jié)計(jì)算解決的問題：

（1）在來水、用水及灌溉設(shè)計(jì)保證率已定的情況下，計(jì)算所需的興利庫容。

（2）在興利庫容已知時，求水庫在灌溉設(shè)計(jì)保證率下的供水能力(灌溉面積)或在供水能力(灌溉面積)一定的情況下，所能達(dá)的設(shè)計(jì)保證率。第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定水庫調(diào)節(jié)計(jì)算93

第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定二、水庫的興利調(diào)節(jié)計(jì)算(一)調(diào)節(jié)計(jì)算原理

把調(diào)節(jié)周期分為若干計(jì)算時段，并按時序進(jìn)行逐時段的水庫水量平衡計(jì)算，則可求得水庫的蓄泄過程及所需的興利庫容。對于某一時段Dt的水庫水量平衡方程：第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定二、水庫的興利調(diào)94

第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定

在具體計(jì)算時，一般是從蓄水期(來水大于用水，有余水蓄在水庫里)開始作為調(diào)節(jié)計(jì)算的起點(diǎn)，也就是說，調(diào)節(jié)計(jì)算是按調(diào)節(jié)年度進(jìn)行的，所謂調(diào)節(jié)年，就是水庫從蓄水期開始作為調(diào)節(jié)年度的起點(diǎn)，水庫蓄滿后又經(jīng)供水期將水庫放空為調(diào)節(jié)年度的終結(jié)(也是下一調(diào)節(jié)年度的開始)。這樣經(jīng)歷的1年稱為調(diào)節(jié)年，它不是按從1月1日到12月31日為1年的日歷年。

計(jì)算時段Dt長短對計(jì)算精度有一定影響，年調(diào)節(jié)計(jì)算一般可取1個月為一個計(jì)算時段，在來水量或灌溉用水量變化較大時，可取半月或一旬作為一個計(jì)算時段，精度要求高，則時段就要劃分短些。第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定在具體計(jì)算95

第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定年調(diào)節(jié)水庫來水和用水的配合有兩種情況。（1）水庫運(yùn)用一次：如圖所示：圖中Q一t代表來水過程，q一t代表用水過程，也就是說，水庫在一個調(diào)節(jié)年度內(nèi)，充滿一次，泄空一次。在這種情況下，V2(圖中陰影部分面積)是惟一的來水不足量，只要水庫能蓄這么多水，就能保證這一年用水需要，故水庫興利庫容為V2。第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定年調(diào)節(jié)水96

第四節(jié)水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算及設(shè)計(jì)蓄水位的確定（2）水庫運(yùn)用兩次：如圖所示圖中第a種情況，V1>V2，V3>V4，即每