介绍几种简易水库调洪演算方法
调洪演算报告
调洪演算报告一、引言调洪演算是指利用数学模型和计算机技术对洪水进行模拟和预测的过程。
它是现代水利工程中非常重要的一项技术，能够帮助水利部门预测洪水的发生及其对河流、湖泊等水域的影响，为防洪工作提供科学依据。
本报告将介绍调洪演算的基本原理、方法和应用，并对其在实际工程中的应用进行案例分析。
二、调洪演算的原理和方法1. 数学模型调洪演算主要依靠数学模型来描述洪水的传播过程。
常用的数学模型有水动力模型、水质模型和沉积模型等。
水动力模型用于模拟洪水的传播过程，水质模型用于模拟洪水对水质的影响，沉积模型用于模拟洪水沿河道的泥沙运动过程。
这些数学模型基于流体力学原理和质量守恒原理，通过求解偏微分方程组得到洪水的水位、流速和泥沙浓度等参数。
2. 数据采集和处理调洪演算需要大量的实测数据来进行模拟和预测。
这些数据包括雨量、水位、流量、泥沙浓度等。
数据采集可以通过自动气象站、水文站和水质监测站等设备来实现。
采集到的数据需要经过处理和校正，以保证数据的准确性和可靠性。
3. 模型参数的确定数学模型中有许多参数需要通过实测或估计来确定。
这些参数包括水动力模型中的水力半径、河床粗糙度系数等，水质模型中的污染物扩散系数、沉积模型中的沉积速率等。
确定这些参数的方法有试验室实测、现场观测、文献资料归纳等。
4. 模拟和预测在确定了数学模型和模型参数后，可以利用计算机进行模拟和预测。
模拟过程是根据已有的数据和模型参数，对洪水的传播过程进行数值计算，得到洪水的水位、流速和泥沙浓度等参数。
预测过程是在模拟的基础上，预测未来一段时间内的洪水情况，以便采取相应的防洪措施。
三、调洪演算的应用案例1. 洪水预警调洪演算可以提供洪水的预测结果，帮助水利部门及时发布洪水预警信息，提醒周边居民采取防洪措施，减少人员和财产损失。
2. 洪水调度调洪演算可以模拟不同调度方案对洪水传播的影响，帮助水利部门制定合理的调度方案，最大限度地减少洪水对下游地区的影响。
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
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、采用列表试算法进行调洪演算：1) 确定水库蓄泄关系a) 确定库容曲线：根据给定的库容曲线表绘制水库的库容曲线如图2-1图2-1水库库容曲线b) 确定水库泄流公式 根据堰流泄流能力：2302H g mB Q =式中： m —— 流量系数，本工程取0.35； B —— 堰顶净宽，55.0m ； g —— 重力加速度，取29.81gm s ；H0—— 堰顶水头，考虑坝前行进流速水头较小，取H0=H 。
则水库泄流能力公式可确定为：23(27.85）Zo Zt Q -=式中： Zt 为当前水库水位 Zo 为正常高水位（溢流堰堰顶高程），本地取167.3m 。
c) 确定蓄泄关系 i. 确定一组水库库容V(I)，I=1,2……m ； ii. 对V(I)，据库容曲线查得库水位Z （I ），据2）计算对应的泄流能力q （i ）； iii. 对应一组V~q ，确定蓄泄关系，如图2—2。
图2-2 水库蓄泄关系图2)列表进行调洪演算a)试算程序调洪演算原理i.对t时段计算，水库初始需水量V(t-1)由上一时段给出；ii.假设qt，则可计算出该时段的水库需水量V(t)，从蓄泄关系上差得qt’；iii.比较qt与qt’，若|qt-qt’|<ξ1，则t=t+1，否则重新假设qt，令t=t；iv.当算至水库|Z(t)- Zo|<ξ2时，终止计算。
b)计算表格i.设计频率为P=5.0%的计算结果如表2-1：表2-1 频率为P=5.0%的调洪演算计算结果图2-3 频率为P=5.0%的调洪演算计算图ii.设计频率为P=3.33%的计算结果如表2-2；表2-2 频率为P=3.33%的调洪演算计算结果图2-4 频率为P=3.33%的调洪演算计算图iii.设计频率为P=0.33%的计算结果如表2-3；表2-3 频率为P=0.33%的调洪演算计算结果来水、泄流及水位过程线图2-4：表2-5 频率为P=0.33%的调洪演算计算结果c)调洪演算计算结果如表2-6表2-6 列表法调洪演算结果31)拟定工作图a)确定Z—q关系线，见列表法进行调洪演算；b)确定（V/△t±q/2）—q关系线；i.确定一组水库库容V(I)，I=1,2……m；ii.对V(I)，据库容曲线查得库水位Z（I），据2）计算对应的泄流能力q（i），并计算V（i）/△t+q(i)/2；iii.对应一组V（i）~Z(i)~ V（i）/△t+q(i)/2~ V（i）/△t-q(i)/2，确定各相各关系。
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。
第十三章 水库洪水调节及计算
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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 )
1.水量平衡方程
Q1 Q2 q1 q2 t t V2 V1 V 2 2
2.蓄泄方程
q f (V )
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第十一章 水库洪水调节及计算
二、水库调洪计算的原理
2.蓄泄方程
(1) 溢洪道
3/2 q M1BH0
(2) 泄洪洞
q M 2 H 0
为调洪方便常绘制蓄泄曲线 q f (V )
V2 t
q2 2
Q1 Q2 2
( ) q1
V1 t q1 2
V t q 2
单辅助曲线
q f( )
24
第十一章 单辅助线法求解示意图 水库洪水调节及计算
三、水库调洪计算的基本方法
步骤：
q V q f ( (1) 由水库蓄泄关系绘制单辅助曲线 t 2) ；
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
三、水库调洪计算的基本方法
优点：概念清楚，是一种最基本、用途较广的水库调洪演
算方法，不管溢洪道是否设闸门和计算时段是否固定均 可使用。 缺点：很麻烦，工作量较大，所以人们比较喜欢用半图解 法。
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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介绍几种简易水库调洪演算方法
简易水库调洪演算方法是处理水利工程施工过程中形成的调度计算问题中非常重要的一步，它也是水利工程施工工程质量检验的主要内容。
目前，简易水库调洪演算方法有许多，这
些方法在设计中的应用也逐渐增多。
首先，均片法是常用的一种简易水库调洪演算方法。
它是将水库水位分成若干平行片，以规定的水位节点为界，每片水位都称为均片。
接着，采用等流线法，按当前水位和规定水位，求出每均片洪量，再把构成每均片的洪量相加，就得到最终的总洪量。
其次，还有梯形法和角坐标法。
梯形法是将水位分成多个梯形，由每个梯形的两条边找到
它的洪量，把每个梯形的洪量相加求得最终的总洪量。
而角坐标法是用变当量的曲率半径
和角坐标曲线等方法，求出洪量积分，最后再得出总洪量。
此外，还有多参数插值法和临界水位指定法。
多参数插值法是采用当前水库中水位、流量
数据，构建和重构在流量-水位曲线上的曲线拟合表达式，通过按规定的目标水位及其对
应的洪量而得出最终的总洪量。
而临界水位指定法是利用洪水实测资料，把洪水流量计算为相应的水位，及时调整放洪法，以达到洪水实测资料中出现的临界水位。
简易水库调洪演算方法在施工中应用越来越广泛，它们极大地避免了人为算法计算中发生的错误，使洪水调度能更加准确地进行。