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1、第二章水库兴利调特征水位本讲稿第一页，共二十六页主要内容主要内容第一节第一节 河川径流河川径流 第二节第二节 水库特性水库特性第三节第三节 兴利调节的作用及分类兴利调节的作用及分类第四节第四节 水库设计保证率和设计代表期水库设计保证率和设计代表期第五节第五节 兴利调节计算的时历列表法兴利调节计算的时历列表法第六节第六节 洪水调节洪水调节本讲稿第二页，共二十六页 第二节第二节 水库特性水库特性一、水库特性曲线一、水库特性曲线二、水库特征水位和特征库容二、水库特征水位和特征库容三、水库的水量损失三、水库的水量损失本讲稿第三页，共二十六页 第二节第二节 水库特性水库特性一、水库特性曲线一、水库特性曲
2、线1.1.水库特性水库特性2.2.水库特性曲线的绘制方法水库特性曲线的绘制方法本讲稿第四页，共二十六页一、水库特性曲线一、水库特性曲线1.1.水库特性：水库地形特性。水库特性：水库地形特性。库区地形开阔库区地形开阔库区地形狭窄库区地形狭窄河道纵坡缓，水库蓄水容量大，效益大河道纵坡缓，水库蓄水容量大，效益大纵坡陡，坝虽高但其蓄水量不一定大，效益小纵坡陡，坝虽高但其蓄水量不一定大，效益小在规划设计、管理运用阶段，水库地形特征是很重要的资料。在规划设计、管理运用阶段，水库地形特征是很重要的资料。包括两个特性：包括两个特性：水库面积特性：水库水面面积与库水位关系，用水库面积特性：水库水面面积与库水位关
3、系，用z-Fz-F曲线表示。曲线表示。水库库容特性：水库库容与库水位关系，用水库库容特性：水库库容与库水位关系，用Z-VZ-V曲线表示。曲线表示。本讲稿第五页，共二十六页一、水库特性曲线一、水库特性曲线2.水库特性曲线的绘制方法水库特性曲线的绘制方法求积仪求积仪本讲稿第六页，共二十六页 Z-F,Z-VZ-F,Z-V曲线绘制方法：曲线绘制方法：绘制水库地形图绘制水库地形图(中小水库比例大中小水库比例大)用求积仪或光电扫描仪等计算不同等高线包围面积，高程用求积仪或光电扫描仪等计算不同等高线包围面积，高程 间间距可取距可取1 m(1 m(或或2m2m，5m5m等等)绘绘Z-FZ-F曲线，（曲线，（Z
4、1Z1，F1F1），（，（Z2Z2，F2F2），（，（Z3Z3，F3F3）计算分层间库容计算分层间库容绘制绘制 Z-VZ-V曲线，（曲线，（Z1Z1，V1V1），（，（Z2Z2，V2V2），（，（Z3Z3，V3V3）本讲稿第七页，共二十六页表表 石泉水库水位库容曲线表石泉水库水位库容曲线表水位（m）393394395396397398399400401402403404库容（亿m3)0.70.760.830.90.971.061.151.251.361.481.621.77水位（m）405406407408409410411412413414415库容（亿m3)1.942.122.312.52
5、.72.923.243.483.733.994.26本讲稿第八页，共二十六页表表 龙羊峡水库设计库容龙羊峡水库设计库容 水位关系水位关系 单位：单位：m m、亿、亿m m3 3水位25302535254025452550255525602565库容53.4562.3972.1382.3793.36105.24117.78131.15水位25702575258025852590259526002610库容145.3160.29176.06192.65210.11229.26246.98286.28本讲稿第九页，共二十六页上述方法计算的水库容积，是假定上述方法计算的水库容积，是假定水库水库入库流量
6、为零入库流量为零，水库，水库水面为水水面为水平平的情况，一般称为静水容积，简称的情况，一般称为静水容积，简称静库容静库容。（兴利调节）。（兴利调节）大型水库，回水影响甚远，水库的大型水库，回水影响甚远，水库的库容除静库容外，还有一部分由上库容除静库容外，还有一部分由上翘的实际水面线与坝前水位水平线翘的实际水面线与坝前水位水平线所构成的楔形蓄量。将楔形蓄量与所构成的楔形蓄量。将楔形蓄量与静库容之和称为静库容之和称为动水库容动水库容.（洪水调（洪水调节）节）图图 2-3 2-3 水库动库容示意图水库动库容示意图1 1楔形蓄量楔形蓄量2 2入库流量为入库流量为Q Q 时的水库水面线时的水库水面线 3
7、 3流量为流量为Q Q 的河道水面线的河道水面线本讲稿第十页，共二十六页二、水库的特征水位和特征库容二、水库的特征水位和特征库容v 水库在不同时期有不同任务，为满足兴利要求和保证防洪安全，需要一些控制水库在不同时期有不同任务，为满足兴利要求和保证防洪安全，需要一些控制性的水位和库容。性的水位和库容。v 特征水位、库容：决定水库调节能力，起限定作用的水位和库容。特征水位、库容：决定水库调节能力，起限定作用的水位和库容。（a a）兴利与防洪不结合）兴利与防洪不结合 （b b）兴利与防洪部分结合）兴利与防洪部分结合正常蓄水位正常蓄水位防洪高水位防洪高水位设计洪水位设计洪水位校核洪水位校核洪水位死水位
8、死水位V V死死防洪限制水位防洪限制水位V V兴兴V V防防V V拦拦V V调调大坝大坝溢洪道溢洪道放水口放水口大坝大坝溢洪道溢洪道放水口放水口闸门闸门正常蓄水位正常蓄水位防洪高水位防洪高水位设计洪水位设计洪水位校核洪水位校核洪水位死水位死水位V V死死防洪限制水位防洪限制水位V V兴兴V V防防V V拦拦V V调调V V结结本讲稿第十一页，共二十六页死水位死水位水库特征水位及库容水库特征水位及库容死死库库容容在正常运行时，满足兴利需求，允许水库消落的最低水位.Z死 （V死）泥沙淤积；另一方面自流灌溉、发电、航运、泥沙淤积；另一方面自流灌溉、发电、航运、渔业及旅游等各用水部门，也要求水库水位渔
9、业及旅游等各用水部门，也要求水库水位不能低于某一高程。不能低于某一高程。本讲稿第十二页，共二十六页死库容死库容死水位死水位水库特征水位及库容水库特征水位及库容正常蓄水位正常蓄水位死死库库容容兴兴利利库库容容水库在正常运行的情况下，满足兴利要求,允许充蓄并能保持的最高水位。Z正 （V兴）V V兴兴（或调节库容）作用：发电、供水、灌溉。（或调节库容）作用：发电、供水、灌溉。消落深度：消落深度：Z Z正正与与Z Z死死之间的深度之间的深度 本讲稿第十三页，共二十六页死库容死库容死水位死水位水库特征水位及库容水库特征水位及库容正常蓄水位正常蓄水位防洪限制水位防洪限制水位死死库库容容兴兴利利库库容容是指
10、汛期为防洪要求而限制水库兴利蓄水的上限水位。Z限Z Z限限（也叫洪水起调水位）（也叫洪水起调水位）以上的库容作为滞蓄洪水以上的库容作为滞蓄洪水的库容。的库容。只有在出现洪水时，水位才允许超过只有在出现洪水时，水位才允许超过Z Z限限，当洪，当洪水消退时，水位应回降到水消退时，水位应回降到Z Z限限本讲稿第十四页，共二十六页死库容死库容死水位死水位水库特征水位及库容水库特征水位及库容正常蓄水位正常蓄水位防洪限制水位防洪限制水位死死库库容容兴兴利利库库容容汛期为防洪要求而限制水库兴利蓄水的上限水位。Z限Z Z限限根据洪水特性、防洪要求和水文预根据洪水特性、防洪要求和水文预报条件，在汛期不同时段分期
11、拟定。报条件，在汛期不同时段分期拟定。例如按主汛期、非主汛期等分别拟定例如按主汛期、非主汛期等分别拟定不同的不同的Z Z限限。本讲稿第十五页，共二十六页死库容死库容死水位死水位水库特征水位及库容水库特征水位及库容正常蓄水位正常蓄水位防洪限制水位防洪限制水位防洪高水位防洪高水位死死库库容容兴兴利利库库容容防洪防洪库容库容水库承担下游防洪任务，从防洪限制水位起调，在调节下游防护对象的防洪标准洪水时，坝前达到的最高水位。Z防 V防本讲稿第十六页，共二十六页死库容死库容死水位死水位水库特征水位及库容水库特征水位及库容正常蓄水位正常蓄水位防洪限制水位防洪限制水位防洪高水位防洪高水位死死库库容容兴兴利利库
12、库容容防洪防洪库容库容Z限与Z正的库容为结合库容，又称共用库容、重迭库容。当当V V共共为零时（常见于溢洪道上不设闸门的小型水库），为零时（常见于溢洪道上不设闸门的小型水库），防洪和兴利不相结合，兴利库容无法参与拦蓄洪水；防洪和兴利不相结合，兴利库容无法参与拦蓄洪水；当当V V共共不为零时（常见于溢洪道上设立闸门的大中不为零时（常见于溢洪道上设立闸门的大中型水库），型水库），V V共共在非汛期用来蓄水兴利，而在汛前将其腾在非汛期用来蓄水兴利，而在汛前将其腾空，用于防洪，此时防洪和兴利相结合。空，用于防洪，此时防洪和兴利相结合。共用库容共用库容Z限=Z正本讲稿第十七页，共二十六页死库容死库容死水
13、位死水位水库特征水位及库容水库特征水位及库容正常蓄水位正常蓄水位防洪限制水位防洪限制水位防洪高水位防洪高水位设计洪水位设计洪水位死死库库容容兴兴昨昨库库容容防洪防洪库容库容拦拦洪洪库库容容水库从防洪限制水位起调，在拦蓄大坝设计标准洪水时，坝前达到的最高水位。Z设 V拦Z Z设设不仅决定了设计洪水情况下的上游洪水不仅决定了设计洪水情况下的上游洪水淹没范围，又影响到泄洪建筑物尺寸、型式淹没范围，又影响到泄洪建筑物尺寸、型式（包括溢流堰、泄洪孔、泄洪隧洞）的选择。（包括溢流堰、泄洪孔、泄洪隧洞）的选择。共用库容共用库容本讲稿第十八页，共二十六页死库容死库容死水位死水位水库特征水位及库容水库特征水位及
14、库容正常蓄水位正常蓄水位防洪限制水位防洪限制水位防洪高水位防洪高水位设计洪水位设计洪水位校核洪水位校核洪水位死死库库容容兴兴处处库库容容防洪防洪库容库容调调洪洪库库容容水库从防洪限制水位起调，遇到大坝校核标准洪水时，坝前水库达到的最高水位。Z校 V调共用库容共用库容拦拦洪洪库库容容本讲稿第十九页，共二十六页死库容死库容死水位死水位水库特征水位及库容水库特征水位及库容正常蓄水位正常蓄水位防洪限制水位防洪限制水位防洪高水位防洪高水位设计洪水位设计洪水位校核洪水位校核洪水位死死库库容容兴兴利利库库容容防洪防洪库容库容调调洪洪库库容容总库总库容容校核洪水位加上风浪高及安全超校核洪水位加上风浪高及安全超
15、高就是大坝的坝顶高程。高就是大坝的坝顶高程。共用库容共用库容拦拦洪洪库库容容本讲稿第二十页，共二十六页 （a a）兴利与防洪不结合）兴利与防洪不结合 （b b）兴利与防洪部分结合）兴利与防洪部分结合正常蓄水位正常蓄水位防洪高水位防洪高水位设计洪水位设计洪水位校核洪水位校核洪水位死水位死水位V V死死防洪限制水位防洪限制水位V V兴兴V V防防V V拦拦V V调调大坝大坝溢洪道溢洪道放水口放水口大坝大坝溢洪道溢洪道放水口放水口闸门闸门正常蓄水位正常蓄水位防洪高水位防洪高水位设计洪水位设计洪水位校核洪水位校核洪水位死水位死水位V V死死防洪限制水位防洪限制水位V V兴兴V V防防V V拦拦V V调
16、调V V结结本讲稿第二十一页，共二十六页三、水库的水量损失三、水库的水量损失 （1 1）水库的蒸发损失）水库的蒸发损失 （2 2）水库的渗漏损失）水库的渗漏损失 （3 3）结冰损失）结冰损失本讲稿第二十二页，共二十六页 水库的蒸发损失水库的蒸发损失 修建水库后，库区原有的陆地变成了水面，修建水库后，库区原有的陆地变成了水面，原来的陆面蒸发也变为原来的陆面蒸发也变为水面蒸发，水面蒸发，而由此引起的蒸发增量。而由此引起的蒸发增量。计算时段内的蒸发损失量可表示为：计算时段内的蒸发损失量可表示为：式中式中 计算时段内水库的蒸发损失量计算时段内水库的蒸发损失量(m(m3 3)；计算时段内水面蒸发深度计算
17、时段内水面蒸发深度(mm)(mm)；计算时段内陆面蒸发深度计算时段内陆面蒸发深度(mm)(mm)；计算时段内水库平均蓄水面积计算时段内水库平均蓄水面积(km(km2 2)；原天然河道水面面原天然河道水面面积积(km(km2 2)。（2-7）本讲稿第二十三页，共二十六页水库的渗漏损失水库的渗漏损失 水库蓄水，水位抬高，水压增大，水库蓄水将通过坝身及水工建筑物止水不水库蓄水，水位抬高，水压增大，水库蓄水将通过坝身及水工建筑物止水不严实处（包括闸门、水轮机、通航建筑物）、坝基、库岸四周向外渗漏。严实处（包括闸门、水轮机、通航建筑物）、坝基、库岸四周向外渗漏。渗漏损失量的大小决定于库区和坝址的地质及水
18、文地质条件与施工质量。渗漏损失量的大小决定于库区和坝址的地质及水文地质条件与施工质量。表2-1 计算渗漏损失的经验数值表水文地质条件月渗漏量与水库蓄水量之比（%）年渗漏量与水库蓄水量之比（%）优良01.0010中等1.0 1.510 20差1.53.020 40本讲稿第二十四页，共二十六页结冰损失结冰损失 北方地区，冬季水面形成冰盖，其中部分冰层将因水库供水期间库水位北方地区，冬季水面形成冰盖，其中部分冰层将因水库供水期间库水位的消落而滞留岸边，引起水库蓄水量的临时损失。的消落而滞留岸边，引起水库蓄水量的临时损失。结冰损失一般不大，通常按结冰期库水位变动范围内库面面积之差结冰损失一般不大，通常按结冰期库水位变动范围内库面面积之差乘以乘以0.90.9倍平均结冰厚度估算。倍平均结冰厚度估算。本讲稿第二十五页，共二十六页 第二节第二节 水库特性水库特性一、水库特性曲线一、水库特性曲线二、水库特征水位和特征库容二、水库特征水位和特征库容三、水库的水量损失三、水库的水量损失本节重点：本节重点：水库特征水位和特征库容的含义。水库特征水位和特征库容的含义。本讲稿第二十六页，共二十六页