第二二章章興興利利調調節節四川川水水利利職職業業技技術術學學院院史史雯雯雨雨第一一節節水水庫庫特特性性第二二節節興興利利調調節節分分類類第三三節節設設計計保保證證率率第四四節節設設計計代代表表期期第五五節節興興利利調調節節計計算算第六六節節興興利利調調節節時時歷歷列列表表法法第七七節節興興利利調調節節時時歷歷圖圖解解法法第八八節節多多年年調調節節的的概概率率法法第一一節節水水庫庫特特性性一、、水水庫庫的的特特性性曲曲線線一般般用用來來反反映映水水庫庫地地形形特特性性的的曲曲線線稱稱為為水水庫庫特特性性曲曲線線，，有有水水庫庫水水位位與與面面積積關關系系曲曲線線和和水水庫庫水水位位與與容容積積關關系系曲曲線線，，簡簡稱稱水庫庫面面積積曲曲線線及水庫庫容容積積曲曲線線。(一)水庫庫面面積積特特性性曲曲線線(二)水庫庫容容積積特特性性曲曲線線特征征水水位位：：水庫庫工工程程為為完完成成不不同同任任務務在在不不同同時時期期和和各各種種水水文文情情況況下下，，需需控控制制達達到到或或允允許許消消落落的的各各種種庫庫水水位位。。特征征庫庫容容：：相應應于于水水庫庫特特征征水水位位以以下下或或兩兩特特征征水水位位之之間間的的水水庫庫容容積積。。特征征水水位位及及其其相相應應的的庫庫容容體體現現了了水水庫庫利利用用和和正正常常工工作作的的各各種種特特定定要要求求，，是是規規劃劃設設計計階階段段確確定定水水工工建建筑筑物物尺尺寸寸（（如如壩壩高高、、溢溢洪洪道道寬寬度度））及及估估算算工工程程效效益益的的基基本本依依據據。。二、、水水庫庫的的特特征征水水位位和和特特征征庫庫容容(一)死水水位位Z死和死死庫庫容容V死死水水位位：：在正正常常運運用用的的情情況況下下，，允允許許水水庫庫消消落落的的最最低低水水位位。。死庫庫容容（（墊墊底底庫庫容容））：：死水水位位以以下下的的水水庫庫容容積積。。死庫庫容容一一般般用用于于容容納納水水庫庫泥泥沙沙、、抬抬高高壩壩前前水水位位和和庫庫內內水水深深，，一一般般不不參參與與徑徑流流調調節節。。（二二））正正常常蓄蓄水水位位（（Z蓄）和和興興利利庫庫容容（（V興）正常常蓄蓄水水位位：：水庫庫在在正正常常運運用用情情況況下下，，為為滿滿足足設設計計興興利利要要求求而而在在開開始始供供水水時時應應蓄蓄到到的的高高水水位位。。又又稱稱正正常常高高水水位位或或設設計計興興利利水水位位。。它它決決定定水水庫庫的的規規模模、、效效益益和和調調節節方方式式。。興利庫容（調調節庫容）：：正常蓄水位與與死水位間的的庫容，用以以調節徑流，，提高枯水時時的供水量或或水電站出力力。水庫消落深度度（工作深度度）：正常蓄水位與與死水位的高高程差。（三）防洪限限制水位（Z限）防洪限制水位位：水庫在汛期允允許興利蓄水水的上限水位位。它是水庫庫汛期防洪運運用時的起調調水位。根據據洪水特性和和防洪要求，，對汛期不同同時期分段擬擬定，把Z限定在Z蓄以下時，防洪洪庫容與興利利庫容將有所所結合，從而而減小專用防防洪庫容。防洪高水位：：當遇下游防護護對象的設計計標準洪水時時，水庫為控控制下泄流量量而攔蓄洪水水，這時在壩壩前達到的最最高水位。只有當水庫承承擔下游防洪洪任務時，才才需確定這一一水位。防洪庫容：防洪高水位與與防洪限制水水位間的庫容容，用以攔蓄蓄洪水，滿足足下游防護對對象的防洪要要求。注意：當汛期各時段段具有不同的的防洪限制水水位時，防洪洪庫容指最低低的防洪限制制水位與防洪洪高水位之間間的庫容。（四）防洪高高水位（Z防）和防洪庫容容（V防）當防洪限制水水位低于正常常蓄水位時，，防洪庫容與與興利庫容的的重疊部分，，稱重疊庫容或共共用庫容（V共）。此庫容在汛汛期騰空作為為防洪庫容或或調洪庫容的的一部分，在在汛末，作為為興利庫容的的一部分，以以增加供水期期的保證供水水量或水電站站的保證出力力。在水庫設計中中，根據水庫庫及水文特性性，防洪庫容容和興利庫容容有完全重疊、部部分重疊、不不重疊（防洪限制水水位與正常蓄蓄水位處于同同一高程）三三種形式。圖2-3圖2-4設計洪水位:水庫遇大壩設設計洪水時，，在壩前達到到的最高水位位。它是正常常運用情況下下允許達到的的最高庫水位位，也是擋水水建筑物穩定定計算的主要要依據。攔洪庫容（V攔）Z限與Z設洪之間的的庫容。（五）設計洪洪水位（Z設洪）和攔洪庫容容（V攔）（六）校核洪洪水位（Z校洪）和調洪庫容容（V調洪）校核洪水位：：水庫遇大壩校校核洪水時，，在壩前達到到的最高水位位。它是水庫庫非常運用情情況下允許達達到的臨時性性最高洪水位位，是確定壩壩頂高程及進進行大壩安全全校核的主要要依據。調洪庫容：校核洪水位與與防洪限制水水位之間的庫庫容，用以攔攔蓄洪水，確確保大壩安全全。（七）總庫容容（V總）和有效庫容容（V效）總庫容：校核洪水位以以下的全部庫庫容，總庫容容是表示水庫庫工程規模的的代表性指標標，可作為劃劃分水庫等級級、確定工程程安全標準的的重要依據。。有效庫容：核洪水位與死死水位之間的的庫容。V總＝V死＋V興＋V調洪－V共。V效＝V總－V死＝V興＋V調洪－V共。大Ⅰ型——大于10億m3；大Ⅱ型——1～10億m3；中型——0.1～1億m3；小Ⅰ型——0.01～0.1億m3；小Ⅱ型——小于0.01億m3。按總庫容把水水庫劃分為五五級安全超高放水管死水位正常蓄水位校核洪水位設計洪水位死庫容興利庫容結合庫容攔洪庫容調洪庫容防洪限制水位位防洪庫容防洪高水位(一)蒸發損失W蒸=（E水-E陸）F年×1000其中：W蒸——一年內水庫的的蒸發損失量量，m3；E水——一年內水面蒸蒸發深度，mm；E陸——一年內陸面蒸蒸發深度，mm；F年——水庫計算面積積，km2，即水庫實際際水面面積與與建庫前水面面積之之差。三、水庫的水水量損失(二)滲漏損失1通過壩身及水工建筑物止水不嚴實處2通過壩基及繞壩兩翼的滲漏損失3由壩底、庫邊流向較低滲水層的滲漏損失(三)結冰損失1、分類a.三角洲淤積。。b.帶形淤積。c.錐形淤積。。三角洲淤積（官廳水庫）1.1966.6淤積線2.1953.9原河床帶形淤積（豐滿水庫）1.1958淤積線2.1943原河床錐形淤積（三門峽水庫）1.1964年汛后淤積線2.1964年汛前河底線四、水庫淤積積2、水庫淤積的的不良后果1234a.減少水庫有效效庫容，甚至至使水庫完全全失效，威脅脅水庫本身及及下游安全。。b.水庫淤積使回回水上延，增增加淹沒、浸浸沒損失c.泥沙進入引水水渠或水輪機機等，導致渠渠系淤積及水水輪機、泄流流設備的磨損損。d.水庫淤積會加加大管理上的的困難，影響響正常工作。。3、水庫淤積的的計算（庫容容淤積法）4、防止或減輕輕水庫淤積的的措施a.做好上游水上上保持工作。。b.中小型水庫采采用長藤結瓜瓜式工程布局局。c.在壩底修建斷斷面較大的底底孔，或在壩壩旁建高程較較低的泄洪隧隧洞。d.建深水式攔河河閘代替攔河河壩。e.大型水庫采取取蓄清排沙方方式運行五、水庫的淹淹沒和浸沒12345耕地鹽堿化、、形成局部沼沼澤地、惡化化衛生條件水庫蓄水后，，淹沒土地、、森林、村鎮鎮、交通、電電力和通訊設設施及文物古古跡，城市建建筑物抬高地地下水水位，，樹木木死亡亡、旱旱田作作物受受澇增加礦礦井積積水，，使原原有工工程建建筑物物的基基礎產產生坍坍陷引起庫庫周塌塌岸，，毀壞壞農田田和居居民點點、減減小水水庫容容積第二節節興興利利調節節分類類一、按按調節節周期期分類類調節周周期，，指水水庫的的興利利庫容容從庫空→→蓄滿滿→放放空的完整整的蓄蓄放過過程。。（一））日調調節（二））周調調節（三））年調調節（四））多年年調節節二、按按水庫庫任務務分類類單一任任務徑徑流調調節、、綜合合利用用徑流流調節節三、按按水庫庫供水水方式式分類類固定供供水、、變動動供水水四、其其它分分類反調節節、單單一水水庫補補償調調節、、水庫庫群補補償調調節日調節節：β＜0.08年調節節：0.08≤≤ββ≤0.3多年調調節：：0.3＜β≤0.5第三節節設設計計保證證率一、工工作保保證率率和設設計保保證率率保證率率：水水利水水電部部門的的正常常工作作的保保證程程度，，稱為為工作作保證證率。。年保證證率：：指多多年期期間正正常工工作年年數占占運行行總年年數的的百分分比。。P設=正常工工作年年數/（總運運行年年數+1）×100%歷時保保證率率：指指多年年期間間正常常工作作歷時時占總總歷時時的百百分比比。。年保證證率與與歷時時保證證率之之間的的轉換換：采用哪哪種形形式計計算工工作保保證率率，視視用水水特性性、水水庫調調節性性能及及設計計要求求等因因素而而定。。蓄水水式電電站、、灌溉溉用水水等，，一般般可采采用年年保證證率；；徑流流式電電站、、航運運用水水和其其他不不進行行徑流流調節節的用用水部部門，，其工工作多多按日日計算算，故故多采采用歷歷時保保證率率。二、設設計保保證率率的選選擇（一））水電電站的的設計計保證證率裝機容容量小小于25000kW的小型型水電電站，，設計計保證證率一一般采采用65％～90％；以以灌溉溉為主主的農農村小小水電電工程程的設設計保保證率率，常常與灌灌溉設設計保保證率率取同同值；；大、、中型型水電電站的的設計計保證證率可可參照照表2-2選值。。表2-2水電站站設計計保證證率系統中水電站容量比重（%）25以下25～5050以上水電站設計保證率（%）80～9090～9595～98（二））灌溉溉設計計保證證率灌溉設設計保保證率率：指指在干干旱期期作物物缺水水情況況下，，由灌灌溉設設施供供水抗抗旱的的保證證程度度。灌溉設設計保保證率率選用用的基本原原則：南方方地區區比北北方地地區為為高；；自流流灌溉溉比提提水灌灌溉為為高；；遠景景規劃劃工程程比近近期工工程為為高；；大型型工程程比中中小型型工程程為高高。地區特點農作物種類年設計保證率（%）缺水地區以旱作物為主50～75以水稻為主70～80水源豐富地區以旱作物為主70～80以水稻為主75～95抗旱天天數:指依靠靠灌溉溉設施施供水水，可可以抗抗御連連續多多少天天無雨雨保豐豐收的的天數數。農農田基基本建建設和和一些些小型型灌區區的規規劃設設計中中是常常被采采用的的。①在F一定的的情況況下，，P灌越高，，所需需V興越大；；②在P灌一定的的情況況下，，F越大，，所需需V興也越大大；③在水庫庫V興一定的的情況況下，，P灌越高，，可灌灌溉的的面積積越小小。（三））供水水設計計保證證率采用較較高的的設計計保證證率，，一般般按年年保證證率取取值范范圍為為95%~99%，大城市和和重要工礦礦區取較高高值。（四）通航航設計保證證率通航設計保保證率一般般指最低通通航水位的的保證程度度，以計算算時期內通通航獲得滿滿足的歷時時百分率表表示。第四節設設計代表表期設計枯水年P設設計中水年50%設計豐水年1-P設一、設計代代表年徑流式水電電站的設計計代表年的的徑流資料料，要給出出日平均流流量過程線線。年調節水電電站，劃分分各年一致致的供水期期，計算各各年供水期期天然水量量并繪出供供水期水量量的頻率曲曲線，查出出供水期水水量保證值值及相應的的年份。二、設計多多年徑流系系列（一）設計計枯水系列列T破=n-P設（n+1）在實測資料料中選出最最嚴重的連連續枯水年年組，從該該年組最末末一年起逆逆時序扣除除允許破壞壞年數T破，余下的即即為所選的的設計枯水水系列。代表中等來來水條件下下的平均興興利情況①系列連續續徑流資料料至少要有有一個以上上完整的循循環；②系列年徑徑流均值應應等于或接接近于多年年平均值；；③系列應包包括枯水年年、中水年年、豐水年年，它們的的比例關系系與長系列列大體相同同，使設計計中水系列列的年徑流流變差系數數Cv與長系列的的相近。（二）設計計中水系列列第五節興興利調節節計算興利調節計計算：利用用水庫重新新分配天然然徑流所進進行的計算算。基本方法：：時歷法和和概率法基本原理：：W末=W初+W入-W出式中：W末——計算時段末末水庫蓄水水量；W初——計算時段初初水庫蓄水水量；W入——計算時段入入庫水量；；W出——計算時段出出庫水量，，包括向各各用水部門門提供的的水量、棄棄水量及水水庫水量損損失等。基本課題:①已知來水、、用水和P設，求V興；②已知來水水、V興和P設，求Q調；③已知來水水、V興和P設，求按照照一定的運運用方式，，水庫的運運用過程（（Q調～t或Z～t）。第六節興興利調節節時歷列表表法長系列法將水庫壩址址斷面河流流多年來水水過程和用用水過程，，逐年按時時歷列表法法進行逐時時段（月或或旬）的水水量平衡計計算，求得得水庫蓄泄泄過程和興興利庫容。。用頻率計計算求出設設計的興利利庫容。代表期法用設計代表表期的徑流流代替長系系列徑流進進行調節計計算的簡化化方法。一、根據用用水過程確確定水庫興興利庫容（一）不計計水量損失失的年調節節列表計算算根據圖可知知水庫：死庫容為50×106m3興利庫容152.29×106m3W年=1104.60××106m3β=V興/W年=13.8%（二）考慮慮水量損失失的年調節節列表計算算簡化計算方方法：（1）不計水量量損失算V興，V興/2+V死=V年平均（2）計算年損損失水量，，平均分配配在每月（3）V興+V供損=V興1結論：(1)徑流來水過過程與用水水過程差別別愈大，則則所需興利利庫容愈大大。(2)在一次充蓄蓄條件下，，累計整個個供水期總總不足水量量和損失水水量之和，，即得興利利庫容。等流量調節節：用供水期各各月用水量量的均值代代替各月實實際用水量量，即即假定整整個供水期期為均勻供供水。(3)調節系數：：設計枯水年年供水期調調節流量（（多年調節節時為設計計枯水系列列調節流量量）與多年年平均流量量的比值，，用以度量量徑流調節節的程度。。(4)興利部門全全年用水量量不大于設設計枯水年年來水量時時，枯水期期不足水量量可由徑流流年調節解解決。水庫運用情情況分析水庫的蓄泄泄過程稱為為水庫運用用，在整個個調節周期期內，按照照來水和用用水的配合合情況，年年調節水庫庫可分為：：1.一回運用2.兩回運用V1＞V2，V3＜V4則V調=max(V2，V4，V2+V4-V3)V1＞V2，V3＞V4

則V調=max(V2，V4)V1＞V2，V3＜V4

，

V3＜V2

則V調=V2+V4-V33.多回運用主要看兩虧虧水期中間間余水期的的余水量是是否大于前前后兩個虧虧水期的虧虧水量：①如果余水水量不同時時小于兩個個虧水量，，則所需庫庫容為兩個個虧水量中中的較大者者；②如果余余水量同同時小于于前后兩兩個虧水水期的虧虧水量，，則庫容容為三者者的代數數和。C=在水庫規規劃設計計階段常常擬定若若干個正正常蓄水水位為不不同的比比較方案案。進行行方案比比較時必必須針對對任一正正常蓄水水位初定定死水位位，得出出其相應應的興利利庫容，，并根據據已知興利庫容容推求其其供水期期調節流流量及其它效效益指標標，以供供方案比比較。注意：1.水庫調節節性能問問題。2.劃定蓄、、供水期期的問題題。二、根據據興利庫庫容確定定調節流流量對于年調調節水庫庫供水期開開始時刻刻應該是是天然流流量開始始小于調調節流量量，終止止時刻則則應是天天然流量量開始大大于調節節流量之之時。【例2-1】】1、判定水水庫調節節性能（1）根據據庫容系系數初步步認定為為年調節節水庫（2）計算V完與V興比較，，判定水水庫是年年調節水水庫2、按已知知興利庫庫容確定定調節流流量（試試算法））3、計算調調節系數數三、根據據既定興興利庫容容和水庫庫操作方方案推求求水庫運運用過程程水庫運用用過程，，主要內內容為確確定庫水水位、下下泄量和和棄水等等的時歷歷過程，，進而計計算、核核定工程程的工作作保證率率。定流量操操作定出力操操作第七節興興利利調節時時歷圖解解法一、水量量累積曲曲線和水水量差積積曲線圖2-13流量過程程線和水水量累積積曲線（一）水水量累積積曲線圖2-14水量累積積曲線及及其流量量比尺水量累積積曲線的的主要特特征：水量累積積曲線的的主要特特征：（1）曲線上上任意A、B兩點的縱縱坐標差差值表示示tA至tB時段期間間的水量量（2）任意兩兩點連線線與橫軸軸夾角的的正切表表示時段段內的平平均流量量（3）水量累累計曲線線上的任任意一點點的切線線斜率表表示該時時刻的瞬瞬時流量量（4）天然徑徑流不會會是負值值，故水水量累計計曲線呈呈現逐時時上升狀狀（二）水水量差積積曲線水量差積積曲線及及其流量量比尺水量差積積曲線的的主要特特征：（1）差積曲曲線有升升有降，，Q≥Q