第三章调洪计算
兴利调节和调洪计算
3
坝址处水位库容曲线 900 890 880 Ｍ） 870 水位（ 860 850 840 830 0 50 100 150 200 250 300
库容 Ｖ（ 万 Ｍ３）
Z--V
图 3-1 坝址处水位库容曲线
表 3-2 下游水位流量关系曲线表 流量（m3/s） 0.034 6.476 35.086 97.176 186.474 301.071 418.859 579.097 780.621 1006.926 1296.975 1658.601 2037.915 2504.804 3006.694 3541.83 水位（m） 833.5 834 834.5 835 835.5 836 836.5 837 837.5 838 838.5 839 839.5 840 840.5 841
3
水位 （m） 878.00 880.00 882.00 884.00 886.00 888.00 890.00 892.00 894.00 8 127.14 140.36 153.74 167.22 180.90 195.25 209.58 224.13 238.99
4108.708 4706.021 5332.619 5987.49 6669.732 7383.354 8121.021 8880.793 9661.767 10463.11
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
调洪计算课程设计心得
调洪计算课程设计心得一、课程目标知识目标：通过对调洪计算的学习，使学生掌握水库调洪的基本原理，理解调洪计算的数学模型和关键参数，掌握调洪计算的步骤和方法。
具体包括：1）了解水库调洪的意义和作用；2）掌握水库调洪的基本概念和参数；3）掌握调洪计算的常用方法。
技能目标：培养学生运用数学模型解决实际问题的能力，提高学生运用调洪计算方法分析和解决水库调洪问题的能力。
具体包括：1）能够运用所学知识建立调洪计算的数学模型；2）能够根据实际情况选择合适的调洪计算方法；3）能够熟练运用计算工具进行调洪计算。
情感态度价值观目标：激发学生对水利工程建设的兴趣，培养学生的环保意识和水资源保护意识，使学生在学习过程中形成科学、严谨的学习态度。
具体包括：1）增强学生对水利工程重要性的认识；2）培养学生关注水资源保护和生态环境的观念；3）培养学生团结协作、积极探索的精神。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标旨在使学生在掌握调洪计算基本知识的基础上，提高解决实际问题的能力，同时培养他们的情感态度和价值观。
通过具体的学习成果分解，教师可针对不同学生进行有针对性的教学设计和评估，确保课程目标的实现。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括水库调洪的基本原理、数学模型和计算方法。
具体安排如下：1. 水库调洪的基本原理- 水库调洪的意义和作用- 水库调洪的基本概念：洪水、设计洪水、调洪库容等- 水库调洪的制约因素2. 调洪计算的数学模型- 水库调洪的连续方程- 水库调洪的动力方程- 水库调洪的水位流量关系3. 调洪计算方法- 水库调洪的传统方法：静态调洪、动态调洪- 水库调洪的数值方法：差分法、有限元法等- 调洪计算软件的应用教学进度安排：第1周：水库调洪的基本原理第2周：调洪计算的数学模型第3周：调洪计算的传统方法第4周：调洪计算的数值方法及软件应用教学内容与教材关联性说明：本教学内容参照教材《水利计算》第3章“水库调洪计算”相关内容进行组织，确保了科学性和系统性。
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
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。
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第三章调洪计算
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。
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V
2
、q
2
就是第二时段的V
1
、q
1
，于是可重复以上
步骤连续进行计算，直到求出结果。
调洪计算结果整理
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
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=,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
左岸排沙底孔：双孔口尺寸×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
3
g 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；
H—堰上总水头，m；
g—重力加速度，取。
.
W—工作门孔口面积（m2）；
4. 排沙隧洞流量计算公式如下：
W
Q-
g
=μ（3-5）
(
H
)
2h
式中：W—工作门孔口面积，m2；
H—孔口底以以上水头
h—孔口高度；
μ—流量系数，本设计取。
5. 泄洪洞流量计算公式如下：
W
=μ（3-6）
g
Q-
)
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。
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
18451380065550
18501765090412349
185219340102323456
185421450120904651
185522400127345276
185623690141796112
1860288901922410745
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
库水堰上溢洪溢洪道泄洪泄洪洞排沙排沙底总泄流
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(m
³
/s)
q/2
(m³
/s)
V/△t+q/2
(m³/s)
1854212145000
21900450162 18552222400950342
229501500540 185623236902240
2425028001008 185724248903440
2565042001512
1858
25261604710
268805430
185926275706120
281606710
186027288907440
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)
055791854
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=s,从库水位与泄流量关系曲线可得出
Z设=。
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)
07200 1172207210
从图表可以得出Z
=，q m=s.
校
根据以上调洪演算得设计洪水位为,校核洪水位为。
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：
表，3-10水库水位与下泄流量关系
1860
22125273
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
表3-12，水库q-(V/△t)+(q/2 )辅助线计算表格（(△t=1h )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)
1854162145000
219004501250 18551722400950
229501500 185618236902240
242502800
185719248903440
256504200
185820261604710
268805430
18592127570612017000
281606710
186022288907440
表3-13，水库q-(V/△t)+(q/2 )辅助线
表3-14，水库半图解法设计洪水流量调洪计算表
水库半图解法设计洪水位调洪计算表
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
表3-15，水库半图解法校核洪水流量调洪计算表
根据3-15调洪计算表格得出水库校核洪水位Z
=：
校
因此比较两个方案，方案二较合理。
最终水库设计洪水位为,校核洪水
位为.。