四库联合调洪演算研究
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。
调洪演算 (2)
调洪演算
1. 确定洪水标准
(1)若水库不需承担下游防洪任务，则应按水工建筑物本身的防 洪安全要求选定防洪标准。 （2）若水库要承担下游防洪任务，则除了要选定水工建筑物的设 计标准外，还要选定下游防护对象的防洪标准，即防护对象所应 抗御的设计洪水频率。防护对象的防洪标准，应根据防护对象的 重要性、历次洪灾情况及对政治、经济的影响，结合防护对象和 防洪工程的具体条件，并征求有关方面的意见。
300～ 200
200～ 100
调洪演算
1.确定洪水标准
根据某一次典型洪水过程线，按照确定好的洪水标准， 采用同频率放大法或同倍比放大法即可得到所需要的 洪水过程线。
调洪演算
2.确定泄洪方案
混凝土坝：坝身泄水、河岸式溢洪道、泄洪隧洞 土石坝：河岸式溢洪道或泄洪隧洞
还应根据任务书考虑排砂和排冰等建筑物，考虑放空要求
河岸式溢洪道或泄洪隧洞还应根据任务书考虑排砂和排冰等建筑物考虑放空要求河岸式溢洪道或泄洪隧洞还应根据任务书考虑排砂和排冰等建筑物考虑放空要求一般情况下应首先考虑比较经济泄洪能力大的表孔为主要泄洪设施为满足非常情况需要大型水库都要设置有放空水库的底孔一般情况下应首先考虑比较经济泄洪能力大的表孔为主要泄洪设施为满足非常情况需要大型水库都要设置有放空水库的底孔调洪演算3
规范：中华人民共和国行业标准《水利水电工程等级 划分及洪水标准》SL252-2000
调洪演算
1.确定洪水标准
表1 水利水电工程分等指标源自防洪治涝灌溉 供水 发电
工程等 别
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
工程规 模
水库库
容 （108m3）
保护城镇 及工矿企 业的重要
调洪演算解析解法
（ １ ）
ＤＭ
＿ ＝ －
通 过偏 差 的 平 方 和 为 最 小 条 件
：
＝０ ， Ｄ Ｍ ＝０
，
０
式中 ： ， 为时段入库流量 （ ｍ ３ ／ ｓ ） ； ｑ为下泄 流量 （ ｍ ３ ／ ｓ ） ； Ｗ
（ ２ ）
ＯＣ
根据以下方程式求 出 ａ ， ｂ ， Ｃ ：
∑ ・ ａ ＋∑ ３ ・ ｂ ＋ ∑ ２ ・ ｃ ＝∑ ２ ∑ ・ 。 ＋∑ ・ ６ ＋ ∑Ｗ ・ ｃ ：∑ Ｗ ∑ ・ 。 ＋∑ Ｗ ｉ ・ ｂ ＋ ｎ ・ ｃ ：∑ ｑ
值拟合 。
２ 调洪演算解析解 法
调 洪 演 算 计算 方 程 如 下 ：
令： Ｍ＝∑ ［ ｑ 一 ’ （ ＋ ｂ ｗ ＋ ｃ ） ］
｛ ． ， ＿ ｑ
ｑ＝Ｉ 厂 （ Ｗ）
为蓄水量（ ｍ ３ ） ； ｔ 为时问（ Ｓ ） ， 若假 设 ：
ｑ： ａ ｗ ＋ ６ ＋ｃ
ｇ ／（ ｍ ３ ／ ｓ ） ０ ． ０ ４ ６ ． ５ １ ２ ７ ． ６ ２ ３ ２ ． ２ ３ ５ ６ ． ０ ４ ９ ６ ． ０ ６ ５ ０ ． ０ ８ １ ８ ． ０
・
２１ ・
陈起 红 ：调洪演算解析解法
分２ 种 方案 ，方案 １ 采用库水位 ５ ９ ． ９ ８ ～６ ３ ． ５ ０ｍ整段拟 合 ，方 案 ２采 用 ５ ９ ． ９ ８—６ １ ． ５ ０ ｍ和 ６ １ ． ５～６ ３ ． ５ ０ ｍ两段 拟 合 。各个方案计算成果见表 ２ 。 调洪计算成果见表 ３ 。
ｇ
￣ ／ｂ ＋４ ０ （ ， 一ｃ ）
—— —
ｚ ／ ｍ
表 １ 不 同水 位蓄 水量 和下 泄流量 表
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。
调洪演算
参莴工程3.1 设计洪水与校核洪水A河洪水由于暴雨集中，强度大，加之两岸地形较陡。
因而水情变化具有山区特性。
洪水历时短，涨落急剧，来势凶猛，洪峰、洪量相对较小，经常泛滥成灾。
从历史洪水调查及实测资料统计分析，A河较大洪水发生时间均在7～8月份，有时9月上旬也有发生，因此汛期定为每年7月1日～9月10日。
对可利用的水文系列年限经过综合考虑分析，根据SL252—2000《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》的规定，选取设计洪峰流量Ｑ设＝24800m3/s（ｐ＝0.1%），校核洪峰流量Ｑ较＝34500m3/s（ｐ＝0.01％）。
表3-1 山区、丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物洪水标准表3-2 A河S水库最近的实测洪峰分析成果表3-3 典型洪水过程表（单位：m3/s）由资料知P=0.01%时，最大洪峰为34500m3/s.将资料中典型洪水过程线按同倍比放大法推求校核洪水过程线如下：表3-4 校核情况下的洪水过程线由P=0.1%时，最大洪峰为24800m3/s，将典型洪水过程线按同倍比放大法推求设计洪水过程线如下:表3-5 设计情况下的洪水过程线3.3 调洪演算3.3.1 基本资料根据工程的泥沙和水位资料：多年平均含沙量：201万吨，实测最大含沙量：151万吨；正常蓄水位：▽96.6m ，防洪限制水位：▽77.8m ，死水位：▽70m ，工程开发的主要目的和任务、现状，拟定泄水建筑物型式为坝顶表孔和泄洪底孔。
水库Z ～V 如表5所示：表3-6 坝址水位-库容关系曲线表P=0.01%时，最大洪峰为34500m 3/s. P=0.1%时，最大洪峰为24800万m 3/s 。
3.3.2 演算原理依据《水能规划》所给的水库洪水调节计算原理，采用水量平衡方程式：tV tV V q q Q Q q Q ∆∆=∆-=+-+=-122121)(21)(21，式中：21,Q Q ——分别为计算时段初，末的入库流量（s m /3）；Q——计算时段中的平均入库流量（s m /3），它等于12()/2Q Q +；21,q q ——分别为计算时段初、末的下泄流量（s m /3）； q——计算时段中的平均下泄量（s m /3），即q =12()/2q q +；21,V V ——分别为计算时段初、末水库的蓄水量（3m ）； V ∆——为12V V 和的之差；t∆——计算时段，一般取1～6小时，需化为秒数。
调洪演算说明书
水库调洪演算系统说明书(Storo)1概述水库调洪演算原理比较简单，但是计算过程却十分繁琐复杂。
首先，设计洪水过程每一时段的调洪演算都需经过反复的假定、试算，计算工作量很大；其次，计算溢洪道的下泄流量也是相当繁琐的，以最简单的无坎宽顶堰为例，其流量系数要分直角形翼墙进口、八字形翼墙进口、圆弧形翼墙进口三种形式，分别根据B b ;B b 和θtg ;b r 和Bb (b 为闸孔净宽，B 为进水渠宽，θ为八字形翼墙收缩角，r 为圆弧形翼墙的圆弧半径)查表计算确定，其侧收缩系数则要根据过流孔数、单孔净宽、墩头形式、堰顶水头来计算确定；最后，还要整理计算结果，绘制调洪演算曲线。
上述工作不仅消耗设计人员大量的精力，而且要求设计人员具有丰富的水利计算和水力学计算方面的专业知识。
本计算系统storo 通过编制周到的计算程序、提供简捷明了的操作界面并利用成熟的商业绘图软件作为输出平台，让计算机来完成上述繁琐复杂的调洪演算工作，计算机操作人员不必具备水利计算和水力学计算方面的专业知识。
2调洪计算原理调洪演算的核心是水量平衡方程。
其基本含义是：在某一时段Δt 内，入库水量减去库水量，应等于该时段内水库增加或减少的蓄水量。
用方程来表示就是1221212/)(2/)(V V t Q Q t Q Q a a -=⨯+-⨯+ (1.2.1)式中 Q a1，Q a2---时段t 始末的入库流量Q 1，Q 2 ---时段t 始末的出库流量V 1，V 2 ---时段t 始末的水库蓄水量T ---计算时段入库流量过程Q a～T是已知的，出库流量Q～T曲线未知，但是可以先假设一个q作为初始流量进行计算。
水库的正常水位对应的蓄水量也是已知的，计算时通过假设的q，算出V2，然后用水库的Z～V曲线（库水位～库容曲线）及泄水工程的泄水能力综合得出的库容泄水曲线来插值，得到Q’，再代回计算V2。
这样不断试算，直到两个量满足精度要求。
这样再将该时段末的量做为下一时段初的对应的量，进行同样计算，就可以得到每一时段对应的泄量，从而得到出库流量曲线。
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。
调洪演算的基本步骤
调洪演算的基本步骤调洪演算是一种用于预测洪水的方法，通过模拟洪水过程，预测洪水的发展趋势和可能影响的范围，以帮助人们做出有效的防洪措施。
下面将介绍调洪演算的基本步骤。
第一步，收集数据。
调洪演算需要大量的数据来进行模拟计算，包括雨量、水位、地形、土壤类型等。
这些数据可以通过气象台、水文站等多种途径获取。
数据的准确性和完整性对于调洪演算的结果影响很大，因此在收集数据时需要注意数据的来源和质量。
第二步，建立模型。
在进行调洪演算之前，需要建立一个洪水模型，模拟洪水的传播过程。
洪水模型可以是基于物理原理的数学模型，也可以是基于统计方法的经验模型。
建立模型时需要考虑地区的特点和实际情况，选择合适的模型参数和模拟方法。
第三步，确定边界条件。
在进行模拟计算时，需要确定模型的边界条件，包括输入的雨量和水位数据，以及模型的输出要求。
边界条件的确定对于模拟结果的准确性和可靠性至关重要，需要结合历史洪水事件和实测数据来确定。
第四步，进行模拟计算。
在模型建立和边界条件确定之后，可以进行调洪演算的模拟计算。
模拟计算的过程是将输入的数据输入到模型中，通过模型的计算和迭代，得到洪水的传播过程和可能的影响范围。
模拟计算需要考虑不同的情景和参数，进行多次试算，以获得多种可能的结果。
第五步，分析结果。
在模拟计算完成后，需要对结果进行分析和评估。
可以对洪水的发展趋势、峰值水位、洪水面积等进行评估，评估结果可以用于制定洪水预警和防洪措施。
同时，还需要对模型的可靠性和误差进行评估，以提高模拟结果的准确性。
第六步，制定防洪措施。
根据调洪演算的结果和分析，可以制定相应的防洪措施。
这些措施可以包括加固堤坝、开展疏浚工程、建设排水系统等，以减少洪水对人们生活和财产的影响。
第七步，监测和预警。
在实施防洪措施后，需要进行洪水的监测和预警。
可以通过水文站、遥感技术等手段，及时获取洪水的信息，并向相关部门和居民发布预警，以提前做好防洪准备。
以上就是调洪演算的基本步骤。
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四库联合调洪演算研究
摘要：珠海市供水北系统中凤凰山水库、坑尾水库、正坑水库和大镜山水库通
过平底隧洞连通，形成四库连通的水库群，进行防洪安全分析时就存在四库联合
调洪演算问题。
本文结合各水库特点，提出了进行联合调洪演算是的基本水量平
衡方程，并提出了调洪演算的基本计算流程，为建立珠海供水北系统实时水情监
控系统扫清了主要技术障碍。
关键词：供水系统；调洪演算；四库联合；防洪安全
1 基本情况介绍
珠海供水北系统水库群是为珠海市区供水的骨干蓄水水源，其与供水南系统
相连通，共同构成珠海粤澳供水工程系统。
珠海供水北系统共有5个水库，分别
为凤凰山水库，坑尾水库，正坑水库，大镜山水库和梅溪水库。
梅溪水库溢洪道
下泄洪水直接流入大镜山水库。
大镜山水库、凤凰山水库、坑尾水库和正坑水库
则通过三段输水隧洞连通，其中，凤凰山水库~坑尾水库之间的1#隧洞、大镜山
水库~正坑水库之间的3#隧洞没有闸门控制，可通过连通隧洞自由过流；坑尾水
库~正坑水库之间的2#隧洞在靠近坑尾水库出口一侧设有闸门。
珠海供水北系统水库群连接情况见图1所示。
注：计算过程中，时段末水位需保证在水位区间内。
图2 坑尾水库和正坑水库联合调洪演算计算流程图
4 计算成果
根据设计暴雨计算各水库的设计洪水，梅溪水库溢洪道下泄洪水直接汇入大镜山水库，
与大镜山水库设计洪水叠加后成为入库流量。
由于连通隧洞的衔接，大镜山水库与正坑水库、坑尾水库和凤凰山水库形成四库联调的
水库群系统。
按照四库联合调洪演算方法进行计算，首先拟定起调水位为18.59m。
在进行调洪演算时，凤凰山水库最大下泄控制流量为60m3/s；坑尾水库和正坑水库为开敞式溢流坝，洪水自由下泄；大镜山水库在遭遇100年一遇洪水标准（含）以下时最大下泄流量为100m3/s，遭遇
100年一遇洪水标准以上且超过防洪高水位（100年一遇洪水位）时闸门敞开自由下泄。
对凤凰山水库、坑尾水库、正坑水库和大镜山水库进行四库联合调洪演算，结果如表1
所示。
6 结语
按照四库联合调洪演算，充分考虑了实际情况，准确判断了连通隧洞的过流量，使得成
果更为合理。
可判断目前珠海供水北系统的防洪安全是有保障的，为工程管理和水库群调度提供了可靠依据。
由于隧洞连通，提高了正坑水库和坑尾水库的防洪能力。
因此，通过修建连通隧洞，将珠海供水北系统中的水库群连通起来，不仅提高了供水的可靠性，充分发挥了正坑水库和坑尾水库的供水中继作用，而且也提升了水库群的防洪安全性，今后可进一步挖掘水库群的蓄水潜能。
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