第三章调洪计算
调洪演算
1.5 调洪演算调洪演算的基本原理是水量平衡，其方程为121221--22Q Q q qt t V V ++∆∆= 式中： Q 1、Q 2分别为计算时段Δt 始、末入库流量； q 1、q 2分别为计算时段Δt 始、末出库流量； V 1、V 2分别为计算时段Δt 始、末水库库容； Δt 为计算时段。
采用列表试算法，计算工作量较大，这里采用半图解法（单辅助线法）。
将水量平衡方程变形得：2212111222V q Q Q V q q t t +⎛⎫+=-++ ⎪∆∆⎝⎭式中右边为已知项，左边为未知项。
我们可以先确定q 与2V q t ⎛⎫+ ⎪∆⎝⎭之间的关系，绘制2q V q t ⎛⎫+ ⎪∆⎝⎭～的辅助曲线。
方法为由已知的q 查上游水位与泄流量关系曲线得上游水位H 上，在查水位库容关系曲线得相应的库容，Δt 为计算时段，在这里为24h ，进而求得对应的2V q t ⎛⎫+ ⎪∆⎝⎭。
从第一时段开始，由入库洪水过程和起始条件就可以知道Q 1、Q 2、q 1、V 1，由上式求得222V q t ⎛⎫+ ⎪∆⎝⎭，然后由2q V q t ⎛⎫+ ⎪∆⎝⎭～的辅助曲线查的对应的q 值即为q 2，然后按此方法依次计算q 。
计算过程如下，先确定q 与2V q t ⎛⎫+ ⎪∆⎝⎭之间的关系。
表1.19A q 与2V q t ⎛⎫+ ⎪∆⎝⎭关系表绘制2q V q t ⎛⎫+ ⎪∆⎝⎭～的辅助曲线:图1.7A 2q V q t ⎛⎫+ ⎪∆⎝⎭～的辅助曲线然后进行调洪演算，过程如下：表1.20A 调洪演算过程表图1.8A 调洪演算过程曲线调洪演算后的最大泄流量为两线的交点，表中计算的q max=4819m3/s，对应的Q=4800 m3/s，不相等，但很接近，则q max比4819m3/s稍微大些，参照图得q max=4825m3/s。
水库调洪演算的原理和方法
1.根据已知的Q~t过程线、Z~V曲线、Z限、计算 时段△t，确定调洪计算的起始时段，并划分各计
算时段。算出各时段的平均入库流量 Q 以及定出
第一时段初始的Z1、q1、V1各值。
水利水能规划
水库调洪计算的半图解法
0
g
Z(m)
2.
利
f3(Z )
用
e
辅 Z2 助
q2
f
线
在
Z1 a
I O VS V t t
水利水能规划
干流洪水
支流洪水
流量 叠加
马斯京根法 槽蓄曲线法
坝址洪水
入库洪水与坝址 洪水的关系
入库洪水系列
频率计算
入库设计洪水
马斯京根法 槽蓄曲线法
入库洪水与坝 址洪水的关系
坝址设计洪水
水利水能规划
• 水库防洪计算的内容，主要包括以下几点： • (1)根据库区地形、地质等条件，分析洪水特性及
灾害情况，考虑兴利库容与调洪(防洪)库容结合的 可能和程度，拟定苦干个泄流建筑物形式、位置、 尺寸，以及汛期运用方式的方案。 • (2)对各方案进行调洪计算，求得每个方案相应于 各种设计洪水的最大下泄流量、调洪库容和最高洪 水位。 • (3)计算各方案的大坝造价、淹没损失、泄流建筑 物投资、下游堤防造价、水库防洪效益等经济指标、 进行技术经济分析与比较，选择最佳方案。
第十四章 水库防洪计算
水利水能规划
• (三)调洪计算 • 针对已选定的非常溢洪道宽度、启用水位、校核
标准(或可能最大洪水)的入库洪水过程，按无闸 溢洪道的自由溢流，采用本章第二节所介绍的方 法进行调洪计算，求得非常泄洪情况下的泄流过 程线、最大下泄流量，在校核洪水标准下所需要 的防洪库容，以及校核洪水位和坝顶高程。必须 指出，计算时应使用合成泄流曲线及相应的蓄泄 曲线，即启用水位的泄流量应包括正常溢洪道的 泄流量和非常溢洪道的泄流量。 • 通过调洪计算成果，可以看出，当溢洪道宽度不 变时，如果降低启用水位，溢洪道将提早泄洪， 增大下泄流量和减小所需的防洪库容。在启用条 件相同的情况下，非常泄洪设施的尺寸越大泄洪 能力也越大，所需的防洪库容也越小。因此，可 根据上述的相互关系，以及地区的实际情况，对 方案进行优选。
第三章水库洪水调节及计算
水工建筑物的防洪标准：
一是正常运用情况的标准，称设计标准，不超过这种标 准的洪水（设计洪水）来临时，水库枢纽一切工作维持正常 状态；
二是非常运用情况的标准，称校核标准，该种标准的洪 水（校核洪水）来临时，水库枢纽的某些正常工作和次要建 筑物允许暂时受到破坏，但主要建筑物（如大坝、溢洪道等） 必须确保安全。
水库调洪计算的实用公式（瞬态法）： 水量平衡方程：
蓄泄方程：
方程或曲线，可按泄洪建筑物的水力特性换算
得到。
（1）堰流
3
q溢M1BH2
H即为库水位Z与堰顶高程之差
（2）闸孔出流 q洞M2H12 H即为库水位Z与闸孔中心高程之差
根据H与q的关系曲线求出Z与q的关系曲线q=f(z)。由水 库水位z在水库容积特性曲线上，求出相应的水库蓄水容积V。 于是，最终求出下泄流量q与库容V的关系曲线q=f(V)
调洪计算的目的（研究课题）：
一定的水库 拟定的泄洪建筑物
防洪标准 类型、尺寸 防洪限制水位 入库洪水过程 下游安全泄量
出库 洪水 过程
最大 下泄 流量
防洪 特征 库容
特征 水位
水库调洪计算的任务
在规划设计阶段，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，对已经拟定的泄流建筑物型式与尺寸方 案，遵循水库汛期控制运用规则，进行水库的蓄泄调洪计算， 推求泄流过程和最大下泄流量，并确定有关防洪的特征水位与 特征库容。
（a）下游有防洪要求的情况
当下游有防洪要求时，最大下泄流
量qmax不能超过下游允许的安全泄量q 安。在t1时刻以前，Q小于闸门全开时
的下泄流量，应以闸门控制，使q=Q。
第3章 洪水调节讲解
第二节
水库调洪计算的原理
1.水库水量平衡方程
在某一时段内，入库水量减去出库水量，应等于该时 段内水库增加或减少的蓄水量。水量平衡方程为： Q
Q2
Q(t) q(t)
Q1 ⊿V q1 ⊿t q2
t1
t2
t
2.蓄泄方程 泄流能力：指该水头下泄洪建筑物可能通过 的最大流量，是实际泄流量的上限。
在溢洪道型式、尺寸一定的情况下，取决于堰 顶水头H，即 其q=f(H) 。对于无闸或闸门全开的 表面式溢洪道，下泄流量按堰流公式计算；深水式 泄洪洞的下泄流量按有压管公式计算。当水库内水 面坡降较小，可视为静水面时，泄流水头H只是库 中蓄水量V的函数，即H＝f(V)，故下泄流量q为蓄 水量V的函数，即 q＝f(H) 或q＝f(V)。
对于狭长的河川式水库，在通过洪水流量时，由于回水的 影响，水面常呈现明显的坡降。在这种情况下，按静库容曲线 进行调洪计算常带来较大的误差，因此为了满足成果精度的要 求，必须采用动库容进行调洪计算。
第三节 水库调洪计算的列表试算法 解题步骤： 1)根据库区地形资料，绘制水库水位容积关系曲 线Z～V，并根据既定的泄洪建筑物的型式和尺寸，由 相应的水力学出流计算公式求得q～V 曲线。 2)从第一时段开始调洪，由起调水位(即汛前水位) 查Z～V 及q～V 关系曲线得到水量平衡方程中的V1和 q1，由入库洪水过程线Q(t)查得Q1、Q2；然后假设一个 q2值，根据水量平衡方程算得相应的V2值，由V2在q～V 曲线上查得q2，若二者相等，即为所求。否则，应重 设q2，重复上述计算过程，直到二者相等为止。 3)将上时段末的q2 、 V2值作为下一时段的起始 条件，重复上述试算过程，最后即可得出水库下泄流 量过程线q(t)。
第三章 洪水调节
调洪计算列表试算法
调洪计算列表试算法调洪计算列表试算法是一种用于计算调洪方案的方法，它可以帮助工程师和决策者预测洪水发生时的水位、流量和调洪方案等重要参数。
在这篇文章中，我们将介绍调洪计算列表试算法的原理、步骤和应用。
一、调洪计算列表试算法的原理调洪计算列表试算法是基于流量-水位关系曲线的一种计算方法。
它通过将不同流量下的水位与设计水位进行比较，确定不同流量下的调洪方案。
该算法主要包括以下几个步骤：1. 根据历史洪水数据和水文特征，确定不同设计流量下的水位-流量关系曲线。
这一步需要对洪水历史数据进行分析和处理，确定洪水频率分析方法，并根据洪水频率曲线确定设计流量。
2. 利用水位-流量关系曲线，计算不同流量下的水位。
根据设计流量，通过插值或者拟合方法，计算出对应的水位。
3. 将计算得到的水位与设计水位进行比较，确定调洪方案。
当计算得到的水位低于设计水位时，可以采取相应的调洪措施，如打开闸门、提高堤坝等。
当计算得到的水位高于设计水位时，需要进一步评估是否需要调整调洪方案。
4. 进行试算和评估。
根据确定的调洪方案，进行试算和评估，包括计算不同流量下的水位、流量和调洪效果等。
调洪计算列表试算法主要包括以下几个步骤：1. 收集洪水历史数据和水文特征。
通过收集洪水历史数据和水文特征，包括洪水发生时间、洪峰流量、洪水过程等，建立洪水频率分析的基础。
2. 分析洪水频率曲线。
利用收集的洪水历史数据，进行统计分析，计算不同洪水频率下的设计流量。
通过洪水频率曲线的绘制和拟合，得到流量-水位关系曲线。
3. 计算不同流量下的水位。
根据流量-水位关系曲线，计算不同流量下的水位。
可以使用插值或者拟合方法，得到对应的水位。
4. 比较水位和设计水位。
将计算得到的水位与设计水位进行比较。
当计算得到的水位低于设计水位时，确定调洪方案。
当计算得到的水位高于设计水位时，需要进一步评估调洪方案。
5. 进行试算和评估。
根据确定的调洪方案，进行试算和评估。
计算不同流量下的水位、流量和调洪效果等。
水库调洪演算的原理和方法
V t
q 2
f2 (Z )
V t
q 2
f3(Z) q
f3 (Z )
f1(Z )
f2 (Z )
Q (m3 / s), V q (m3 / s), V q (m3 / s)
t 2
t 2
调洪计算半图解法的双辅助线
水利水能规划
水库调洪计算的半图解法
V调=Vm-V汛限
Vm
Z~V
Zm
【例 题】
水利水能规划
【补偿调节】
水库
QB=q+Q区
Q
A
QB
qB
坝址
Q区 6h
防
洪
保
护 区
河流
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
水利水能规划
【补偿调节】
水库
QB=q+Q区
Q
A
QB
qB
坝址
水利水能规划
水库调洪计算的半图解法
由上节知道列表试算法麻烦工作量大，故人们比较喜欢 用半图解法。
Q1
Q2 2
Δt
q1
q2 2
Δt
V2
V1
Q Q1 Q2 2
等式两边同时除以△t,并移项
Q V1 q1 V2 q2 t 2 t 2
第十四章 水库防洪计算
水利水能规划
• 三、有闸溢洪道水库的防洪计算
水利水能规划
水利水能规划
• 四、具有非常泄洪设施水库的防洪计算
调洪计算方法
2.4.2 调洪计算方法水库调洪是在水量平衡和动力平衡的支配下进行的，本次计算单辅助线法计算。
水量平衡的数学表达式为：221Q Q +t ∆ -221q q + t ∆=V 2-V 1式中：Q 1，Q 2——时段初、末入库流量，m 3/s ；q 1,q 2——时段初、末出库流量，m 3/s ；V1,V2——时段初、末水库蓄水量，m 3；t ∆——计算时段，t ∆=1h=3600s 。
将水量平衡方程进行变换得到：）（22)2(1112221q t V q Q Q q t V +∆+-+=+∆ 建立q ～2q t V +∆函数关系曲线，绘出q ～2q t V +∆辅助线，连续求出水库的下泄流量过程。
2.4.3 调洪演算成果按照不同频率入库设计洪水过程线，逐时段查算辅助曲线，确定水库出库流量过程。
根据上述入库设计洪水过程线、库容曲线、起调水位进行调洪演算。
本次调洪演算成果见表2-9。
调洪演算成果表2-92.5 坝顶高程计算水库主坝为浆砌石坝，坝顶超高计算公式采用《砌石坝设计规范》（SL25-2006）中公式进行计算：c z b h h H H ++∆＝式中：H ∆——坝顶超高，m ；H b ——波浪高，m ；H z ——风浪中心线至正常蓄水位或校核洪水位的高差，m ；H c ——安全超高，5级坝，设计情况A=0.3m ，校校情况A=0.2m 。
根据当地提供的风速风向资料，水库水面以上10m 高度处，年最大平均风速为16m/s 。
根据《砌石坝设计》（SL25-2006）及《水利水电等级划分及洪水标准》（SL252-2000）有关规定，永久建筑物级别为5级。
根据《砌石坝设计规范》（SL25-2006）波高、波长按官厅公式（C.4.1-1）和（C.4.1-2）计算： ）（11.4.)(0076.03/12020121-=C v gD v v gh o b）（21.4.)(33.015/42020157-=C v gD v v gLm o式中：H b ——波高（当2502020-=v gD时，为累积频率5%的波高h s%；当当100025020-=v gD 时，为累积频率10%的波高h 10%），m ；L m ——平均波长，m ；v 0——计算最大风速（设计情况采用多年平均年最大风速的1.5倍 ，校核情况采用多年平均最大风速），m/s ； D ——风区长度，m ；g ——重力加速度，9.81m/s 2。
调洪计算的基本原理
调洪计算的基本原理咱先得知道啥是调洪。
你想啊，洪水来了，就像一群调皮捣蛋的小怪兽，要是不管它，那可就会把咱的家园给冲得乱七八糟的。
调洪就是要控制洪水的流量和水位，让它在咱们能接受的范围内活动。
那调洪计算呢，其实就是算一算怎么去控制这个洪水。
这里面有个很重要的东西叫水库。
水库就像是一个大水缸，不过这个水缸可有大用处呢。
当洪水来的时候，它可以把洪水先存起来一部分，就像你把零花钱先存起来一部分一样。
这里面涉及到几个关键的因素。
比如说入库流量，这就好比是洪水涌进水库的速度。
这个速度可快可慢，要是特别快，那水库就得赶紧想办法应对。
还有出库流量，这就是从水库出去的水的流量。
水库不能只进不出呀，就像你不能只存钱不花钱一样。
出库流量得根据很多情况来定，比如说下游的承受能力。
要是出库流量太大，下游的河道啊、村庄啊可能就受不了啦。
再说说水位。
水库的水位可是个大事儿。
水位高了，可能就有危险，就像水在水缸里装得太满了，就容易溢出来。
调洪计算就是要算出来在不同的入库流量情况下，水库的水位会怎么变化，然后根据这个来调整出库流量。
从原理上讲，这就像是一个平衡的游戏。
一方面要考虑水库自身的容量，就像你的存钱罐有多大一样。
如果水库容量大，那就能多存点洪水。
另一方面呢，要考虑上下游的情况。
不能只想着把洪水都留在水库里，下游可能还等着水来灌溉呢，但是也不能一下子放太多水下去，不然下游就被淹啦。
咱们可以想象一下，调洪计算就像是一个超级智慧的大脑在指挥着洪水的行动。
它要根据各种信息，像入库流量的大小、水库现在的水位、下游的需求等等，来做出决定。
这个决定就是确定合适的出库流量。
比如说，洪水刚来的时候，入库流量慢慢变大，这个时候调洪计算可能就会让水库先多存点水，出库流量就设置得小一点。
等洪水的高峰期过了，入库流量开始变小了，就可以慢慢增加出库流量，把之前存的水合理地放出去。
而且啊，这个调洪计算可不是一次性的事儿。
它得随着洪水的发展不断地调整。
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第三章调洪计算
3.1调洪计算目的
水库调洪计算的目的是在已拟定泄洪建筑物及已确定防洪限制水位（或其他的起调水位）的条件下，用给出的入库洪水过程、泄洪建筑物的泄洪能力曲线及库容曲线等基本资料，按规定的防洪调度规则，推求水库的泄流过程、水库水位过程及相应的最高调洪水位和最大下泄流量。
3.2调洪演算的原理
水库调洪计算的基本公式是水量平衡方程式：
t t t t t t V V t q q t Q Q -=∆+-∆++++112112
1)()( (3-1)
式中t ∆—计算时段长度，s ；
1,+t t Q Q —t 时段初、末的入库流量，m 3/s ； 1,+t t q q —t 时段初、末的出库流量，m 3/s ； 1,+t t V V —t 时段初、末水库蓄水量，m 3。
水库泄流方程 ：
q =f （V ） (3-2)
用已知（设计或预报）的入库洪水过程线Q ～t ，由起调水位开始，逐时段连续求解(3-1)和(3-2)组成的方程组，从而求得水库出流过程q ～t ，这就是调洪演算的基本原理。
这里采用单辅助线半图解法，联解(2-1)和(2-2)两个方程，将(3-1)改写为：
（V t/△t+q t/2 )+Q-q t= (V t+1/△t)+(q t+1/2 ) (3-3)式中Q—计算时段平均入流量，Q＝(Q t + Q t+1)/2；其他同(3-1)
也就是说，可以事先绘制q~(V/△t)+(q/2 )的关系曲线，即调洪演算工作曲线，因式3-3)的左端各项为已知数，故式(3-3)右端项也可求出，然后根据(V t+1/△t)+(q t+1/2 )的值，通过工作曲线q~(V/△t)+(q/2 )可查出q t+1的值。
因第一时段的V2、q2就是第二时段的V1、q1，于是可重复以上步骤连续进行计算，直到求出结果。
3.3调洪计算结果整理
3.3.1调洪演算基本资料
水库特征水位：正常蓄水位1856m，汛期限制水位1854m，死水位1852m 积石峡入库洪水过程线见下表：
表2-1积石峡入库洪水过程线
3.3.2调洪计算过程及结果 方案一：
1. 拟定泄水建筑物型式、尺寸及堰顶（或底坎）高程：
左岸溢洪道: 单孔溢洪道， B=16.5m,H=18m,堰顶高程为1833m 。
左岸中孔泄洪洞：孔口尺寸10m ×13m ，进口中心高程为1811.5m 左岸排沙底孔：双孔口尺寸8.8m ×10m ，进口中心高程为1799m 2. 枢纽泄水运行方式
在枢纽宣泄设计及校核洪水时，闸门泄水孔口的闸门运行方式： 中孔泄洪洞、排沙底孔、表孔溢洪道全开。
3. 溢洪道流量计算公式如下：
2
3g 2m H
B Q ε= （3-4）
式中：B —溢流堰总净宽，m ；
ε—侧收缩系数，本设计取1； m —流量系数，本设计取0.48； H —堰上总水头，m ； g —重力加速度，取9.81。
. W —工作门孔口面积（m 2）； 4. 排沙隧洞流量计算公式如下：
)(2h H g W Q -=μ （3-5）
式中：W —工作门孔口面积，m 2；
H —孔口底以以上水头
h—孔口高度；
μ—流量系数，本设计取0.9。
5. 泄洪洞流量计算公式如下：
g
Q-
=μ（3-6）
W
)
H
(
2h
式中：W—工作门孔口面积，m2；
H—孔口底以上水头；
h—孔口高度；
μ—流量系数，本设计取0.9。
6.分析确定洪水过程线
图2-1积石峡洪水过程线
7.调洪计算成果整理
表2-2积石峡库容曲线
图2-2水库库容曲线
表3-3水库水位与下泄流量关系
库水位与流量计算表
库水位Z(m)堰上
水头
H(m)
溢洪
道堰
宽
B(m)
溢洪道
下泄流
量q(m³
/s)
泄洪
洞中
心高
程
H(m)
泄洪洞
下泄流
量q(m³
/s)
排沙
底孔
中心
高程
H(m)
排沙底
孔下泄
流量q(m
³/s)
总泄流
量q(m³
/s)
绘出泄流量q与库水位Z关系曲线：
3-4，q-Z关系曲线
水库q~V/△t+q/2辅助曲线计算表（△t=1h）
库水位Z(m)堰顶水
头
H(m)
库容V
总
(万
m3)
堰顶以
上库容
V(万m3)
V/△t
(m³/s)
q(m³/s)
q/2
(m³/s)
V/△
t+q/2
(m³/s)
18542121450005530.84 2765.422765.42 1854.521.5219004501625661.17 2830.58 2992.58 185522224009503425792.88 2896.44 3238.44 1855.522.52295015005405925.96 2962.98 3502.98 185623236902240806.46060.39 3030.20 3836.60
1856.523.524250280010086196.17 3098.08 4106.08 1857242489034401238.46333.27 3166.63 4405.03 1857.524.525650420015126471.68 3235.84 4747.84 1858252616047101695.66611.39 3305.69 5001.29 1858.525.52688054301954.86752.38 3376.19 5330.99 1859262757061202203.26894.65 3447.32 5650.52 1859.526.52816067102415.67038.17 3519.09 5934.69 1860272889074402678.47182.95 3591.47 6269.87 3-6，做出水库q-(V/△t)+(q/2 )辅助线
水库半图解法设计洪水位调洪计算表
时段时段长来水流量平均流量V/△q(m³/s)水库水位
16
1550955052751.85
根据调洪计算表格得出水库洪水过程线和泄流量过程线：
3-8，Q-t,q-t过程线
由图可查的q m=5658.3m3/s,从库水位与泄流量关系曲线可得出Z
设
=1855.64m。
3-9，水库半图解法校核洪水流量调洪计算表
水库半图解法校核洪水位调洪计算表
时段序号时段长
dt(h)
来水流量
Q
(m3/s)
平均流量
Qp
(m3/s)
V/△
t+q/2
(m³/s)
q(m³/s)
水库水位
Z（m)
072002765.42 5530.84 1854.00
从图表可以得出Z校=1860.25m，q m=7194.5m3/s.
根据以上调洪演算得设计洪水位为1855.36m,校核洪水位为1860.25m。
但是设计洪水位比正常蓄水位低，所以此种设计方案不合理。
方案二：
1、拟定泄水建筑物型式、尺寸及堰顶（或底坎）高程：
左岸溢洪道: 双孔溢洪道，B=12m,堰顶高程为1838m。
左岸中孔泄洪洞：孔口尺寸10m×12m，进口中心高程为1820m 左岸排沙底孔：双孔口尺寸4m×6m，进口中心高程为1793m
同上面步骤计算泄流量，得出：
1857.519.5124401.93 49.5759.85 70.5181.36 5343.14 185820124572.31 50763.68 71182.00 5517.99 1858.520.5124744.84 50.5767.48 71.5182.64 5694.97 185921124919.49 51771.27 72183.28 5874.04 1859.521.5125096.22 51.5775.05 72.5183.92 6055.19 186022125275.03 52778.80 73184.55 6238.38
根据泄流量和库水位关系绘出泄流量q与库水位Z关系曲线：
表3-11，q-Z关系曲线
水库q~V/△t+q/2辅助曲线计算表（△t=1h）
表3-13，水库q-(V/△t)+(q/2 )辅助线
水库半图解法设计洪水位调洪计算表
时段
序号
时段长
dt(h)
来水流量
Q
(m3/s)
平均流量
Qp
(m3/s)
V/△
t+q/2
(m³/s)
q(m³/s)
水库水位
Z（m) 055792090.49 4180.981854 1155945586.53496.014355.921854.3 2156875640.54780.594486.2318554.6 3156725679.55973.864619.521854.84 41565656647018.344709.981855.41
从表3-14，水库半图解法设计洪水流量调洪计算表可以得出Z设=1858.22m.
根据3-15调洪计算表格得出水库校核洪水位Z校=1862.45m：
因此比较两个方案，方案二较合理。
最终水库设计洪水位为1858.22m,校核洪水位为1862.45m.
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