水库调节计算
水库兴利调节计算
第十一章 水库兴利调节第一节 水库及其特性一、水库特性曲线水库就是指在河道、山谷等处修建水坝等挡水建筑物形成蓄集水得人工湖泊。
水库得作用就是拦蓄洪水,调节河川天然径流与集中落差。
一般地说,坝筑得越高,水库得容积(简称库容)就越大。
但在不同得河流上,即使坝高相同，其库容相差也很大，这主要就是因为库区内得地形不同造成得。
如库区内地形开阔,则库容较大;如为一峡谷,则库容较小。
此外,河流得坡降对库容大小也有影响，坡降小得库容较大,坡降大得库容较小。
根据库区河谷形状,水库有河道型与湖泊型两种。
一般把用来反映水库地形特征得曲线称为水库特性曲线。
它包括水库水位~面积关系曲线与水库水位~容积关系曲线,简称为水库面积曲线与水库容积曲线,就是最主要得水库特性资料。
(一)水库面积曲线水库面积曲线就是指水库蓄水位与相应水面面积得关系曲线。
水库得水面面积随水位得变化而变化。
库区形状与河道坡度不同,水库水位与水面面积得关系也不尽相同。
面积曲线反映了水库地形得特性。
绘制水库面积曲线时,一般可根据 l/10 000～ l/50 ０0比例尺得库区地形图,用求积仪(或按比例尺数方格)计算不同等高线与坝轴线所围成得水库得面积（高程得间隔可用 l,2或5 m)，然后以水位为纵座标，以水库面积为横坐标，点绘出水位~面积关系曲线,如图２-１所示。
图2-1 水库面积特性曲线绘法示意(二)水库容积曲线水库容积曲线也称为水库库容曲线。
它就是水库面积曲线得积分曲线,即库水位与累积容积得关系曲线。
其绘制方法就是:首先将水库面积曲线中得水位分层,其次,自河底向上逐层计算各相邻高程之间得容积。
Z (m )１２△△0水面面积（１06 m２)水库容积(10６ｍ3)图2-2水库容积特性与面积特性1-水库面积特性；２－水库容积特性假设水库形状为梯形台,则各分层间容积计算公式为:(2-１）式中:——相邻高程间库容（m3)；、——相邻两高程得水库水面面积(m2）;——高程间距（ｍ)。
“水库调洪演算的原理和方法”教案讲义
2、蓄泄方程
qf(V) 或q ~ V
Z(m)
0
Z~q洞
Z~q溢
H H0
q溢M1BH3/2
q洞M2H01/2
溢洪 q(m3/s) 道
q~H Z ~V q~f(V)
泄洪 洞
方程不是显式，无法直接求解
三、水库调洪计算方法
1、列表试算法
（1）由Z~V曲线、泄流计算公式推求q~V曲线。
（2）推求水库下泄流量过程线q~t。
• 二、无闸溢洪道水库的防洪计算 • (一)下游无防洪要求时 • (1)拟定方案；(2)调洪计算；(3)计算坝高；
(4)计算各方案的投资(5)选定方案
• (二)下游有防洪要求
• 在防洪水利计算中需要考虑下游安全泄量的要求， 分别对枢纽标准与下游防洪标准的洪水进行调洪计 要。具体的步骤是：
• (1)假定不同的溢洪道宽度B方案。
• 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。
（4）推求Vm、V调、Zm。
V调=Vm-V汛限
q~V
qmax
Vm
Z~V
Zm
列表试算法小结：
洪水过程线 起始条件
q~V曲线的绘制←Z~V q~t曲线的推求←试算
qm的推求←绘图 Zm、Vm推求←查图（表）
第十三章 水库洪水调节及计算
推求出水库的出流过程、最大下泄流量、特征库容和相
应的特征洪水位。
作用：拦蓄洪水，削减洪峰，延长泄洪时间，使下
10
泄流量能安全通过下游河道。
第十三章 水库防洪计算
一、水库的调洪作用
无闸门控制时，
水库的调洪作用
防洪限 制水位
11
第十三章 水库防洪计算
表1 洪水过程线 (P=1%)
时间 t/h 0 1 2 3 4 5 6 7
流量 /(m3/s) 5.0
30.3
55.5
37.5
25.2
15.0
6.7
5.0
表2 水库特性曲线 库水位 H/m 140 140.5 325 141 350 141.5 375 142 400 142.5 143 425 455 库容 /(104m3) 305
17
第十一章 水库洪水调节及计算
三、水库调洪计算的基本方法
水库的调洪计算，就是逐时段求解方程组：
Q1 Q2 q1 q2 t t V2 V1(1) 2 2
q f (V )
21 134.9
1869.1 -126.7 1624.3 -328.3 1180.8 -388.8
第十一章 水库洪水调节及计算
三、水库调洪计算的基本方法
Q(m3/s)
1000 800 600 400 200 0 0 8
Q~t q~t
16 24 32 40 48 56 64
t(h)
22
第十一章 水库洪水调节及计算
一、水库的调洪作用
有闸门控制时， 水库的调洪作用
q兴
胸墙 闸门
q允
Z堰
多年调节水库的计算有时历法和概率法
第二章 > 第六节 年调节水库兴利调节计算
三、年调节水库兴利调节计算典型年法：
设计水平年 → 设计供水过程
历史来水资料 → 排频计算 → 频率曲线（如图）→ 实际代表年
设计保证率 → 查求Q设
同倍比放大 设计枯水年
计算设计V兴
Q
同频率放大
适用条件： a、无资料或资料不足的地区； b、精度要求不高时，如初步规划阶段。
土木水电学院
第二章 > 第四节 水库的水量损失
第四节 水库的水量损失
一、水库的蒸发损失 因兴建水库后，原有的陆面变成水面后增加
的蒸发损失。
W 1000 (E水 E陆 )FV
E水 E皿
E陆 E0 P0 R0
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第二章 > 第四节 水库的水量损失
二、水库的渗漏损失 (1)经过能透水的坝身以及闸门、水轮机等的渗 漏； (2)通过坝址及坝的两翼的渗漏； (3)通过库底渗向地下透水层或库外的渗漏。 渗漏系数：以一年或一月的渗漏损失相当于水 库蓄水容积的一定百分数计，估算采用如下初 步数值： (1)水文地质条件优良：0%-10%/年或0%-1%/月 (2)透水条件中等： 10%-20%/年或1%-1.5%/月 (3)水文地质条件差：20%-40%/年或1.5%-3%/月
V沙,总 TV沙,年
V沙,年
0W0 m (1 p)
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第二章 > 第五节 水库设计死水位的选择
三、保证水电站最低水头要求 死水位决定水电站的最低水头。死水位愈
高，电站出力愈大。同时死水位过高，会减少 水库的兴利库容，降低水库的调节能力。 四、其他要求
水产任务：养鱼对水深和水面的需求。 气候寒冷地区：结冰厚度。 水库生态需求。 应是上述计算中的最大值。
水库调洪计算的原理与方法
水库调洪计算的原理与方法水库调洪是一种技术，主要是指调整水库的洪水量，以满足作业要求，消除洪水灾害，保护人民生产生活及水库安全。
水库调洪分为调整水库水位、调节出口流量和水库池底淤积等，主要包括：水库蓄水量的调整、水库运行模式的选择、水库溢洪道的应用、调节建筑物的安排及水库排洪效果评价等。
1、水库调洪原理水库调洪的原理是将水位在一定条件下，得以调节水库调节范围内的洪水，从而满足调度要求。
也就是说，水库洪水量的变化可以通过调整水位来实现。
因此，水位是水库调度的主要操作变量，也是水库调度及调洪的重要依据。
2、水库调洪计算水库调洪计算是根据调度要求确定的调节范围，运用水位曲线的求和及其他理论计算，求得水位、储量和流量三者间的最佳分配，以满足调度要求的洪水量调节原理及方法，以确定具体的调洪计算方法。
调洪计算的常用方法有基于水位-洪水量曲线求和的调节法、基于储量曲线求和的调节法、组合求和法等多种。
（1）水位-洪水量曲线求和调节法水位-洪水量曲线求和调节法是指，根据水库水位-洪水量关系曲线，确定调节范围内的水位，以调节水库洪水量。
这种方法基本上是从水位起调洪，特别适用于急洪库。
(2)储量曲线求和调节法储量曲线求和调节法是指，根据水库的储量曲线，确定调节范围内的储量，以调节水库洪水量。
这种方法主要从水库储量起调洪，特别适用于慢洪库。
(3)组合求和调节法组合求和调节法是指，将储量曲线求和调节法和水位-洪水量曲线求和调节法的方法。
组合求和调节法将水位及储量作为两个独立的变量，分别求极值，实现最佳调节效果。
3、水库调洪的优缺点水库调洪的优点在于：（1）大大降低水库的洪水灾害，大大减少人民的损失；（2）水位得到有效的控制，以满足人民的要求；（3）水库洪水量可以通过调整水位来实现。
同样，水库调洪也有一定的缺点，例如：（1）很难预测水库洪水量变化；（2）调洪后的水位会有一定的波动；（3）若水位变化幅度过大，会影响鱼类的繁殖；（4）若水位变化幅度过大，会导致水质变差等。
水库多年调节的实用计算公式
水库多年调节的实用计算公式
水库多年调节是控制水库水量、可再生能源发电和灌溉的有效控制方式。
它对确保电力设备正常运行至关重要。
有效的水库多年调节可以最大限度地利用水库的可用水资源，保证水资源的多功能安全和可持续利用，减少由水库高低水位产生的不利影响，有效控制水库水位过高、过低及持续渠道的水量，改善水库的利用效益。
通常，水库多年调节是指对水库水位，排放，发电和灌溉等水资源进行综合考虑和控制，以量化水资源效益。
一般来说，水库多年调节涉及水库设计特征和服务水库的用水情况以及气候波动因素和水资源发电和灌溉的活动。
其中水库设计特征包括库容、水深、坝高、导流通道等；服务水库的用水情况包括水库发电、灌溉、供水等；气候波动因素和水资源发电和灌溉活动包括汛期、泄水量配置、发电量配置等。
根据上述要素，水库多年调节一般采用两种主要方法：一是水文模型和模拟数值模型；二是水库多年调节的实用计算公式。
水文模型可以根据水文参数进行多年调节模拟，水库多年调节的实用计算公式是根据许多试验数据综合研究而得出的易于运用的水文计算公式，介于上述两种方法之间。
它是以多年调节的水库水位、发电量和排放量的变化趋势为基
础的，其具体计算公式为：Q=α*h^β，其中Q表示每次利用水库水量，h表示水库水位，α和β是实验结果得出的系数。
水库多年调节计算公式是调节水库水位、排放水量和发电量的有效工具，它可以根据水库水位变化而发挥更大作用。
它精准地描述了水源量和水库水位之间的关系，从而对确保水资源的安全及多功能利用有所裨益。
水库兴利调节计算项目一
皖南青弋江上游于1970年建成以发电为主的陈村水库，为满足灌溉用水需求，自2002年起对水库进行改造，使之成为具有年调节性能的综合性水库。
要求：
（1）用时历列表法不计损失推求该水库的兴利库容和正常蓄水位。
（2）用时历列表法计入损失推求该水库的兴利库容和正常蓄水位。
已知条件与计算步骤：
一、根据水库的地形图，量得水库水位Z与面积F之间的关系，列入附表1-1，绘制Z~F关系曲线和Z~V关系曲线。
附表1-1陈村水库Z~F关系曲线表
水位（m）
97
110
115
120
125
130
135
140
145
150
155
面积(106m2)
0
54
102
206
328
401
479
587
719
925
1081
水位（m）
6.8
5.3
7.17Biblioteka 69.38.310.4
9.8
9.7
9.8
8.8
7.1
100
四、对水库进行兴利调节计算
陈村水库的90%设计枯水年天然来水流量已经使用频率计算和同频率法计算获得，用水过程通过水文调查获得，列入附表1-3，资料系按照调节年度给出。
附表1-3陈村水库上游90%枯水年设计来水与用水
时段（月）
3、本项目练习占最终课程成绩的10%，请认真对待，如有抄袭痕迹，抄袭者与被抄袭者一同扣分。
项目二年调节水库水电站保证出力以及保证电能计算
一、资料
1、以发电为主的某年调节水库水电站，设计保证率为P=90%，水库正常蓄水位为133.0m，死水位为110.0m，水库水位库容关系，下游水位流量关系见附表2-1
水库兴利调节计算
水库兴利调节计算水库兴利调节是指根据水库的调节性能和特点，进行水源配置、调节计划和调度措施的科学研究和实践。
通过合理调控水库的入库和出库水量，达到平衡供需，保障水库调节功能发挥最大作用的目的。
本文将对水库兴利调节的计算进行详细介绍。
水库兴利调节的计算主要涉及两个方面，即水库的水量平衡计算和水库出库流量计算。
水量平衡计算是指通过对水库入库和出库流量的计算，来确定水库的调节水量，以及分析水库的各项水文指标，包括库容、蓄水率、调节能力等。
而水库出库流量计算则是根据水库的调节需求和出库流量限制，确定出库的水量和方式。
首先，进行水库的水量平衡计算。
水库的水量平衡计算是通过对入库和出库流量进行逐日计算，得到水库每天的调节水量和水位变化情况。
在计算水库的入库流量时，需要考虑水库流域的降水量、径流量以及外界的引入和排放等因素，可以根据历史数据和水文模型来估算。
对于长期水量平衡计算，还需考虑蒸发量的影响，可以根据蒸发量的计算公式和相关参考资料进行计算。
在计算水库的出库流量时，除了考虑水库的放水需求外，还需要考虑水库的出口闸门开度、闸门流量特性以及附近河道的输送能力等因素，可以通过水力分析和模拟计算来确定。
其次，进行水库的出库流量计算。
水库的出库流量计算是根据水库的调节需求和出库限制，确定出库的水量和方式。
根据水库的调节需求，可以确定相应的出库流量。
出库流量的计算可以根据水库的闸门流量特性、闸门开度以及水库的蓄水量和蓄水位来确定。
同时，出库流量还应满足一定的限制条件，包括河道的输送能力、水位要求、环境保护等。
可以借助水利工程的渠化模型和流量计算模型进行计算和评估，以确定合理的出库流量。
同时，还需考虑水库的安全性和经济性，通过对水库各项指标的分析和评估，来确保水库的调节效益和安全可靠性。
最后，对水库运行方案进行评估和优化。
对水库的兴利调节计算结果进行分析和评估，对水库的调节性能和水文指标进行优化和调整，以提高水库的调节能力和效益。
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其他部门需水
一、兴利用水及综合需水图
各用水部门需水及综合需水图 (a)工业及民用给水;(b)航运放水;(c)灌溉需水;(d)年综合需水
一、兴利用水及综合需水图
二、水资源综合利用实例分析
发电
水保 水资源 综合利用 供水
渔业
防洪
航运
灌溉
三、水库的水量损失
（一）水库的蒸发损失 由陆面面积变为水面面积所增加的额外蒸发量。
四、其他用水部门对死水位的要求
要求： 掌握淤积水位和淤积库容的计算方法， 掌握死水位和死库容的确定方法。
一、根据淤积要求确定死水位和死库容
Z死 = Z淤 + 管底超高 + 引水管外径 + 管顶安全超高
Z – V 曲线
V死
二、根据灌溉要求确定死水位
Z死 = Z渠 + D内/2 + H最小 + iL
一、兴利计算原理
兴利调节目的：提高枯水期的供水量，以满足各用水部门 的需要。因此，必须按兴利要求来调节径流。
兴利调节原理：水量平衡原理 △W来 – △W出 = (Q来 – Q出) △t = △W
△W来 – △W用 – △W损 – △W弃 = △W = △V = V末 – V初
二、年调节水库的运行情况
三、水库的水量损失
（二）渗漏损失
（1）经过能透水的坝身以及闸门、水轮机等的渗透。 （2）通过坝基及大坝两翼的渗漏。 （3）通过库底向较低的透水层及库外的渗漏。
生产实际中，常根据水文地质情况，定出一些经验 性的数据，作为估算渗漏损失的依据，例如，以1年或1 月的渗漏损失相当于水库蓄水容积的一定百分数来估算。
三、根据用水要求确定兴利库容
1. 不计损失的列表计算
[例6-3] 南方某水库灌溉设计标准采用p=80%，已知灌溉面积为 3万亩，用水量分析计算成果填于表6-3第③栏。经水文分析计 算出设计年来水量Wp=1895万m3，其年内分配列入表6-3第②栏， V死 =84万m3。用不计入损失列表计算，求水库的兴利库容和时 段末的蓄水库容。
定方法。
一、水库特性曲线
什么是水库？
水库是指在河道、山谷等处修建水坝等挡水建筑物形成的蓄集
水的人工湖泊。水库的容积与库区内的地形及河流的坡降有关。
一、水库特性曲线
1. 水库的作用
拦蓄洪水:除害 调节河川天然径流：兴利 集中落差：发电
2. 水库的分类
河道型：河流的坡降较陡 湖泊型：库区内的地形平坦，开阔
Ch6
§6.5
水库兴利调节计算
年调节水库兴利调节计算
本节内容提要
内容：
一、兴利计算原理 二、年调节水库的运行情况
三、根据用水要求确定兴利库容
四、根据兴利库容确定调节流量
要求： 掌握年调节计算原理及用计入损失列表法 计算兴利库容，确定正常蓄水位的方法。
兴利调节任务
已 知 设 计 保 证 率 的 来 水 量
(一) 一次运用
水库在调节周期内只有一次连续蓄水、供水的情况，叫做 水库一次运用，如图所示，图中W1为余水量，W2为缺水量，且 W1≥W2，此时所需的水库兴利调节库容V兴=W2。
二、年调节水库的运行情况
(二) 两次运用
当水库在一个调节周期内连续供水、蓄水有二次时，叫做水库二次运用， 如图所示，假设第一次运用余水量为W1，缺水量为W2；第二次运用余水量为 W3，缺水量为W4。此时调节库容的确定可分为下列几种情况：
解: (1)计算W来-W用。
(2)求调节年的总来水量、总用水量和总余水量。 (3)求时段累积余亏水量。 (4)求不计失时的兴利库容。 (5)求时段末蓄水库容。
表 某 水 库 不 计 损 失 的 年 调 节 库 容 计 算
6-3
C=
三、根据用水要求确定兴利库容
2. 计入损失的列表计算 计入损失的列表计算在不计损失的列表计算基础上进行。 不考虑损失近似求得各时段的蓄水库容 求出水库各时段的损失水量
(1)当W1>W2，W3>W4时，表明 两次运用之间无水量联系，此 时V兴=max{ W2，W4}。
(2)当W1>W2，W3<W4，W3<W2 时，表明两次运用之间有水量 联系，V兴= W2+ W4-W3。 (3)当W1>W2，W2<W3<W4时， 表明两次运用之间有水量联 系，此时V兴=W4。
二、年调节水库的运行情况
期供水量之不足，为跨年 度的调节。
二、兴利调节分类
设计枯水年 设计代表年 设计平水年 设计丰水年
P = P设 P = 50% P = 1－P设
Ch6
水库兴利调节计算
§6.2 水库特性
本节内容提要
内容： 一、水库特性曲线 二、水库特征水位和库容 要求：
掌握水库特性曲线的绘制方法，熟悉水
库的特征水位和库容，了解水库死水位的确
（3）水库的年蒸发损失量: E 水 E 1205 523 682(mm)
（4）水库的各月蒸发损失量: 表6-2 某水库蒸发损失计算表
月 份 月损失百分比 （%） 蒸发损失（mm） 1 3.09 21 2 3.82 26 3 6.88 47 4 8.52 58 5 11.8 80 6 14.21 97 7 13.05 89 8 13.3 91 9 9.82 67 10 7.61 52 11 4.69 32 12 3.21 22 全年 100 682
一、水库的调节作用
天然来水
生产、 矛盾 生活用水
调节
作用：调蓄水量 抬高水位 改变天然径流过程
一、水库的调节作用
径流调节：
按人们的需要，利用水库控制并在时间或地区上重新分配径 流，称为径流调节。其作用是协调来水与用水在时间分配上和地 区分布上的矛盾，以及统一协调各用水部门需求之间的矛盾。
兴利调节：
Ch6
水库兴利调节计算
§6.1 概述
§6.2 水库特性
§6.3 兴利用水与水库水量损失 §6.4 水库死水位的确定 §6.5 年调节水库兴利调节计算
Ch6
水库兴利调节计算
§6.1 概述
本节内容提要
内容：
一、水库的调节作用
二、兴利调节分类 三、设计代表年 要求：
熟悉径流调节的基本概念，了解兴利调
节的分类及设计代表年的选取。
三点法：
V ( Fi Fi Fi 1 Fi 1 )Z / 3
V Vi
i 1
n
一、水库特性曲线
一、水库特性曲线
4. 静库容与动库容
静水位
静库容：
入库流量为零时，水库水面是 水平的。
动库容：
有一定入库流量(水流有一定 流速)时，则水库水面从坝址 起沿程上溯的回水曲线并非水 平，静库容相应的坝前水位水 平线以上与洪水的实际水面线 之间包含的楔形库容称为动库 容。
二、水库特征水位和库容
Ch6
§6.3
水库兴利调节计算
兴利用水与水库水量损失
本节内容提要
内容：
一、兴利用水及综合需水图 二、水资源综合利用实例分析
三、水库的水量损失
要求： 掌握水库蒸发、渗漏损失的计算方法。
一、兴利用水及综合需水图
民用水 给水 工业用水 农业灌溉用水
兴利用水
水利发电用水 航运用水
Z渠——渠首设计控制高程 i，L——引水管坡度和长度 D内——引水管内径 H最小——渠道设计流量的最小水头
三、根据水利发电要求确定死水位
灌溉结合发电的水库，死水位的选择要考虑保证 水电站水轮机组所需要的最低水头和最佳消落深度， 以利于发出较多的电能和出力。
四、其他用水部门对死水位的要求
水产养殖 库区航运 库区环境卫生
（1）不计损失时 V兴 = W月调T供﹣∑W供来 W月调=（ ∑W供来+ V兴 ）/ T供 （2）计入损失时 V兴 = W月调T供+ ∑△W供损﹣∑W供来 W月调=（ ∑W供来﹣ ∑△W供损+ V兴 ）/ T供
四、根据兴利库容确定调节流量
将水库时段损失水量作为增加的用水量，重新进行调节计算
求得计入损失所需的兴利库容
三、根据用水要求确定兴利库容
2. 计入损失的列表计算
[例6-4] 资料同例6-3，水库特性曲线如图6-4。水库的蒸发损失 分析成果见表6-2，库区水文地质条件较好，渗漏损失按时段蓄 水库容的0.6%估算，要求计算计入损失的兴利库容，并查算相 应的正常蓄水位。
3. 水库特性曲线
反映水库地形特征的曲线称为水库特性曲线。 它包括 水库水位～面积关系曲线，简称为水库面积曲线， 水库水位～容积关系曲线，简称为水库容积曲线。
一、水库特性曲线
（1）水库水位～面积关系曲线
一、水库特性曲线
（2）水库水位～容积关系曲线
梯形法：
ΔV = ( Fi + Fi+1 )ΔZ/2
为兴利而提高枯水径流的水量调节。
防洪调节：
为削减洪峰流量，利用水库拦蓄洪水，以消除或减轻 下游洪涝灾害的调节。
二、兴利调节分类
调节周期： 库空 （死水位） 库满 （正常蓄水位） 调节周期 兴利调节： （一）日调节和周调节 β<2%～3% （二）年调节 （三）多年调节
3%～5%≤β<20%～25% β>30%～50%
库空 （死水位）
二、兴利调节分类
（一）日调节和周调节 为短周期调节，一般用于发电水库。
二、兴利调节分类
（二）年调节
完全年调节
不完全年调节
常为以灌溉为主的 水库。将丰水期的多余
水量存蓄在水库中，供
枯水期用。
二、兴利调节分类
（三）多年调节
常为以灌溉为主的水 库。将丰水年的多余水量
拦蓄在水库中，补充枯水
解: (1)不计损失近似求各时段的蓄水库容。