水库调洪计算的基本原理.ppt

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1、1/43Integrated water resources planning2/43水库调洪计算的原理水库调洪计算的原理本讲主要内容：本讲主要内容：概述概述第一节第一节第二节第二节第三章第三章 水库洪水调节及计算水库洪水调节及计算3/43第一节第一节 概述概述中国水库的历史中国水库的历史 新中国成立新中国成立5050多年来，我国水库建设突飞多年来，我国水库建设突飞猛进。猛进。19491949年前，全国仅有大中型水库年前，全国仅有大中型水库2323座。座。有防洪作用的只有松辽流域的二龙山、闹得海、有防洪作用的只有松辽流域的二龙山、闹得海、丰满等水库，其他河流没有防洪水库。丰满等水库，其他河流没

2、有防洪水库。20042004年年全国共统计大型水库全国共统计大型水库462462座、中型水库座、中型水库27712771座，座，水库年末蓄水总量水库年末蓄水总量22192219亿亿m m3 3。4/43二龙山水库（防洪作用）二龙山水库（防洪作用）辽河流域开发较晚，水利工程很少，到建国前，全流域只有一座二龙山大型水库，一座辽河流域开发较晚，水利工程很少，到建国前，全流域只有一座二龙山大型水库，一座三台子中型水库和柳河上游的闹德海大型拦沙堰。在东辽河、辽河干流和浑太河下游两三台子中型水库和柳河上游的闹德海大型拦沙堰。在东辽河、辽河干流和浑太河下游两岸有断面瘦小、防洪能力很低的民堤；在东辽河二龙山水

3、库下游的梨树和辽河干流下游岸有断面瘦小、防洪能力很低的民堤；在东辽河二龙山水库下游的梨树和辽河干流下游的盘山、营口一带，有少量的水田灌溉工程。由于流域内水利基础薄弱，历史上水旱灾的盘山、营口一带，有少量的水田灌溉工程。由于流域内水利基础薄弱，历史上水旱灾害频发。害频发。5/43丰满水库丰满水库中国东北大型水库，又称中国东北大型水库，又称“松花湖松花湖”，位于吉林市东南，位于吉林市东南24公里，有铁路、公路相连。始公里，有铁路、公路相连。始建于建于1937年，经年，经50年代以来的改造、扩建，已建成以发电为主，兼有防洪、灌溉、航运年代以来的改造、扩建，已建成以发电为主，兼有防洪、灌溉、航运、养殖

4、、旅游之利的水利枢纽工程。、养殖、旅游之利的水利枢纽工程。6/43v水库的作用：改变洪水流量过程水库的作用：改变洪水流量过程v 高瘦型洪水过程高瘦型洪水过程 矮胖型洪水过程矮胖型洪水过程 第一节第一节 概述概述时间时间 t t洪水流量洪水流量 入库洪水过程线入库洪水过程线出库洪水过程线出库洪水过程线7/43v水库调节洪水过程的作用方式：水库调节洪水过程的作用方式：v滞洪：滞洪：只削减洪峰流量，不减小下泄洪水总量只削减洪峰流量，不减小下泄洪水总量v蓄洪：蓄洪：洪峰流量、洪水总量都减小洪峰流量、洪水总量都减小v错峰：错峰：减小下游组合流量，保证防洪安全减小下游组合流量，保证防洪安全第一节第一节 概

5、述概述8/43即在一次洪峰到来时，将超过下游安全泄量即在一次洪峰到来时，将超过下游安全泄量的那一部分洪水暂时拦蓄在水库中，待洪峰的那一部分洪水暂时拦蓄在水库中，待洪峰过去后，再将拦蓄的洪水下泄掉，腾出库容过去后，再将拦蓄的洪水下泄掉，腾出库容来迎接下一次的洪水来迎接下一次的洪水滞洪滞洪当水库下游有防洪任务时当水库下游有防洪任务时9/4310/43 水库下泄的洪水与下游区间洪水或支流水库下泄的洪水与下游区间洪水或支流洪水遭遇，相叠加后其总流量会超过下游的洪水遭遇，相叠加后其总流量会超过下游的安全泄量。这时就要求水库起安全泄量。这时就要求水库起“错峰错峰”的作的作用。用。目的目的：使下泄洪水不与下

6、游洪水同时到达需要使下泄洪水不与下游洪水同时到达需要防护的地区。防护的地区。11/43蓄洪蓄洪则是蓄留一部分或全部洪水水量，待枯水期供给兴则是蓄留一部分或全部洪水水量，待枯水期供给兴利部门使用。利部门使用。12/43蓄洪与滞洪蓄洪与滞洪蓄洪：既能消减下泄洪峰流量，又能减蓄洪：既能消减下泄洪峰流量，又能减少下游洪量。少下游洪量。滞洪：则只消减下泄洪峰流量，基本上滞洪：则只消减下泄洪峰流量，基本上不减少下游洪量。不减少下游洪量。在多数情况下，水库对下游承担的防洪任务常常主要是在多数情况下，水库对下游承担的防洪任务常常主要是滞洪。湖泊、洼地也能对洪水起调蓄作用，与水库滞洪类似。滞洪。湖泊、洼地也能对

7、洪水起调蓄作用，与水库滞洪类似。13/43当水库下游不需担当防洪任务时：当水库下游不需担当防洪任务时：若水库不需要承担下游防洪任务，则洪水期下若水库不需要承担下游防洪任务，则洪水期下泄流量可不受限制。但由于水库本身自然的对泄流量可不受限制。但由于水库本身自然的对洪水有调蓄作用，洪水流量过程经过水库时仍洪水有调蓄作用，洪水流量过程经过水库时仍然要变形，客观上起着滞洪的作用。当然，从然要变形，客观上起着滞洪的作用。当然，从水利部门的要求来说，主要是蓄洪。水利部门的要求来说，主要是蓄洪。14/43 水库的调洪作用，在于对入库洪水库的调洪作用，在于对入库洪水的滞洪，使出库洪水过程变平缓，水的滞洪，使出

8、库洪水过程变平缓，洪水历时拉长，洪峰流量减少。洪水历时拉长，洪峰流量减少。15/43影响水库影响水库调节的因素调节的因素（1）（2）（3）入库洪水入库洪水泄流建筑物型式和尺寸泄流建筑物型式和尺寸汛期水库的控制运用方式汛期水库的控制运用方式（4）下游的防洪要求下游的防洪要求16/43一、水库调洪计算的任务一、水库调洪计算的任务调洪计算的任务，是根据水文分析计算提供的调洪计算的任务，是根据水文分析计算提供的各种标准的设计洪水，对已经拟定的泄洪建筑各种标准的设计洪水，对已经拟定的泄洪建筑物型式与尺寸方案，遵循水库汛期的控制运行物型式与尺寸方案，遵循水库汛期的控制运行规则，进行水库的蓄泄调节计算，推求

9、泄流过规则，进行水库的蓄泄调节计算，推求泄流过程和最大下泄流量，程和最大下泄流量，并确定有关防洪的特征水并确定有关防洪的特征水位和特征库容。位和特征库容。规划设计阶段规划设计阶段17/43调洪计算的任务，是根据入库的洪水，在泄洪调洪计算的任务，是根据入库的洪水，在泄洪建筑物类型和尺寸已定的情况下，通过蓄泄调建筑物类型和尺寸已定的情况下，通过蓄泄调节计算，节计算，来预报水库达到的最高库水位和最大来预报水库达到的最高库水位和最大下泄流量。下泄流量。一、水库调洪计算的任务一、水库调洪计算的任务管理运行阶段管理运行阶段18/43二、防洪标准二、防洪标准一般要根据防洪保护对象在遭受洪灾时造一般要根据防洪

10、保护对象在遭受洪灾时造成的经济损失和社会影响划分若干等级。成的经济损失和社会影响划分若干等级。防洪标准防洪标准19/43二、防洪标准二、防洪标准 当采取一定的防洪措施时，采用的防洪标准越高，当采取一定的防洪措施时，采用的防洪标准越高，防护地区受洪水危害的风险越小，但同时采取措施的投防护地区受洪水危害的风险越小，但同时采取措施的投入就越大。由此可知防洪标准取得过高和过低都是不合入就越大。由此可知防洪标准取得过高和过低都是不合理的。防洪标准应依照国家有关规范，按照防洪工程和理的。防洪标准应依照国家有关规范，按照防洪工程和防护地区的重要性确定。防护地区的重要性确定。20/43 保证水工建筑物自身安全

11、的防洪保证水工建筑物自身安全的防洪设计标准设计标准;工程规划设工程规划设计中防洪设计中防洪设计标准计标准 保障下游防护对象免除一定洪水保障下游防护对象免除一定洪水灾害的防洪标准。灾害的防洪标准。21/43水工建筑物水工建筑物防洪标准防洪标准设计标准设计标准校核标准校核标准其中：其中：22/43（一）防护对象的防洪标准（一）防护对象的防洪标准 （1 1）对于洪水泛滥后可能造成特殊严重灾害的城市、工矿）对于洪水泛滥后可能造成特殊严重灾害的城市、工矿企业和重要粮棉基地，其防洪标准可适当提高，或由国家另企业和重要粮棉基地，其防洪标准可适当提高，或由国家另作规定。作规定。（2 2）交通运输及其他部门的防

12、洪标准，可参照有关部门规）交通运输及其他部门的防洪标准，可参照有关部门规定。定。（3 3）防洪标准较高一时难以达到者，可采取分期提高的方）防洪标准较高一时难以达到者，可采取分期提高的方法。法。不同防护对象的防洪标准可参照表不同防护对象的防洪标准可参照表3-13-1、3-23-2、3-33-3选用。选用。规规范范中中说说 明：明：23/43等等级级重要性重要性非农业人口非农业人口(万人万人)防洪标准防洪标准重现期重现期(年年)特别重要的特别重要的城市城市150200重要的城市重要的城市15050200100中等城市中等城市502010050一般城镇一般城镇205020 表表3-1 3-1 城市的

13、等级和防洪标准城市的等级和防洪标准24/43表表3-2 3-2 乡村防护的等级和防洪标准乡村防护的等级和防洪标准等级等级防护区人防护区人口口（万人）（万人）防护区耕地面防护区耕地面积积（万亩）（万亩）防洪标准防洪标准重现期重现期（年）（年）1503001005015050300100503050201003030202030201025/43表表3-3 3-3 工矿企业的等级和防洪标准工矿企业的等级和防洪标准等级等级工矿企业规模工矿企业规模防洪标准重现期防洪标准重现期（年）（年）特大型特大型200100大型大型10050中型中型5020小型小型201026/43（二）水工建筑物的等级和防洪标准

14、（二）水工建筑物的等级和防洪标准工工程程等等别别水水 库库防防 洪洪治治 涝涝灌灌 溉溉供供 水水水电站水电站工程工程规模规模总库总库(108m3)城镇及城镇及工矿企工矿企业重要业重要性性保护农田保护农田(万亩万亩)治涝治涝面积面积(万亩万亩)灌溉灌溉面积面积(万亩万亩)城镇及工城镇及工矿企业的矿企业的重要性重要性装机容装机容量量(104kw）大大型型10特别特别重要重要500200150特别重要特别重要120大大型型10-1.0重要重要500-100200-60150-50重要重要120-30中中 型型1.0-0.1中等中等100-3060-1550-5中等中等30-5小小型型0.10-0.

15、01一般一般30-515-35-0.5一般一般5-1小小型型0.01-0.001530.5127/43 水利水电枢纽工程的水工建筑物的级别是按照其所属水利水电枢纽工程的水工建筑物的级别是按照其所属工程等级及其在工程中的作用和重要性来划分的。见表工程等级及其在工程中的作用和重要性来划分的。见表3-53-5表表3-5 3-5 水工建筑物级别的划分水工建筑物级别的划分工程工程等别等别永久性建筑物级别永久性建筑物级别临时性建筑临时性建筑物级别物级别主要建筑物主要建筑物次要建筑物次要建筑物1342343454555528/43 设计永久性设计永久性建筑物所采取建筑物所采取的防洪标准又的防洪标准又分为分为

16、正常运用标准（通常正常运用标准（通常称为设计标准称为设计标准）非常运用标准（通非常运用标准（通常称为校核标准常称为校核标准）表表3-6 3-6 永久性水工建筑物正常运用的洪水标准永久性水工建筑物正常运用的洪水标准建筑物级别建筑物级别1 2345 洪水重现期洪水重现期（年）（年）500 10050302029/43第二节第二节 水库调洪计算的原理水库调洪计算的原理其实质上是入库洪水、泄流建筑物类型与尺寸、其实质上是入库洪水、泄流建筑物类型与尺寸、运用方式已知的的情况下的运用方式已知的的情况下的水库蓄泄调节计算水库蓄泄调节计算。水库的调洪计算水库的调洪计算30/43第二节第二节 水库调洪计算的原理水库调洪计算的原理在于求出水库逐时段的蓄水、泄水变化过程，在于求出水库逐时段的蓄水、泄水变化过程，从而获得调节该次洪水后的从而获得调节该次洪水后的水库最高洪水位和水库最高洪水位和最大下泄流量最大下泄流量，以供进一步防洪计算分析之用。，以供进一步防洪计算分析之用。水库调洪计算的直接目的水库调洪计算的直接目的31/43第二节第二节 水库调洪计算的原理水库调洪计算的原理是逐时段地联立求解水库的是逐时段地