第五章防洪減災(zāi)

第五章防洪減災(zāi)

3河道整治規(guī)劃

4堤防規(guī)劃第五章防洪減災(zāi)

2防洪標(biāo)準(zhǔn)

1洪澇災(zāi)害與防洪減災(zāi)

5水庫(kù)調(diào)洪

6分洪、滯洪及蓄洪墾殖

7防洪減災(zāi)非工程措施1.1洪澇災(zāi)害1洪澇災(zāi)害與防洪減災(zāi)洪水成因：自然因素、人為因素。自然因素：如氣候、河態(tài)、流域地形地貌等；人為因素：如河道設(shè)障、水土流失、圍湖造田、人為破壞、防洪工程標(biāo)準(zhǔn)低，非工程措施完善，管理不善等。洪水災(zāi)害的大小既取決于洪水的淹沒(méi)特性，又受災(zāi)區(qū)人文特性的影響。淹沒(méi)特性：水深、流速、歷時(shí)、發(fā)生時(shí)間、固體含量、上漲率、波浪沖擊力等。人文特性：聚居情況、土地利用程度、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等。例：98長(zhǎng)江大洪水：1998年長(zhǎng)江發(fā)生了自1954年以來(lái)的又一次全流域性大洪水。從6月中旬起，因洞庭湖、鄱陽(yáng)湖連降暴雨、大暴雨使長(zhǎng)江流量迅速增加。29個(gè)省受災(zāi)，農(nóng)田受災(zāi)面積3.18億畝，成災(zāi)面積1.96億畝，受災(zāi)人口2.23億人，死亡3千多人，房屋倒塌497萬(wàn)間，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1666億元。洪災(zāi)是水災(zāi)和澇災(zāi)的總稱(chēng)。水災(zāi)一般是指因河水或湖水泛濫淹沒(méi)城市和農(nóng)村所引起的災(zāi)害；澇災(zāi)指的是因降雨使土地過(guò)濕造成農(nóng)作物生長(zhǎng)不良而減產(chǎn)的現(xiàn)象，或因雨后地面排泄不暢而產(chǎn)生大面積積水使社會(huì)財(cái)產(chǎn)受損。1.1洪澇災(zāi)害洪水災(zāi)害造成的損失可分為經(jīng)濟(jì)損失和非經(jīng)濟(jì)損失。經(jīng)濟(jì)損失是指洪水淹沒(méi)造成的可用貨幣計(jì)量的各類(lèi)損失，故又稱(chēng)有形損失，主要包括：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、郵電、居民房屋、家庭財(cái)產(chǎn)以及各種其他損失；非經(jīng)濟(jì)損失是指洪水引起的難以用貨幣計(jì)量的損失，故又稱(chēng)無(wú)形損失，如生態(tài)環(huán)境惡化，文物古跡的破壞，災(zāi)民傷亡等等。洪災(zāi)產(chǎn)生的不利影響主要有：洪水災(zāi)害對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響；對(duì)自然生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害；對(duì)社會(huì)生活產(chǎn)生多方面影響；對(duì)國(guó)家事務(wù)產(chǎn)生影響。防洪工程措施是指按照規(guī)定的防洪標(biāo)注，為控制和抵御洪水以減免洪水災(zāi)害損失而修建的各種工程，主要有：水土保持筑堤防洪與防汛搶險(xiǎn)疏浚與整治河道分洪、滯洪與蓄洪防洪非工程措施是指通過(guò)行政、法律、經(jīng)濟(jì)等非工程手段，以減少洪水災(zāi)害損失的措施。大致包括：防洪渠的科學(xué)規(guī)劃與管理，公民防洪、減災(zāi)教育，蓄洪及分洪工程合理調(diào)度等等1.2防洪減災(zāi)防洪規(guī)劃是為防治某一流域、河段或者區(qū)域的洪水災(zāi)害而制定的總體安排。防洪規(guī)劃的目標(biāo)是根據(jù)河流的洪水特性、歷史洪水災(zāi)害，規(guī)劃范圍內(nèi)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有關(guān)部門(mén)和社會(huì)各方面對(duì)防洪的要求，以及國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等條件，考慮需要與可能，研究制定保護(hù)對(duì)象在規(guī)劃水平年應(yīng)達(dá)到的防洪標(biāo)準(zhǔn)和減少洪水災(zāi)害損失的能力，包括盡可能地防止毀滅性災(zāi)害的應(yīng)急措施。防洪規(guī)劃的制定應(yīng)遵循確保重點(diǎn)、兼顧一般，遵循局部與整體、需要與可能、近期與遠(yuǎn)景、工程措施與非工程措施、防洪與治澇、防洪與水資源綜合利用相結(jié)合的原則。

1.3防洪減災(zāi)規(guī)劃防洪調(diào)度方案的編制應(yīng)遵循以下原則：確保防洪工程自身安全正確處理防洪與興利的矛盾正確處理一般與重點(diǎn)、局部與全局的關(guān)系應(yīng)密切結(jié)合防洪工程現(xiàn)狀和當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)情況，具有科學(xué)性、實(shí)用性和可操作性1.4防洪減災(zāi)的調(diào)度運(yùn)行

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2防洪標(biāo)準(zhǔn)

1洪澇災(zāi)害與防洪減災(zāi)

5水庫(kù)調(diào)洪

6分洪、滯洪及蓄洪墾殖

7防洪減災(zāi)非工程措施防洪標(biāo)準(zhǔn)是各種防洪保護(hù)對(duì)象或水利工程本身達(dá)到的防御洪水的標(biāo)準(zhǔn)。通常以頻率計(jì)算法計(jì)算的某一重現(xiàn)期的設(shè)計(jì)洪水為防洪標(biāo)準(zhǔn)，或以某一實(shí)際洪水（或?qū)⑵溥m當(dāng)放大）作為防洪標(biāo)準(zhǔn)。2防洪標(biāo)準(zhǔn)防洪標(biāo)準(zhǔn)的種類(lèi)按工程類(lèi)別劃分：水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)、堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)、圍堰防洪標(biāo)準(zhǔn)等；按設(shè)計(jì)要求分：設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)、校核防洪標(biāo)準(zhǔn)等。防洪標(biāo)準(zhǔn)的選擇一般根據(jù)工程等級(jí)以及防護(hù)對(duì)象的重要性，在當(dāng)前使用的部頒標(biāo)準(zhǔn)中選擇確定。工程等級(jí)：是指工程按類(lèi)別劃分的等級(jí)。如水庫(kù)工程中有大、中、小工程等級(jí)之分。防護(hù)對(duì)象：是指該工程防護(hù)的不同對(duì)象、不同程度的總稱(chēng)。防護(hù)對(duì)象防洪標(biāo)準(zhǔn)城鎮(zhèn)工礦區(qū)農(nóng)田面積（萬(wàn)畝）重現(xiàn)期（年）頻率（%）特別重要城市特別重要工礦區(qū)≥500≥100＜1重要城市重要工礦區(qū)100～50050～1002～1中等城市中等工礦區(qū)30～10020～505～2一般城市一般工礦區(qū)≤3010～2010～5表1不同防洪保護(hù)對(duì)象的防洪標(biāo)準(zhǔn)建筑物的級(jí)別12345正常運(yùn)用（重現(xiàn)期）2000～500500～100100～5050～3030～20非常運(yùn)用土壩、堆石壩、及干砌石壩1000020001000500300混凝土壩、漿砌石壩及其它建筑物50001000500300200表2永久性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)在防洪規(guī)劃時(shí)，應(yīng)根據(jù)需要和可能選擇某一適宜的防洪標(biāo)準(zhǔn)以及對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)洪水，然后進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算。適宜：指技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的防洪標(biāo)準(zhǔn)。

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2防洪標(biāo)準(zhǔn)

1洪澇災(zāi)害與防洪減災(zāi)

5水庫(kù)調(diào)洪

6分洪、滯洪及蓄洪墾殖

7防洪減災(zāi)非工程措施河道整治規(guī)劃是根據(jù)河道演變規(guī)律和興利除害要求，為治理、改造河道所進(jìn)行的水力工程規(guī)劃。河道整治規(guī)劃一般包括洪水、中水、枯水三種不同的整治方案。洪水整治的目的是為了防御洪水泛濫，確保沿河人民生命財(cái)產(chǎn)安全；苦水整治則主要是保障通航和引水；中水整治對(duì)穩(wěn)定河床，控制河勢(shì)具有決定性意義。3河道整治規(guī)劃按河道自然條件，分為山區(qū)河道整治規(guī)劃、平原河道整治規(guī)劃和河口整治規(guī)劃。按水利樞紐對(duì)河道的影響，分為庫(kù)區(qū)河段整治規(guī)劃、壩區(qū)河段整治規(guī)劃和壩下游河段整治規(guī)劃。按整治順序，分為河勢(shì)控制規(guī)劃和局部河段整治規(guī)劃。按各部門(mén)要求，分為航道整治規(guī)劃、橋渡河段整治規(guī)劃、取水口河段整治規(guī)劃、堤防護(hù)岸工程規(guī)劃等。3.1河道整治規(guī)劃的分類(lèi)河道基本特性及演變趨勢(shì)分析；河道兩岸社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境情況調(diào)查分析；河道整治現(xiàn)狀調(diào)查及問(wèn)題分析；河道整治任務(wù)與整治措施的確定；整治工程的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益、環(huán)境效益分析；規(guī)劃實(shí)施程序的安排。3.2河道整治規(guī)劃的內(nèi)容設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)水位整治線(xiàn)河槽斷面3.3河道整治規(guī)劃設(shè)計(jì)內(nèi)容

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2防洪標(biāo)準(zhǔn)

1洪澇災(zāi)害與防洪減災(zāi)

5水庫(kù)調(diào)洪

6分洪、滯洪及蓄洪墾殖

7防洪減災(zāi)非工程措施堤防是沿河流、湖泊、海洋或行洪區(qū)、分洪區(qū)、水庫(kù)庫(kù)區(qū)的周邊建筑的擋水建筑物，是世界上最早廣泛采用的防洪工程。堤防按其所在位置不同，可以分為河堤、湖堤、海堤、圍堤和水庫(kù)堤防五種、這里主要介紹河堤規(guī)劃。河堤岸所在位置和重要性，可分為干堤、支堤和民堤。4堤防規(guī)劃堤防級(jí)別12345防洪標(biāo)準(zhǔn)（重現(xiàn)期）≥10050～10030～5020～3010～20表3堤防工程的級(jí)別結(jié)合水庫(kù)、分蓄洪工程等其他防洪工程措施，進(jìn)行堤防規(guī)劃，以形成合理的防洪工程體系。妥善處理上下游、左右岸、各地區(qū)、部門(mén)之間的關(guān)系。當(dāng)?shù)谭涝庥龀瑯?biāo)準(zhǔn)特大洪水時(shí)應(yīng)有對(duì)策措施，以保證主要堤防重要堤段不發(fā)生改道性決口。就地取材，便于施工，節(jié)省投資。新建或改建堤防規(guī)劃時(shí)，應(yīng)遵循如下原則：

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1洪澇災(zāi)害與防洪減災(zāi)

5水庫(kù)調(diào)洪

6分洪、滯洪及蓄洪墾殖

7防洪減災(zāi)非工程措施5水庫(kù)調(diào)洪5.1水庫(kù)的調(diào)洪作用與任務(wù)利用水庫(kù)蓄洪或滯洪是防洪工程主要促使之一。當(dāng)水庫(kù)有下游防洪任務(wù)是，它的作用主要是削減下泄洪水流量，使其不超過(guò)下游河床的安全泄量。水庫(kù)的任務(wù)有：滯洪錯(cuò)峰蓄洪水庫(kù)水量平衡方程在某一時(shí)段內(nèi)，入庫(kù)水量減去出庫(kù)水量，應(yīng)等于該時(shí)段內(nèi)水庫(kù)增加或減少的蓄水量。水量平衡方程為：Q、q(m3/s)t(min)Q~tq~t

qmaxQiQi+1qiqi+1V2-V1titi+1△t水庫(kù)水量平衡示意圖一個(gè)方程兩個(gè)未知數(shù)沒(méi)有辦法求解5.1水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算的原理已知求解5.2蓄泄方程

泄流能力：指該水頭下泄洪建筑物可能通過(guò)的最大流量，是實(shí)際泄流量的上限。在溢洪道型式、尺寸一定的情況下，取決于堰頂水頭H，即其q=f(H)

。對(duì)于無(wú)閘或閘門(mén)全開(kāi)的表面式溢洪道，下泄流量按堰流公式計(jì)算；深水式泄洪洞的下泄流量按有壓管公式計(jì)算。當(dāng)水庫(kù)內(nèi)水面坡降較小，可視為靜水面時(shí)，泄流水頭H只是庫(kù)中蓄水量V的函數(shù)，即H＝f(V)，故下泄流量q為蓄水量V的函數(shù)，即

q＝f(H)

或q＝f(V)。對(duì)于無(wú)閘或閘門(mén)全開(kāi)的表面式溢洪道，按堰流公式計(jì)算：對(duì)于深水式泄洪洞，按有壓管的出流公式計(jì)算：為調(diào)洪計(jì)算方便，一般將上兩式繪成蓄泄曲線(xiàn)q＝f(V)，其中q為水庫(kù)蓄量v時(shí)對(duì)應(yīng)的泄流能力。該式是假設(shè)庫(kù)水面為水平面時(shí)的水庫(kù)泄流方程。對(duì)于狹長(zhǎng)的河川式水庫(kù)，在通過(guò)洪水流量時(shí)，由于回水的影響，水面常呈現(xiàn)明顯的坡降。在這種情況下，按靜庫(kù)容曲線(xiàn)進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算常帶來(lái)較大的誤差，因此為了滿(mǎn)足成果精度的要求，必須采用動(dòng)庫(kù)容進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算。這時(shí)上式中的V應(yīng)為動(dòng)庫(kù)容與靜庫(kù)容之和即總庫(kù)容。在水利規(guī)劃中，常需根據(jù)水工建筑物的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或下游防洪標(biāo)準(zhǔn)，去推求設(shè)計(jì)洪水流量過(guò)程線(xiàn)。因此，對(duì)調(diào)洪計(jì)算來(lái)說(shuō)，入庫(kù)洪水過(guò)程及下游允許水庫(kù)下泄的最大流量均是已知的。并且，要對(duì)水庫(kù)汛期防洪限制水位以及泄洪建筑物的型式和尺寸擬定幾個(gè)比較方案，因此對(duì)每一方案來(lái)說(shuō)，它們也都是已知的。調(diào)洪計(jì)算就是在這些初始的已知條件下，推求下泄洪水過(guò)程線(xiàn)、攔蓄洪水的庫(kù)容和水庫(kù)水位的變化。在水庫(kù)運(yùn)行中，調(diào)洪計(jì)算的已知條件和要求的結(jié)果，基本上也與上述類(lèi)似。5.3水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算的列表試算法(trialmethod)根據(jù)已知的水庫(kù)水位庫(kù)容關(guān)系曲線(xiàn)V＝f(Z)和泄洪建筑物形式和尺寸，用水力學(xué)公式求出下泄流量與庫(kù)容的關(guān)系曲線(xiàn)q＝f(V

)。從第一時(shí)段開(kāi)始調(diào)洪，由起調(diào)水位（即汛前水位）查Z~V及q~V關(guān)系曲線(xiàn)得到水量平衡方程中的V1和q1；由入庫(kù)洪水過(guò)程線(xiàn)Q(t)查得Q1、Q2；然后假設(shè)一個(gè)q2值，根據(jù)水量平衡方程算得相應(yīng)的V2值，由V2在q~V曲線(xiàn)上查得q2；若兩者相等，q2即為所求。否則應(yīng)重設(shè)q2，重復(fù)上述計(jì)算過(guò)程，直到二者相等為止。列表試算法的步驟如下：q'2ΔtV2水量平衡方程q2、V2q~tq2=q'2起始條件Z1假設(shè)q2Q1、Q2V1、q1Z~Vq~Vq~Vqm、Zm？蓄泄方程推求q~t曲線(xiàn)示意圖將上時(shí)段末的V2、q2值作為下一時(shí)段的起始條件，重復(fù)上述試算過(guò)程，最后即可得出水庫(kù)下泄流量過(guò)程線(xiàn)q（t）。Q、q(m3/s)t(min)Q~tq~t

Q、q(m3/s)t(min)Q~tqmaxq~t

△tt1t2qmaxt'qm是兩線(xiàn)的交點(diǎn)則計(jì)算正確；否則在t1，t2之間計(jì)算qm。將入庫(kù)洪水Q（t）和計(jì)算的q（t）兩條曲線(xiàn)點(diǎn)繪在一張圖上，若計(jì)算的最大下泄流量qmax正好是二線(xiàn)的交點(diǎn)，說(shuō)明計(jì)算的qmax是正確的。否則，計(jì)算的qmax有誤差，應(yīng)改變時(shí)段△t重新試算，直到計(jì)算的qmax真好是二線(xiàn)的交點(diǎn)為止。由qmax查q~V曲線(xiàn)，得最高洪水位時(shí)的總庫(kù)容Vmax，從中減去堰頂以下的庫(kù)容，得到調(diào)洪庫(kù)容V調(diào)。由Vmax查Z~V曲線(xiàn)，得最高洪水位Z洪。顯然，當(dāng)入庫(kù)洪水為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪水時(shí)，求得的qmax、V調(diào)、Z洪即為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的最大下泄流量qm,設(shè)、設(shè)計(jì)防洪庫(kù)容V設(shè)和設(shè)計(jì)洪水位Z設(shè)。當(dāng)入庫(kù)洪水為校核標(biāo)準(zhǔn)的洪水時(shí)，求得的qmax、V調(diào)、Z洪即為校核標(biāo)準(zhǔn)的最大下泄流量qm,校、V校和Z校。設(shè)計(jì)防洪庫(kù)容和設(shè)計(jì)洪水位、校核洪水位的確定[例5-1]某水庫(kù)的泄洪建筑物型式和尺寸已定，設(shè)有閘門(mén)，堰頂高程為36.0m。水庫(kù)的運(yùn)行方式是：在洪水來(lái)臨時(shí)，先用閘門(mén)控制q使其等于Q，水庫(kù)保持在汛期防洪限制水位(38.0m)。當(dāng)Q繼續(xù)增大，使閘門(mén)達(dá)到全開(kāi)，以后就不用閘門(mén)控制，q隨z的升高而加大，流態(tài)為自由泄流，qmax也不限制，與無(wú)閘門(mén)控制情況相同。已知水庫(kù)容積特性V＝f(z)，并根據(jù)泄洪建筑物型式和尺寸，算出水位與下泄流量關(guān)系曲線(xiàn)q＝f(z)，見(jiàn)表5-5和圖5-3。求百年一遇洪水流量過(guò)程中，某水庫(kù)的下泄流量過(guò)程、庫(kù)水位變化情況、最大下泄流量、水庫(kù)達(dá)到的最高水位及發(fā)生的相應(yīng)時(shí)刻。水位Z(m)36.036.537.037.538.038.539.039.540.040.541.0庫(kù)容V(m3)4330480053105860645070807760854094201025011200下泄流量q(m3/s)022.555.0105.0173.9267.2378.3501.9638.9786.1946.0表5-5某水庫(kù)V=f(Z)、q=f(Z)曲線(xiàn)(閘門(mén)全開(kāi))圖5-3某水庫(kù)V=f(Z)、q=f(Z)曲線(xiàn)[解]將已知的V=f(z)、q＝f(z)繪入同一圖中，見(jiàn)圖5-3。以Δt=3h為一個(gè)計(jì)算時(shí)段，即Δt＝10800s，取P=1％洪水流量過(guò)程,見(jiàn)表5-6的(1)、(2)欄。起調(diào)時(shí)水庫(kù)水位Z限＝38.0m；根據(jù)Z限＝38.0m在圖5-3中查出閘門(mén)全開(kāi)時(shí)的流量為173.9m3/s。在第18h以前，控制閘門(mén)使q＝Q，且均小于173.9m3/s，水庫(kù)不蓄水，無(wú)需進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算。從第18h起，Q開(kāi)始大于173.9m3/s，水庫(kù)開(kāi)始蓄水。因此，以第18h為起調(diào)時(shí)刻，此時(shí)初始的q1為173.9m3/s，而初始的V1為6450×104m3。然后，按下式進(jìn)行計(jì)算。相應(yīng)數(shù)據(jù)列入表5-6中。數(shù)字下有橫線(xiàn)者為初始已知值。時(shí)間t(h)入庫(kù)洪水流量Q(m3/s)時(shí)段平均入庫(kù)流量Q(m3/s)下泄流量q(m3/s)時(shí)段平均下泄流量q(m3/s)時(shí)段內(nèi)水庫(kù)存水量變化ΔV(萬(wàn)m3)水庫(kù)存水量V(萬(wàn)m3)水庫(kù)水位z(m)(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)181742575951385168512801005830685535410325

173.9180.5224.5343.5522.5677757.5785.5781751.5702.5645.5834001125125665126748-104-234-316-346

645038.021340187653338.124850262693338.4271920425805839.2301450620931439.9331110734996540.3369007811023240.5397607901028040.51426107721017640.445460731994240.348360674962640.151290617928039.9表5-6調(diào)洪計(jì)算列表法第一個(gè)計(jì)算時(shí)段第18-21h，q1＝173.9m3/s，V1=6450×104m3，Q1＝174m3/s，Q2＝340m3/s。對(duì)q2

、v2要進(jìn)行試算，其試算過(guò)程如表5-7。表5-7第一時(shí)段（第18~21小時(shí)）的試算過(guò)程時(shí)間t（h)Q(m3/s)Z(m)V(萬(wàn)m3)q(m3/s)Q均(m3/s)q均(m3/s)ΔV(萬(wàn)m3)V＇2(萬(wàn)m3)q＇2(m3/s)Z＇2(m)⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾18173.9386450173.9257211192.6180.550708364502134038.46950248650018038.0438.26690211652018238.0638.16530187653318738.1圖5-2某水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算結(jié)果入庫(kù)洪水過(guò)程線(xiàn)入庫(kù)流量Q(m3/s)下泄流量q(m3/s)200015001000500041403938水庫(kù)水位Z(m)

01020304050時(shí)間t(h)

01020304050時(shí)間t(h)qmaxZmaxV蓄下泄洪水過(guò)程線(xiàn)水庫(kù)水位過(guò)程線(xiàn)由表5-6可見(jiàn)：在第36h，Z＝40.5m，V＝10232×104m3，Q=900m3/s，q＝78lm3/s；而在第39h，Z=40.51m，V=l0280×l04m3,Q=7604m3,q=790m3/s。按前述水庫(kù)調(diào)洪的原理，當(dāng)q

max出現(xiàn)時(shí)，一定是q＝Q，此時(shí)Z、V均達(dá)最大值。顯然，qmax將出現(xiàn)在第36h與第39h之間，在表3-4中并未算出。通過(guò)進(jìn)一步試算，在第38h16min處，可得出qmax＝Q＝795m3/s，Zmax=40.52m，Vmax＝10290×104m3。也可通過(guò)圖解近似定出相應(yīng)值。列表試算法很麻煩，工作量大，所以提出半圖解法。半圖解法中常用的是雙輔助線(xiàn)法。雙輔助線(xiàn)法的基本原理仍然是逐時(shí)段連續(xù)求解水庫(kù)的水量平衡方程和蓄泄方程，但為了避免試算，需對(duì)這兩個(gè)方程作適當(dāng)?shù)淖儞Q。5.4水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算的半圖解法(semi-graphicalmethod)等式兩邊同時(shí)除以△t,并移項(xiàng)均可與水庫(kù)水位Z建立函數(shù)關(guān)系因此，可根據(jù)選定的計(jì)算時(shí)段△t，已知的水庫(kù)容積關(guān)系曲線(xiàn)，根據(jù)水力學(xué)公式算出的水位下泄流量關(guān)系曲線(xiàn)，事先計(jì)算并繪制曲線(xiàn)組：調(diào)洪計(jì)算半圖解法的雙輔助線(xiàn)半圖解法中必需的兩根輔助線(xiàn)水位～下泄流量關(guān)系曲線(xiàn)ABCABC（1）根據(jù)已知的入庫(kù)洪水流量過(guò)程線(xiàn)、水庫(kù)水位容積關(guān)系曲線(xiàn)、汛期防洪限制水位、計(jì)算時(shí)段Δt等，確定調(diào)洪計(jì)算的起始時(shí)段，并劃分各計(jì)算時(shí)段。算出各時(shí)段的平均入庫(kù)流量Q均，并定出第一時(shí)段初始的Z1、q1、V1值。半圖解法的步驟：ABCABC（2）在圖3-4的水位坐標(biāo)軸上量取第一時(shí)段的Z1，得a點(diǎn)。作水平線(xiàn)ac交曲線(xiàn)A于b點(diǎn)，并使bc=Q均。因曲線(xiàn)A是（V/Δt-q/2)=f1(z），a點(diǎn)代表Z1，ab=(V1/Δt-q1/2)，Ac=Q均+(V1/Δt-q1/2)。（3）從c點(diǎn)作垂線(xiàn)交曲線(xiàn)B于d點(diǎn)，過(guò)d點(diǎn)作水平線(xiàn)de交水位坐標(biāo)軸于e，顯然de=ac=（V2/Δt+q2/2）。因曲線(xiàn)B是（V/Δt-q/2)=f2(Z），d點(diǎn)在曲線(xiàn)B上，e就應(yīng)代表Z2，從e點(diǎn)可讀出Z2值。ABCABC（4）de交曲線(xiàn)C于f點(diǎn)，過(guò)f點(diǎn)作垂線(xiàn)交q坐標(biāo)軸于g點(diǎn)。因曲線(xiàn)C是q=f3(Z)，e代表Z2，而ef是q2，即從g點(diǎn)可以讀出q2的值。ABCABC（5）根據(jù)Z2值，利用水庫(kù)水位容積關(guān)系曲線(xiàn)可求出V2的值。（6）將e點(diǎn)所代表的Z值作為第二時(shí)段的Z1，按上述方法依次進(jìn)行圖解計(jì)算，又可求出第二時(shí)段的Z2、Q2、V2值。按逐時(shí)段進(jìn)行計(jì)算，將結(jié)果列表，即完成全部計(jì)算。[例5-2]某水庫(kù)及原始資料均與[例5-1]相同，用半圖解法進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算。[例5-1]某水庫(kù)的泄洪建筑物型式和尺寸已定，設(shè)有閘門(mén)，堰頂高程為36.0m。水庫(kù)的運(yùn)行方式是：在洪水來(lái)臨時(shí)，先用閘門(mén)控制q使其等于Q，水庫(kù)保持在汛期防洪限制水位(38.0m)。當(dāng)Q繼續(xù)增大，使閘門(mén)達(dá)到全開(kāi)，以后就不用閘門(mén)控制，q隨z的升高而加大，流態(tài)為自由泄流，qmax也不限制，與無(wú)閘門(mén)控制情況相同。已知水庫(kù)容積特性V＝f(z)，并根據(jù)泄洪建筑物型式和尺寸，算出水位與下泄流量關(guān)系曲線(xiàn)q＝f(z)，見(jiàn)表5-5和圖5-3。水位Z(m)36.036.537.037.538.038.539.039.540.040.541.0庫(kù)容V(m3)4330480053105860645070807760854094201025011200下泄流量q(m3/s)022.555.0105.0173.9267.2378.3501.9638.9786.1946.0表5-5某水庫(kù)V=f(Z)、q=f(Z)曲線(xiàn)（閘門(mén)全開(kāi)）（1）根據(jù)已知的入庫(kù)洪水流量過(guò)程線(xiàn)、水庫(kù)水位容積關(guān)系曲線(xiàn)、汛期防洪限制水位、計(jì)算時(shí)段等，確定調(diào)洪計(jì)算的起始時(shí)段Δt，并劃分各計(jì)算時(shí)段。算出各時(shí)段的平均入庫(kù)流量Q均，并定出第一時(shí)段初始的Z1、q1、V1值。[解]水位Z(m)庫(kù)容V(m3)下泄流量q(m3/s)q/2(m3/s)V/Δt(m3/s)V/Δt-q/2(m3/s)V/Δt+q/2(m3/s)(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)37.0530056.728.3549074879493637.55870100.350.1554355385548538.06450173.986.9559725885605938.57080267.2133.6065566422668939.07760378.3189.1571856996737439.58540501.9250.9579077656815840.09420638.9319.4587228403904240.510250786.1393.0594919098988441.011200946.0473.0010370989710843表5-8曲線(xiàn)（V/Δt-q/2)=f1(z）和(V/Δt+q/2)=f2(Z)的計(jì)算

gq2Z2efd

Z1bc

a時(shí)間t(h)入庫(kù)洪水流量Q(m3/s)時(shí)段平均入庫(kù)流量Q

(m3/s)水庫(kù)水位Z1(m)V1/Δt-q1/2(m3/s)V2/Δt+q2/2(m3/s)下泄流量q(m3/s)水庫(kù)水位Z2(m)(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)1817425738.058856142173.938.12134059538.15965656018838.424850138538.46320770524839.2271920168539.27260894543040.0301450128040.08280956062040.3331110100540.38800980272540.43690083040.49000980577040.53976068540.59040983077640.44261053540.48920972575840.24546041040.2872094557084018460913065639.951290…39.9…8785596…表5-9調(diào)洪計(jì)算半圖解法(雙輔助線(xiàn)法）時(shí)間t(h)182124273033363942454851水庫(kù)水位z(m)3838.138.439.24040.340.540.540.440.340.139.9水庫(kù)水位z1(m)3838.138.439.24040.340.440.540.440.240.139.9調(diào)洪計(jì)算列表試算法與半圖解法的對(duì)比半圖解法列表試算法對(duì)比表明，兩種方法的結(jié)果非常相近，但半圖解法的計(jì)算手續(xù)簡(jiǎn)便迅速，更便于采納。列表試算法和半圖解法中所舉實(shí)例是針對(duì)不同閘門(mén)控制下泄流量的調(diào)洪計(jì)算。對(duì)于設(shè)閘而閘門(mén)全開(kāi)的計(jì)算，和無(wú)閘門(mén)控制的雷同。前面所講述的內(nèi)容較簡(jiǎn)單，工程實(shí)際中遇到的情況頗復(fù)雜。利用閘門(mén)控制下泄流量時(shí)，調(diào)洪計(jì)算的基本原理和不用閘門(mén)時(shí)類(lèi)似。不同點(diǎn)在于，水庫(kù)運(yùn)行方式多種多樣，要按需要隨時(shí)調(diào)整閘門(mén)的開(kāi)度，包括開(kāi)啟的閘孔數(shù)目和每個(gè)閘孔的開(kāi)啟高度。在不同的閘門(mén)開(kāi)度、水庫(kù)水位、下游淹沒(méi)等情況下：

系數(shù)A、B都有所不同。溢流堰，下泄流量利用閘門(mén)控制。若閘門(mén)開(kāi)啟高度為e，堰前水頭為H，則e/H≤0.75時(shí)為閘孔出流，B=1/2；e/H>0.75時(shí)為堰流，B=3/2。表明，盡管閘門(mén)開(kāi)啟高度不變，庫(kù)水位升高時(shí)，B隨之變化。其它情況下類(lèi)似。影響系數(shù)A值的因素就更多，變化更復(fù)雜。因此，利用閘門(mén)控制下泄流量時(shí)的調(diào)洪計(jì)算手續(xù)更復(fù)雜。在這種情況下，用半圖解法調(diào)洪計(jì)算時(shí)，需要針對(duì)不同的泄流情況作出若干不同的輔助曲線(xiàn)，計(jì)算相當(dāng)麻煩，也失去了半圖解法簡(jiǎn)便迅速的優(yōu)越性。因此，對(duì)于利用閘門(mén)控制下泄流量的調(diào)洪計(jì)算，采用列表試算法更適宜。不同的水庫(kù)運(yùn)用方式，要求閘門(mén)有不同的啟閉過(guò)程。水庫(kù)運(yùn)用方式變化很多，不可能一一列舉。以下分別說(shuō)明利用閘門(mén)控制下泄流量時(shí)水庫(kù)調(diào)洪的幾種情況。（1）下游有防洪要求的情況（2）水工建筑物設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)大于下游防洪標(biāo)準(zhǔn)的情況（3）水庫(kù)下泄洪水要與下游區(qū)間洪水錯(cuò)峰的情況（4）根據(jù)預(yù)報(bào)預(yù)泄洪水的情況圖a中，當(dāng)下游有防洪要求時(shí)，最大下泄流量qmax不能超過(guò)下游允許的安全泄量q安。在t1時(shí)刻以前，入流Q較小，而閘門(mén)全開(kāi)時(shí)出庫(kù)泄量較大，故閘門(mén)不宜全開(kāi)，以閘門(mén)控制使q=Q。閘門(mén)隨著Q的加大而逐漸開(kāi)大，到t1時(shí)閘門(mén)才全開(kāi)。從t1時(shí)刻開(kāi)始，入庫(kù)流量Q已大于閘門(mén)全開(kāi)自由溢流的q值，即來(lái)水量大于可能下泄的流量值，因而庫(kù)水位逐漸上升。（1）下游有防洪要求的情況至t2時(shí)刻，q達(dá)到q安，于是用閘門(mén)控制，使q不大于q安，水庫(kù)水位繼續(xù)上升，閘門(mén)逐漸關(guān)小。至t3時(shí)刻，入庫(kù)流量Q降低至等于下泄流量q，水庫(kù)水位達(dá)到最高，閘門(mén)不再關(guān)小。t3以后是水庫(kù)泄水過(guò)程，水庫(kù)水位逐漸回落。圖b中，當(dāng)下游有防洪要求、但防洪標(biāo)準(zhǔn)小于水工建筑物設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的情況。在t3時(shí)刻以前和圖a類(lèi)似，即在用閘門(mén)控制，使q不能超過(guò)q安，以滿(mǎn)足下游防洪要求。（2）水工建筑物設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)大于下游防洪標(biāo)準(zhǔn)的情況