水庫洪水調(diào)節(jié)計算節(jié)

水庫洪水調(diào)節(jié)計算節(jié)第一頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三有閘門控制水庫的特點

溢洪道泄流能力較大調(diào)節(jié)洪水效能較高能把興利庫容與防洪庫容結(jié)合運用比較大的特別是下游有防洪任務(wù)的水庫通常都選用有閘門控制的泄洪設(shè)備第二頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三有閘門水庫興利與防洪的結(jié)合

防洪庫容設(shè)置的越大防洪時的下泄流量越小滯洪區(qū)的負擔越小，水庫的興利效益越低水庫的興利與防洪是可以結(jié)合的決定結(jié)合程度的因素——水庫防洪限制水位

防洪與興利完全結(jié)合：防洪高水位=正常蓄水位防洪與興利不能結(jié)合：防洪限制水位=正常蓄水位防洪與興利部分結(jié)合：防洪限制水位<正常蓄水位我國基本上屬于最后一種情況

水庫的興利與防洪是一對矛盾第三頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三不考慮洪水預報的水庫運行方式洪水發(fā)生，啟動最低級防洪標準入庫流量增加水庫水位上升，逐步加大泄量泄量達到下游允許泄量（庫水位未蓄至防洪高水位）按允許泄量泄洪庫水位蓄至防洪高水位（入庫流量>允許泄量）轉(zhuǎn)入下一級防洪標準加大水庫泄量重復過程出現(xiàn)大壩校核洪水第四頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三考慮洪水預報的水庫運行方式提前獲得洪水信息判斷洪水量級采用相應的防洪標準調(diào)節(jié)洪水信息增加重新判斷調(diào)整重復過程洪水結(jié)束

觀測并取得降雨量等資料計算凈雨量及雨型匯流計算入庫洪水計算調(diào)洪(或泄流過程)計算分析確定操作泄量請報批示,預告下游執(zhí)行按預報方式調(diào)洪，由于預泄或提前加大泄量將會使各頻率標準下泄流量降低而增加防洪效益；或在獲得同樣防洪效益下減少所需要的防洪庫容從而增加水庫的興利效益第五頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三算例（不考慮洪水預報）

某水庫是綜合利用水庫。發(fā)電和灌溉有關(guān)參數(shù)已經(jīng)初定?，F(xiàn)在需要根據(jù)所提供的資料和設(shè)計要求選擇溢洪道尺寸，確定防洪庫容和壩高。1.水庫正常蓄水位110米；2.水電站有四臺機組，每臺容量是4.5萬千瓦;3.該水利工程屬于一等工程，大壩和溢洪道屬于一級永久性建筑物，設(shè)計洪水標準是五百年一遇，校核洪水標準是五千年一遇；4.下游有防洪要求，防洪標準是五十年一遇，相應最大允許泄流量是7000立方米每秒；5.汛限水位是106米；6.有一排沙孔直徑為3米，中心高程是68米，汛期可以泄洪；7.泄洪隧洞采用馬蹄形四孔，每孔過水面積是5*5平方米，洞心高程是86米；8.水庫設(shè)計風速是12米每秒，庫面最大吹程是15千米；9.水庫特性曲線已知、下游水位流量關(guān)系曲線已知；各種頻率的洪水過程線已知；第六頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三算例演示具體分析計算步驟

（1）溢洪道形式及堰頂高程的選擇

本水庫有下游防洪任務(wù)又屬于大型樞紐，汛期洪水發(fā)生次數(shù)多，防洪與興利有一定程度的結(jié)合故采用有閘門控制的溢洪道。

堰頂高程由兩個因素初定：

1.閘門結(jié)構(gòu)上的限制高度不宜太大

2.下游河床地質(zhì)條件允許的單寬流量大小。

本題經(jīng)分析計算初步選定堰頂高程=100.0m第七頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三（2）溢洪道寬度的選擇

取寬度B=40m60m80m100m四種方案進行分析比較。每一種方案都繪制庫水位與泄量關(guān)系曲線以B=60m為例子計算過程如下：排沙孔q1=μ1ω1=0.75*3.14*1.52*4.43=23.5

式中μ1——流量系數(shù)，取用0.75；

h1——水庫上下游水位差

泄洪孔q2=μ2ω2=0.75*4*5*5*4.43=332.3

式中μ2——流量系數(shù)，取用0.75；

h2——水庫上下游水位差第八頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三溢洪道q3=μ3B

=0.40*60*4.43=106.3

式中μ1——取用0.40；

h3——Z上-100，100.0m為溢洪道堰頂高程水輪機q4=N/8.5H=3*4.5*104/8.5h4=15880/h4

式中

h4——上下游水位差。在泄洪時考慮三臺機組滿載發(fā)電

淹沒出流的一般試算步驟：對一定的水庫上游水位，假定下游水位后由流量公式求出各項流量，如果求得的總下泄流量與假定的下游水位符合下游水位流量關(guān)系，則該結(jié)果即為所求。如不符需重新假定下游水位，直至符合為止。第九頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三B=60m時的水庫蓄水位與下泄能力關(guān)系的試算成果第十頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三取⊿t=4h=14400s,由前表B=60m計算的庫水位與下泄流量的關(guān)系計算相應調(diào)洪演算輔助曲線q~v/⊿t

+q/2(過程如下表)第十一頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三各種溢洪道寬度的調(diào)洪輔助曲線第十二頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三50年一遇設(shè)計洪水調(diào)洪演算最大蓄水量9.71億m3防洪庫容5.96億m3防洪高水位120m第十三頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三500年一遇設(shè)計洪水調(diào)洪演算最大蓄水量12.9億m3最大下泄量13700m3/s最高洪水位122.2m第十四頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三以上為B=60m的計算步驟.同理可得出B=40,80,100m時的最高洪水位和最大下泄量列表如下第十五頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三溢洪道寬度的選擇本工程溢洪道下游地質(zhì)條件允許最大單位寬度流量約為250m3/s

由上表可知溢洪道寬度越大,水庫最高洪水位越低,最大下泄流量越大,單寬流量越小.在4個方案中B=6080100m時都滿足允許最大單寬流量的要求.

從經(jīng)濟角度考慮溢洪道越寬閘門等費用增加超過壩高降低帶來的費用減少的情況因此溢洪道寬度小好所以最后選擇B=60m第十六頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三(3)壩頂高程計算Z1=Z0.2%+⊿h1+⊿1Z2=Z0.02%+⊿h2+⊿2式中Z0.2%------設(shè)計洪水位

⊿h1,⊿1------設(shè)計洪水情況的風浪高及安全超高

Z0.02%------校核洪水位

⊿h2,⊿2------校核洪水情況的風浪高及安全超高為安全起見,在Z1及Z2中,取較大的為設(shè)計值

第十七頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三風浪高的計算

⊿h1=0.0208V5/4D1/3式中V------設(shè)計風速,V=12m/sD------吹程,D=15kW代入上式得⊿h1=1.14m對校核洪水情況,風速取上述值的80%,由此算得⊿h2=0.9m本樞紐為混凝土壩屬一級建筑物,查表得⊿1=0.7m,⊿2=0.5m所以Z1=122.2+1.14+0.7=124.0mZ2=124.1+0.9+0.5=125.5m由此選定壩頂高程為125.5m第十八頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三

考慮補償調(diào)節(jié)情況（新教材p165、老教材P79）當上游水庫與下游防洪地區(qū)之間有一定距離，兩者之間的區(qū)間洪水又不可忽略采用防洪補償調(diào)節(jié)

由于水庫放水要經(jīng)歷一定的傳播時間才能達到防護區(qū)河道控制斷面并中途與區(qū)間來水組合，因此對區(qū)間洪水過程必須做出預報，其預見期應不短于相應水庫放水到支流河口的傳播時間t，否則防洪補償運行方式就無法實施第十九頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三考慮補償和洪水預報的水庫洪水調(diào)節(jié)算例（新教材P165）

1.水庫特性曲線以及水庫下游水位