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1、水库的调洪作用及防洪措施水库调洪计算的原理和方法水库的防洪计算水库的防洪调度1、水库的调洪作用及防洪措施1.1防洪设计标准 水工建筑物的设计标准取决于建筑物的等级，并分为正常运用和非常运用两种情况。防洪设计标准拟定后，就可据此选定相应的设计洪水，以作为调洪计算的依据。 根据“水利动能设计规范”和“水利水电枢纽工程等级划分及设计标准”。水库本身设计标准如表1.1所示。下游防护对象的防洪标准如表1.2所示。库容（亿m3）10以上10110.10.10.001规模大（1）型大（2）型中型小型设计重现期（年）2000500500100100505020校核重现期（年）10000500050001000
2、1000500500200防护对象防洪标准城镇工矿区农田面积（万亩）重现期（年）频率（%）特别重要城市特别重要工矿区5001001重要城市重要工矿区1005005010021中等城市中等工矿区30100205052一般城市一般工矿区301020105表1.1 水库本身设计标准表1.2 下游防护对象的防洪标准1.2洪水的特点及防洪措施1、洪水的特点、洪水的特点 洪水一般是指河、湖、海所含水体上涨，超过常规水位的水流现象。 天然河道中，某些年份由于水文气象的不利影响，使汛期（或其他季节）河中流量超过河槽的宣泄能力而泛滥两岸，即形成所谓的洪灾。洪水有下面几个特性： （1）形状、大小、持续时间的多变性
3、。 （2）是一种不稳定流运动。 （3）可以是单峰或多峰、有固定出现日期或无固定出现日期。2、防洪措施、防洪措施 国内外已逐渐采取的工程措施和非工程措施相结合抵御洪水的办法比较有效。 这些措施，有些是面上的，例如水土保持、植树造林、坡地改梯田、修建谷坊塘堰等，从径流和泥沙的策源地予以控制，减少坡面冲刷和进入河槽的泥沙量，既利于防洪，又利于农业增产；有些是线上的，例如沿河修堤、疏浚河道、裁弯取直，以加大江河的泄洪能力；还有些是点上的，例如在河流的某些控制点上修建水库、开辟分洪蓄洪垦殖区或利用湖泊滞洪等。 作为总体的防洪规划，应在全面分析流域情况的基础上，以某种防洪措施为主，点、线、面结合，全面规划
4、，综合治理。一般言之，三类措施中，修建骨干水库枢纽工程，既兴利又除害、既蓄水又防洪，运用灵活，容易见效，所以常是防洪中考虑的重要措施。1.3水库的调洪作用设计水库时，为使水工建筑物和下游防护地区能抵御规定的洪水，要求水库有防洪设施，即设置一定的防洪库容和泄洪建筑物，使洪水经过调节后，安全通过大坝,还要求下泄流量不超过防护河段的允许泄量，以保证下游防护对象的安全。河道的允许泄量是指防护河段允许通过而不发生泛滥的最大流量。泄洪建筑物的类型有溢洪道、溢流堰、泄水孔和泄水隧洞等主要形式。溢洪道又分为无闸溢洪道和有闸溢洪道。不同型式的泄洪建筑物，调节入库洪水之后，下泄的流量过程线是不相同的，说明它们的调
5、洪作用也不相同。 无闸溢洪道常称作开敞式溢洪道，当库水位超过溢洪道的堰顶高程时，即自行泄流。图1.1 无闸溢洪道泄流过程示意图有闸溢洪道的调洪，由于闸门操作方式不同，增加了调洪演算的复杂性。图1.2 有闸溢洪道泄流过程示意图(a)闸前水位；（b）入库出库流量过程线深水式泄洪洞设于一定水深处，其水流状态属于有压出流。图1.3 泄洪洞泄洪过程示意图2、 水库调洪计算的原理和方法水库是控制洪水的有效工程措施，其调节洪水的作用在于拦蓄洪水，削减洪峰，延长泄洪时间，使下泄流量能安全通过下游河道。调洪计算的任务是在水工建筑物或下游防护对象的防洪标准一定的情况下，根据已知的设计人库洪水过程线、水库地形特性资
6、料、拟定的泄洪建筑物型式的尺寸、调洪方式，通过调洪计算，推求出水库出流过程、最大下泄流量、防洪库容和水库相应的最高洪水位。2.1水库调洪计算的基本方程1、水库水量平衡方程、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 （1.1）式中 Q1、Q2时段t始、末的入库流量，m3/s； q1、q2时段t始、末的出库流量，m3/s； V1、V2 时段t始、末的水库蓄水量，m3； t计算时段，s，其长短的选择，应以能较准确地反映洪水过程线的形状为原则。陡涨陡落的，取短些；反之， t取长些。2 2、水库蓄泄方程或水库蓄泄曲线、水库蓄泄方程或水库蓄泄
7、曲线 水库通过溢洪道泄洪，其泄流量大小，在溢洪道型式、尺寸一定的情况下，取决于堰顶水头H，即q=f（H）。当水库内水面坡降较小，可视为静水面时，其泄流水头H只是库中蓄水量V的函数，即H=f（V），故下泄流量q成为蓄水量V的函数，即或（1.2）（1.3）2.2考虑静库容的调洪计算方法按静库容曲线进行调洪计算时，系假设水库水面为水平，采用下泄流量与蓄水量的关系q=f(V)求解。常用的方法有列表试算法和图解分析法。对于小型水利工程或工程初步设计方案比较阶段，可采用简化计算方法，例如简化三角形法。1、列表试算法、列表试算法此法用列表试算来联立求解水量平衡方程和动力方程，以求得水库的下泄流量过程线，其计
8、算步骤如下：1)根据库区地形资料，绘制水库水位容积关系曲线ZV，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qV曲线。2)从第一时段开始调洪，由起调水位(即汛前水位)查ZV及qV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qV曲线上查得q2，若二者相等，q2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)。4)将入库洪水Q(t)和计算的q(t)两条曲线点
9、绘在一张图上，若计算的最大下泄流量qm正好是二线的交点，说明计算的qm是正确的。否则，计算的qm有误差，应改变时段重新进行试算，直至计算的qm正好是二线的交点为止。5)由qm查qV曲线，得最高洪水位时的总库容Vm，从中减去堰顶以下的库容，得到调洪库容V调。由Vm查ZV曲线，得最高洪水位Z洪。显然，当入库洪水为设计标准的洪水时，求得的qm、V调、Z洪即为设计标准的最大泄流量qm，设、设计防洪库容V设和设计洪水位Z设。同理，当入库洪水为校核标准的洪水时，求得的qm、V调、Z洪即为qm，校、V校和Z设。【例1-1】 某水库泄洪建筑物为无闸溢洪道，其堰顶高程与正常蓄水位齐平为ll6m，堰顶宽B=45m
10、，堰流系数m1=1.6。该水库设有小型水电站，汛期按水轮机过水能力Q电=10m3/s引水发电。水库库容曲线和设计洪水过程线数值分别列于表1.3和表1.4中。求水库下泄流量过程线q(t)。库水位（Z）7580859095100105115125135库容（106m3）0.54.010.023.045.077.5119234401610时间（h）01224364860728496流量（m3/s）1014071027913165321510表1.3水库水位容积关系表1.4设计洪水过程线取计算时段t=12小时。假定洪水到来时，水位刚好保持在溢洪道堰顶，即起调水位为116m。(1)绘制ZV曲线，按表1.
11、3所给数据，绘制库容曲线ZV，如图1.4所示。图1.4 某水库库容曲线ZV及蓄泄曲线qV(2)列表计算qV曲线，在堰顶高程ll6m之上，假设不同库水位Z列于表1.5第(1)栏，用它们分别减去堰顶高程ll6m，得第(2)栏所示的堰顶水头H，代人堰流公式（1.4）从而算出各H相应的溢洪道泄流能力，加上发电流量10m3/s，得Z值相应的水库泄流能力q=q溢+q电列于第(3)栏。再由第(1)栏的Z值查图1.4中的ZV曲线，得Z值相应的库容V，见表1.5第(4)栏。表1.5某水库qV关系计算表库水位（Z）（1）116118120122124126堰顶水头H（m）（2）0246810泄流能力q（m3/s）
12、（3）10214586106816382280库容V（106m3）（4）247276307340378423(3)绘制qV曲线，由表1.5中第(3)、(4)栏对应值，绘制该水库的蓄泄曲线qV(见图1.4)。(4)推求下泄流量过程线q(t)，按表1.6的格式逐时段进行试算。对于第一时段，按起始条件V1=247 X 106m3、ql=l0m3/s和已知值Q1=10m3/s、Q2=140m3/s求V2、q2。假设q2=30m3/s，由式(1.1)得依此查图1.4中的qV曲线，得q2=20m3/s，与原假设不符，故需重设q2进行计算。再假设q2=20m3/s，由式(1.1)得再依此查qV曲线，得q2=
13、20 m3/s，与假设相符，故q2=20 m3/s和即为所求。分别填人表1.6中该时段末的第(6)、(9)栏。表1.6 某水库调洪计算表(列表试算法)以第一时段所求的V2、q2作为第二时段初的V1、q1，重复第一时段的试算过程，可求得第二时段的V2=265.26106m3、q2=105m3/s。如此继续试算下去，即得表1.6第(6)栏所示的下泄流量过程q(t)。(5)计算最大下泄流量qm，按每时段t=12小时，取表1.6中第(1)、(3)、(6)栏的t、Q、q值，绘出如图1.5的Q(t)和q(t)(退水段为虚线)过程线。可见以t=12小时逐时段试算求得的qm=240m3/s不是正好落在Q(t)
14、线上，而是偏在它的下方，正确的qm值应比240m3/s大一些，出现时间稍晚一些，为此，可根据二曲线相交的趋势，设qm=q2=250m3/s，在图1.5上查得t=2小时，该时段初的V1=269.18106m3，q1=240m3/s，Q1=279m3/s代入式（1.1）得图1.5 某水库设计洪水过程线及下泄流量过程线1-设计洪水过程线Q(t)；2-下泄流量过程线q（t）依此在图1.4的qV线上查得q2=250m3/s与假设的q2(即qm)相符。故q2=250m3/s即为所求，其出现时间在第38小时。以后仍采用与第4步同样的方法，对3848小时时段进行试算，求得第48小时的q=230m3/s，图1.
15、5中3648小时用实线绘出的q(t)，代表该时段正确的下泄流量过程。(6)推求设计防洪库容V设和设计洪水位Z设，按qm=250m3/s从图1.4的qV线上查得相应的总库容Vm=279.32106m3，减去堰顶高程以下的库容即得V设=32.32106m3；由Vm值从图1.4的ZV线上查得Z设=118.21m。2、图解分析法、图解分析法(又称半图解法又称半图解法)本文介绍波达波夫的图解分析法，便于读者了解该类方法的性质，应用时可以根据具体情况加以采用及改换。若将式(1.1)整理移项，可写为由式(1.3)可知，V1及V2均分别为q1及q2的函数，可写出如下两个函数式：（1.5）和（1.6）（1.7）
16、Qcp为时段t内已知的入库平均流量，因此，只要计算出式(1.5)右端的数值，就可以利用左端的函数关系确定q2，连续计算下去就可以得到每一时刻的下泄流量。在计算前可先根据既定的泄洪建筑物的型式和尺寸、库容曲线及计算时段t，绘出与上述式(1.6)、(1.7)两个函数式相应的辅助曲线(见图1.6)。图1.6 图解分析法辅助曲线在作好上述辅助曲线后，即可按下列步骤进行图解计算。1)根据第一时段初出库流量q1在上图纵坐标轴上截取A点，使OA=q1；2)过A点作一平行于水平轴的直线AC，该线与曲线交于B点，在直线上由B向右边量取BCQcp；3)过C点作一平行于纵坐标轴的直线与曲线交于D点，过D点引一平行于
17、水平轴的直线与纵坐标轴交于E点，则OE=q2，即为所求的时段末下泄流量。上述图解计算的正确性，可证明如下：由图中可见，ED=AB+BC，将上述各项右端数值代人，得证明上述图解计算结果与式(1.1)相符。对下一时段的计算，则可将上一时段求得的q2作为其计算的起始条件q1，并用上述同样的方法进行图解计算，求得时段末的出库流量。如此类推，最后求得水库的下泄流量过程线q(t)。【例1-2】利用例1-1的条件和资料，按图解分析法求水库的下泄流量过程线及防洪库容。(1)绘制 辅助曲线，利用水库已有的资料，列表计算 数值(见表1.7)。根据表1.7数据，点绘出 关系曲线(见图1.6)。表11.7 关系曲线计
18、算表（t=12h）(2)推求q(t)及qm调洪的起始条件同例l，取计算时段t=12h。对于第一个时段，已知Q1=10m3/s，Q2=140m3/s，Qcp=75 m3/s，q1=10 m3/s，用在纵坐标上量得A点，过A引水平线与 曲线交于B点；在AB延长线上量取BC=Qcp=75 m3/s；过C点引一垂线与 曲线交于D0该点的纵坐标即为q2=20 m3/s。将第一时段q2作为第二时段q1，用上述相同的方法计算，即可求得第二时段q2，其余时段同理类推。最后求得q(t)如表1.8所示。表1.8 调洪计算成果表时间（h）01224364860728496108Q（m3/s）101407102791
19、316532151010Qcp（m3/s） 75 425 495 205 98 49 24 13 10q（m3/s）10201052352251751301007565按表1.8中的计算成果绘出Q(t)线和q(t)线(见图1.7)。q(t)线的峰值qm按趋势绘于Q(t)线的退水段上，并量得qm=250m3/s。从该图可求得相应V设=30.5106m3。图1.7 下游泄流过程线3、图解法、图解法这里介绍一种较常用的图解法。若将式(1.1)改写如下：由此可见，等式左端第二项与等式右端的函数形式是相同的，即上式中左端是已知的，右端是未知的，只要利用f(g)辅助曲线，按此函数关系即可确定q2。在图解计
20、算之前，先绘出如图1.8的有关曲线。图中第一象限为人库洪水过程线，第二象限为利用式(1.9)点绘的f(q)曲线及Qt直线。然后，按以下步骤作图。图1.8 调洪计算图解法1)第一时刻t1开始，从q1处向左作水平线，交f(q)曲线于A点；2)过A点作Qt直线的平行线，并由Q(t)线第一时段中的Qcp处向左作水平线，交上述平行线于B点；3)过B点作垂线，交f(q)于C点；4)由C点向右作水平线与t2时刻垂线相交即为q2。其余时段同理类推，即可在第一象限内点绘出下泄过程线q(t)。作图的正确性，可证明如下：与式(1.1)一致，证毕。2.3考虑动库容的调洪计算方法上面所介绍的调洪计算方法，是以静库容曲线
21、为基础进行的，即把水库的水面看做水平状态。这对于湖泊型水库是适合的，不仅算法简便，且能满足计算精度的要求。但对峡谷型水库，当通过大洪水流量时，由于回水的影响，水库表面呈现出明显的水面坡降，在这种情况下，若仍用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，必须采用动库容曲线进行调洪计算。经过对一系列人库流量和坝前水位的计算后，便可绘制出水库蓄水容积与入库流量和坝前水位的关系曲线 此即水库动库容曲线，如图1.9所示。图1.9 关系曲线考虑动库容的调洪计算，其原理和方法基本上与按静库容计算相同，不同之处在于库容曲线的差别。因此，无论选用哪一种方法，就是把用静库容曲线制作的qV
22、线，改绘成用动库容曲线制作的以Q为参数的qQV线，下面用一种图解分析法说明考虑动库容的调洪计算方法。将式(1.1)改写如下：可以看出，采用方程 可以求解上式。为此，可绘制水库调洪计算的辅助曲线（1.10）（1.11）表1.9 辅助曲线计算表绘制方法见表1.9。表中第(1)、(2)、(3)栏数据可由前面介绍的动库容曲线查得。第(4)栏H为泄洪建筑物的计算水头，可由坝前水位Z及既定泄洪建筑物堰顶高程(或孔口中心高程)关系求得。然后用泄洪建筑物下泄流量计算公式求得下泄流量q，填入第(5)栏，从而可算出第(6)栏和第(7)栏数值。最后用第(2)、(5)、(7)栏的对应数据，点绘出 关系曲线，如图1.1
23、0所示。图1.10 动库容曲线调洪计算图解分析法做出辅助曲线之后，可按如下步骤求解。1)对于第一时段，q1、Q1为已知条件，可用q1、Q1数值查图1.10得 的数值；2)将已知Q1、Q2、q1以及由l)查出 的值代人式(1.10)左边，即可求得的数值；3)用Q2、 查图1.10得q2，即为所求。对已求得的q2可作为下一时段的起始下泄流量ql，重复第一时段的解算过程，逐时段计算即可求得水库下泄流量过程线q(t)及相应的防洪库容V防。3水库的防洪计算3.1概述本节介绍的水库防洪计算(又称水库防洪水利计算)则是叙述如何选择泄洪建筑物型式和尺寸，确定与防洪有关的水库参数(汛前水位、防洪高水位、设计洪水
24、位和校核洪水位)、总库容及坝高。此外，还包括防洪效益估算及水库防洪调度方面的问题。3.2无闸溢洪道水库的防洪计算无闸门控制的泄洪建筑物，其溢洪道堰顶高程一般与正常蓄水位重合。水库汛前水位，一般年份可能低于正常蓄水位，但考虑到汛前洪水有连续出现的可能，即后期大洪水来临之前，可能已出现过洪水，并已使水库水位蓄至正常蓄水位。因此，设计计算时为安全起见，取汛前水位与正常蓄水位齐平。不设闸门的水库，一般属于小型水库，控制流域面积较小，库容不大，难以负担下游防洪任务。因此，一般来说水库下游没有防洪要求。1、拟定方案、拟定方案已知水库下游没有防洪要求，泄流方式、堰顶高程和汛前水位都已确定，根据水库、坝址附近
25、地形、地质条件和洪水情况，拟定几种可能的溢洪道宽度B，用库容曲线及泄流公式绘制下泄流量与库容的关系曲线 或 组成若干个不同溢洪道宽度B的方案。2 2、调洪计算、调洪计算针对各个不同溢洪道宽度B的方案，用已知的入库洪水过程线，分别按本章第二节讲述的调洪计算方法，进行调洪计算，并将计算成果点绘成Bqm及BV关系曲线(见图1.11)。同时，按水工建筑物设计规范，确定各方案相应坝顶高程。图1.11 Bqm及BV关系曲线3 3、选定方案、选定方案对各个方案进行投资费用计算，包括大坝投资、上游淹没损失及泄洪建筑物投资费用。前两项费用随B的增大而减少，用u1表示该两项费用之和；后一项费用随B的增大而增大，用
26、u2表示其费用。计算结果可点绘成u1B及u2B关系曲线(见图1.12)。图1.12 各方案投资费用关系图最后按投资费用最小的原则，选定泄洪建筑物堰顶宽度B。但是，在下游无防洪任务而不计人下游防洪费用的情况下，可能总投资费用不出现极小值。在这种情况下，堰顶宽度B的合理确定应作综合分析比较，多方论证。3.3有闸溢洪道水库的防洪计算溢洪道上设置闸门，尽管增加泄洪设施的投资和操作管理工作，但可以比较灵活地按需要控制泄流量和时间，这将给大中型水库的防洪效果和枢纽的综合利用带来很大好处。有闸门控制的泄洪建筑物，技术上有可能使防洪库容与兴利库容结合使用，提高综合利用效益，并有控制泄洪的能力，能承担下游的防洪
27、任务。此外，还便于考虑洪水预报，提前预泄腾空库容。为了保证兴利蓄水的要求，闸门顶高程Z门不能低于正常蓄水位，一般与正常蓄水位齐平；为了使兴利与防洪相结合，可能时，防洪限制水位Z限应小于正常蓄水位，大于堰顶高程Z堰(见图1.13)。图1.13 有闸溢洪道的各种水位及高程1、拟定方案、拟定方案组成有闸溢洪道水库防洪计算的参数很多，除溢洪道宽度B之外，还应包括堰顶高程Z堰、闸门顶高程Z门、防洪限制水位Z限以及水库下游河道允许泄量q允。防洪限制水位Z限是汛期来到之前，水库允许经常维持的上限水位。对于设计条件，它是调洪的起始水位。该水位反映了兴利库容与防洪库容结合的程度，当防洪限制水位等于正常蓄水位时，
28、表示二者不结合，多数属于元闸门控制的情况。从防洪的要求出发，防洪限制水位定得愈低(低于正常蓄水位)，就会有愈多的兴利库容兼作防洪，一举两得；从兴利用水要求出发，防洪限制水位不能太低，应使汛后回蓄更有保证，为了充分发挥水库的效益，应该把防洪库容与兴利库容尽可能地结合起来。因此，防洪限制水位要根据泄洪建筑物的控制条件、洪水特性和防洪要求等确定。2 2、拟定泄流方式、拟定泄流方式设溢洪道宽为某一数值B，溢洪道堰顶高程和调洪起始水位Z限已定，下游安全泄量q允为已知，当洪水上涨时，库水位在调洪起始水位，此时闸门前已具有一定的水头，如果打开闸门，则具有较大的泄洪能力。在无预报的情况下，应控制泄洪，逐渐开启
29、闸门使下泄流量与入库流量相等，如图1.14的ab段所示。图1.14 有闸门控制的水库调洪示意图b点以后，入库流量开始大于闸门全部开启时的下泄流量。这时为使水库有效泄洪，应将闸门全部打开，形成自由泄流，如图1.14bc段所示。当下泄流量达到q允时，水库水位仍在继续上涨，为了使下泄流量不超过q允，必须将闸门逐渐关闭，形成固定泄流方式，如图1-14cd段所示。整个泄流过程为abcd线段，相应的防洪库容为设计洪水过程线与abcd线所包围的面积。当溢流堰宽度B有若干个方案时，可用上述方法绘出BV防关系曲线，从而根据水库地形、溢洪道地形条件，并通过经济计算，确定最优的一组B和V防。上述方法是设想水工建筑物
30、设计洪水标准与下游防护对象设计洪水标准相同的情况。在实际工程设计中，两种设计洪水标准不会完全相同，一般是建筑物的设计洪水标准高于下游防护对象的设计标准。在这种情况下，水库调洪任务应首先满足下游防护对象的安全要求，即根据防护对象的设计洪水，使上游水库调洪后的下泄流量不超过q允，并得相应的防洪库容V洪1，(见图1.15)和相应防洪高水位。图1.15 按下游防护对象设计洪水调洪示意图然后用水工建筑物的设计洪水进行调洪计算，在水库蓄水达到V洪1之前，水库按q允下泄；当水库蓄水达到V洪1时，说明这次洪水的大小已超过下游设计洪水标准，下游防洪要求不能满足，但应保证水工建筑物的安全，把闸门全部打开，形成自由
31、溢流，至e点泄洪流量达到最大值，所增加的防洪库容为V洪2(见图1.16)。水库的防洪库容V防=V洪1+V洪2，它是水库既考虑下游防洪要求又考虑水工建筑物安全所需要的总防洪库容。这种水库防洪的分级调节方法，能在一定程度上实现大水大放，小水小放，有利于洪水调节。图1.16 按水工建筑物设计洪水调洪示意图3、调洪计算、调洪计算针对拟定的各个不同溢洪道宽度B的方案和选定的防洪限制水位、泄流方式，以及已知的入库洪水过程线和下游河道允许泄量q允，用列表法按本章第二节介绍的调洪计算方法进行调洪计算，求得下泄流量过程线和相应的防洪库容。有了防洪库容，就可求得相应的设计洪水位。同样，可求得校核库容及相应的校核洪
32、水位。4、方案比较和选择、方案比较和选择有闸溢洪道尺寸和水库有关参数的方案比较和选择与前述元闸溢洪道的情况基本相同。3.4具有非常泄洪设施水库的防洪计算1、非常泄洪设施、非常泄洪设施有的水库校核洪水比设计洪水大得多，尤其当校核洪水采用可能最大洪水时，二者相差更为悬殊。如只设有正常泄洪建筑物，必将增加工程造价。因此，为了安全又不致使造价过高，若条件许可，应尽量修建位置适当、工程比较简易的非常泄洪建筑物，帮助正常泄洪设置宣泄比设计洪水大得多的洪水。2、非常泄洪设施的启用标准、非常泄洪设施的启用标准非常泄洪设施属于一种临时的、特殊的防洪设施，应规定在某一种条件下启用，故有一个启用标准问题。目前，多以
33、某一库水位作为启用标准，这个水位称为启用水位(Z启)。启用标准较高，虽能减少下游洪水灾害，但会使建筑物规模增大，上游淹没损失增加；启用标准过低，建筑物规模小、造价低，但下游遭受洪水灾害机会增多，损失亦大。因此非常泄洪设施的启用标准必须通过综合技术经济论证来决定。3、调洪计算、调洪计算针对已选定的非常溢洪道宽度、启用水位、校核标准(或可能最大洪水)的入库洪水过程，按无闸溢洪道的自由溢流，采用本章第二节所介绍的方法进行调洪计算，求得非常泄洪情况下的泄流过程线、最大下泄流量，在校核洪水标准下所需要的防洪库容，以及校核洪水位和坝顶高程。必须指出，计算时应使用合成泄流曲线Zq及相应的蓄泄曲线，即启用水位
34、的泄流量应包括正常溢洪道的泄流量和非常溢洪道的泄流量。3.5洪水预报在水库防洪计算中的应用在以上各种防洪计算中，都没有考虑到洪水预报对泄洪建筑物尺寸及水库参数选定的影响。因此，当水库出现设计洪水时，设想水库水位已蓄至防洪限制水位，这时只能用防洪限制水位以上的库容来拦蓄洪水。但是在短期洪水预报已具有一定水平的条件下，可预先从兴利库容中适当泄出一部分水量，腾空部分库容以拦蓄洪水，从而减少专设的防洪库容，降低水工建筑物造价。至于如何考虑洪水预报的防洪计算问题，可根据预报方案，提前一个预见期来考虑水库的泄流方式。设洪水预报预见期为t1，不考虑预报误差，可按预先腾空库容的方法进行调洪。具体作法如图1.1
35、7所示，水库的下泄流量提前按预见期t1的预报入库流量泄放，直至预报入库流量达到下游河道的允许安全泄量q允为止。此后则控制泄洪，使水库泄量维持在q允。考虑预报泄流过程如图1.17中的abce线段所示。由图1.17可见，图中曲线abcd所包围的面积即为根据预报预泄腾空的库容，用V预表示。当不考虑预报时，水库将按adce下泄，这时水库所应蓄的洪水总量为V防，总，在没有预泄的情况下，这部分水量显然应由专设的防洪库容来蓄纳；在考虑预报后，由于事先腾空V预，因此可将必须蓄纳的洪水总量V防，总的一部分蓄在V预中，从而可减少专设的防洪库容。图1.17 考虑预报调洪计算图4水库的防洪调度对于以防洪为主的水库，在
36、水库调度中当然应首先考虑防洪的需要，对于以兴利为主结合防洪的水库，要考虑防洪的特殊性。防洪和兴利在库容利用上的矛盾是客观存在的。就防洪来讲，要求水库在汛期预留充足的库容，以备拦蓄可能发生的某种频率的洪水，保证下游的防洪及大坝的安全。就兴利来讲，总希望汛初就能开始蓄水，保证汛末能蓄满兴利库容，以补充枯水期的不足水量。4.1防洪库容和兴利库容有可能结合的情况对位于雨型河流上的水库，如历年洪水涨落平稳，洪水起止日期稳定，丰枯季节界限分明，河川径流变化规律易于掌握，那么防洪库容和兴利库容就有可能部分结合甚至完全结合。根据水库的调节能力和洪水特性，防洪调度线的绘制可分为以下3种情况。1 1、防洪库容和兴
37、利库容完全结合，汛期、防洪库容和兴利库容完全结合，汛期防洪库容为常数防洪库容为常数对于这种情况，可根据设计洪水可能出现的最迟日期tk，在兴利调度图上的基本调度线上定出b点图1.18（a），该点相应水位即为汛期防洪限制水位。由它与设计洪水位（与正常蓄水位重合）即可确定拦洪库容值。根据该库容值和设计洪水过程线，经调洪演算得出水库蓄水量变化过程线（对一定的溢洪道方案），然后将该线移到水库兴利调度图上，使其起点与上基本调度线上的b点相合，由此得出abc线以上的区域F即为防洪限制区，C点相应的时间为汛期开始时间。2 2、防洪库容和兴利库容完全结合，但汛、防洪库容和兴利库容完全结合，但汛期防洪库容随时间变
38、化期防洪库容随时间变化这种情况就是分期洪水防洪调度问题。如果河流的洪水规律性较强，汛期越到后期洪量越小，那么为了汛末能蓄存更多的水来兴利，可以采取分段抬高汛期防洪限制水位的方法来绘制防洪调度线。分期及时段划分方法按照水利工程水利计算规范（SL104-95）中规定的“分期应符合气象成因和雨、洪季节变化规律，不宜过多，一般前后两期不超过三期为宜”。本书选用了一个分3段的实例，3段的洪水过程线如图1.18（b）所示。做防洪调度线时，先对最后一段图1.18（b）中的t2t3段进行计算，调度线的具体做法同前，然后决定第二段（t1t2）的拦洪库容，这时要在t2时刻从设计洪水位逆时序进行计算，推算出该段的防
39、洪限制水位。用相同的方法对第一段（t0t1）进行计算，推求出该段的Z汛限。连接abdfg线，即为防洪调度线。图1.18 防洪库容与兴利库容完全结合情况下防洪调度线的绘制1-正常蓄水位；2-设计洪水位；3-死水位；4-上基本调度线；-兴利库容；-拦洪库容；-共用库容3 3、防洪库容和兴利库容部分结合的情况、防洪库容和兴利库容部分结合的情况在这种情况下，防洪调度线bc的绘法与情况1相同。如果情况1中的设计洪水过程线变大或者它保持不变而下泄流量值减小（图1.19），则水库蓄水量变化过程线ba，将其移到水库调度图上的b点处时，a点超出Z蓄而移到Z设洪的位置，这时只有部分库容是共用库容（图1.19中的）
40、，专用拦洪库容（图1.19中的）就是因比情况1降低下泄流量而增加的拦洪库容V拦洪。图1.19 防洪库容与兴利库容部分结合情况下防洪调度线的绘制1-正常蓄水位；2-设计洪水位；3-死水位；4-上基本调度线；-兴利库容；-拦洪库容；-共用库容；-专用拦洪库容4.2防洪库容和兴利库容完全不结合的情况如果讯期洪水猛涨猛落，洪水起讫日期变化无常，没有明显规律可循，则不得不采用防洪库容和兴利库容完全分开的方法。从防洪安全要求出发，应按洪水最迟来临情况预留防洪库容。这时，水库正常蓄水位即是防洪限制水位，作为防洪下限边界控制线。对设计洪水过程线根据拟定的调度规则进行调洪演算，就可以得出设计洪水位（对应于一定的溢洪道方案）。应该说明的是即使从洪水特性来看，防洪库容和兴利库容难以结合，但如做好水库调度工作，仍可实现部分结合。使用时必须十分谨慎，最好由水库管理单位与科研单位、高等院校合作进行专门研究，提出从实际出发的、切实可行的水库调度方案，并经上级主管部门审查批准后付诸实施。我国有些水库管理单位已有这方面的经验教训可供借鉴。应该指出，这里常遇到复杂的风险决策问题。