水库库容计算.
水库库容与淤积量的精密测量及计算
水库库容与淤积量的精密测量及计算刘国强（广东省水利电力勘测设计研究院，广东广州510170）摘要:针对传统的水库库容、淤积量的测量及计算方法的缺陷，采用现代高精度（GNSS）全球定位技术、回声测深技术及三角形的构网方法，对水库库容和淤积进行测量研究，经实际运用取得令人满意的效果。
关键词：水库库容；淤积监测水库，是在山沟或河流的狭口处建造拦河坝等水利工程建筑物而形成的人工湖泊，在人类的生活中它发挥着重要的作用，如蓄水发电、航运、水产、灌溉以及防洪调度等，是人类不可或缺的一下重要措施，并且其在人类生活中的作用也越来越大，为人类带来了巨大的社会效益和经济效益。
但是我国目前有很多水库是在上世纪五、六十年代建成的，运行至今已有五、六十年，水库淤积严重及库容受损，产生的社会效益和经济效益越来越少。
水库调度的参数有很多，但其中水库库容和淤积量的精度可以对水库的防洪安全与徐水兴利产生影响，所以传统库区容量及淤积量测量精度难以保障，但随着现代测控技术的迅速成长，依靠高精度（GNSS）全球定位技术和回声测深技术，测量精度得到了很大提高和保障。
我们对高州水库、公平水库、雁田水库及长龙水库进行了水下地形测量，准确测量出了水库的库容和淤积量，其测量的方法是三角形构网，主要利用了“三角柱”的水珠体积和淤积体积进而测量出水库的库容和淤积量，在实际应用中取得了比较满意的效果。
1 常规库容及淤积量的确定以前，人们对常规的库容和淤积量的计算方法主要是断面法。
计算库容的模型是：式中：Vi、Li为第i个断面到第i+1个断面间的库容和距离；n为分段个数；Si、m、d、hi 分别为第i个断面的面积、测点个数、点间距和每个测点的深度测量值。
断面法的操作方式很简单，但其会受到前提假设的约束，所以很难保证测量结果的精度。
而淤积量的获得是依据前后两次库容的较差，所以导致库容的精度不准确，进而导致无法测量淤积量的精度。
2 高精度水下地形测量技术2.1 水下地形测量：水下地形测量是利用了测量仪器来对水底点的三维坐标确定的一个过程。
多年调节水库兴利库容计算方法
6.7 多年调节水库兴利调节计算由年调节水库的兴利调节计算可知，当设计年用水量小于设计年来水量时，只要将当年汛期的部分多余水量蓄起来，就能满足枯水期所缺的水量，即水库只需进行年调节。
但当设计年来水量小于设计年用水量时，说明设计年来水量不够用，需要将丰水年的余水蓄存在水库中，跨年度补给枯水年使用，这种跨年度的径流调节称为多年调节。
多年调节与年调节的不同之处，在于它不仅能重新分配年来水量，而且同时能重新分配年与年之间的来水量。
因此，多年调节所需的调节库容也大，调节程度高，对来水的利用也较充分。
多年调节计算，要考虑年径流系列中各种连续枯水年组成的总缺水情况，其兴利库容的大小将决定于连续枯水年组的总亏水量，故对年径流系列要求更长些。
兴利调节计算的基本原理与方法，则与年调节计算相类似。
本节仅对长系列时历列表法与数理统计法作扼要的介绍。
1．长系列时历列表法当实测年径流系列较长，包含一个或几个枯水年组时，可根据多数年份的来、用水情况，划分水利年度，列表计算各年余缺水期的余缺水量，判定各年所需的调节库容，然后绘出库容保证率曲线，由设计保证率在库容保证率曲线上查得多年调节的兴利库容。
此法即为长系列时历列表法。
这种方法与年调节水库的长系列法基本相同。
需要注意的是，多年调节时有些年份的调节库容不能只以本年度缺水期的缺水量来定，而必须与前一年或前几年的余缺水量统一考虑。
【实例6-5】长系列时历列表法兴利调节计算某水库坝址处有30年实测年径流资料，经分析能代表多年的变化情况。
各年的用水量过程也已知。
根据大多数年份的来、用水情况确定水利年度为当年的6月1日至次年的5月31日。
各年的余缺水期的余缺水量经统计计算，成果如表所示。
当设计保证率=90％时，试确定多年调节的兴利库容。
【解答】(1)判定各年度所需的调节库容根据各年度的余缺水量情况，用类似年调节计算判定调节库容的方法，判定各年所需的调节库容，填入表，并在备注栏注明“年调节”字样。
水库特征水位及其库容
水库特征水位及其库容水库是一种人工构筑物，用于储存水资源，供给城市居民和农田灌溉等用途。
水库特征水位及其库容是指水库正常运行时，不同水位下所储存的水容量。
水库的特征水位是指水库在不同时间段内水位的平均高度。
这个水位是由水库工程设计阶段根据多种因素确定的，包括降雨情况、河流入库流量、水库需水计划等。
特征水位一般会根据实际情况进行调整，以适应不同季节和年份的水资源需求。
水库的库容是指水库在不同水位下所能储存的水量。
库容是通过对水库进行测量和计算得出的，一般以万立方米（hm³）为单位。
库容与特征水位呈正相关关系，水位较高时，库容较大，水位较低时，库容较小。
水库的特征水位及其库容对水资源的合理管理和利用至关重要。
首先，特征水位及其库容是水库调节水量的关键依据。
在水资源有限的情况下，通过控制特征水位，可以合理分配水资源，满足城市和农田的需水量，减少枯水期和旱季的用水压力。
其次，特征水位及其库容对水库的防洪功能具有重要影响。
特征水位的设定要考虑到区域的降雨情况和水库所在地的地形地势，以便在暴雨和洪水来临时，水库能够有效吸收和调节来水量，减轻洪峰流量对下游地区的冲击和威胁。
再次，特征水位及其库容对水库的生态保护具有重要意义。
水库是一种水生态系统，水位的变化会直接影响到水库周边的生态环境。
为了保护水库生态系统的平衡和稳定，特征水位的调整应该兼顾水资源利用和生态环境保护的需要，避免对水生物和湿地的破坏。
最后，特征水位及其库容对水库的长期规划和管理也至关重要。
水库的建设和运行需要考虑到未来几十年甚至百年间的水资源需求和可持续利用。
特征水位及其库容需要根据长期气候变化、经济社会发展和水资源需求的变化进行动态调整和优化，以及时适应和满足新的需求。
总之，水库特征水位及其库容是水库运行管理和水资源保护的重要指标。
通过合理设定水位和库容，可以实现水资源的高效利用、防洪安全和生态环境保护的目标。
随着人类社会的发展和气候变化的影响，特征水位及其库容的调整和管理将成为未来水库建设和管理的重要课题。
水库库容
1. 断面法： 断面法是一种常规的计算方法，应用比较广泛，但有一定的局限性。主要适 用于典型的河槽式河流， 断面法计算模型建立在把水体沿水流流程分割成 n 个梯 形，整体库容由 n 个梯形体体积积分所得。考虑梯形体的不规则性，其数学模型 为： V=
n 1 i=0 3
A������ + A������ +1 + A������ ∗ A������ +1 ∗ ∆L������
n i=1 PS [H-（h������
+ h������ +1 + h������ +2 + h������ +3 ）/4]
式中：V——库容，m3 ； PS ——单个 DEM 格网的面积值，m2 ； H——指定水位的高程面 ，m； h������ ——格网角点高程面，m；
n ——（ h������ + h������ +1 + h������ +2 + h������ +3 ） /4 小于 H 的 DEM 格网个数，当 （h������ + h������ +1 + h������ +2 + h������ +3 ）/4 大于 H 时，该格网不参与计算
式中：V——库容，m3 ； A������ ——第 i 个横断面面积，m2 ； ∆L������ ——第 i ~ i+1 个横断面之间间距，m
2. 等高线容积法 等高线容积法计算水库库容是一种计算精度较高的方法之一， 该计算模型建 立在把水体按不同高程面微分成 n 层梯形体， 整体库容由 n 层梯形体体积积分求 得。考虑梯形体的不规则性，其等高线容积法计算水库库容数学模型为： V=
多年调节水库兴利库容计算方法
6.7 多年安排火库兴利安排估计之阳早格格创做由年安排火库的兴利安排估计可知，当安排年用火量小于安排年去火量时，只消将当年汛期的部分多余火量蓄起去，便能谦脚枯火期所缺的火量，即火库只需举止年内安排.然而当安排年去火量小于安排年用火量时，证明安排年去火量不敷用，需要将歉火年的余火蓄存留火库中，跨年度补给枯火年使用，那种跨年度的径流安排称为多年安排.多年安排与年安排的分歧之处，正在于它不然而能沉新调配年内去火量，而且共时能沉新调配年与年之间的去火量.果此，多年安排所需的安排库容也大，安排程度下，对付去火的利用也较充分.多年安排估计，要思量年径流系列中百般连绝枯火年组成的总缺火情况，其兴利库容的大小将决断于连绝枯火年组的总盈火量，故对付年径流系列央供更少些.兴利安排估计的基根源基本理与要领，则与年安排估计相类似.本节仅对付少系列时历列表法与数理统计法做扼要的介绍.1．少系列时历列表法当真测年径流系列较少，包罗一个或者几个枯火年组时，可根据普遍年份的去、用火情况，区分火力年度，列表估计各年余缺火期的余缺火量，判决各年所需的安排库容，而后画出库容包管率直线，由安排包管率正在库容包管率直线上查得多年安排的兴利库容.此法即为少系列时历列表法.那种要领与年安排火库的少系列法基本相共.需要注意的是，多年安排时有些年份的安排库容不克不迭只以今年度缺火期的缺火量去定，而必须与前一年或者前几年的余缺火量统一思量.【真例6-5】少系列时历列表法兴利安排估计某火库坝址处有30年真测年径流资料，经分解能代表多年的变更情况.各年的用火量历程也已知.根据大普遍年份的去、用火情况决定火力年度为当年的6月1日至次年的5月31日.各年的余缺火期的余缺火量经统计估计，成果如表所示.当安排包管率=90％时，试决定多年安排的兴利库容.【解问】(1)判决各年度所需的安排库容根据各年度的余缺火量情况，用类似年安排估计判决安排库容的要领，判决各年所需的安排库容，挖进表内，并正在备注栏内证明“年安排”字样.那些注有“年安排”字样的年份，年去火总量大于年用火总量，火库只需举止年安排.对付于1969～1970年度战1970～1971年度，年去火总量小于年用火总量，需举止多年安排.那二年所需的安排库容，应通联1968～1969年度的余缺火量统一思量.为决定那二年的安排库容，画出上述连绝3年去的用火历程示企图，如图所示：1968～1968年度、1969～1970年度、1970～1971年度去火、用火历程示企图图中去火Ｑ～t线与用火q～t线间的数字表示余缺火期的余缺火量.如1968～1969年度 6～8月余火量为［(m3/s)·月］.对付于1968～1969年，该年为年安排二回使用，［(m3/s)·月］.对付于1969～1970年，该年的安排周期自1969年5月至1970年6月，为14个月.自图中可明隐瞅到，该年的余火量小于缺火量，即去火量小于用火量，故决定该年安排库容时，还必须分离1968～1969年所有思量.利用由安排年度终蓄火为整，顺时序往前睹缺火相加、睹余火相减，供时段终所需蓄火量最大值，即为该年安排库容的要领，不妨判决该年的［(m3/s)·月］.共样，对付于1970～1971年也如许判决，该年度的总余火量小于总缺火量，应通联1969～1970年度所有思量.而为包管1969～1970年的仄常供火，火库所需的安排库容已判决为［(m3/s)·月］，即1969～1970年的所需蓄火量的最大值为 8．2［(m3/s)·月］.于是1970～1971年所需的蓄火量的最大值，亦即安排库容［(m3/s)·月］.（动画演示某火库少系列时历列表法安排估计表flash版本）（资材下载某火库少系列时历列表法安排估计表word版本）(2)利用安排库容包管率直线供多年安排兴利库容将表中的各年安排库容由小到大排列，估计库容包管率，并画出库容包管率直线（图略）.由库容包管率直线即可查得相映于安排包管率为P=90%的多年安排兴利库容为V兴［(m3/s)·月］.少系列时历列表法多年安排估计具备观念浑晰、推理简明的便宜.然而需要较少系列的去火用火历程.《火力工程火力估计典型》确定火力估计所需的火文资料应很多于30年年系列，如真测资料缺累30年，应加以插补延少，对付真测资料及插补延少部分的稳当性及代表性应加以考验.然而纵然资料年限较少，也很易包罗较多的安排循环次数，而无法精确反映火库已去运止中的十足情况.特地是当包管率战安排程度较下时，则更易以思量密逢的径流变更战拉拢情况.为了克服少系列时历法的那一缺陷，引出了数理统计法.2．数理统计法多年安排估计的数理统计法，是修坐正在径流的年际变更顺序不妨用数理统计中的频次直线去形貌的前提上的.它以频次直线为依据，利用火量仄稳本理及频次直线拉拢的本理，去举止火库的多年安排估计.数理统计法举止火库的多年安排估计，其要领可分为三大类：（1）合成（或者拉拢）总库容法；（2）直交总库容法；（3）随机模拟法.正在此仅介绍用普列什柯妇线解图法供多年库容，用代表年法供年库容，再将二部分库容相加得兴利库容的合成总库容法.（1）普列什柯妇线解图供多年库容普列什柯妇线解图法，是正在假定各年牢固用火的前提下，应用频次直线拉拢的要领，并经火量仄稳估计，得出年径流量正在时的百般时常使用包管率的～β多～ＣＶ线解图（睹图），再利用此线解图去查算多年库容的.普列什柯妇牢固用火供多年库容的线解图为了估计便当战便于对付分歧火量河流的径流安排个性举止比较，去火量、用火量战火库库容均用以多年仄稳径流量W为度量单位的相对付数值表示，即年径流模比系数安排系数多年库容系数式中——第i年的年径流量；——牢固的年用火量；——多年库容.【真例6-6】数理统计法兴利安排估计某多年安排火库，已知多年仄稳年径流量=5000×104m3，，，年供火量M=4000×104m3,, , , ，P=75%，试供多年库容.【解问】最先供安排系数：再由图中P=75%的线解图上，查得时的.于是当对付于给定的包管率P无对付应的图时，可采与内插的要领去决定多年库容.【真例6-7】数理统计法兴利安排估计如上例，若P=87%，试供多年库容.如共上例要领，由相邻的P =87%的P =85%战 P =90%的二弛图上，可查得分别为与，于是P =87%的值可用直线内插法供得，为，则×5000×104m3.战P中任性知讲真量上，利用普氏线解图，只消正在、、年径流ＣＶ3个数，即可查算得第四个数.需要指出的是，线解图是假定年径流的的情况下画造的，当时，必须把本量的、变换之后，再查线解图供得.（2）年库容的决定多年库容的估计是以一年为一个估计时段，不计及年内去火与需火的变更.本量上，由于洪枯期径流季节变更的存留，仅多年库容是不敷的.如仅有多年库容，则枯火年组第一年汛期余火量将无法蓄存，那便做用该年枯季用火的需要.从另一圆里，也不妨瞅做当仅有多年库容时，枯火年组前一年（歉火年）之枯火期的缺火将无法赢得谦脚.果此，除了均衡年际间火量变更的多年库容中，还必须有均衡年内变更所需的年库容，那二部分合起去才是所需的总安排库容.多年安排火库的年库容，应由连绝枯火年组前一年的火文情况决断.很明隐，选做估计年的那个年份，其年去火量不该小于年用火量.果为如果小于年用火量，则该年将成为连绝枯火年组的组成部分，需要由多年库容去补充其缺累的火量.共时，所选估计年的年径流量也不该太大.果为年径流量大的较歉年份，普遍其枯火期的火量也较大，用它去估计，将会得出偏偏小的年库容，那对付供火去道是不仄安的.由此可知，思量到最不利的情况，采用年径流量等于年用火量的年份去估计年库容是比较符合的.估计年的径流年内调配，直交做用到年库容的大小.若从仄安的角度出收，应当采用最不利的调配.然而是，正在连绝枯火年组的前一年，正佳逢到年径流量是不缺火年份中的最小值，而径流年内调配又是最不利的那种情况，无疑是很少的.果此，普遍认为采用多年仄稳情况下的径流年内调配去估计年库容较为合理.由此可睹，选出年径流量等于年用火量的年份，而径流年内调配采与多年仄稳的调配情况，对付那样的年用时历列表法举止真足年安排估计，得到的安排库容即为所供的年库容.该当注意的是，火库正在本量使用中是不存留截然分启的那二部分库容的，那不过安排估计中的认为区分.而且，将有包管率观念的V多战不包管率观念的V年相加所得的V兴，已经正在一定程度上得去了包管率的精确观念.至于变动用火多年安排估计的数理统计法，读者可参阅有闭博著，限于篇幅，不再做介绍.。
百图断面CAD-第十三章 水库库容计算(一)
第十三章水库库容计算传统计算水库库容的方法是算等高线面积法，但实际中，常常一个水库有不止一个盆地，因而同一高程有多条等高线；有时，由于绘图的原因，每条等高线并不完整。
因此，等高线面积法计算库容，工作量大，容易出错，现介绍另外二种计算水库库容的方式，这两种方法均符合积分原理，因而结果正确，达到精度要求。
第一节断面法水库库容计算一、利用扫描地形图进行库容计算步骤1、利用image命令把扫描地形图贴到CAD中。
2、对扫描地形图进行放缩处理，使图中1个单位长度代表实际的1米。
3、在地形图上用多段线（pline）画出库区（若水库上游库区不确定，库区范围可以扩大），构成一封闭多边形，在封闭多边形的大致中间部位绘制一条直轴线，line或pline均可。
4、地形图批量切剖面点选菜单“平面”-->“平面图批量切剖面”-->“三角网法封闭区域批量切剖面”，出现对话框，一般设剖面间距为10米或20米，核选处理autoCAD 高程点和处理南方CASS高程点选项，点确定按钮后，软件会在地形图上绘制出断面位置线。
原来的扫描地形图相当于底图，用户用肉眼可看出底图上断面位置线附近的等高线或高程点的标高，需用户在断面位置线上补充绘制（编造）若干平面高程点（有绘制编造平面高程点菜单），补充编造高程点完毕，再一次在地形图批量切剖面，核选处理autoCAD 高程点和处理南方CASS 高程点选项，生成横断面数据文件。
5、用记事本打开横断面数据文件，可以对每个断面的左右两端进行加高延长（代表水库大坝加高），也可用断面工具下的“横断成果左右加点延长”批量处理。
6、点菜单“断面法水库库容计算”，选择第5步处理过的横断面数据文件，该步操作结束，生成水库库容成果文件和断面面积校核表。
其中水库库容成果文件的内容大致如下：7、点选菜单“横断模板” “绘制库容曲线或任意二维曲线”，在对话框中选择第6步生成水库库容成果文件，绘制库容图。
二、利用数字化三维地形图进行库容计算1、打开测量地形图，在地形图上用多段线（pline）画出库区（若水库上游库区不确定，库区范围可以扩大），构成一封闭多边形，在封闭多边形的大致中间部位绘制一条直轴线，line或pline均可。
水库水位及库容简单记忆
死水位=死库容，（死水位-库底）
防洪限制水位，水库汛期允许兴利的上限水位
正常蓄水位=兴利库容（正常蓄水位-死水位），
防洪高水位，为保护下游达到的坝前最高水位，防洪库容（防洪高水位-防洪限制水位）
结合库容，（正常蓄水位-防洪限制水位）
设计洪水位：达到大坝的设计洪水在坝前的最高水位，水库正常运行的最高水位，挡水建筑物稳定计算的依据。
拦洪库容（设计洪水位-防洪限制水位）
校核洪水位：达到大坝的校核洪水在坝前的最高水位，非正常工作，是大坝高程及安全校核的依据。
调洪库容（校核洪水位-防洪限制水位）、总库容（校核洪水位-库底）。
水库库容测量及计算的技术研究
水库库容测量及计算的技术研究- 水文＆水资源[关键词]水库库容;测量;计算;技术研究近年来,我国各大中城市都面临饮用水资源缺乏的问题。
水库作为人类蓄水发电、灌溉和防洪调度等的重要设施,发挥着越来越大的作用,并取得了巨大的效益和经济效益。
水库库容是水库调度的重要参数,其精度直接到水库的防洪安全与蓄水兴利。
但由于兴建水库时的库容测量方法和计算方法都较落后,并且随着时间的推移大量的淤泥沉淀和水库本身引起的局部地形变化。
老的库容数据在精度和现时性上都无法满足城市建设的需要。
本文在传统水库库容测量基础上,依靠高精度GPS(Global Positioning System,简称GPS)定位和直接测深技术相结合,对七台河库区水下地形进行了测量,并提出了根据三角形构网方法,利用“三角柱”的水柱体积获得库容的新见解,经实际运用,取得了满意效果。
一、常规库容确定1.断面法。
其库区容量的计算模型为:式中:Vi、Li为第i个断面到第i+1个断面间的库容和距离;n为分段个数;Si、m、d、hi分别为第i个断面的面积、测点个数、点间距和每个测点的深度测量值。
采用断面法虽然操作简单,但受前提假设的制约,精度难以保证。
2.等高线法。
先求每条等高线与坝轴线所围成的面积,然后计算每两条相邻等高线的体积,其总和即是库容。
A1,A2,…,An+1依次为各条等高线所围成的面积,h为等高距;设第一条等高线与第二条等高线间的高差为h′,第n条等高线(最低一条等高线)与库底最低点间的高差为h″,则各层体积为:这种方法只适用于水下地貌较规整的水库,或者精度不高的库容概算,对于水下微地貌较多并未经修整的大型水库,这种计算方法就不能满足要求了。
二、高精度水下地形测量技术1.水下地形测量所谓水下地形测量,就是利用测量仪器来确定水底点的三维坐标的过程。
随着GPS技术的迅速发展,水下地形测量方法取得了很大的进展。
水下地形测量技术已定型于采用GPS获取平面坐标,测深仪获取深度数据的基本模式。
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图4.3.8 水库的淹没面积
2018/9/20
图4.3.8 水库的淹没面积
2018/9/20 工程测量 3
• 计算库容一般用等高线 法。 • 先求出图4.3.8中阴影部 分各条等高线所围成的 面积，然后计算各相邻 两等高线之间的体积， 其总和即18/9/20 工程测量 4
• 设S1为淹没线高程的等高线 所围成的面积，S2、S3、 ……Sn、Sn+1 为淹没线以下 各等高线所围成的面积，
当的方法和工具量算。
– 用地形横断面图量算的精度较低，适用于小型水库或大 中型水库的概算。 – 以中小比例尺地形图作为量算库容的资料，精度较高， 适用于大中型水库。
2018/9/20 工程测量 2
• 进行水库设计时，如坝 的溢洪道高程已定，就 可以确定水库的淹没面 积，如图4.3.8中的阴 影部分，淹没面积以下 的蓄水量（体积）即为 水库的库容。
水库库容计算
• 水库的蓄水量称为库容 量，即水库蓄水位面以 下的容积。简称库容。 • 在水文学中，水库库容
可分为总库容、设计库
容、正常库容、调洪库 容、校核库容、调节库 容、兴利库容、重复库 容。
2018/9/20 工程测量 1
• 水库库容以ｍ3为库容的基本计算单位，在实用上
以亿ｍ3为单位。
• 水库库容可以根据地形横断面图或地形图，采用适
V1 1 ( S1 S 2 ) h 2 1 V2 ( S 2 S 3 ) h 2 Vn
…………………………
V V1 V2 ...... Vn Vn
图4.3.8 水库的淹没面积
2018/9/20 工程测量
1 ( S n S n 1 ) h 2 1 Vn S n 1 h （库底体积） 2
S 1 S 1 S2 ...... n 1 h Sn 1h 2 3 2
5
• 其中Sn+1为最低一根等高 线所围成的面积，h为等高 距，h′为最低一根等高线 与库底的高差。 • 如果溢洪道高程不等于地 形图某一等高线高程时， 就要根据溢洪道高程用内 插法求出水库淹没线，然 后计算库容。 • 注意：这时水库淹没线与 其下的第一根等高线之间 的高差不等于等高距。