水库调洪计算的数值解法及其程序
第三章水库洪水调节及计算演示教学
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)
3.3 水库调洪计算的基本方法
一、列表试算法 在水利规划中，常需根据水工建筑物的设计标
准或下游防洪标准，按工程水文中所介绍的方法， 去推求设计洪水流量过程线。 已知：入库洪水过程及下游允许水库下泄的最大流量
水库汛期防洪限制水位 泄洪建筑物的型式和尺寸
推求：下泄洪水过程线 拦蓄洪水的库容和水库水位的变化
计算步骤
（1）由已知的水库水位容积关系曲线V=f (Z)和泄流建筑物方 案，用水力学公式求出下泄流量与库容的关系曲线q=f(V)；
（2）选取合适的计算时段△t，以秒为计算单位；
（3）决定开始计算的时刻和此时刻的V1、q1值，然后列表计 算。计算过程中，对每一计算时段的V2、q2值都要进行试 算；先假定一个q2值，根据水量平衡方程求出V2,然后按此 V2值在q~V曲线上查出q2值，若与假定的q2不相等，则要 重新假定一个q2值，重复上述试算过程，直至两者相等或 很接近为止。这样多次演算求得的q2、V2值就是下一时段 的q1、V1值，可依据此值进行下一时段的试算。
（4）将计算结果绘制成曲线，供查阅。
二、水库调洪计算的半图解法 水量平衡方程
Q 1Q 2(V 1q1） V 2q2 2 t 2 t 2
洪水调节计算方法
洪水调节计算方法
洪水调节计算可是个很重要的事儿呢。
有一种简单的方法叫静库容法。
就好比把水库当成一个大盆子，洪水来了就往盆子里装。
这个方法假设水库的水面是水平的，只考虑水库的库容和进出库的水量关系。
计算的时候，就看进来多少水，出去多少水，然后算出水库里水位的变化。
比如说，入库洪水流量是一个数值，出库流量如果是个固定的值，那两者的差值就是水库里水量增加或者减少的速度啦，根据这个就能算出不同时间水库的水位情况呢。
还有动库容法哦。
这就比静库容法复杂一点啦。
因为它考虑到了水库里的水不是像静库容法里那样完全水平的，水面是有坡度的。
就像你看河流里的水，它不是平平整整的。
动库容法在计算的时候，要考虑到这个坡度对库容的影响。
这就需要更多的测量数据啦，像不同位置的水深啊之类的。
另外，还有水量平衡法。
这个就像是在算家里的收支账一样。
把水库看成一个整体，进来的水就是收入，出去的水就是支出。
在一段时间内，入库水量减去出库水量，就等于水库里水量的变化量。
如果入库的洪水忽大忽小，出库流量也跟着调整，那通过这个方法就能很好地算出每个时段水库的水量情况，从而知道水位的变化情况。
不管是哪种方法，都是科学家们经过很多研究才得出来的，它们在防洪减灾方面可起着超级大的作用哦。
C-2 水库调洪演算的数值解程序
Ｃ－２ 水库调洪演算的数值解程序作者 张校正（新疆水利厅 ）一、程序功能已知水库的水位--水面面积关系，洪水量过程线，对于每一种调洪方案（包括泄流条件、调洪方式、泄水建筑物参数）由调洪起始水位依次计算，直至洪水过程结束，计算机输出各时段末之水位、泄洪洞流量、溢洪道流量、水库出库总流量等。
并用彩色曲线绘制洪水过程线、泄洪过程线和水库水位变化线。
二、算法简介1，水库水量平衡分方程的数值解：水库水量平衡微分方程：q Q dt dZ f -=式中: f=f(z) 水库水面面积，是水位z 的函数；Z=Z(t) 水位，是时间t 的函数；Q=Q(t) 入库流量，是时间t 的函数；Q=q(z) 出库流量，是水位z 的函数。
将上式移项，并定义调洪函数)()()(),(z f Z q t Q Z t F -=则得 ⎪⎩⎪⎨⎧==00)(),(Z t Z Z t F dt dZ 这是一个一阶常微分方程的初值问题。
应用定步长的龙格－库塔方法求解。
其公式为：)22(6143211K K K K Z Z n n ++++=-式中： )()()(),(111111------⨯=⨯=n n n n n Z f Z q t Q T Z t F T K)21()2()2()2,2(11111112K Z f K Z q T t Q T K Z T t F T K n n n n n ++-+⨯=++⨯=----- )2()2()2()2,2(212112113K Z f K Z q T t Q T K Z T t F T K n n n n n ++-+⨯=++⨯=----- )()()(),(3131314K Z f K Z q t Q T K Z t F T K n n n n n ++-⨯=+⨯=---T 为洪水流量时段间隔；n=1,2,……,J2，泄流量公式：当泄水建筑物为深孔时，)(2111111A C Z g B A M q --=式中：M 1 流量系数；A 1 泄流孔口高；B 1 泄流孔口宽；Z 水位；C 1 泄流孔口底槛高程。
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。
洪水调节调洪演算列表法和图解法
调洪演算计算说明书一、 相关资料中包水利枢纽工程是三等工程，溢洪道设计洪水标准为五十年一遇（P=2%）至一百年一遇（P=1%）,校核洪水标准为千年一遇（P=0.1%）.二、基本原理1.泄水建筑物尺寸：溢洪道堰顶高程519m ，采用3孔86m m ⨯(宽⨯高)的弧形门控制。
由2/302q H g m nb ⋅=ε （其中侧收缩系数ε=0.92,n 为所开孔数, 流量系数m=0.48，单孔堰顶宽度b=8m ，g=9.812/m s ,堰顶水头0H =水位Z-堰顶高程,。
不计流速水头。
） 计算出下泄流量2.设计洪水来临时，用左右2孔泄洪；校核洪水来临时，用3孔泄洪。
3.基本计算公式为：()()()t V V q q Q Q ∆-=+-+/2/2/122121式中： Q 1, Q 2--分别为计算时段初、末的入库流量，m 3/s ； v 1，v 2--分别为计算时段初、末水库的蓄水量，m 3 ； q 1，q 2--分别为计算时段初、末的下泄流量，m 3/s ； t ∆--计算时段，一般取1小时。
4.下游安全泄量及起调水位该水利枢纽没有下游防洪要求，一般在洪水来临时，水库将预泄库水至水库防洪限制水位，以便有足够的库容蓄洪或滞洪。
防洪限制水位是水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位，则调洪计算从水位525.3m 起调。
5.水库运行方式根据题目分析，本工程采用3孔溢洪道泄洪，设计洪水来临时，用左右2孔泄洪；校核洪水来临时，用3孔泄洪。
在洪水期间洪水来临时，先用闸门控制下泄流量q 并使其等于洪水来水量Q，使水库水位保持在防洪限制水位525.3m不变；当洪水来水量Q继续增大时，闸门逐渐打开；当闸门达到全开后，就不再用闸门控制，下泄流量q随水库水位z 的升高而增大，流态为自由流态，情况与无闸门控制一样。
6.计算方法：先决定开始计算时刻和此时的q1、V1,然后假定下泄流量q2值，再由计算V2值，再查q-V表得出q2’值,水量平衡方程()()()t-+2/2/=+/VV-qqQ∆Q211122比较q2和q2’，若二者基本相等，则假定正确，否则重新试算，直到大致相等为止，依次计算下去。
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
水库双辅助曲线调洪演算计算程序
钮，其黄色填充
段序号、时段长
击“调洪演算”
水标准下的调洪
不能有空格或负
下方程的形式：
q 每项都与 q 有 2
Q1 Q2 q1 q 2 V2 V1 2 2 t t
Q1 Q2 q q2 t 1 t V2 V1 2 2
即：(
V2 q 2 V q V q ) Q1 2 ( 1 1 ) 式中两个括号内都包括两项 、 每项都与 q 有 2 t t 2 t 2
关，最后一个式子的两个括号内的数据可写成如下两个函数式：
V q q f1 t 2 V q q f2 t 2
V q q f1 t 2 V q q f2 t 2
助曲线法原理,
。
（米） 、下泄流量
水库调洪演算程序说明
1．编制原理及适用范围。本程序系依据《工程水文学》双辅助曲线法原理, 利用 Excel VBA 编制而成，适用于水库无闸控制溢洪道调洪演算。 2．程序应用。首先在调洪辅助曲线计算表中输入水库水位（米） 、下泄流量 （立米/秒） 、库容（万立米）数据后，单击“计算辅助曲线”按钮，其黄色填充 区的数据自动计算。其次，激活调洪演算计算表，在表中输入时段序号、时段长 （小时） 、来水流量（立米/秒） ，此数据即为洪水过程线数据，单击“调洪演算” 按钮，其黄色填充区数据自动计算，下泄流量最大值即为设计洪水标准下的调洪 下泄流量。 注：数据输入必须是英文状态下的有效数值，数据输入区内不能有空格或负 数，否则程序报错不予计算。 3．双辅助线法调洪演算原理。 双辅助线法的解算原理也是水库水量平衡方程，只须改变一下方程的形式： 可写成：
调洪计算计算的基本方法可修改全文
目录
一、水库调洪计的作用
二、水库调洪计算基本公式 三、水库调洪计算试算法
一、水库调洪作用
• （一）水库洪水调节的定义
• 水库通过对洪水的拦蓄、滞留，使洪水过程变形，洪峰流量减 小，洪水历时延长
• （二）水库洪水调节的目的
• 在已拟泄洪建筑物、已确定防汛限制水位（起调水位）的条件 下，用给定的入库过程，推求水库的泄流过程、库水位过程及 相应的最大下泄流量、最高调洪水位及调洪库容；
• （三）水库洪水调节的任务
• 在已拟泄洪建筑物、已确定防汛限制水位（起调水位）的条件 下，用给定的入库过程，推求水库的泄流过程、库水位过程及 相应的最大下泄流量、最高调洪水位及调洪库容∆ ；
头屯河水库溢洪道，溢洪堰
头屯河水库泄洪洞
石门子水库溢洪道
石门子水库泄洪洞，冲沙洞
夹河子水库溢洪道
二、水库调洪作用
qt+1=(q''t+1+q)/2,
（一）、按规定出力调节计算简算法
6.水库调洪计算试算法 例1：
时刻 时段长 Q
q
V
Z
t
(H) m3/s m3/s 104m3 m
0
10
10
247 116
12 12 140
24 12 710
36 12 279
38 2 250
48 10 131
6.水库调洪计算试算法
36 12 279 494.5 21.37 240 172.5 7.45 279.18 118.2
38 2 250 264.5
1.9 250 245 1.76 279.32 118.2
48 10 131 190.5 6.86 230 240 8.64 277.54 118.1