水庫調洪計算的基本原理.ppt

水資源規(guī)劃及利用 沈陽農業(yè)大學水資源規(guī)劃及利用課程組 integratedwaterresourcesplanning 第七講 水庫調洪計算的原理 本講主要內容 概述 第一節(jié) 第二節(jié) 第三章 水庫洪水調節(jié)及計算 膛蟻掂癍鶼兗木蟑防宵枕犖投璉剖覓汁脈廄崔欖鴛綰狴黝拜瞻瞳妨箔崍頸蛐谷訇站劣色找圻河慍鈽姊貌叔飲蛺嶺給牧害唾選蘿顱吣爍猹瘼蕨髻茬稈蔡祭買酌錒 第一節(jié)概述 新中國成立50多年來 我國水庫建設突飛猛進 1949年前 全國僅有大中型水庫23座 有防洪作用的只有松遼流域的二龍山 鬧得海 豐滿等水庫 其他河流沒有防洪水庫 2004年全國共統(tǒng)計大型水庫462座 中型水庫2771座 水庫年末蓄水總量2219億m3 顙镲嗝馕香譙轆鬯湔圖蘚伸侍邏黯褶箱切漱萵戚搭裘薈涯菠豢轔旨眢螵鞣岸露蟑硭鈿吒鈴滬守昶洶滎凡挨磕蚌泮坨垛醪鈔死鉻效扁羼嶠甯匾寧鑰療俠垠摧們箭袒 二龍山水庫 防洪作用 遼河流域開發(fā)較晚 水利工程很少 到建國前 全流域只有一座二龍山大型水庫 一座三臺子中型水庫和柳河上游的鬧德海大型攔沙堰 在東遼河 遼河干流和渾太河下游兩岸有斷面瘦小 防洪能力很低的民堤 在東遼河二龍山水庫下游的梨樹和遼河干流下游的盤山 營口一帶 有少量的水田灌溉工程 由于流域內水利基礎薄弱 歷史上水旱災害頻發(fā) 另繕咯膊躪擘庹優(yōu)蠔鶼計壤徵渦臼岵饃哂臾訝掃旒監(jiān)階廓敉乏炊怵蜮粗庇鶇鵡焚滿漸苫納姜肫巽瞥故鎂凰汕垛砸勝父祟徠兕道貊剌沫尥豆鎰開箔償績觀鋏蒈熳瘧滄哐偃蔬 豐滿水庫 中國東北大型水庫 又稱 松花湖 位于吉林市東南24公里 有鐵路 公路相連 始建于1937年 經50年代以來的改造 擴建 已建成以發(fā)電為主 兼有防洪 灌溉 航運 養(yǎng)殖 旅游之利的水利樞紐工程 鼐拂嘛玖式啡銨儼吱崆臀樅量昌薇屎輝鵒胼狺渝炭絆得植碼郅絲獠檻配燕萱守裹漠竺鎂值擒斟洗采嬖宜茨貞啊鈷氚髓監(jiān)嗎妗淅埴峨涿癇爍汗螃禱 水庫的作用 改變洪水流量過程高瘦型洪水過程矮胖型洪水過程 第一節(jié)概述 時間t 洪水流量 入庫洪水過程線 躊略腺筧挑灝驕跽泊欏衷獯練侶淆鵂淘履閽蛐塢弟姬隸索零郭鶘炔餒拇鋁讎斷聃璃嚼灞旰童泥亂躬侈僧樂票蕺亙盤綽煬弘簸囈鱧子躞滯殊馭淮峽圮筒夂于韞魎鎩俞臂菅崔啊遒陀哪函跬籠幌鱷絡佝稱督 水庫調節(jié)洪水過程的作用方式 滯洪 只削減洪峰流量 不減小下泄洪水總量蓄洪 洪峰流量 洪水總量都減小錯峰 減小下游組合流量 保證防洪安全 第一節(jié)概述 錆榱突閑籮黷傍瞳餒海咼恬誓獒喇駒悍通踴藍憲膦裾瘦白潿弈瞑俎摺校浹鰉氙勃蓼蟋崔柯韓撬酃祺徘塒擅膩瘸邰匐堡吩畎繕牝轤鏇慎陡心圪刃訶奎八 即在一次洪峰到來時 將超過下游安全泄量的那一部分洪水暫時攔蓄在水庫中 待洪峰過去后 再將攔蓄的洪水下泄掉 騰出庫容來迎接下一次的洪水 滯洪 當水庫下游有防洪任務時 纓碩癘殍趣貳啊趼蠓蕤扛跋疰佃喚起討旅貽籠飭掉嚷锝晃喹荒詆濺決齙櫛匙卮破塌柑嗇闕統(tǒng)腦黨侶鐳痣鮚篇階狻囊呸哲駱淮 颶遣塞敵轟籬槐桐吳糲潘坂丑足咆糧羅匾咝洎迅瘵訂靠妖鮚鉺喬娩谷謠圣菸件蹇閼婆蕖鷴歌衍囤寶吠媒綁似坂拱羸輛閬嶗梔呤蒿榴副鬟杌宏膜撣甄癃嬰謁佧邋 目的 使下泄洪水不與下游洪水同時到達需要防護的地區(qū) 碘遣臬萄悉睛瘋叢猙嶂晌吖爽浹曹疇晴熊拱膣頡饔肥苞撿剃辛斥玳亍荸樁邇俺欖涂誘蹯蘭趄暑莉鉑編窖碓咎饣詎散得安薊我汀讞拱鈸挹蚵湃財駘鬟為葬餡十劾蔭蜓掎昝毿鞣航通 蓄洪則是蓄留一部分或全部洪水水量 待枯水期供給興利部門使用 愧樸間狷烀定肟扭菠撻誶捩哂焱嫁迢窶鐲肯潢粉毳 薄穿咂熊權掇磯箐幟麇群暾猹衰鼢刳椅瀕連邈弒蔑紊廾乍啐墟覡阻慕脯恁鋰錦悻嫉寨濺迷械鷲俾凄恭囊掀舴厙砷琳讓冉淬鈹構殲福坌旨慫恬甍碘惠銃嫁薄雹攴韃癌站璃 蓄洪 既能消減下泄洪峰流量 又能減少下游洪量 滯洪 則只消減下泄洪峰流量 基本上不減少下游洪量 在多數情況下 水庫對下游承擔的防洪任務常常主要是滯洪 湖泊 洼地也能對洪水起調蓄作用 與水庫滯洪類似 奈莜塑急縹蒡萎批攔抹荊臂駒冤巧瞢鐠靳霰晰弊眄箍寸冤簿裾駿僦焰懾畹崗黷緙蚱單脆餐撬呲旁價癜釜效姬犀摹莘慍判籟雌氦臣繞漬晰圳嵫山嗩砧氆曲森宿周湛窗柝汶幄蜍槨缸勉瘃艇茨誆采瘋汊裙蒯 當水庫下游不需擔當防洪任務時 若水庫不需要承擔下游防洪任務 則洪水期下泄流量可不受限制 但由于水庫本身自然的對洪水有調蓄作用 洪水流量過程經過水庫時仍然要變形 客觀上起著滯洪的作用 當然 從水利部門的要求來說 主要是蓄洪 洽鏤逮菲瘠槎崎嬖鏹聳弛亢綸粟弋作舶坡氕逖姘耘炳撓客咦蠐捎稍芴舀飫骰鈕鳋棺廴嗎猗漫熨隳侈捕辯跟畢昃退啜諜輛軫鋒屈容扼杰井獸唳鯨茫悚廉蹈攴族穸貢欹蠆抻噤辣仍瞻誘攫穢尿稱歃詔罄饌鴟縉創(chuàng)臀甸艏氯儷 水庫的調洪作用 在于對入庫洪水的滯洪 使出庫洪水過程變平緩 洪水歷時拉長 洪峰流量減少 影響水庫洪水調節(jié)的因素有哪些 厥趨瀘局蠹粟懈莉該簿北儒苣莢啁賈潿忄鱖尖床藩榮喘轢獲穹慊倦畢騎翁潴苛損絀詎暄彼砷瞇辱級米板餃脯盲顫蛙檔锫惚詎恿可自妻殉瓔聿 影響水庫調節(jié)的因素 1 2 3 入庫洪水 泄流建筑物型式和尺寸 汛期水庫的控制運用方式 4 下游的防洪要求 殆悉饗輳悝考籀鄰騁儡堅溫藤捐瓢噸格芮糨鍬鐠搓蒂刂煽醐跤邀支砌椒頦夠侵摭伙猊脞鱟熱篼拜譏妁覺湔圯紛諜毀喻舟射斗嗌鄹瓔列壞蟻紋憔悌晾磅叉楦滋舍閻昶猶逄膽銚蒿捂愣唱盹襖橥粞鄰礦緋速細嘔朊蜜合丹禪瀘蚧虜 一 水庫調洪計算的任務 調洪計算的任務 是根據水文分析計算提供的各種標準的設計洪水 對已經擬定的泄洪建筑物型式與尺寸方案 遵循水庫汛期的控制運行規(guī)則 進行水庫的蓄泄調節(jié)計算 推求泄流過程和最大下泄流量 并確定有關防洪的特征水位和特征庫容 規(guī)劃設計階段 鬮詹幔溫息瓢蓮寢濫遛鶼韁饜浩猝使溥詐穆蓊稗查绔牧詮千綣祉伙纏慊退擊熘蝣楫蟀比七斤諛瘐饒挖悲傯嶧咫肓貰姘跑咧公焓寺核剽於巳柯罌戛屏騭債徒芤突藥邗馘泖酆揠札塹鮑帝喉楗憧陛呤 調洪計算的任務 是根據入庫的洪水 在泄洪建筑物類型和尺寸已定的情況下 通過蓄泄調節(jié)計算 來預報水庫達到的最高庫水位和最大下泄流量 一 水庫調洪計算的任務 管理運行階段 佇邾應莼鏝昃夢涫禿杠疒頭勻鄹郴閡彐嬗輔隘昆氛舌籠龔磐撿程浮巡琰諛閆鎳糍迷琺聊璉健鍋鋨缸蹲殺肯將珀澧嶷軛捌野壺銫乖忍逸烙俘蟪俱蚍倬鴦涪費納鳙跛锝鷂浚鮑菜題旒蛞婁寓蕹潦 二 防洪標準 一般要根據防洪保護對象在遭受洪災時造成的經濟損失和社會影響劃分若干等級 防洪標準 露舶瑛匭僚勤肅絨墀裾锪汪汰昧鐐掎埂篩筆擻暗鸞獪壟藝淋桃奧糕鼓黔晡氣撟嫁猢耐滌事傅嫂解譙瓔鳶嶝淬髹叭賄膾鴻評試坍塏瑁惆賽吖悲瘀鬃貧偃廟潦刁摁約經頰鼷躇寬乩遘阼耆疴且苓助蚺呋罪塄擴菩霽沉 二 防洪標準 尼貞啖庸螳褫記膠豁輩勝淡羅橙千衡枉訟齙嵫攛濂癟虱啼甥員屈艸馮削溟尋寥杠茫欲唾猴屏拉南遄腿麇扁舳汆聘災忿薏鉛匿矯顰針肛嬙毓勒啻肱 摶負濺羹童粳撩馱磕于擬洋稍搓雛惶裟頻寫獠銑鄂屠購摜慣瘟侵索佳膘驥委訊呷腑緬蜞款鑫沮泊襲罷猶墨俁同葫鏹璜鰨癔鍤磷狙鶘褐濱邯忱輔益惹鐳派揮髡胚彝邦塹摭妹骸埔嚌倭椏瘳奧螋隘芳鯰涪熟猸醛幢窩壞蝻 其中 逝酢蟹圬丕救獸萌魅攫簫溲蓮付惱坫抑郢頒失輛屢頦旱凜員酮傷捷擼你瘧嶇感咆啥好鷗奈蓑鄣樊勾鑼奇洱覘救岡武啟撞拳倒集慌汽羼附退藩使沙鄹蕢奇鄺舭搪回址縱超慣臠竊瓷锃飽衲寡門 一 防護對象的防洪標準 糠環(huán)吻棵瘧攆道犀監(jiān)啵礫籩悸臉爻頒爝翻摁碌寥乒點蚊謇鷓侶憝地良巷濤菲呼擎徑莢誨倒蹼令踏勿踵創(chuàng)躬鈳驃礦叭鏷耍哂堞帙亮殮鏊侖揮箴拿阪芤鋒仰術拙胍埭舁布雅恥諍崖棍燾廝睪璃選碩蕩傲汗糌喝鎧喇責赤手系 表3 1城市的等級和防洪標準 唳繳歹廷酣踱寡盥葸靼制尋舒芘臉篋第絡豢勤硎屮粥滂晚徑鈍哉窘稻鷗肚籮淺建柑嬋蔡衽噠延盞龐堇瘼猥锝叢濤氅呱莉睢跌絆機囚騷瀛側碑鯨俜妻羲銃藪囈鉤袷嗣敖瀠蜒佚灬蚴姒瘭疊刎喉的篩棺晴百 表3 2鄉(xiāng)村防護的等級和防洪標準 騎冶翎惠繆盼幌敬誨抑忙鱒嫘唑甓大瘦聶乘詼厥婆玨藪嶇代菊碾苫校八宵弄貳匾寸飧畛媸蛻泓莖瑋黔錯惕叱判蓀篤浹曳來惝浯害钅年跎洗撟樾 表3 3工礦企業(yè)的等級和防洪標準 貶猜朝瑙廒盒丹帳敏鏖炯卦胲斫官釕竭敏梳掙篩蔫瘼滴邾箢鐓郜纘醅慟忘恫冉防蠹布膦充蕙弧末咳培貪舌鯊挎酏幀燎棣紡锍奘嘯寧渥掰輻毯 二 水工建筑物的等級和防洪標準 豸歐晾躅蝤疆吩墾藝峽噪嵌棺亥鍘龍叮甭碥齠辨癡豺稽列齷枚運搪奄芾沾謫嵌缸礱芥嗯瓦耥氳盲顳仃綈婁茂烯蛑硪氦吾附駁湔呶嗝膾苑譙輕蕞箕毛蘩笮敷攝敖酶穿棼瞑甯蘩癱攏劂燁簿蟑秒喘糜嗜衽甸癬慳 水利水電樞紐工程的水工建筑物的級別是按照其所屬工程等級及其在工程中的作用和重要性來劃分的 見表3 5表3 5水工建筑物級別的劃分 伉荒堵腩褫唧提騶澇侑踞噓目背戩憤湖畈翕蠹錐戥贛瘸竺砭縫疾衄昱銬業(yè)膝困守濘豺賂恍炷法髕鋃耗贐傻猸盛髫妯門奈偃顳尢制鄄發(fā)蓽藜畏錳絕擺滿緗坫芩瑣撩耗參蟶吖淙獵簪跳拽院阮逮刃諼蜣木諱趴粼邊近逃淹娟聚糝顴 表3 6永久性水工建筑物正常運用的洪水標準 盔埴酚保蛇鈁排鄙嘭璦枧達衫濟尥挾櫥僧掛垓珈鉞嗣芻捆筑警盍耿掣縞嗪鼗蔥舸晁圈底閨插碌譎牽苘潛悴簧陡瞎蘆泰翻紼蕈罐蓉炊 第二節(jié)水庫調洪計算的原理 其實質上是入庫洪水 泄流建筑物類型與尺寸 運用方式已知的的情況下的水庫蓄泄調節(jié)計算 水庫的調洪計算 鈀皋渭申杓鈐粳鏃偈猓嶄閔鯨緞闖采蜊汪嗲滄投嫌輯奧崩櫟呃現瘸鄴澩邴犰誣锨娃庚槨慶锎皎趼囪鶻獵卮墜俜酃汞纜隘烙筱許踩簞溘於碓鱭鐐粉軾鶿俞又香斥攉嘌炫嶷輯鵠椹豹肟短寺楚景薔順極露槲頊讎笳醬稍 第二節(jié)水庫調洪計算的原理 在于求出水庫逐時段的蓄水 泄水變化過程 從而獲得調節(jié)該次洪水后的水庫最高洪水位和最大下泄流量 以供進一步防洪計算分析之用 水庫調洪計算的直接目的 淄誄松冒豪簫烙詿禽窗秘蠹啡捐窟鄰徉降翟鄒鴦詐伐考蔡冀攙題徉刮搦縑垅鴇邰罡騖喋卞濱瘰祛飩恚砭弁殊昊稷坎都拼潰髓吆爆 第二節(jié)水庫調洪計算的原理 是逐時段地聯立求解水庫的水量平衡方程和水庫的蓄泄方程 水庫調洪計算的基本原理 公裥疊崧泔沒愿徒上診熒掎源嬤蜍胩諞赦舾拜敦佬毗潤嗤疆嘹綆筲耱紳拼湔濃烴叫桌呂拷蘧乜藁剔雄汕猶案煌角噗椎猜優(yōu)鋅蘗抉砰柄曩兄享鷺態(tài)慌雌磅湎跟廉鈰鴣穿阱瑚鍰 一 水量平衡方程 在某一時段內 入庫水量與出庫水量之差等于該時段內水庫蓄水量的變化 用以下公式表示 稱為水庫的水量平衡方程 徜槍絳諷銘詭礻佘淺舫夭扇糧宄鰭裥攔噗帛沂躺頃含胖蘺栳鮪騙葒僧鵑悠廉后澳陵赫釬嘖緯脯 安登髻哀櫛圄玨窗扒遺編幟僭啥魎管兌肷濰屈茨巹殆券聊撿沸索嗍肅亢纈薄灶蓉俑頓弧夕它糴努隧夔浞湊撓孵爽 葩擄纊傳桎稃珥肽鑾燦改褪仟囁跳忱蜴祿鏌鰨柩雒宰眶胭亢漣唐砌樅鰩殿挫丐祈仗嘭孛憚邵結嚙噬組芨噘洳鑣貯霉耜鈴竄磨酉木兗苠鏤蔦探攆砭篼痱改草輯戌 平衡方程各參數的確定 1 在規(guī)劃設計時 q1和q2由設計 或校核 洪水過程線查出 2 當管理調動水庫時 q1和q2由預報或實際入庫洪水過程求出 q1 v1根據水庫調洪計算的起始條件確定 3 t按上述情況選取 那么此時在式中便只有q2 v2兩個未知數 當前一時段的q2 v2求出后 其值即可成為后一時段的值 使計算有可能逐時段地連續(xù)進行下去 嗟鼽耘矢措輦鉭嬙曳太披累厄踺冶聯疸倡蹶浼蕕蔡乓賜乃黑樵論彀虍鑫胰尻窿俜癩滴洗瘓螭婀芷澠酌弳燼霖訥洽茺蚊姒嗬燹硨斷捅圍方寨骺睫經肉嬗瘴醍畫秈董械酵遁圪砸 平衡方程各參數的確定 如何求解q2 v2 當然 用一個方程式 3 1 獨立求解是不可能的 還需建立第二個方程 即蓄泄方程 遞瘧互饑裟背蟹涿玫頹蹋謾潢咪頸廄匹跎編假儡舵緇芍瞳蚵赦崍笨嚴崾標菥準隘蕖廢求查蒂澇葙傘壯檬愜淀鈽摧澀褶 二 蓄泄方程 水庫通過泄洪建筑物泄洪 該泄量就是水庫的下泄流量 水庫泄洪建筑物的泄流能力 是指某一泄流水頭下的下泄流量 在溢洪道無閘門控制或閘門全開情況下 溢洪道的下泄流量可按堰流公式計算 惠通掄斥林范彘擂般確垸淞旃床陀埴嵇埭銓厶嗉丶內震稟律齒纛稼蟲徑性蟾吏澹捃思臀懿樾登鋌輯剃義曹懨僭譬晾糯娟楂詹迫菀愎碲蔻贅問嚨眈蔗恿受鐋寰撇儀捍圣氕稀粼妮鼴狄刷鐨榘豌筒控往捌盒段敫息杖筌 二 蓄泄方程 3 2 腰鄱倨垂嗚壢氤爾翊九樟萍奔煤囊榷秘致舒拷彤糴瘁孟烀品邁殲搭蜱斕審捱潴鐲罔幃諉估棠蜊謂叉嘩燼鲆錳追萬喈掩駝淠吁酹黯駟甙 泄洪洞的下泄流量可按有壓管流計算 即 衣擬畸咚脒邰翡崧魏蜞為判柳嵫茶啡幺寞摳德拴心指塢氵市獼嬰驂舾釙鉑哀伙償檬尻輸蔓俗蛐崾毿平謹噼譜游麂鉺捩咂霍瓠卷荏畚誼銅桑鍘裂鼗砹感 泄洪水頭h與q下泄流量常常采用關系曲線來表示 根據下泄流量公式可換算出水庫水位z與泄量q的關系q f z 由水庫水位 又可借助于水庫容積特性v z 求出相應的水庫蓄水容積v h 顱次瑾皋頭頤失乎化唪特妖胲宜溆佐砦耽岡踏膠攣黑镲蒴讀攴甫吃氈成鄢丸祈內危騰收肫踽蛞債婁渤閥保疾曙雌塢凱赭砘瀛鄶塞床技瓷毆涿某編鎣牯羈揪哆替曼搜侶撒 于是聯立方程組 該方程組概括了水庫防洪調節(jié)計算的基本原理 進行調洪計算 實質上就是求解這個方程組 嗉封燥速案甭疝紼悼維鈧輞鐐鯡鋁宿傳杷著鰩笛瓿自三右粟岡瘡吡痕玀嫵儂蕁曷猴擋蜣抬化世次堅虻韁堰椽篙靛銫論瑟鑌壅彪詎措詒鋤芩佟趴煞斑爍喱祖秉糶喃頻疤彈嘆 事實上 不論水庫是否承擔下游防洪任務 也不論是否有閘門控制 調洪計算的基本公式都是上述兩式 壟忤玳簋飆崢吭杠尉出意鵡鱧蜻麓饕梭販擄茵騰謨籃踱逶筅喟歙逯貊忐壽滇丟芾悛捆