水利工程管理——水庫(kù)控制運(yùn)用

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1、 教??? 學(xué)??? 內(nèi)??? 容 板書或旁注 第二章?? 水庫(kù)控制運(yùn)用 第一節(jié)?? 概述 一、任務(wù)和工作內(nèi)容 1、任務(wù)：就是根據(jù)水庫(kù)工程承擔(dān)的水利任務(wù)、河川徑流情況以及 國(guó)民部門的用水要求，利用水庫(kù)的調(diào)蓄能力，在保證水庫(kù)樞紐安全的 前提下，指定合理的水庫(kù)運(yùn)用方案，有計(jì)劃地對(duì)入水庫(kù)天然徑流進(jìn)行 控制蓄泄，最大限度的發(fā)揮水資源的綜合效益。水庫(kù)控制運(yùn)用是水庫(kù) 工程運(yùn)行管理的中心環(huán)節(jié)。合理的水庫(kù)控制運(yùn)用，還有助于工程的管 理，保持工程的完整，延長(zhǎng)水工建筑物的使用年限。 1、工作內(nèi)容：擬定各項(xiàng)水利任務(wù)的控制運(yùn)用方式；編制水庫(kù)調(diào)度規(guī)程、水庫(kù)調(diào)度圖、當(dāng)年調(diào)度計(jì)劃；制定面臨時(shí)段（月、

2、旬）水庫(kù)蓄泄方案；進(jìn)行水庫(kù)水量調(diào)度運(yùn)用實(shí)時(shí)操作等。 二、運(yùn)用指標(biāo)和基本資料： （一）、水庫(kù)的主要技術(shù)指標(biāo)：上級(jí)批準(zhǔn)或有關(guān)協(xié)議文件確定的校核洪水位、設(shè)計(jì)洪水位、防洪高水位、汛期限制水位、正常蓄水位、綜合利用下限水位、死水位、庫(kù)土地征用和遷安高程、下游防洪系統(tǒng)的安全標(biāo)準(zhǔn)，城市生活和工業(yè)用水量、農(nóng)牧業(yè)供水量、水電廠保證出力等。 （二）、基本資料：水庫(kù)控制運(yùn)用組織與實(shí)施的基礎(chǔ)，必須充分重視。水庫(kù)控制運(yùn)用的基本資料是逐步積累的，從規(guī)劃設(shè)計(jì)階段開始，對(duì)有關(guān)的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收文件及竣工圖紙均需收集并存檔。進(jìn)入運(yùn)行階段后，更要注意積累，務(wù)必把有關(guān)文件的歷史資料及現(xiàn)狀搞得十分清楚，才有助于搞好水庫(kù)控制運(yùn)用

3、工作。 1、自然地理和水文氣象資料 2、水庫(kù)特性資料： （1）、水庫(kù)的面積、容積特性曲線。 （2）、水庫(kù)各特性水位及相應(yīng)庫(kù)容。 （3）、水庫(kù)樞紐建筑物的組成、基本尺寸，以及泄水建筑物的泄流曲線等。 3、水庫(kù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、任務(wù)及效益情況 4、水庫(kù)工程的質(zhì)量 三、工作制度： 1、汛前工作制度 2、汛期工作制度 3、汛后的工作制度 ? ? 教??? 學(xué)? ??內(nèi)??? 容 板書或旁注 第二節(jié)? 水庫(kù)防洪運(yùn)用 任務(wù)：根據(jù)規(guī)劃設(shè)計(jì)確定或上級(jí)主管部門核定的水庫(kù)安全標(biāo)準(zhǔn)和下游防護(hù)對(duì)象的防洪標(biāo)準(zhǔn)，防洪調(diào)度方式及各防洪特征水位對(duì)入庫(kù)洪水進(jìn)行調(diào)蓄，保障大壩和下游防洪安全。遇超標(biāo)準(zhǔn)洪

4、水，應(yīng)力求保大壩安全并盡量減輕下游的洪水災(zāi)害。 水庫(kù)防洪運(yùn)用的原則是：①在保證大壩安全的前提下，按下游防洪需要對(duì)洪水進(jìn)行調(diào)蓄；②水庫(kù)與下游河道堤防和分，滯洪區(qū)防洪體系聯(lián)合運(yùn)用，充分發(fā)揮水庫(kù)的調(diào)洪作用；③防洪調(diào)度方式的判別條件要簡(jiǎn)明易行，在實(shí)時(shí)調(diào)度中對(duì)各種可能影響泄洪的因素要有足夠的估計(jì)；④汛期防洪限制水位以上的防洪庫(kù)容的調(diào)度運(yùn)用，應(yīng)根據(jù)各級(jí)防汛指揮部門的調(diào)度權(quán)限，實(shí)行分級(jí)調(diào)度。 一、水庫(kù)防洪調(diào)度圖的繪制和應(yīng)用 作用： 1）解決水庫(kù)蓄洪與泄洪的矛盾，即正確處理下游防洪安全與水庫(kù)防洪安全的矛盾； 2）解決水庫(kù)防洪安全與興利蓄水的矛盾； 1、水庫(kù)防洪調(diào)度圖的基本形式 2、分期汛期限

5、制水位的確定 1）洪水分期（見表2-1） 表2－1某水庫(kù)日降雨量大于50mm的次數(shù)統(tǒng)計(jì)表 月 六 七 八 九 旬 上 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 次數(shù) 0 2 3 6 11 8 9 12 9 5 3 2 洪水分期 ? 初汛期 主汛期 尾汛期 ? ? 教??? 學(xué)??? 內(nèi)??? 容 板書或旁注 2）推求汛期分期防洪限制水位Z限，大體上有兩種途徑： （1）各分期采用不同的防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 （2）各分期采用相同的防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 【例2－1】某年調(diào)節(jié)水庫(kù)，百年一遇設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線資料列入表2

6、－3中①、②欄，水位庫(kù)容關(guān)系與q = f (v) 關(guān)系曲線如表2－2，或點(diǎn)繪成Z～q關(guān)系曲線見圖2－2中的1線。水庫(kù)溢洪道為無(wú)閘門控制的實(shí)用堰，堰寬70m，堰頂高程與正常蓄水位59．98m齊平。當(dāng)Z允=62．52m，水庫(kù)溢洪道自由泄流時(shí)，試用調(diào)洪逆運(yùn)算法推求相應(yīng)于Z允的防洪限制水位Z限。 ? 表2－2某水庫(kù) q = f (v) 關(guān)系曲線表 水庫(kù)水位Z（m） 59．98 60．5 61．0 61．5 62．0 62．5 63．0 63．5 64．0 64．5 總庫(kù)容V（萬(wàn)m3） 1296 1460 1621 1800 1980 2180 2378

7、2598 2817 3000 堰上水頭h（m） 0 0．52 1．02 1．52 2．02 2．52 3．02 3．52 4．02 4．52 下泄流q（m3/s） 0 46．5 127．6 232．2 256 496 650 818 999 1191 解：（1）計(jì)算并繪制調(diào)洪輔助曲線見圖2－3。曲線圖中2線為Z～關(guān)系曲線， 3線為Z～關(guān)系曲線，具體計(jì)算見《工程水文學(xué)》。 （2）應(yīng)用輔助曲線，由Z允開始作調(diào)洪逆運(yùn)算求Z限，如表2－3，其計(jì)算步驟： 1）若水庫(kù)Z允= 62．52m，相應(yīng)的q允=588 m3/s。因在q允時(shí)庫(kù)水位最高，且入庫(kù)流量

8、等于出庫(kù)流量，故應(yīng)將Z允填寫在⑦欄中q允與相近的時(shí)段，即（6～7）時(shí)段。庫(kù)水位（6～7）時(shí)段達(dá)到Z允，因此，從（6～7）時(shí)段末庫(kù)水位為62．52m開始逆運(yùn)算。 ? ? 教??? 學(xué)??? 內(nèi)??? 容 旁注 2）逆運(yùn)算的公式，為水量平衡方程式 。式中V1、q1和V2、q2分別表示時(shí)段初和時(shí)段末的蓄水量和泄流量，為該時(shí)段的平均入庫(kù)流量。其方法：由Z允=62．52m，查Z ～曲線，得=6318 m3/s，填在⑤欄（6～7）時(shí)段；由=6318－574=5744(m3/s)，得時(shí)段初的值，填在⑥欄；由＝5744(m3/s)，在Z～曲線上查得時(shí)段初的庫(kù)水位Z1=62．45m，填寫入⑦欄。 ?

9、 表2－3某水庫(kù)推求防洪限制水位的調(diào)洪逆運(yùn)算表（自由泄流）P=1% 時(shí)間t (h) 流量Q （m3/s） 時(shí)段Δt (1h) 平均流量 （m3/s） （時(shí)段末）(m3/s) （時(shí)段初）(m3/s) 庫(kù)水位Z（時(shí)段初）(m) ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 10 9 8 0 162 326 9~10 8~9 7~8 81 244 409 ? ? ? 7 6 5 492 656 820 6~7 5~6 4~5 574 738 903 6318 6250 6030 5744 5512 5127 (6

10、2．52)62．45 62．25 61．85 4 3 2 986 1150 770 3~4 2~3 1~2 1068 960 580 5550 4750 4020 4482 3790 3440 61．13 60．30 59．90 1 0 390 0 0~1 195 0 3630 3670 3435 3670 *59．87 60．12 4）依上述步驟計(jì)算至庫(kù)水位上升為止。第⑦欄中的最低水位，即為防洪限制水位Z限=59．87m， 該值就是相應(yīng)于Z允=62．52m，在自由泄洪情況下的Z限。 【例2－2】由例2－1的資料，若

11、Z允=62．52m，相應(yīng)于下游防洪要求的水庫(kù)防洪高水位Z防=61．91m，下游防護(hù)對(duì)象要求按q安=50 m3/s控制泄流，當(dāng)水庫(kù)溢洪道分級(jí)防洪控制時(shí)，用調(diào)洪逆運(yùn)算法推求分期防洪限制水位Z限，并繪制防洪調(diào)度圖。 ? ? 教??? 學(xué)??? 內(nèi)??? 容 板書或旁注 解：本例屬中型水庫(kù)缺乏資料情況，推求分期防洪限制水位采用不同防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的途徑。汛期劃分為初汛期、主汛期、尾汛期，如表2－1。水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)主汛期P=1%，初汛期、尾汛期P=2%；水庫(kù)下游防洪標(biāo)準(zhǔn)為10%。 當(dāng)水庫(kù)水位高于Z防時(shí)，溢洪道自由泄流；當(dāng)庫(kù)水位低于Z防時(shí)，溢洪道泄流控制為q安=50 m3/s。 （1）推求主汛

12、期P=1%洪水時(shí)的Z限。調(diào)洪逆運(yùn)算如表2－4，其步驟： 1）從庫(kù)水位Z允=62．52m開始向下運(yùn)算，溢洪道為自由泄流，計(jì)算方法同表2－3。 2）當(dāng)庫(kù)水位算至62．25m時(shí)，即將接近Z防=61．91m，則應(yīng)按下游防洪要求q安=50 m3/s控制泄流。由62．52m查圖2－3中z～q曲線得q1=512 m3/s，則=+=5512+=5768 （m3/s），即下一個(gè)時(shí)段末的值，填寫入⑧欄。 3）按控制泄流的水量平衡公式＝－+=5768－903+50=4915（m3/s），填入⑧欄下一個(gè)時(shí)段末；4915－1068+50=3897 (m3/s)；連續(xù)運(yùn)算得出⑧欄中的最小值=2312 m3/s。

13、4）最小庫(kù)容 V＝2312 =2312×3600=832（萬(wàn)m3），查庫(kù)容曲線得Z限＝58．28m。 （2）推求初汛期、尾汛期P＝2％入庫(kù)洪水的Z限。用分級(jí)防洪控制，從Z允＝62．52m開始向下調(diào)洪逆運(yùn)算，其計(jì)算方法同表2－4，求得初、尾汛期的Z限＝59．72m。 （3）繪制防洪調(diào)度圖，即圖2－2。設(shè)計(jì)洪水位62．52m、防洪高水位61．91m、正常蓄水位59．98m為已知，初、主、尾汛期的Z限為本例計(jì)算成果。以防洪調(diào)度圖作為指導(dǎo)水庫(kù)汛期防洪運(yùn)用的基本依據(jù)，一般情況下，當(dāng)庫(kù)水位低于防洪限制水位時(shí)，按興利要求供水不泄洪；當(dāng)庫(kù)水位在Z限與Z防之間，按下游防洪控制點(diǎn)的安全泄流量泄洪；當(dāng)庫(kù)水位高于

14、Z防時(shí)，則按第二級(jí)防洪要求，為確保水庫(kù)安全，自由泄流。由于防洪調(diào)度圖是在一定設(shè)計(jì)條件下制定的，它不能包括防洪調(diào)度中的許多細(xì)節(jié)情況和具體措施，故還需擬定各種頻率洪水在不同庫(kù)水位時(shí)，相應(yīng)的蓄水、泄水、閘門開啟操作程序等調(diào)度規(guī)則。 ? ? ? ? ? 教??? 學(xué)??? 內(nèi)??? 容 板書或旁注 表2－4? 某水庫(kù)推求防洪限制水位的調(diào)洪逆運(yùn)算表（分級(jí)控制泄流）P=1% 二、水庫(kù)防洪調(diào)度方式的擬定 （一）下游無(wú)防洪任務(wù)的水庫(kù)調(diào)度方式 目標(biāo)：保壩 1、溢洪道上無(wú)閘門控制的調(diào)度方式。 2、溢洪道上有閘門控制的調(diào)度方式。 汛期限制水位高于壩頂，可提高興利水位和初始泄量，具體方

15、式有兩種： 1）、閘門能調(diào)節(jié)流量的調(diào)度方式。 閘門能夠逐漸開啟進(jìn)行調(diào)節(jié)流量，調(diào)度方式是當(dāng)庫(kù)水位為限制水位且洪水開始起漲時(shí)，逐漸開啟閘門，控制下泄量等于入庫(kù)流量，水庫(kù)水位維持在汛期限制水位。當(dāng)閘門開啟到與汛限水位齊平時(shí)，則將閘門全部開啟，水庫(kù)便自由泄流，其泄流過(guò)程及庫(kù)水位變化過(guò)程見圖。 ab段：控制下泄流量等于入庫(kù)流量水位控制在汛限水位。bc段：當(dāng)閘門開啟到與汛限水位齊平時(shí)，閘門全部開啟，自由泄流；e點(diǎn)以后： q＞Q ，水位下降至汛限水位。 ? ? ? ? 教??? 學(xué)??? 內(nèi)??? 容 板書或旁注 2）閘門一次性全開，不能逐步開啟，要么全開，要么全關(guān)，遇到洪水起漲

16、，就全開閘門泄流，但是此時(shí)開始入庫(kù)的洪水流量較小，而下泄流量較大，故引起水庫(kù)水位下降，泄空了一部分庫(kù)容。隨著庫(kù)水位的降低，下泄流量相應(yīng)逐漸減小，見圖2－5。在b點(diǎn)之后，入庫(kù)的洪水流量大于水庫(kù)的下泄流量，水庫(kù)水位又開始回升，先前泄空的一部分庫(kù)容得到充蓄，泄流量也隨之增加。 （二）下游有防洪任務(wù)的水庫(kù)調(diào)度方式? 兩種防洪標(biāo)準(zhǔn)：水庫(kù)，下游防護(hù)對(duì)象。 1、固定泄量 （1）下游為一級(jí)防洪標(biāo)準(zhǔn)。 當(dāng)水庫(kù)距下游防護(hù)對(duì)象很近，區(qū)間洪水較小，就可采用固定下泄流量的調(diào)度方式。固定下泄流量的大小，由下游防護(hù)對(duì)象的重要性、堤防安全情況及其抗洪能力而定。固定泄量的調(diào)度方式見圖2－6。在調(diào)洪過(guò)程中，利用閘門控

17、制泄量，ab段：? Q ＜=q安 時(shí)，閘門逐漸開放，Z不變。bc段：Q＞=q安 時(shí)，閘門逐漸關(guān)閉，Z上升。C點(diǎn)Z最大。C點(diǎn)以后：Z逐漸下降。 ? ? ? ? 教??? 學(xué)??? 內(nèi)??? 容 板書或旁注 （2）下游分級(jí)調(diào)洪 適用情況：各防護(hù)對(duì)象抗洪能力不同，受災(zāi)后損失大小不同 調(diào)度原則：大水多泄，小水少泄。 q安 分為兩級(jí)，q安1 和q安2。 ab段： Q＜q安1 時(shí)，q = Q，Z不變，閘門逐漸開放。 bc段：Q＞=q安1 時(shí)，q = q安1，Z逐漸增大，閘門逐漸關(guān)閉。 C點(diǎn)：至c點(diǎn)庫(kù)水位已達(dá)某一指標(biāo)，說(shuō)明入庫(kù)洪水很大，此時(shí)可以放棄下游某些次要的防護(hù)對(duì)象，開大閘

18、門，使泄流量q安1突變?cè)鲋羜安2 ；de段閘門逐漸關(guān)閉，泄流量控制在q安2 ，水庫(kù)水位繼續(xù)上升；若至e點(diǎn)，庫(kù)水位又達(dá)另一指標(biāo)，說(shuō)明入庫(kù)洪水更大， 此時(shí)考慮確保大壩安全為原則，應(yīng)在e點(diǎn)相應(yīng)的時(shí)刻全開閘門，水庫(kù)泄洪設(shè)施呈自由泄流方式。 采用上述調(diào)度方式，必須明確對(duì)改變下泄流量的判別條件，而且對(duì)各種頻率洪水的判別條件要統(tǒng)一，即對(duì)大洪水過(guò)程開始的小流量部分要按小洪水調(diào)度，超過(guò)上述的各個(gè)指標(biāo)后方能按大洪水調(diào)度。 2、補(bǔ)償調(diào)節(jié) 應(yīng)用條件：（1）當(dāng)水庫(kù)距防洪防護(hù)點(diǎn)有相當(dāng)距離。（2）區(qū)間洪水不可忽略。 調(diào)度方式：Q區(qū)大時(shí)，水庫(kù)少放水。 Q區(qū)小時(shí)，水庫(kù)多放水。 控制目標(biāo)：q水庫(kù)泄水 調(diào)度時(shí)對(duì)

19、區(qū)間來(lái)水不可忽略，要充分發(fā)揮防洪庫(kù)容的 作用，當(dāng)發(fā)生洪水時(shí)，區(qū)間洪水Q區(qū)大時(shí)，水庫(kù)少放水，區(qū)間洪水Q區(qū)小時(shí)，水庫(kù)多放水。補(bǔ)償調(diào)節(jié)就是控制水庫(kù)泄流量與區(qū)間流量?jī)烧叩慕M合流量不超過(guò)下游防護(hù)點(diǎn)的允許泄量q安，見式2－2，由此式確定水庫(kù)的下泄流量過(guò)程，見圖2－7。 ??????? （2－2a） ? ? 教??? 學(xué)??? 內(nèi)??? 容 板書或旁注 第三節(jié)? 水庫(kù)興利運(yùn)用 水庫(kù)興利運(yùn)用的任務(wù)是，依據(jù)規(guī)劃設(shè)計(jì)的開發(fā)目標(biāo)，合理調(diào)配水量，充分發(fā)揮水庫(kù)的綜合利用效益。 興利運(yùn)用的原則是： ①在制訂興利運(yùn)用計(jì)劃時(shí)，要首先滿足城鄉(xiāng)居民生活用水，既要保重點(diǎn)任務(wù)又要盡可能兼顧其他方面的要求，最大限度

20、地綜合利用水資源。 ②要在計(jì)劃用水、節(jié)約用水的基礎(chǔ)上核定各用水部門供水量，要貫徹“一水多用”的原則，提高水的重復(fù)利用率。 ③興利調(diào)度方式，要根據(jù)水庫(kù)調(diào)節(jié)性能和興利各部門用水特點(diǎn)擬定。 ④庫(kù)內(nèi)引水，要納入水庫(kù)水量的統(tǒng)一分配和統(tǒng)一調(diào)度。編制水庫(kù)興利運(yùn)用計(jì)劃，應(yīng)包括對(duì)當(dāng)年（期、月）來(lái)水的預(yù)測(cè)；協(xié)調(diào)有關(guān)各部門對(duì)水庫(kù)供水的要求；擬定各時(shí)段的水庫(kù)興利運(yùn)用指標(biāo)；根據(jù)上述條件，制訂年（期、月）的具體供水計(jì)劃。 一、灌溉水庫(kù)年度供水計(jì)劃的編制 水庫(kù)年度供水計(jì)劃：在有預(yù)報(bào)的條件下，通常以日歷年為時(shí)序，根據(jù)年初水庫(kù)實(shí)際蓄水量、當(dāng)年各月來(lái)水量預(yù)報(bào)值、當(dāng)年各月用水量估算值，根據(jù)水庫(kù)興利調(diào)節(jié)水量平衡原理，進(jìn)行順

21、時(shí)序調(diào)節(jié)計(jì)算，推求當(dāng)年水庫(kù)各月末蓄水過(guò)程線，以此作為當(dāng)年計(jì)劃調(diào)度線。對(duì)應(yīng)的供水過(guò)程，即為水庫(kù)年度供水計(jì)劃。 1、編制年度供水計(jì)劃的依據(jù) （1）由國(guó)家頒布和上級(jí)主管部門下達(dá)的有關(guān)方針，政策，法規(guī)及意見等文件，它們是編制計(jì)劃遵循的基本原則。 （2）水庫(kù)工程原設(shè)計(jì)文件，原設(shè)計(jì)意圖。 （3）本年度計(jì)劃灌溉面積和作物組成，灌區(qū)歷年灌溉面積增減作物組成變更情況。 （4）當(dāng)年長(zhǎng)期氣象，水文預(yù)報(bào)，水庫(kù)集水面積內(nèi)和各測(cè)站歷年的降水量，蒸發(fā)量，徑流量資料等。 （5）水庫(kù)水位一面積和水位一容積關(guān)系曲線，水庫(kù)各種興利特 征水位和防洪特征水位和防洪特征水位等。 （6）其他綜合利用要求（如發(fā)電、航運(yùn)等）

22、 ? ? ? 教??? 學(xué)??? 內(nèi)??? 容 板書或旁注 2、水庫(kù)來(lái)水量的預(yù)測(cè)方法。 水庫(kù)來(lái)水量的預(yù)測(cè)通常是由預(yù)報(bào)的月降水量計(jì)算月徑流量，常用的方法有以下幾種。 （1）降雨徑流相關(guān)法。 根據(jù)預(yù)報(bào)的各月降雨量xi，由月降雨—徑流相關(guān)圖查地月徑流深yi，從而求得各月來(lái)水量Wi，計(jì)算公式為 Wi=0．1yiF? ???????（2－3） 式中：Wi為月來(lái)水量，萬(wàn)m3；yi為月徑流深，mm；F為水庫(kù)集水面積，km2。 （1）月徑流系數(shù)法。 Wi=0．1αiχiF????????? （2－4） 式中：ai為某月的月徑流系數(shù)；xi為預(yù)報(bào)的月降雨量，mm；其他符號(hào)意義同上。 （

23、2）年，月降水量相似、法。 3、用水量的估算 以灌溉為主的水庫(kù)，主要是確定灌溉用水量，灌溉用水量加上渠系輸水損失，既得灌區(qū)總用水量。估算用水量的方法根據(jù)具體條件而異，通常采用的有以下幾種。 （1）固定灌溉制度法。 假定各年同一月份的灌溉用水量為常數(shù)。 適用：北方干旱少雨地區(qū)。 （2）年，月降水相似法。 選用過(guò)去某年的年，月降水與預(yù)報(bào)的本年，月降水相似年份的灌溉用水過(guò)程，作為本年度灌溉用水過(guò)程。但通常還要考慮當(dāng)年的灌溉面積，作物組成，復(fù)種指數(shù)等情況做相應(yīng)修正，然后再考慮渠系輸水損失，既得當(dāng)年灌區(qū)總用水過(guò)程。 （3）逐月耗水定額法 W供i ＝Ａ????????? （2－5）

24、式中：W供i為水庫(kù)月供水量，萬(wàn)m3；0．667為有mm變換成m3/畝的單位換算系數(shù)；a為降雨的田間有效利用系數(shù)；xi為田間月降水量（預(yù)報(bào)值），mm；E 為作物月耗水定額，m3畝；為渠系水有效利用系數(shù)，A為灌區(qū)總灌溉面積，畝。 ? ? ? ? 教??? 學(xué)??? 內(nèi)??? 容 板書或旁注 4、繪制當(dāng)年水庫(kù)灌溉計(jì)劃調(diào)度線 【例2－3】某水庫(kù)正常蓄水位為124．5m，興利庫(kù)容為4450萬(wàn)m3；死水位為110．0m，相應(yīng)死庫(kù)容為540萬(wàn)m3。按防洪要求，7月份防洪限制水位為113．8m，死水位以上允許蓄水量為1000萬(wàn)m3，亦即7月份預(yù)留防洪庫(kù)容為3450萬(wàn)m3（4450－1000）；

25、8月份防洪限制水位為121．6m，死水位以上允許蓄水量為3150萬(wàn)m3，預(yù)留防洪庫(kù)容為1300萬(wàn)m3（4450－3150）。1983年根據(jù)長(zhǎng)期預(yù)報(bào)和估算當(dāng)年的來(lái)水量、用水量見表2－5中②、③欄，水量損失按每月40萬(wàn)m3計(jì)，該年年初死水位以上蓄水量為4030萬(wàn)m3，要求繪制水庫(kù)當(dāng)年計(jì)劃調(diào)度線。 解：現(xiàn)分析汛期受防洪限制水位控制時(shí)，水庫(kù)蓄水變化情況，由表2－5可以看出： 1）由已知來(lái)水、用水及水量損失資料，計(jì)算水庫(kù)各月的余、虧水量，即表中②－③－④欄，余水填⑤欄，虧水填⑥欄。 2）從1月初開始順時(shí)序調(diào)節(jié)，各月初蓄水量加當(dāng)月余水量或減當(dāng)月虧水量，得月末蓄水量。如1月末蓄水量=4030+30=4

26、060萬(wàn)m3；4月末蓄水量=4450-720=3730萬(wàn)m3，依此類推。 3）7月份有余水量720萬(wàn)m3，按7月份防洪限制水位為113．8m、允許蓄水量為1000萬(wàn)m3分析，可把全部余水蓄入庫(kù)中，此時(shí)，實(shí)際庫(kù)水位在防洪限制水位以下，沒(méi)有問(wèn)題。 4）8月份有余水量3250萬(wàn)m3，按8月份防洪限制水位為121．6m，允許蓄水量為3150萬(wàn)m3考慮，余水不能全蓄，棄水量為3250－（3150－720）= 820（萬(wàn)m3）。9月份以后汛限水位升至正常蓄水位，按正常情況蓄、泄水，即遇余水加，遇虧水減，直至算到12月末。 5）由水位～庫(kù)容曲線可查到各月末庫(kù)水位，填入表中第⑧欄，據(jù)此可繪出以日歷年為時(shí)

27、序的水庫(kù)當(dāng)年計(jì)劃調(diào)度線，如圖2－9。 ? ? 教??? 學(xué)??? 內(nèi)??? 容 板書或旁注 表2－5 ?某水庫(kù)1983年計(jì)劃調(diào)度線計(jì)算表 月份 來(lái)水量 （萬(wàn)m3） 用水量（萬(wàn)m3） 水量損失（萬(wàn)m3） 凈來(lái)水量－用水量 月末蓄水量 （萬(wàn)m3） 月末庫(kù)水位（萬(wàn)m3） 棄水量（萬(wàn)m3） 備? 注 + － ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ 1 70 0 40 30 ? 4030 123．30 ? 水庫(kù)蓄水 4060 123．35 2 40 0 40 0 ? ? ? 40

28、60 123．35 3 430 0 40 390 ? ? 水庫(kù)蓄滿 4450 124．50 4 360 1040 40 ? 720 ? 水庫(kù)放水 3730 122．92 5 190 2160 40 ? 2010 ? 水庫(kù)放水 1720 120．25 6 140 1820 40 ? 1720 ? 放空至死水位 0 110．00 7 2150 1390 40 720 ? ? 限制蓄至113．8米 720 111．65 8 4500 1210 40

29、 3250 ? 820 限制蓄水至121．6米 3150 121．60 9 1200 1040 40 120 ? ? 水庫(kù)蓄水 3270 121．85 10 420 0 40 380 ? ? 水庫(kù)蓄水 3650 122．60 11 310 0 40 270 ? ? 水庫(kù)蓄水 3920 123．15 12 200 0 40 160 ? ? 水庫(kù)蓄水 4080 123．40 合計(jì) 10010 8660 480 ? ? ? ? ? ? 注：

30、表中第（7）欄月末蓄水量是指死水位以上蓄水量。 ? ? ` 教??? 學(xué)??? 內(nèi)??? 容 板書或旁注 二、灌溉水庫(kù)興利調(diào)度圖的編制和應(yīng)用 適用情況：缺乏長(zhǎng)期水文、氣象預(yù)報(bào)或只有定性預(yù)報(bào)的情況下，無(wú)法采用前面的方法推求水庫(kù)當(dāng)年計(jì)劃調(diào)度線。 思路：根據(jù)過(guò)去的徑流資料系列能夠預(yù)估未來(lái)水文情勢(shì)的假定，采用時(shí)歷法興利調(diào)節(jié)結(jié)合統(tǒng)計(jì)分析的方法，得出不同時(shí)間的各種興利蓄水指示線。 1、興利調(diào)度圖的形式與作用 作用：1、在設(shè)計(jì)枯水年，應(yīng)保證正常供水； 2、在平、豐水年，盡量減少棄水； 3、在高于設(shè)計(jì)保證率的特枯年份，應(yīng)在充分利用水庫(kù)有效蓄水的前提下，盡量減少遭受破壞的程度。 形式見

31、：圖2-10 2、加大供水線和限制供水線的繪制 思路：選取不同典型的設(shè)計(jì)枯水年蓄水過(guò)程線的上、下包線作為基本調(diào)度線。上包線稱為加大供水線，下包線稱為限制供水線。 計(jì)算步驟如下： （1）從實(shí)測(cè)資料中，選擇與設(shè)計(jì)枯水年年來(lái)水量接近的若干個(gè)枯水典型年來(lái)水過(guò)程，然后按一定的比例進(jìn)行縮放，即得不同典型年內(nèi)分配的設(shè)計(jì)枯水年來(lái)水過(guò)程。 （2）按一定的比例將各典型年的用水過(guò)程進(jìn)行縮放，得各設(shè)計(jì)代表年的用水過(guò)程。 ? ? 教??? 學(xué)??? 內(nèi)??? 容 板書或旁注 （3）對(duì)各設(shè)計(jì)年份的來(lái)水、用水過(guò)程自供水期末的死庫(kù)容開始，逆時(shí)序進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算，遇虧水相加，遇余水相減，可求得各月月初的水庫(kù)

32、蓄水量。 （4）將各設(shè)計(jì)年份的興利蓄水過(guò)程線繪于同一張圖上，取各年蓄水過(guò)程線的上包線即得加大供水線。 【例2－4】某灌溉水庫(kù)興利庫(kù)容V興＝4400萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)保證率為75%，水庫(kù)有22年的徑流資料，水庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)已求出設(shè)計(jì)枯水年年徑流量Wp＝10000萬(wàn)m3。要求繪制水庫(kù)興利調(diào)度圖。 解：① 在實(shí)測(cè)資料中，選擇出與設(shè)計(jì)枯水年年徑流量（P=75%）相近的三個(gè)典型年份，即1958～59年、1961～62年、1963～64年，加上原設(shè)計(jì)枯水年（1968～69年）共4個(gè)年份的資料。 ② 對(duì)各典型年進(jìn)行縮放，得到不同年內(nèi)分配的設(shè)計(jì)代表年來(lái)水資料，見表2－6。 ③ 水庫(kù)水量損失按每月25萬(wàn)m3計(jì)，采

33、用固定用水定額法，即各年同一月份用水量相同，見表2－7。 ④ 對(duì)各設(shè)計(jì)代表年，按已知興利庫(kù)容和考慮損失后的用水量，進(jìn)行逆時(shí)序調(diào)節(jié)計(jì)算，得到各月月初的水庫(kù)蓄水量，見表2－7、表2－8。在這兩張表中，各設(shè)計(jì)代表年份均從6月底死庫(kù)容起算，遇虧水加、遇余水減逆時(shí)序計(jì)算到7月初。 ⑤ 將上述4個(gè)代表年的各年蓄水過(guò)程線繪于同一張圖上，作出上包線即為加大供水線，它是這一束曲線各時(shí)段最高點(diǎn)的連線，概括了不同的年內(nèi)分配條件下，為了正常供水應(yīng)達(dá)到的最大蓄水量。因此，若水庫(kù)實(shí)際蓄水量高于此線，就可以加大供水。同樣，作這一束曲線的下包線，即為限制供水線，它是保證正常供水所允許的最小蓄水量，若水庫(kù)實(shí)際蓄水量低于此線

34、，就必須限制供水。由此可繪出興利調(diào)度圖，如圖2－12。在圖2－12中，將供水期的限制供水線調(diào)整到供水最遲發(fā)生的時(shí)間B點(diǎn)。 ? ? ? 教??? 學(xué)??? 內(nèi)??? 容 旁注 ? 表2－6? 三個(gè)典型年份各月來(lái)水量計(jì)算表?? ????????????單位：萬(wàn)m3 月份 1958～59年 1961～62 年 1963～64年 典型年來(lái)水量 設(shè)計(jì)年來(lái)水量 典型年來(lái)水量 設(shè)計(jì)年來(lái)水量 典型年來(lái)水量 設(shè)計(jì)年來(lái)水量 7 1613．0 1290．0 2550．0 2340．0 2000．0 1900．0 8 6800．0 5430．0 4400．0

35、 4040．0 4300．0 4090．0 9 2000．0 1600．0 1500．0 1380．0 2200．0 2090．0 10 500．0 400．0 500．0 460．0 480．0 455．0 11 300．0 240．0 200．0 184．0 198．0 188．0 12 200．0 160．0 110．0 101．0 70．0 66．5 1 150．0 120．0 80．0 73．5 50．0 47．5 2 110．0 80．0 40．0 36．7 40．0 38．0 3 250

36、．0 200．0 38．0 34．9 50．0 47．5 4 300．0 240．0 70．0 64．0 60．0 57．0 5 100．0 80．6 900．0 825．0 680．0 648．0 6 237．0 190．0 500．0 160．0 340．0 323．0 合計(jì) 12550 ? 10888 ? 10468 ? K 0．80 0．92 0．95 表2－7? 三個(gè)設(shè)計(jì)代表年逆時(shí)序調(diào)節(jié)計(jì)算表???????????????????? 單位：萬(wàn)m3 月份 用水量 +損失量 1958～59年 1961～

37、62年 1963～64年 來(lái)水量 供水量 月初興利蓄水量 來(lái)水量 供水量 月初興利蓄水量 來(lái)水量 供水量 月初興利蓄水量 7 1267．4 1290．0 ? ? 2340．0 －1072．6 10日開始蓄水 1900．0 －632．6 30日開始蓄水 8 1112．8 5430．0 －4317．9 6日開始蓄水 4040．0 －2927．9 764．5 4090．0 －2977．9 14．6 9 801．5 1600．0 －798．5 3537．5 1380．0 －578．5 3692．4 2090．0 －12

38、88．5 2992．5 10 336．0 400．0 －64．0 4336．0 460．0 －124．0 4270．9 455．0 －119．0 4281．0 11 288．0 240．0 48．0 4864．0 (4400．0) 184．0 104．0 4394．9 188．0 100．0 4758．5 (4400．0) 12 288．0 160．0 128．0 4816．0 (4400．0) 101．0 187．0 4290．9 66．5 211．5 4658．5 (4400．0) 1 288．0 120．0

39、 168．0 4688．0 (4400．0) 73．5 214．5 4103．9 47．5 240．5 4437．0 (4400．0) 2 288．0 80．0 208．0 4520．0 (4400．0) 36．7 251．3 3889．4 38．0 250．0 4196．5 3 288．0 200．0 88．0 4312．0 34．9 253．1 3638．1 47．5 240．5 3946．5 4 801．5 240．0 561．5 4224．0 64．0 737．5 3385．0 57．0 744．5

40、 3706．2 5 2043．9 80．0 1963．9 3662．5 825．0 1218．9 2647．5 648．0 1395．9 2961．5 6 1888．6 190．0 1698．6 1698．6 460．0 1428．6 1428．6 323．0 1565．6 1565．6 ? ? 教??? 學(xué)??? 內(nèi)??? 容 旁注 ? 表2－8 ?設(shè)計(jì)枯水年（1968～69年）調(diào)度線計(jì)算表????????????? 單位：萬(wàn)m3 月份 來(lái)水量 用水量 水量 損失 W來(lái)－W用+損 月初興利 蓄水量 棄水量 備??

41、? 注 + － 7 1630．0 1242．4 25．0 362．6 ? 0 309．0 7月27日開始蓄水 8 4500．0 1087．1 25．0 3387．9 ? 53．6 ? 蓄水 9 1760．0 776．5 25．0 958．5 ? 3441．5 ? 蓄水 10 336．0 311．0 25．0 ? ? 4400．0 ? 蓄水 11 191．0 263．0 25．0 ? 97．0 4400．0 ? 開始放水 12 65．0 263．0 25．0 ? 223．0 4303．0

42、 ? 放水 1 56．0 263．0 25．0 ? 232．0 4080．0 ? 放水 2 36．0 263．0 25．0 ? 252．0 3848．0 ? 放水 3 41．0 263．0 25．0 ? 247．0 3596．0 ? 放水 4 65．0 776．5 25．0 ? 736．5 3349．0 ? 放水 5 890．0 2018．9 25．0 ? 1153．9 2612．0 ? 放水 6 430．0 1863．6 25．0 ? 1458．6 1458．6 ? 放空至死水位

43、合計(jì) 10000．0 9391．0 300．0 ? 4400．0 ? ? ? 3、興利調(diào)度圖的應(yīng)用 有了水庫(kù)興利調(diào)度圖，在運(yùn)行管理中，可以根據(jù)當(dāng)時(shí)實(shí)際庫(kù)水位落在哪一區(qū)決定應(yīng)該是正常供水、加大供水或是減少供水，做到盡量減少棄水，避免供水中斷。 由此可見，興利調(diào)度圖是根據(jù)過(guò)去的來(lái)水、用水資料作興利調(diào)節(jié)計(jì)算后分析歸納，然后繪出的。在水庫(kù)的運(yùn)行管理中，興利調(diào)度圖常與當(dāng)年計(jì)劃調(diào)度圖一起，作為指導(dǎo)水庫(kù)運(yùn)行的依據(jù)。有條件時(shí)，應(yīng)和中、短期水文氣象預(yù)報(bào)結(jié)合，增加調(diào)度的可靠性，使水庫(kù)興利運(yùn)用滿足經(jīng)濟(jì)、安全的要求。 ? ? 教??? 學(xué)??? 內(nèi)??? 容 板書或旁注 第四節(jié)? 水庫(kù)

44、泥沙淤積的防治 淤積的危害： 1）減少庫(kù)容 2）擴(kuò)大上游淹沒(méi)和浸沒(méi)范圍 3）下游河床演變加劇 一、水庫(kù)泥沙的沖淤現(xiàn)象和基本規(guī)律 1、庫(kù)區(qū)水流形態(tài)和輸沙流態(tài) （1）水流形態(tài)：2種 1）均勻流態(tài)的挾沙特征與一般天然河道相同，稱為均勻明流輸 沙流態(tài)，這種流態(tài)挾帶的泥沙數(shù)量沿程不變。當(dāng)來(lái)沙量與水流可以挾帶的沙量不一致時(shí)，就會(huì)發(fā)生沿程淤積或沿程沖刷。 2）在壅水流態(tài)下，庫(kù)區(qū)可以發(fā)生以下3種輸沙流態(tài)： ①、渾水進(jìn)入庫(kù)區(qū)壅水段后，泥沙擴(kuò)散到水流全斷面，由于壅水，流速沿程遞減，水流能挾帶的泥沙數(shù)量也沿程遞減； ②、入庫(kù)渾水含沙較濃且細(xì)顆粒較多，則渾水進(jìn)入壅水段后，不與庫(kù)內(nèi)清水發(fā)生全局性

45、摻混，而潛到清水下面沿庫(kù)底向下游運(yùn)動(dòng)，則形成所謂的異重流輸沙流態(tài)； ③、異重流抵達(dá)壩前而不能排出庫(kù)外時(shí)，異重流渾水在壩前清水水面以下滯蓄而形成渾水水庫(kù)。 不同的輸沙流態(tài)，產(chǎn)生不同的淤積形態(tài)。 2、庫(kù)區(qū)泥沙淤積形態(tài) 縱剖面形態(tài)分為： （1）三角洲淤積。這種淤積形態(tài)多見于庫(kù)容相對(duì)于入庫(kù)洪量較大的水庫(kù)，特別是湖泊型水庫(kù)。當(dāng)這類水庫(kù)的庫(kù)水位較高且變幅較小時(shí)，挾沙水流進(jìn)入回水末端以后，隨著水深的沿程增加，水流流速逐漸減小，相應(yīng)挾沙能力也沿程減小，泥沙就不斷落淤。 （2）錐體淤積。淤積體的縱剖面呈錐體形態(tài)。這種淤積形態(tài)多見于多沙河流上的中小型水庫(kù)。這類水庫(kù)的壅水段短，庫(kù)水位變幅大，底坡大，壩不

46、高，在進(jìn)庫(kù)水流含沙量較高的情況下，含沙水流往往能將大量泥沙帶到壩前而形成錐體淤積。 （3）帶狀淤積。這種淤積形態(tài)多見于庫(kù)水位變動(dòng)較大的河道型水庫(kù)，這類水庫(kù)在進(jìn)庫(kù)泥沙顆粒較細(xì)且水流含沙量較少時(shí)，往往形成帶狀淤積。 ? ? ? 教??? 學(xué)??? 內(nèi)??? 容 板書或旁注 1、水庫(kù)泥沙的沖刷現(xiàn)象 溯源沖刷。是指當(dāng)庫(kù)水位下降時(shí)所產(chǎn)生的向上游發(fā)展的沖刷。 沿程沖刷。是指不受庫(kù)水位升降影響的庫(kù)段，因水沙條件改變而引起的沖刷。 壅水沖刷。是指庫(kù)水位較高而上游未來(lái)洪水的情況下，開啟底孔閘門發(fā)生的沖刷。 2、水庫(kù)泥沙沖淤的基本規(guī)律 第一規(guī)律：沖淤平衡趨向性規(guī)律 坡陡——﹥沖刷——﹥坡

47、緩——﹥不沖； 坡緩——﹥淤積——﹥坡陡——﹥不淤。 第二規(guī)律：淤積一大片，沖刷一條帶。 特點(diǎn)：漲水時(shí)平行淤高，落水時(shí)水流歸槽引起沖刷。 第三規(guī)律：死灘活槽。 特點(diǎn)：灘地只淤不沖，主槽能沖淤代替。 規(guī)律應(yīng)用：（1）控制減少中小洪水漫灘的機(jī)會(huì)。 （2）創(chuàng)造泄空沖刷的有利條件，使主槽沖得深、拉得寬。 二、水庫(kù)泥沙淤積量的計(jì)算 淤沙庫(kù)容的計(jì)算需根據(jù)水庫(kù)泥沙運(yùn)行規(guī)律和淤積過(guò)程等條件進(jìn)行，但泥沙淤積過(guò)程的影響因素極為復(fù)雜，難以精確計(jì)算，一般中小型水庫(kù)泥沙資料又不足，因此要詳細(xì)分析計(jì)算水庫(kù)泥沙淤積量與淤積部位有一定困難，所以常用簡(jiǎn)單的方法來(lái)估算。即假設(shè)河流中攜帶的泥沙有一部分沉積在水庫(kù)中

48、，而且水庫(kù)泥沙淤積呈水平狀增長(zhǎng)，則年淤積體積為 ??????????????? （2－8） 式中：V年為多年平均淤沙容積，m3/年；ρ為多年平均含沙量，㎏/年；W為多年平均年徑流量，m3；m為庫(kù)中泥沙沉積率，%；p為淤積體的孔隙度，一般p=0．3～0．4；γ為泥沙顆粒的干容重，㎏/ m3。 我們把水庫(kù)建成開始運(yùn)行到泥沙全部淤滿死庫(kù)容V死，并開始影響興利庫(kù)容時(shí)止的這段時(shí)間，稱為水庫(kù)的使用年限。若已確定淤沙庫(kù)容V淤，則水庫(kù)使用年限T為 ???????????? ?????（2－9） 一般規(guī)定水庫(kù)使用年限為：小型水庫(kù)T=20～30年；中型水庫(kù)T=50年；大型水庫(kù)T=50～100年。 ?

49、 ? 教??? 學(xué)??? 內(nèi)??? 容 板書旁注 式（2－8）僅適用于懸移質(zhì)泥沙，對(duì)于推移質(zhì)，因觀測(cè)資料不足，尚難確切估算。平原河流，推移質(zhì)所占比重較小，約為1～10%；山區(qū)河流則較大，可達(dá)15～30%。若預(yù)計(jì)庫(kù)區(qū)有塌岸，還應(yīng)計(jì)入塌岸量，即 ???????????????? （2－10） 式中：α為推移質(zhì)淤積量與懸移質(zhì)淤積量之比；為庫(kù)岸平均年坍塌量，m3/年。 三、多沙河流水庫(kù)防治淤積的措施 （一）加強(qiáng)水土保持減少泥沙入庫(kù) （1）生物措施：植樹造林 （2）農(nóng)業(yè)措施：深耕密植 （3）工程措施：淤地壩、攔沙堰、拉泥庫(kù) （二）合理運(yùn)用減少水庫(kù)淤積 （1）引洪放淤。主要有引洪淤灌、淤灘造田和洼地放淤等方式。 （2）蓄清排渾。多沙河流的泥沙主要集中在汛期，尤其是汛期的前幾次洪水。如圖2－16所示。 （3）攔蓄洪水。 （4）異重流排沙。（異重流排沙做一個(gè)動(dòng)畫。） （三）清除水庫(kù)淤積的措施 （1）人工排沙法。 （2）機(jī)械清淤法。利用挖泥船、吸泥泵等設(shè)備來(lái)清淤。 ? ? 教??? 學(xué)??? 內(nèi)??? 容 板書或旁注 （3）虹吸清淤法。圖2-17 4、高渠泄水沖淤法。圖2-18 ? 20