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1、 教??? 學??? 內(nèi)??? 容 板書或旁注 第二章?? 水庫控制運用 第一節(jié)?? 概述 一、任務和工作內(nèi)容 1、任務：就是根據(jù)水庫工程承擔的水利任務、河川徑流情況以及 國民部門的用水要求，利用水庫的調(diào)蓄能力，在保證水庫樞紐安全的 前提下，指定合理的水庫運用方案，有計劃地對入水庫天然徑流進行 控制蓄泄，最大限度的發(fā)揮水資源的綜合效益。水庫控制運用是水庫 工程運行管理的中心環(huán)節(jié)。合理的水庫控制運用，還有助于工程的管 理，保持工程的完整，延長水工建筑物的使用年限。 1、工作內(nèi)容：擬定各項水利任務的控制運用方式；編制水庫調(diào)度規(guī)程、水庫調(diào)度圖、當年調(diào)度計劃；制定面臨時段（月、

2、旬）水庫蓄泄方案；進行水庫水量調(diào)度運用實時操作等。 二、運用指標和基本資料： （一）、水庫的主要技術指標：上級批準或有關協(xié)議文件確定的校核洪水位、設計洪水位、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、庫土地征用和遷安高程、下游防洪系統(tǒng)的安全標準，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：水庫控制運用組織與實施的基礎，必須充分重視。水庫控制運用的基本資料是逐步積累的，從規(guī)劃設計階段開始，對有關的設計、施工、驗收文件及竣工圖紙均需收集并存檔。進入運行階段后，更要注意積累，務必把有關文件的歷史資料及現(xiàn)狀搞得十分清楚，才有助于搞好水庫控制運用

3、工作。 1、自然地理和水文氣象資料 2、水庫特性資料： （1）、水庫的面積、容積特性曲線。 （2）、水庫各特性水位及相應庫容。 （3）、水庫樞紐建筑物的組成、基本尺寸，以及泄水建筑物的泄流曲線等。 3、水庫設計標準、任務及效益情況 4、水庫工程的質(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? ??內(nèi)??? 容 板書或旁注 第二節(jié)? 水庫防洪運用 任務：根據(jù)規(guī)劃設計確定或上級主管部門核定的水庫安全標準和下游防護對象的防洪標準，防洪調(diào)度方式及各防洪特征水位對入庫洪水進行調(diào)蓄，保障大壩和下游防洪安全。遇超標準洪

4、水，應力求保大壩安全并盡量減輕下游的洪水災害。 水庫防洪運用的原則是：①在保證大壩安全的前提下，按下游防洪需要對洪水進行調(diào)蓄；②水庫與下游河道堤防和分，滯洪區(qū)防洪體系聯(lián)合運用，充分發(fā)揮水庫的調(diào)洪作用；③防洪調(diào)度方式的判別條件要簡明易行，在實時調(diào)度中對各種可能影響泄洪的因素要有足夠的估計；④汛期防洪限制水位以上的防洪庫容的調(diào)度運用，應根據(jù)各級防汛指揮部門的調(diào)度權限，實行分級調(diào)度。 一、水庫防洪調(diào)度圖的繪制和應用 作用： 1）解決水庫蓄洪與泄洪的矛盾，即正確處理下游防洪安全與水庫防洪安全的矛盾； 2）解決水庫防洪安全與興利蓄水的矛盾； 1、水庫防洪調(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某水庫日降雨量大于50mm的次數(shù)統(tǒng)計表 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??? 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計標準。 （2）各分期采用相同的防洪設計標準。 【例2－1】某年調(diào)節(jié)水庫，百年一遇設計洪水過程線資料列入表2

6、－3中①、②欄，水位庫容關系與q = f (v) 關系曲線如表2－2，或點繪成Z～q關系曲線見圖2－2中的1線。水庫溢洪道為無閘門控制的實用堰，堰寬70m，堰頂高程與正常蓄水位59．98m齊平。當Z允=62．52m，水庫溢洪道自由泄流時，試用調(diào)洪逆運算法推求相應于Z允的防洪限制水位Z限。 ? 表2－2某水庫 q = f (v) 關系曲線表 水庫水位Z（m） 59．98 60．5 61．0 61．5 62．0 62．5 63．0 63．5 64．0 64．5 總庫容V（萬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）計算并繪制調(diào)洪輔助曲線見圖2－3。曲線圖中2線為Z～關系曲線， 3線為Z～關系曲線，具體計算見《工程水文學》。 （2）應用輔助曲線，由Z允開始作調(diào)洪逆運算求Z限，如表2－3，其計算步驟： 1）若水庫Z允= 62．52m，相應的q允=588 m3/s。因在q允時庫水位最高，且入庫流量

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

9、 表2－3某水庫推求防洪限制水位的調(diào)洪逆運算表（自由泄流）P=1% 時間t (h) 流量Q （m3/s） 時段Δt (1h) 平均流量 （m3/s） （時段末）(m3/s) （時段初）(m3/s) 庫水位Z（時段初）(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）依上述步驟計算至庫水位上升為止。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，相應于下游防洪要求的水庫防洪高水位Z防=61．91m，下游防護對象要求按q安=50 m3/s控制泄流，當水庫溢洪道分級防洪控制時，用調(diào)洪逆運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??? 內(nèi)??? 容 板書或旁注 解：本例屬中型水庫缺乏資料情況，推求分期防洪限制水位采用不同防洪設計標準的途徑。汛期劃分為初汛期、主汛期、尾汛期，如表2－1。水庫設計洪水標準主汛期P=1%，初汛期、尾汛期P=2%；水庫下游防洪標準為10%。 當水庫水位高于Z防時，溢洪道自由泄流；當庫水位低于Z防時，溢洪道泄流控制為q安=50 m3/s。 （1）推求主汛

12、期P=1%洪水時的Z限。調(diào)洪逆運算如表2－4，其步驟： 1）從庫水位Z允=62．52m開始向下運算，溢洪道為自由泄流，計算方法同表2－3。 2）當庫水位算至62．25m時，即將接近Z防=61．91m，則應按下游防洪要求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），即下一個時段末的值，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欄下一個時段末；4915－1068+50=3897 (m3/s)；連續(xù)運算得出⑧欄中的最小值=2312 m3/s。

13、4）最小庫容 V＝2312 =2312×3600=832（萬m3），查庫容曲線得Z限＝58．28m。 （2）推求初汛期、尾汛期P＝2％入庫洪水的Z限。用分級防洪控制，從Z允＝62．52m開始向下調(diào)洪逆運算，其計算方法同表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。設計洪水位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限為本例計算成果。以防洪調(diào)度圖作為指導水庫汛期防洪運用的基本依據(jù)，一般情況下，當庫水位低于防洪限制水位時，按興利要求供水不泄洪；當庫水位在Z限與Z防之間，按下游防洪控制點的安全泄流量泄洪；當庫水位高于

14、Z防時，則按第二級防洪要求，為確保水庫安全，自由泄流。由于防洪調(diào)度圖是在一定設計條件下制定的，它不能包括防洪調(diào)度中的許多細節(jié)情況和具體措施，故還需擬定各種頻率洪水在不同庫水位時，相應的蓄水、泄水、閘門開啟操作程序等調(diào)度規(guī)則。 ? ? ? ? ? 教??? 學??? 內(nèi)??? 容 板書或旁注 表2－4? 某水庫推求防洪限制水位的調(diào)洪逆運算表（分級控制泄流）P=1% 二、水庫防洪調(diào)度方式的擬定 （一）下游無防洪任務的水庫調(diào)度方式 目標：保壩 1、溢洪道上無閘門控制的調(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行調(diào)節(jié)流量，調(diào)度方式是當庫水位為限制水位且洪水開始起漲時，逐漸開啟閘門，控制下泄量等于入庫流量，水庫水位維持在汛期限制水位。當閘門開啟到與汛限水位齊平時，則將閘門全部開啟，水庫便自由泄流，其泄流過程及庫水位變化過程見圖。 ab段：控制下泄流量等于入庫流量水位控制在汛限水位。bc段：當閘門開啟到與汛限水位齊平時，閘門全部開啟，自由泄流；e點以后： q＞Q ，水位下降至汛限水位。 ? ? ? ? 教??? 學??? 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，遇到洪水起漲

16、，就全開閘門泄流，但是此時開始入庫的洪水流量較小，而下泄流量較大，故引起水庫水位下降，泄空了一部分庫容。隨著庫水位的降低，下泄流量相應逐漸減小，見圖2－5。在b點之后，入庫的洪水流量大于水庫的下泄流量，水庫水位又開始回升，先前泄空的一部分庫容得到充蓄，泄流量也隨之增加。 （二）下游有防洪任務的水庫調(diào)度方式? 兩種防洪標準：水庫，下游防護對象。 1、固定泄量 （1）下游為一級防洪標準。 當水庫距下游防護對象很近，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，由下游防護對象的重要性、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)洪過程中，利用閘門控

17、制泄量，ab段：? Q ＜=q安 時，閘門逐漸開放，Z不變。bc段：Q＞=q安 時，閘門逐漸關閉，Z上升。C點Z最大。C點以后：Z逐漸下降。 ? ? ? ? 教??? 學??? 內(nèi)??? 容 板書或旁注 （2）下游分級調(diào)洪 適用情況：各防護對象抗洪能力不同，受災后損失大小不同 調(diào)度原則：大水多泄，小水少泄。 q安 分為兩級，q安1 和q安2。 ab段： Q＜q安1 時，q = Q，Z不變，閘門逐漸開放。 bc段：Q＞=q安1 時，q = q安1，Z逐漸增大，閘門逐漸關閉。 C點：至c點庫水位已達某一指標，說明入庫洪水很大，此時可以放棄下游某些次要的防護對象，開大閘

18、門，使泄流量q安1突變增至q安2 ；de段閘門逐漸關閉，泄流量控制在q安2 ，水庫水位繼續(xù)上升；若至e點，庫水位又達另一指標，說明入庫洪水更大， 此時考慮確保大壩安全為原則，應在e點相應的時刻全開閘門，水庫泄洪設施呈自由泄流方式。 采用上述調(diào)度方式，必須明確對改變下泄流量的判別條件，而且對各種頻率洪水的判別條件要統(tǒng)一，即對大洪水過程開始的小流量部分要按小洪水調(diào)度，超過上述的各個指標后方能按大洪水調(diào)度。 2、補償調(diào)節(jié) 應用條件：（1）當水庫距防洪防護點有相當距離。（2）區(qū)間洪水不可忽略。 調(diào)度方式：Q區(qū)大時，水庫少放水。 Q區(qū)小時，水庫多放水。 控制目標：q水庫泄水 調(diào)度時對

19、區(qū)間來水不可忽略，要充分發(fā)揮防洪庫容的 作用，當發(fā)生洪水時，區(qū)間洪水Q區(qū)大時，水庫少放水，區(qū)間洪水Q區(qū)小時，水庫多放水。補償調(diào)節(jié)就是控制水庫泄流量與區(qū)間流量兩者的組合流量不超過下游防護點的允許泄量q安，見式2－2，由此式確定水庫的下泄流量過程，見圖2－7。 ??????? （2－2a） ? ? 教??? 學??? 內(nèi)??? 容 板書或旁注 第三節(jié)? 水庫興利運用 水庫興利運用的任務是，依據(jù)規(guī)劃設計的開發(fā)目標，合理調(diào)配水量，充分發(fā)揮水庫的綜合利用效益。 興利運用的原則是： ①在制訂興利運用計劃時，要首先滿足城鄉(xiāng)居民生活用水，既要保重點任務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要在計劃用水、節(jié)約用水的基礎上核定各用水部門供水量，要貫徹“一水多用”的原則，提高水的重復利用率。 ③興利調(diào)度方式，要根據(jù)水庫調(diào)節(jié)性能和興利各部門用水特點擬定。 ④庫內(nèi)引水，要納入水庫水量的統(tǒng)一分配和統(tǒng)一調(diào)度。編制水庫興利運用計劃，應包括對當年（期、月）來水的預測；協(xié)調(diào)有關各部門對水庫供水的要求；擬定各時段的水庫興利運用指標；根據(jù)上述條件，制訂年（期、月）的具體供水計劃。 一、灌溉水庫年度供水計劃的編制 水庫年度供水計劃：在有預報的條件下，通常以日歷年為時序，根據(jù)年初水庫實際蓄水量、當年各月來水量預報值、當年各月用水量估算值，根據(jù)水庫興利調(diào)節(jié)水量平衡原理，進行順

21、時序調(diào)節(jié)計算，推求當年水庫各月末蓄水過程線，以此作為當年計劃調(diào)度線。對應的供水過程，即為水庫年度供水計劃。 1、編制年度供水計劃的依據(jù) （1）由國家頒布和上級主管部門下達的有關方針，政策，法規(guī)及意見等文件，它們是編制計劃遵循的基本原則。 （2）水庫工程原設計文件，原設計意圖。 （3）本年度計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）當年長期氣象，水文預報，水庫集水面積內(nèi)和各測站歷年的降水量，蒸發(fā)量，徑流量資料等。 （5）水庫水位一面積和水位一容積關系曲線，水庫各種興利特 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、航運等）

22、 ? ? ? 教??? 學??? 內(nèi)??? 容 板書或旁注 2、水庫來水量的預測方法。 水庫來水量的預測通常是由預報的月降水量計算月徑流量，常用的方法有以下幾種。 （1）降雨徑流相關法。 根據(jù)預報的各月降雨量xi，由月降雨—徑流相關圖查地月徑流深yi，從而求得各月來水量Wi，計算公式為 Wi=0．1yiF? ???????（2－3） 式中：Wi為月來水量，萬m3；yi為月徑流深，mm；F為水庫集水面積，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為預報的月降雨量，mm；其他符號意義同上。 （

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，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。 選用過去某年的年，月降水與預報的本年，月降水相似年份的灌溉用水過程，作為本年度灌溉用水過程。但通常還要考慮當年的灌溉面積，作物組成，復種指數(shù)等情況做相應修正，然后再考慮渠系輸水損失，既得當年灌區(qū)總用水過程。 （3）逐月耗水定額法 W供i ＝Ａ????????? （2－5）

24、式中：W供i為水庫月供水量，萬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（預報值），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??? 內(nèi)??? 容 板書或旁注 4、繪制當年水庫灌溉計劃調(diào)度線 【例2－3】某水庫正常蓄水位為124．5m，興利庫容為4450萬m3；死水位為110．0m，相應死庫容為540萬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m3，亦即7月份預留防洪庫容為3450萬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m3，預留防洪庫容為1300萬m3（4450－3150）。1983年根據(jù)長期預報和估算當年的來水量、用水量見表2－5中②、③欄，水量損失按每月40萬m3計，該年年初死水位以上蓄水量為4030萬m3，要求繪制水庫當年計劃調(diào)度線。 解：現(xiàn)分析汛期受防洪限制水位控制時，水庫蓄水變化情況，由表2－5可以看出： 1）由已知來水、用水及水量損失資料，計算水庫各月的余、虧水量，即表中②－③－④欄，余水填⑤欄，虧水填⑥欄。 2）從1月初開始順時序調(diào)節(jié)，各月初蓄水量加當月余水量或減當月虧水量，得月末蓄水量。如1月末蓄水量=4030+30=4

26、060萬m3；4月末蓄水量=4450-720=3730萬m3，依此類推。 3）7月份有余水量720萬m3，按7月份防洪限制水位為113．8m、允許蓄水量為1000萬m3分析，可把全部余水蓄入庫中，此時，實際庫水位在防洪限制水位以下，沒有問題。 4）8月份有余水量3250萬m3，按8月份防洪限制水位為121．6m，允許蓄水量為3150萬m3考慮，余水不能全蓄，棄水量為3250－（3150－720）= 820（萬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～庫容曲線可查到各月末庫水位，填入表中第⑧欄，據(jù)此可繪出以日歷年為時

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

28、60 123．35 3 430 0 40 390 ? ? 水庫蓄滿 4450 124．50 4 360 1040 40 ? 720 ? 水庫放水 3730 122．92 5 190 2160 40 ? 2010 ? 水庫放水 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 ? ? 水庫蓄水 3270 121．85 10 420 0 40 380 ? ? 水庫蓄水 3650 122．60 11 310 0 40 270 ? ? 水庫蓄水 3920 123．15 12 200 0 40 160 ? ? 水庫蓄水 4080 123．40 合計 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??? 內(nèi)??? 容 板書或旁注 二、灌溉水庫興利調(diào)度圖的編制和應用 適用情況：缺乏長期水文、氣象預報或只有定性預報的情況下，無法采用前面的方法推求水庫當年計劃調(diào)度線。 思路：根據(jù)過去的徑流資料系列能夠預估未來水文情勢的假定，采用時歷法興利調(diào)節(jié)結合統(tǒng)計分析的方法，得出不同時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、在設計枯水年，應保證正常供水； 2、在平、豐水年，盡量減少棄水； 3、在高于設計保證率的特枯年份，應在充分利用水庫有效蓄水的前提下，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：選取不同典型的設計枯水年蓄水過程線的上、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。 計算步驟如下： （1）從實測資料中，選擇與設計枯水年年來水量接近的若干個枯水典型年來水過程，然后按一定的比例進行縮放，即得不同典型年內(nèi)分配的設計枯水年來水過程。 （2）按一定的比例將各典型年的用水過程進行縮放，得各設計代表年的用水過程。 ? ? 教??? 學??? 內(nèi)??? 容 板書或旁注 （3）對各設計年份的來水、用水過程自供水期末的死庫容開始，逆時序進行調(diào)節(jié)計算，遇虧水相加，遇余水相減，可求得各月月初的水庫

32、蓄水量。 （4）將各設計年份的興利蓄水過程線繪于同一張圖上，取各年蓄水過程線的上包線即得加大供水線。 【例2－4】某灌溉水庫興利庫容V興＝4400萬m3，設計保證率為75%，水庫有22年的徑流資料，水庫設計時已求出設計枯水年年徑流量Wp＝10000萬m3。要求繪制水庫興利調(diào)度圖。 解：① 在實測資料中，選擇出與設計枯水年年徑流量（P=75%）相近的三個典型年份，即1958～59年、1961～62年、1963～64年，加上原設計枯水年（1968～69年）共4個年份的資料。 ② 對各典型年進行縮放，得到不同年內(nèi)分配的設計代表年來水資料，見表2－6。 ③ 水庫水量損失按每月25萬m3計，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 對各設計代表年，按已知興利庫容和考慮損失后的用水量，進行逆時序調(diào)節(jié)計算，得到各月月初的水庫蓄水量，見表2－7、表2－8。在這兩張表中，各設計代表年份均從6月底死庫容起算，遇虧水加、遇余水減逆時序計算到7月初。 ⑤ 將上述4個代表年的各年蓄水過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段最高點的連線，概括了不同的年內(nèi)分配條件下，為了正常供水應達到的最大蓄水量。因此，若水庫實際蓄水量高于此線，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，若水庫實際蓄水量低于此線

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)生的時間B點。 ? ? ? 教??? 學??? 內(nèi)??? 容 旁注 ? 表2－6? 三個典型年份各月來水量計算表?? ????????????單位：萬m3 月份 1958～59年 1961～62 年 1963～64年 典型年來水量 設計年來水量 典型年來水量 設計年來水量 典型年來水量 設計年來水量 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 12550 ? 10888 ? 10468 ? K 0．80 0．92 0．95 表2－7? 三個設計代表年逆時序調(diào)節(jié)計算表???????????????????? 單位：萬m3 月份 用水量 +損失量 1958～59年 1961～

37、62年 1963～64年 來水量 供水量 月初興利蓄水量 來水量 供水量 月初興利蓄水量 來水量 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??? 內(nèi)??? 容 旁注 ? 表2－8 ?設計枯水年（1968～69年）調(diào)度線計算表????????????? 單位：萬m3 月份 來水量 用水量 水量 損失 W來－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 10000．0 9391．0 300．0 ? 4400．0 ? ? ? 3、興利調(diào)度圖的應用 有了水庫興利調(diào)度圖，在運行管理中，可以根據(jù)當時實際庫水位落在哪一區(qū)決定應該是正常供水、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)過去的來水、用水資料作興利調(diào)節(jié)計算后分析歸納，然后繪出的。在水庫的運行管理中，興利調(diào)度圖常與當年計劃調(diào)度圖一起，作為指導水庫運行的依據(jù)。有條件時，應和中、短期水文氣象預報結合，增加調(diào)度的可靠性，使水庫興利運用滿足經(jīng)濟、安全的要求。 ? ? 教??? 學??? 內(nèi)??? 容 板書或旁注 第四節(jié)? 水庫

44、泥沙淤積的防治 淤積的危害： 1）減少庫容 2）擴大上游淹沒和浸沒范圍 3）下游河床演變加劇 一、水庫泥沙的沖淤現(xiàn)象和基本規(guī)律 1、庫區(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。當來沙量與水流可以挾帶的沙量不一致時，就會發(fā)生沿程淤積或沿程沖刷。 2）在壅水流態(tài)下，庫區(qū)可以發(fā)生以下3種輸沙流態(tài)： ①、渾水進入庫區(qū)壅水段后，泥沙擴散到水流全斷面，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、入庫渾水含沙較濃且細顆粒較多，則渾水進入壅水段后，不與庫內(nèi)清水發(fā)生全局性

45、摻混，而潛到清水下面沿庫底向下游運動，則形成所謂的異重流輸沙流態(tài)； ③、異重流抵達壩前而不能排出庫外時，異重流渾水在壩前清水水面以下滯蓄而形成渾水水庫。 不同的輸沙流態(tài)，產(chǎn)生不同的淤積形態(tài)。 2、庫區(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)多見于庫容相對于入庫洪量較大的水庫，特別是湖泊型水庫。當這類水庫的庫水位較高且變幅較小時，挾沙水流進入回水末端以后，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。這類水庫的壅水段短，庫水位變幅大，底坡大，壩不

46、高，在進庫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)多見于庫水位變動較大的河道型水庫，這類水庫在進庫泥沙顆粒較細且水流含沙量較少時，往往形成帶狀淤積。 ? ? ? 教??? 學??? 內(nèi)??? 容 板書或旁注 1、水庫泥沙的沖刷現(xiàn)象 溯源沖刷。是指當庫水位下降時所產(chǎn)生的向上游發(fā)展的沖刷。 沿程沖刷。是指不受庫水位升降影響的庫段，因水沙條件改變而引起的沖刷。 壅水沖刷。是指庫水位較高而上游未來洪水的情況下，開啟底孔閘門發(fā)生的沖刷。 2、水庫泥沙沖淤的基本規(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：漲水時平行淤高，落水時水流歸槽引起沖刷。 第三規(guī)律：死灘活槽。 特點：灘地只淤不沖，主槽能沖淤代替。 規(guī)律應用：（1）控制減少中小洪水漫灘的機會。 （2）創(chuàng)造泄空沖刷的有利條件，使主槽沖得深、拉得寬。 二、水庫泥沙淤積量的計算 淤沙庫容的計算需根據(jù)水庫泥沙運行規(guī)律和淤積過程等條件進行，但泥沙淤積過程的影響因素極為復雜，難以精確計算，一般中小型水庫泥沙資料又不足，因此要詳細分析計算水庫泥沙淤積量與淤積部位有一定困難，所以常用簡單的方法來估算。即假設河流中攜帶的泥沙有一部分沉積在水庫中

48、，而且水庫泥沙淤積呈水平狀增長，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。 我們把水庫建成開始運行到泥沙全部淤滿死庫容V死，并開始影響興利庫容時止的這段時間，稱為水庫的使用年限。若已確定淤沙庫容V淤，則水庫使用年限T為 ???????????? ?????（2－9） 一般規(guī)定水庫使用年限為：小型水庫T=20～30年；中型水庫T=50年；大型水庫T=50～100年。 ?

49、 ? 教??? 學??? 內(nèi)??? 容 板書旁注 式（2－8）僅適用于懸移質(zhì)泥沙，對于推移質(zhì)，因觀測資料不足，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15～30%。若預計庫區(qū)有塌岸，還應計入塌岸量，即 ???????????????? （2－10） 式中：α為推移質(zhì)淤積量與懸移質(zhì)淤積量之比；為庫岸平均年坍塌量，m3/年。 三、多沙河流水庫防治淤積的措施 （一）加強水土保持減少泥沙入庫 （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 （二）合理運用減少水庫淤積 （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。（異重流排沙做一個動畫。） （三）清除水庫淤積的措施 （1）人工排沙法。 （2）機械清淤法。利用挖泥船、吸泥泵等設備來清淤。 ? ? 教??? 學??? 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