水利工程管理水的库控制运用.docx

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水利工程管理水的库控制运用

教学内容

板书或旁注

第二章水库控制运用

第一节概述

一、任务和工作内容

1、任务：

就是根据水库工程承担的水利任务、河川径流情况以及

国民部门的用水要求，利用水库的调蓄能力，在保证水库枢纽安全的

前提下,指定合理的水库运用方案，有计划地对入水库天然径流进行

控制蓄泄,最大限度的发挥水资源的综合效益。

水库控制运用是水库

工程运行管理的中心环节。

合理的水库控制运用，还有助于工程的管

理,保持工程的完整,延长水工建筑物的使用年限。

1、工作内容：

拟定各项水利任务的控制运用方式；编制水库调度规程、水库调度图、当年调度计划；制定面临时段（月、旬）水库蓄泄方案；进行水库水量调度运用实时操作等。

二、运用指标和基本资料：

（一）、水库的主要技术指标：

上级批准或有关协议文件确定的校核洪水位、设计洪水位、防洪高水位、汛期限制水位、正常蓄水位、综合利用下限水位、死水位、库土地征用和迁安高程、下游防洪系统的安全标准，城市生活和工业用水量、农牧业供水量、水电厂保证出力等.

（二）、基本资料：

水库控制运用组织与实施的基础，必须充分重视。

水库控制运用的基本资料是逐步积累的,从规划设计阶段开始,对有关的设计、施工、验收文件及竣工图纸均需收集并存档。

进入运行阶段后，更要注意积累，务必把有关文件的历史资料及现状搞得十分清楚，才有助于搞好水库控制运用工作。

1、自然地理和水文气象资料

2、水库特性资料：

（1）、水库的面积、容积特性曲线.

（2）、水库各特性水位及相应库容。

（3）、水库枢纽建筑物的组成、基本尺寸，以及泄水建筑物的泄流曲线等。

3、水库设计标准、任务及效益情况

4、水库工程的质量

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

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第二节水库防洪运用

任务：

根据规划设计确定或上级主管部门核定的水库安全标准和下游防护对象的防洪标准,防洪调度方式及各防洪特征水位对入库洪水进行调蓄,保障大坝和下游防洪安全.遇超标准洪水,应力求保大坝安全并尽量减轻下游的洪水灾害.

水库防洪运用的原则是:

①在保证大坝安全的前提下，按下游防洪需要对洪水进行调蓄;②水库与下游河道堤防和分，滞洪区防洪体系联合运用，充分发挥水库的调洪作用；③防洪调度方式的判别条件要简明易行，在实时调度中对各种可能影响泄洪的因素要有足够的估计；④汛期防洪限制水位以上的防洪库容的调度运用，应根据各级防汛指挥部门的调度权限，实行分级调度。

一、水库防洪调度图的绘制和应用

作用：

1）解决水库蓄洪与泄洪的矛盾，即正确处理下游防洪安全与水库防洪安全的矛盾；

2）解决水库防洪安全与兴利蓄水的矛盾；

1、水库防洪调度图的基本形式

2、分期汛期限制水位的确定

1）洪水分期（见表2—1）

表2－1某水库日降雨量大于50mm的次数统计表

月

六

七

八

九

旬

上

中

下

上

中

下

上

中

下

上

中

下

次数

洪水分期

初汛期

主汛期

尾汛期

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2）推求汛期分期防洪限制水位Z限，大体上有两种途径：

（1）各分期采用不同的防洪设计标准.

（2）各分期采用相同的防洪设计标准。

【例2－1】某年调节水库,百年一遇设计洪水过程线资料列入表2－3中①、②栏，水位库容关系与q=f（v）关系曲线如表2－2，或点绘成Z～q关系曲线见图2－2中的1线。

水库溢洪道为无闸门控制的实用堰，堰宽70m，堰顶高程与正常蓄水位59．98m齐平。

当Z允=62．52m，水库溢洪道自由泄流时，试用调洪逆运算法推求相应于Z允的防洪限制水位Z限。

表2－2某水库q=f（v）关系曲线表

水库水位Z（m）

59．98

60．5

61．0

61．5

62．0

62．5

63．0

63．5

64．0

64．5

总库容V（万m3）

1296

1460

1621

1800

1980

2180

2378

2598

2817

3000

堰上水头h（m）

0．52

1．02

1．52

2．02

2．52

3．02

3．52

4．02

4．52

下泄流q（m3/s）

46．5

127．6

232．2

256

496

650

818

999

1191

解：

（1）计算并绘制调洪辅助曲线见图2－3。

曲线图中2线为Z～关系曲线,

3线为Z~关系曲线,具体计算见《工程水文学》.

（2）应用辅助曲线，由Z允开始作调洪逆运算求Z限，如表2－3，其计算步骤：

1）若水库Z允=62．52m，相应的q允=588m3/s。

因在q允时库水位最高，且入库流量等于出库流量，故应将Z允填写在⑦栏中q允与相近的时段，即（6～7）时段.库水位（6～7）时段达到Z允,因此,从（6～7）时段末库水位为62．52m开始逆运算.

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2）逆运算的公式,为水量平衡方程式。

式中V1、q1和V2、q2分别表示时段初和时段末的蓄水量和泄流量，为该时段的平均入库流量。

其方法：

由Z允=62．52m,查Z～曲线，得=6318m3/s，填在⑤栏（6～7）时段；由=6318－574=5744（m3/s），得时段初的值，填在⑥栏;由＝5744（m3/s）,在Z~曲线上查得时段初的库水位Z1=62．45m,填写入⑦栏。

表2－3某水库推求防洪限制水位的调洪逆运算表（自由泄流）P=1％

时间t

（h）

流量Q

（m3/s）

时段Δt

（1h）

平均流量

（m3/s）

（时段末）（m3/s）

（时段初）（m3/s）

库水位Z（时段初）（m）

①

②

③

④

⑤

⑥

⑦

162

326

9～10

8~9

7～8

244

409

492

656

820

6~7

5～6

4~5

574

738

903

6318

6250

6030

5744

5512

5127

（62．52）62．45

62．25

61．85

986

1150

770

3~4

2~3

1～2

1068

960

580

5550

4750

4020

4482

3790

3440

61．13

60．30

59．90

390

0~1

195

3630

3670

3435

3670

*59．87

60．12

4）依上述步骤计算至库水位上升为止.第⑦栏中的最低水位，即为防洪限制水位Z限=59．87m，

该值就是相应于Z允=62．52m，在自由泄洪情况下的Z限。

【例2－2】由例2－1的资料，若Z允=62．52m，相应于下游防洪要求的水库防洪高水位Z防=61．91m，下游防护对象要求按q安=50m3/s控制泄流，当水库溢洪道分级防洪控制时，用调洪逆运算法推求分期防洪限制水位Z限，并绘制防洪调度图.

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解:

本例属中型水库缺乏资料情况，推求分期防洪限制水位采用不同防洪设计标准的途径。

汛期划分为初汛期、主汛期、尾汛期，如表2－1。

水库设计洪水标准主汛期P=1%,初汛期、尾汛期P=2%;水库下游防洪标准为10％。

当水库水位高于Z防时,溢洪道自由泄流；当库水位低于Z防时,溢洪道泄流控制为q安=50m3/s。

（1）推求主汛期P=1％洪水时的Z限。

调洪逆运算如表2－4，其步骤:

1）从库水位Z允=62．52m开始向下运算，溢洪道为自由泄流,计算方法同表2－3。

2）当库水位算至62．25m时，即将接近Z防=61．91m,则应按下游防洪要求q安=50m3/s控制泄流。

由62．52m查图2－3中z～q曲线得q1=512m3/s,则=+=5512+=5768（m3/s），即下一个时段末的值，填写入⑧栏。

3）按控制泄流的水量平衡公式＝－+=5768－903+50=4915（m3/s），填入⑧栏下一个时段末;4915－1068+50=3897（m3/s）；连续运算得出⑧栏中的最小值=2312m3/s。

4）最小库容V＝2312=2312×3600=832（万m3），查库容曲线得Z限＝58．28m。

（2）推求初汛期、尾汛期P＝2％入库洪水的Z限.用分级防洪控制,从Z允＝62．52m开始向下调洪逆运算，其计算方法同表2－4,求得初、尾汛期的Z限＝59．72m.

（3）绘制防洪调度图,即图2－2。

设计洪水位62．52m、防洪高水位61．91m、正常蓄水位59．98m为已知，初、主、尾汛期的Z限为本例计算成果。

以防洪调度图作为指导水库汛期防洪运用的基本依据，一般情况下，当库水位低于防洪限制水位时，按兴利要求供水不泄洪；当库水位在Z限与Z防之间，按下游防洪控制点的安全泄流量泄洪；当库水位高于Z防时，则按第二级防洪要求,为确保水库安全，自由泄流。

由于防洪调度图是在一定设计条件下制定的,它不能包括防洪调度中的许多细节情况和具体措施,故还需拟定各种频率洪水在不同库水位时，相应的蓄水、泄水、闸门开启操作程序等调度规则。

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表2－4 某水库推求防洪限制水位的调洪逆运算表（分级控制泄流）P=1％

二、水库防洪调度方式的拟定

（一）下游无防洪任务的水库调度方式

目标:

保坝

1、溢洪道上无闸门控制的调度方式。

2、溢洪道上有闸门控制的调度方式.

汛期限制水位高于坝顶,可提高兴利水位和初始泄量，具体方

式有两种：

1）、闸门能调节流量的调度方式。

闸门能够逐渐开启进行调节流量，调度方式是当库水位为限制水位且洪水开始起涨时，逐渐开启闸门,控制下泄量等于入库流量，水库水位维持在汛期限制水位。

当闸门开启到与汛限水位齐平时，则将闸门全部开启,水库便自由泄流,其泄流过程及库水位变化过程见图。

ab段:

控制下泄流量等于入库流量水位控制在汛限水位。

bc段：

当闸门开启到与汛限水位齐平时，闸门全部开启，自由泄流；e点以后：

q＞Q，水位下降至汛限水位。

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2）闸门一次性全开,不能逐步开启，要么全开，要么全关，遇到洪水起涨，就全开闸门泄流，但是此时开始入库的洪水流量较小，而下泄流量较大,故引起水库水位下降，泄空了一部分库容。

随着库水位的降低，下泄流量相应逐渐减小，见图2－5。

在b点之后，入库的洪水流量大于水库的下泄流量，水库水位又开始回升，先前泄空的一部分库容得到充蓄，泄流量也随之增加。

（二）下游有防洪任务的水库调度方式

两种防洪标准:

水库，下游防护对象。

1、固定泄量

（1）下游为一级防洪标准。

当水库距下游防护对象很近，区间洪水较小，就可采用固定下泄流量的调度方式。

固定下泄流量的大小,由下游防护对象的重要性、堤防安全情况及其抗洪能力而定.固定泄量的调度方式见图2－6。

在调洪过程中，利用闸门控制泄量，ab段：

Q＜=q安时，闸门逐渐开放，Z不变。

bc段：

Q＞=q安时，闸门逐渐关闭，Z上升.C点Z最大.C点以后:

Z逐渐下降.

教学内

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