当前课程知识点:水文水利计算 > 第十二章 防洪工程水利计算 > 12.5 其他情况下的水库调洪计算 > 12.5 其他情况下的水库调洪计算
同学们
今天我们来学习其他情况下的水库调洪计算
前面介绍的是不考虑下游防洪要求
洪水预报和错峰的调控计算原理与方法
在工程实际中
往往会需要考虑上述这些复杂的情况
此时就需要根据不同的运用方式
通过闸门的不同启闭过程控制下泄流量
利用闸门控制下泄流量时
调洪计算的基本原理和方法
与不用闸门控制时类似
所不同的是因为水库运行方式有多种多样
要按需要随时调整闸门的开度
包括开启的闸孔数目
和每个闸孔的开启高度
在不同的闸门开度 水库水位
下游淹没等情况下
水库水位和下泄流量关系也会不同
这时如果要用半图解法进行调洪计算
则需要针对不同的泄流情况
作出若干不同的辅助曲线
使计算变得很麻烦
失去了半图解法简便迅速的优越性
因此利用闸门控制泄流时的水库调洪计算
以采用列表试算法较为方便
本节我们就简要介绍下几种比较复杂情况下
水库的调洪过程
分别为
1考虑下游防洪要求的情况
2考虑洪水预报的情况和
3考虑补偿调节的情况
当下游有防护要求时
最大下泄流量小qm不能超过
下游允许的安全泄量小q安
其调洪过程线如图所示
在t2时刻以前
入库流量较小
而闸门全开时的下泄流量较大
故闸门不应全开
而应以闸门控泄
使下泄流量等于入库流量
闸门随着入库流量的加大而逐渐开大
到t2时刻时
入库流量已大于闸门全开自由溢流的
流量值小q
即来水流量大于可能下泄的流量值
因此库水位逐渐上升
到t3时刻
下泄流量达到下游允许的安全泄流小q安
于是利用闸门控制
使得小q小于等于小q安
水库水位继续上升
闸门逐渐关小
到t4时刻
入库流量减小至小q安
即入库流量等于下泄流量
水库水位达到最高
闸门也不再关小
t4时刻以后是水库泄水过程
库水位会逐渐回降
当下游有防洪要求
但其防洪标准小于水工建筑的设计标准时
在t3时刻以前情况类似
即在t2至t4间用闸门控制
使下泄流量小q不大于下游允许的
安全泄量小q安
以满足下游防洪要求
库水位逐渐增加
至t4时刻
为下游防洪而设的库容
即图中竖阴影线表示的部分
已经蓄满
而水库入库洪水仍然较大
这说明入库洪水已超过了下游防洪标准
为了保证水工建筑的安全
实际上
也为了下游广大地区的根本利益
不再控制下泄流量小q
而是将闸门全部打开自由溢流
直到t5时刻
库水位达到最高
下泄流量小q也达到最大值
t5时刻以后水库开始泄水
库水位会逐渐回降
考虑洪水预报的情况
也就是人们常说的水库防洪预报调度问题
与无预报情况相比
有洪水预报可获得更多的信息
改善对来临洪水的预估
预报调度方式
由于流域降雨时空分布等变化复杂
不能用如前所述
以简单的泄流规划定量的方式来表达
需要设计相应的计算机程序去快速运算
这个应用程序在接受到当前降雨等信息后
应立即用预报方案
报算出水库入流过程
并随即进行调洪演算分析
选出面临时段泄量
供决策管理者决策执行
一次防洪预报调度的整个作业过程 决策过程
都应当尽可能快速完成
以提高洪水预报的效用
这种预报调度方式调洪
如果各防洪标准分配的防洪库容已定
由于预泄或提前加大泄量
将会使各频率标准的最大下泄流量降低
而增加防洪效益
或在获得同样防洪效益的情况下
减少所需要的防洪库容
从而增加水库的兴利效益
有短期洪水预报的情况下
水库的运用过程如图所示
在t1时刻以前
根据预报信息预泄洪水
则水库下泄流量大于入库流量
随着库水位逐渐下降
逐渐开大闸门
水库预泄的总水量如图中红色阴影部分的面积
在t1至t3时刻之间
水库闸门全开进行泄水
由于入库流量大于下泄流量
水位持续上涨
t3时刻之后
为了使下泄流量不超出下游安全泄量小q安
随着库水位的上升而适当关小闸门
以控制下泄流量
需要注意的是
在t2时刻时
水库仅将t0至t1间
提前预泄的库容回蓄充满
对应的图中黄色部分面积
应等于红色阴影部分面积
从t2时刻起
水库才从汛期防洪限制水位起
进行蓄水
调控洪水
下面我们来看一下
考虑补偿调节的水库洪水调度情况
如图所示
如果上游水库A与防洪保护区B之间
有一定的距离
且两者之间的区间洪水又不可忽略
当发生洪水时
水库可能控制的仅是入库的洪水大Q
而防洪保护区允许通过的流量
将指望水库进行补偿调节来满足
对于这种情况
由于水库下泄流量小q要经历一定的传播时间
才能到达防护区河道控制断面
并与区间来水大Q区相组合
因此
对区间洪水过程大Q区必须做出预报
其预见期应不短于相应水库放水
到支流河口的传播时间
否则
防洪补偿运行方式就无法实施
设图中水库A至防洪保护区B
与区间来水大Q区至B的
洪水传播时间之差为τ
则A库补偿放水可由公式(1)确定
至于如何由公式(1)确定A库的下泄流量过程
现通过一个简单的算例加以说明
如表4所示
水库与区间洪水传播时间差τ等于2小时
防护区安全泄流小q安等于2000m3/s
水库A在第6小时入库流量为300m3/s
可使下泄量等于来水量
使水库维持防洪限制水位
这是因为300m3/s入库流量
在第8小时到达B处时
与区间1000m3/s流量相遇
则下游防洪断面的流量为1300m3/s
未超过防护区安全流量小q安
对于第7小时水库下泄流量
将与9时的区间来水在B处相遇
组合后流量为2100m3/s
超过了防洪区安全泄流量
为此
7时水库的泄水量
只能为防洪区安全流量2000m3/s
减去区间流量1300m3/s所得的700m3/s
同理
考虑8时水库泄量和10时区间来水相遇
水库8时只能下泄400m3/s
否则B处就会超过安全泄量
其余各时段计算方法相同
表4的计算过程可用作图法表示
如图所示
可先将区间入流向前平移τ
然后将其倒置于小q安水平线之下
即可求得A库考虑补偿情况的下泄流量过程
由图可见
不考虑补偿所需防洪库容为V1
考虑区间来水
进行补偿调节
水库需增加库容V2
因此
水库A实际所需防洪库容为V1+V2
同学们
本节课的内容就讲到这里
再见
-1.1 水资源开发利用及洪水灾害治理
--1.1 小节测试
--1.1 课后讨论
-1.2 水文水利计算的任务与内容
--1.2 小节测试
--1.2 课后讨论
-1.3 水文水利计算的主要研究方法
--1.3 小节测试
--1.3 课后讨论
-2.1 洪水资料的分析处理
--2.1 小节测试
-2.2 历史洪水的调查和考证
--2.2 小节测试
-2.3 考虑历史洪水资料信息的洪水频率计算方法
--2.3 小节测试
--2.3 课后讨论
-2.4 设计成果的合理性分析
--2.4 小节测试
-2.5 设计洪水值的抽样误差和安全修正值问题
--2.5 小节测试
--2.5 课后讨论
-3.1 防洪安全设计
--3.1 小节测试
-3.2 设计洪水概念
--3.2 小节测试
-3.3 设计洪水过程线的拟定
--3.3 小节测试
--3.3 课后讨论
-3.4 设计洪水的地区组成
--3.4 小节测试
-3.5入库设计洪水
--3.5 小节测试
--3.5 课后讨论
-4.1 暴雨特性分析
--4.1 小节测试
-4.2 点暴雨量频率计算
--4.2 小节测试
-4.3 面暴雨量频率计算
--4.3 小节测试
--4.3 课后讨论
-4.4 设计暴雨量的时空分布计算
--4.4 小节测试
-4.5 由设计暴雨推求设计洪水
--4.5 小节测试
--4.5 课后讨论
-5.1 小流域设计暴雨
--5.1 小节测试
-5.2 由推理公式推求设计洪水
--5.2 小节测试
--5.2 课后讨论
-5.3 由地区经验公式推求设计洪水
--5.3 小节测试
-5.4 城市化对水文的影响
--5.4 小节测试
-5.5 城市排水管网设计流量计算
--5.5 小节测试
--5.5 课后讨论
-6.1 可能最大暴雨的基础理论
--6.1 小节测试
-6.2 可能最大暴雨的估算
--6.2 小节测试
-6.3 可能最大洪水
--6.3 小节测试
-7.1 年径流及其表征指标
--7.1 小节测试
-7.2 影响年径流的要素
--7.2 小节测试
-7.3 具有长期实测资料时设计年径流量及年内分配的分析计算
--7.3 具有长期实测资料时的设计年径流量及年内分配计算与分析
--7.3 具有长期实测资料时的设计年径流量及年内分配计算与分析
--7.3 小节测试
--7.3 课后讨论
-7.4 具有短期实测径流资料时设计年径流量及年内分配的分析计算
--7.4 具有短期实测径流资料时设计年径流量及年内分配的分析计算
--7.4 具有短期实测径流资料时设计年径流量及年内分配的分析计算
--7.4 小节测试
--7.4 课后讨论
-8.1 用水户分类及其层次结构
--8.1 小节测试
-8.2 工业需水量的计算与预测
--8.2 小节测试
--8.2 课后讨论
-8.3 灌溉用水量的计算与预测
--8.3 小节测试
-8.4 生态需水的计算与预测
--8.4 小节测试
--8.4 课后讨论
-8.5 其他用水的计算与预测
--8.5 小节测试
-9.1 径流调节的定义及分类
--9.1 小节测试
--9.1 课后讨论
-9.2 水库特性
--9.2 水库特性
--9.2 水库特性
--9.2 小节测试
--9.2 课后讨论
-9.3 水库的水量损失
--9.3 小节测试
-9.4 设计保证率
--9.4 小节测试
-9.5 径流调节计算基本原理
--9.5 小节测试
--9.5 课后讨论
-9.6 根据用水过程确定水库的兴利库容
--9.6 小节测试
-9.7 根据兴利库容确定调节流量
--9.7 小节测试
-9.8 根据既定兴利库容和水库操作方案推求水库运用过程
--9.8 小节测试
--9.8 课后讨论
-10.1 水能利用与电力系统负荷
--10.1 小节测试
-10.2 保证出力与多年平均发电量计算
--10.2 小节测试
-10.3 水电站装机容量的选择
--10.3 小节测试
-10.4 正常蓄水位与死水位选择
--10.4 小节测试
-11.1 灌溉工程水利计算概述
--11.1 小节测试
-11.2 引水灌溉工程水利计算
--11.2 小节测试
-11.3 蓄水灌溉工程水利计算
--11.3 小节测试
-11.4 提水灌溉工程水利计算
--11.4 小节测试
-11.5 地下水灌溉工程水利计算
--11.5 小节测试
-12.1 水库调洪的任务
--12.1 小节测试
-12.2 水库调洪计算的原理
--12.2 小节测试
-12.3 水库调洪计算的列表试算法
--12.3 小节测试
-12.4 水库调洪计算的半图解法
--12.4 小节测试
-12.5 其他情况下的水库调洪计算
--12.5 小节测试