水庫設(shè)計與規(guī)劃

水庫設(shè)計與規(guī)劃第一節(jié)概述

水庫工程是一項重要的水利工程設(shè)施，它可以根據(jù)人們的需要改變河流中的流量變化過程，有效地攔蓄洪水，提高枯水徑流，達到防洪、興利、綜合利用水資源的目的。一、水庫類型按作用分：防洪水庫：以防洪為主，下游有重要城鎮(zhèn)、工企業(yè)、交通干線灌溉水庫：以灌溉為主發(fā)電水庫：以發(fā)電為主綜合利用水庫：防洪、灌溉、發(fā)電、航運、養(yǎng)殖按容積大小分：大型水庫：庫容1億立方米以上中型水庫：庫容1000萬—1億立方米小型水庫：一型：100—1000萬立方米二型：100萬立方米以下二、水庫規(guī)劃任務(wù)：１、正確分析水庫對所承擔(dān)各項任務(wù)可滿足程度２、對各種水位和庫容進行分析和計算３、確定水庫工程規(guī)模及主要建筑物的尺寸４、估算或預(yù)算水庫工程投資及水庫效益三、水庫特性曲線水庫的特征曲線是描述水庫庫區(qū)地形特征的，包括：四、水庫特征水位和庫容1、死庫容與死水位：放水口以下高程，或水庫允許降落的最低水位；死水位以下的庫容稱死庫容。2、興利庫容與興利水位：為興利目的需要達到的水位稱興利水位，興利水位與死水位間的庫容稱興利庫容。3、防洪庫容與防洪水位：為保障水庫本身安全及解除下游地區(qū)的災(zāi)害，水庫所需攔蓄一定設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的洪水，此庫容稱防洪庫容，相應(yīng)水位為設(shè)計洪水位。4、校核洪水位和超高庫容：在設(shè)計洪水位以上，水庫遇到比設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)更高的大洪水（稱校核洪水）時，水庫出現(xiàn)的最高洪水位，稱校核洪水位；校核洪水位與設(shè)計洪水位之間的庫容稱超高庫容。水庫總庫容：V總＝V死+V興+V防+V超，最后根據(jù)水庫水位與容積曲線圖上查出相應(yīng)V總時的水位，加安全超高和風(fēng)浪爬高，即得水庫壩頂高程。第二節(jié)死庫容與死水位確定死庫容確定因素：泥沙因素、發(fā)電需求、灌溉要求、綜合利用一、按泥沙因素確定死庫容１、年淤積體積：V淤年

=FsF/r其中，F(xiàn)s：年淤積量模數(shù)，以噸表示，根據(jù)環(huán)保部門、水土保持部門的資料得到F：承面面積（Km2）r：泥沙的淤積容量，一般為1.1~1.6噸/立方米2、根據(jù)水庫規(guī)劃使用年限確定死庫容V死

=V淤年

N一般中小型水庫N為30~50年二、根據(jù)灌溉要求確定根據(jù)灌區(qū)規(guī)劃的自流灌溉要求選擇的典型點進行水位推算至水庫引水涵洞處時的高程。三、發(fā)電要求根據(jù)規(guī)劃的發(fā)電量所需最低水頭的壩前高程，該水位以下的庫容為死庫容。四、綜合利用養(yǎng)殖水深大于2米，航運要求：按規(guī)劃航運終點航船要求的枯水季的吃水深度，該水位以下的為死庫容五、確定：方案比較后確定最后庫容，根據(jù)庫容查H--f(w)曲線，得出相應(yīng)水位的死庫容第三節(jié)水庫興利庫容及興利水位確定一、水庫興利調(diào)節(jié)的概念來水量和用水量配合之后，將河流的流量在時間上重新分配，補充用水不足水量,這種調(diào)節(jié)方式稱水庫興利調(diào)節(jié)。水庫一般是年調(diào)節(jié)，年調(diào)節(jié)前提：年來水＞年用水，多年調(diào)節(jié)：設(shè)計年來水＜設(shè)計年用水，但多年設(shè)計年來水＞多年設(shè)計年用水。二、年調(diào)節(jié)計算調(diào)節(jié)計算的原理是把調(diào)節(jié)周期分為若干個計算時段，并按時序進行逐時段的水庫水量平衡計算。１、計算公式（萬米3）：計算時段內(nèi)水庫蓄水量增減值Q入，q出：計算時段內(nèi)流入、流出水庫的流量，—計算時段

2、調(diào)節(jié)年度：一般從豐水期開始（來水大于用水3、水庫有效庫容大小與水庫運用次數(shù)的關(guān)系水庫運用：水庫的蓄泄過程即為水庫運用，蓄瀉一次叫水庫一次運用，蓄瀉幾次就稱幾次運用。圖解分析（如圖）

一次運用：V1＞V2

二次運用：V1+V3＞V2+V4

結(jié)論：①興利庫容是根據(jù)缺水期的水量決定的；在一次運用的情況下，V興即為缺水期逐月缺水量總和；②在多次運用的情況下，V興不等于逐月缺水量總和，而是按缺水期逐月進行調(diào)節(jié)后所需的最大庫容。③可能遇到的幾種情況：a）設(shè)計年來水＝設(shè)計年用水+損失——屬完全年調(diào)節(jié)，b）設(shè)計年來水＞設(shè)計年用水+損失，需泄水，——屬不完全年調(diào)節(jié)，c）設(shè)計年來水＜設(shè)計年用水+損失——需多年調(diào)節(jié)。中小型水庫一般屬年調(diào)節(jié)。4、計算（1）采用設(shè)計典型年法（列表計算），分為不計入損失的列表計算和計入損失的列表計算（2）長系列法：在來水、用水同步的情況下，逐年計算，然后利用數(shù)理統(tǒng)計方法繪制理論頻率曲線，根據(jù)設(shè)計頻率查V興（3）庫容系數(shù)法三、利用庫容調(diào)節(jié)系數(shù)估算興利庫容1、來水小于供水，說明來水不能滿足全部灌溉的要求①年調(diào)節(jié)：水庫興利庫容＝水庫來水量（有損失）＝βW年式中：β為庫容調(diào)節(jié)系數(shù)，一般為0.4－0.6②多年調(diào)節(jié)：

（萬米3）式中：：多年平均年徑流深（mm）

F：水庫承面面積（Km2）：庫容調(diào)節(jié)系數(shù)2、來水大于供水其中，W毛：年灌溉毛需水量：摩擦調(diào)節(jié)系數(shù)。雨洪次數(shù)多的地區(qū)（邊蓄邊用），＝0.3—0.5雨洪次數(shù)少的地區(qū)，＝0.6—0.8四、不計入損失列表計算水庫興利庫容1、計算公式

式中：W入、W出、W棄：分別為計算時段內(nèi)水庫的來水量、用水量和棄水量Q入、q出—分別為計算時段內(nèi)進入和流出水庫的容量；?t—計算時段2、計算舉例某水庫不計損失時庫容計算表(來水1996型)月份來水量W來

(萬立米)用水量W用

(萬立米)W來－W用（萬立米)Σ(W來－W用)(萬立米)庫容(萬立米)泄量(萬立米)+--110.5

10.5

9083

210.9

10.9

100.593.5

313.038.0(24.0)25.0111.4104.4

426.444.7

18.386.479.4

525.738.5

12.868.161.1

66.933.4

26.555.348.3

745.247.0

1.829.821.8

893.154.039.1(84.4)(27.0)20.0

949.3

49.3

39.159.1

1046.2

46.7

88.4108.427.01121.068.71351.047.7135.7128.1

1213.010.42.647.787.480.4

總計362.0335.0159.1132.190.083.0

27.027.0

27.03、考慮損失后的庫容：V興＝（1.1—1.2）V/興4、興利水位確定：根據(jù)不計入損失時的V興，加以考慮計入損失庫容，得出相應(yīng)計入損失的V興，再加上死庫容得出總庫容，然后在H－f(v)曲線查出相應(yīng)水位即為興利水位。第四節(jié)設(shè)計洪水計算一、什么是設(shè)計洪水1、目的：為了進行調(diào)洪演算確定防洪庫容及泄洪建筑物尺寸2、計算基礎(chǔ)：需要一個設(shè)計洪水過程線3、什么是設(shè)計洪水：符合某一設(shè)計頻率的洪峰流量、洪水總量以及設(shè)計洪水過程線4、推求方法：①以實測流量資料推求；②以暴雨資料推求；③經(jīng)驗公式（小流域、小型水庫無資料情況下使用）二、允由流宏量資朽料推梨求設(shè)響計洪功水1、選蘿樣首先鼓作一尿定的五資料濫收集芽，審咱查可追靠性澆和代揪表性省的洪活水流籠量，民再作愈修正排工作搬（插寇補延奧長洪揉水徑室流系垂數(shù)）瞞，作蕉歷史貨洪水妨調(diào)查淹。2、設(shè)怕計洪委峰流眨量計絡(luò)算：方法挖：年吸最大哥值法孝在水喝文系回列資庭料中煮，每弓年選伴一最集大洪匪峰流濟量進獸行水謊文統(tǒng)鳴計，殊繪制北理論崖頻率體曲線弟，然泊后根貸據(jù)設(shè)寬計頻蔥率求遠得Qma紐奉x3、設(shè)蝴計洪的水總帶量計引算方法刮：年貴最大殊值法吸按一雪定時賀段（臂一日菜、三宮日、灶五日迫）每況年選威定這震樣時血段最鍋大的惠洪量潛進行雙水文吐統(tǒng)計疲計算槐，繪采制理揉論頻揮率曲頁線，脹然后悟根據(jù)雀設(shè)計麗頻率隊求得W設(shè)4、設(shè)適計洪埋水過兄程線符合截兩個看原則遺：Qma品x與1計算隆相符篩；面周積與2計算膽相符選型賤：選亡擇典臟型洪嶄水過丸程線父要求閣：①選擇筋峰高骨量大緞的洪鄙水過寄程線騎作典黨型洪施水過艇程線②選擇陰峰型棚比較圾集中各而且徑主峰厭靠后關(guān)的洪局水過奮程線蔥作典吧型洪冬水過纖程線放大券方法剝：同夜倍比扁放大最或同哈頻率名放大Ⅰ按峰材放大斷：，然光后根州據(jù)KQ將典禿型年逃洪水呈過程決線放蹲大即擦為設(shè)助計洪臭水過滑程線咐。Ⅱ按量角放大模：同樣角按典梁型年綿洪水蟻過程則量放寒大即稿為設(shè)親計洪栽水過遠程線三、薪地區(qū)芒經(jīng)驗遮公式橡法1、設(shè)稻計洪狀峰流吩量Qm(巖p):頻率電為p%的設(shè)疼計洪怠峰流骨量Cp、N：參邪數(shù)，用反映茅流域全情況涼、坡衫度、賊河網(wǎng)男密度超、河待床植劍被等顧各種甘因素榮（Cp、N值見呀教材脫）F：流地域面淚積晴（Km2）2、設(shè)總計洪蛛水總霜量Wp：每醒一設(shè)延計頻播率的緊洪水應(yīng)總量亭（呼萬m3)α：某狀一設(shè)演計頻泰率的郵一日崇暴雨瀉徑流談系數(shù)：某評一設(shè)緣瑞計頻詞率的宮一日園暴雨羊量(m羨m)F：壩預(yù)址以免上的店承面寶面積(k速m2)3、設(shè)爐計洪款水過漸程線再根圍據(jù)Qma漠xp，T（t1、t2）在捕坐標(biāo)僅紙上姨繪出廟圖形秧，即促為設(shè)懂計洪沫水過妖程線高。第五購節(jié)腿確定酷防洪滋庫容蹈和溢紅洪道扭尺寸一、挺概述1、設(shè)線計防架洪庫粘容和西溢洪捐道的寄原因朋：為群了保寬證大蠅壩安亞全和叔下游奔防洪栽的需此要，遠達到搶削減塵上游界洪峰槐，拖砌延洪辰水時圖間的燭作用字。2、防沾洪設(shè)久計標(biāo)構(gòu)準(zhǔn)：設(shè)計斯洪水扔位與送設(shè)計哲防洪層庫容校核前洪水因位與業(yè)超高悟庫容3、防墊洪庫貓容與忌興利噴庫容魔的關(guān)蘋系：（1）防蘆洪庫谷容與手興利虛庫容妻不結(jié)暢合。盞溢洪顫道底蛇部高底程即致為H興，適部用于旺洪水方不穩(wěn)較定，根洪水晝預(yù)報詠不易堆準(zhǔn)確宜的地斧區(qū)（2）防庸洪庫皂容與迷興利芹庫容睡相結(jié)順合。盤當(dāng)洪襯水來顫臨前握，提尚前開浙閘，冷使水滔位降例到溢仆洪道檔底部住高，拉正常君情況睬下，質(zhì)閘門妄擋水夜高度滲到H興4、調(diào)斜洪目熱的：如根據(jù)聯(lián)已知樹設(shè)計館洪峰桌流量逢和泄糟洪量端，經(jīng)灘調(diào)洪趴演算猾確定偵設(shè)計櫻防洪隔庫容譯和泄傘水建暢筑物導(dǎo)尺寸二、強調(diào)洪械演算趕基本變原理隔和方籮法1、試猛算法原理辭：根黎據(jù)水爸力學(xué)域的水柜量平卡衡原骨理和扎動力草平衡炭原理公式擊：式中魯：：分別凳為時澇段初簡、時脹段末屋進入槳水庫冷流量博（米3/秒）：分殲別為疤時段途初、申時段叮末流松出水蔥庫流眉量口（米3/秒）V1、犬：蝴分別豬為時來段初沒、時盼段末附水庫爸容量識（宇萬米3）B—溢洪唯道寬泉度M—流量州系數(shù)溜，與新溢洪洲道進浮口形巡壽狀有幫關(guān)，M＝1.假5～1.尋65三、句試算鹽法1、根漁據(jù)H－f(麻v)和擬消定的后泄洪非建筑亞物尺陵寸、逐型式漫，利濕用公扯式自求徹出q＝f(燒v)曲線hMBqH興H興+hV0.51…………………………………2、利恨用膝時土的水詢量平抱衡方槍程式①進行軟解算的。（盈＝2、4、6小時峰）可根炊據(jù)時往段閃在伐設(shè)計先洪水郵過程爭線查傷出q1可根擠據(jù)發(fā)蒼電流陵量而塊定，q2假定糟（1/路2—繩1/希4））顏，代襲入公施式①，求出濃，由架求得壩的揉查q浩--凳f