《水利资源计算》第一章-径流调节基本资料及水库特征

第一章径流调节基本资料及水库特征径流调节基本资料径流调节是通过水库操作使来水过程适应需水过程的要求。因此，调节计算所需的基本资料，也就包括河川径流特性、用水部门的需水特性、以及水库特性等三方面资料。1.1国民经济各用水部门的需水特性和要求第一章径流调节基本资料及水库特征1、各部门用水特点用水形式：给水、灌溉、发电、航运、渔业、旅游用水需要用水量大小用水时段第一章径流调节基本资料及水库特征2、给水城市或农村的民用给水与工业用水。工业用水量常按用水定额计算，生活用水标准按居民每人每天用水量表示。给水既要保质又要保量。对水质的要求较高。给水有日与年的周期变化。要求供水的保证程度较高。(2)给水的特点(1)概念1.1国民经济各用水部门的需水特性和要求第一章径流调节基本资料及水库特征3、灌溉灌溉制度，灌溉净（毛）需水量，引水流量过程线。1.1国民经济各用水部门的需水特性和要求图1灌区渠首引水流量过程线第一章径流调节基本资料及水库特征4、水力发电用水水电站利用河流的集中落差和控制水量发电，满足用电户的需求。5、航运用水6、其他需水部门QHN1.1国民经济各用水部门的需水特性和要求第一章径流调节基本资料及水库特征7、综合需水量图t(月)有了各种用水部门的年和逐月的需水图，即可绘制综合需水图。它就是水库进行综合利用所应满足的总需水图。综合需水图的编制，并不是简单地把各部门需水量同步累加，而是要考虑到一水多用的可能性。1.1国民经济各用水部门的需水特性和要求第一章径流调节基本资料及水库特征7、综合需水量图从编制综合需水图的角度来看，主要有下列各点：取水地点和回泄地点；需要的水质；需水的年内各月分配和日内各小时的分配；需水保证率的不同。1.1国民经济各用水部门的需水特性和要求1.2水库的设计标准和设计保证率第一章径流调节基本资料及水库特征1、防洪标准2、兴利用水标准——设计保证率（1）重现期与累计频率（2）水工建筑物的防洪标准（3）下游防护对象的防洪标准（1）年保证率（2）历时保证率水利工程所能防御洪水的能力。多年工作期中，用水部门的正常用水得到保证的程度，以多年工作期中的相对百分数表示。1.2水库的设计标准和设计保证率第一章径流调节基本资料及水库特征3、各用水部门的设计保证率（1）灌溉设计保证率：指在干旱期作物缺水情况下，由灌溉设施供水抗旱的保证程度。（2）水利发电设计保证率（3）给水设计保证率（4）航运设计保证率4、设计标准、设计保证率与可靠性、风险的关系1.3水库的特性曲线、特征水位和特征库容第一章径流调节基本资料及水库特征1、特性曲线（1）水位~面积曲线（2）水位~库容曲线（静）Z2FFV21Z)FFFF(31V22111.3水库的特性曲线、特征水位和特征库容第一章径流调节基本资料及水库特征特性曲线1.3水库的特性曲线、特征水位和特征库容第一章径流调节基本资料及水库特征1、特性曲线（3）水位~库容曲线（动）1.3水库的特性曲线、特征水位和特征库容第一章径流调节基本资料及水库特征2、水库的特性水位和特征库容（1）死水位和死库容死水位是指在正常运用情况下，允许水库消落的最低水位。死水位以下的库容称为死库容或垫底库容。考虑水库泥沙淤积的需要。考虑发电、灌溉需要。考虑航运和渔业的需要。确定死水位所应考虑的主要因素是：1.3水库的特性曲线、特征水位和特征库容第一章径流调节基本资料及水库特征2、水库的特性水位和特征库容（2）正常蓄水位和兴利库容在正常运行条件下，为了满足兴利部门枯水期的正常用水，水库在供水开始时应蓄到的最高水位，称为正常蓄水位，又称正常高水位。正常蓄水位到死水位之间的库容，是水库实际可用于径流调节的库容，称为兴利库容，又称调节库容或有效库容。正常蓄水位与死水位之间的深度，称为消落深度，又称工作深度。根据兴利的实际需要。考虑淹没、浸没情况。考虑坝址及库区的地形地质条件。考虑河段上下游已建和拟建水库枢纽情况。选择正常蓄水位所应考虑的主要因素是：1.3水库的特性曲线、特征水位和特征库容第一章径流调节基本资料及水库特征2、水库的特性水位和特征库容（3）防洪限制水位和结合库容水库在汛期允许蓄水的上限水位，称为防洪限制水位，又称为汛期限制水位。这个水位以上的库容就是作为滞蓄洪水的库容。在我国，防洪限制水位是个很重要的参数，可根据洪水特性、防洪要求和水文预报条件，在汛期不同时段分期拟定。例如按主汛期、非主汛期，或按分期设计洪水分别拟定不同的防洪限制水位。当水库溢洪道设闸门时，一般闸门顶高程与正常蓄水位齐平，而防洪限制水位就常定在正常蓄水位之下。防洪限制水位与正常蓄水位之间的库容，称为结合库容，又称共用库容，重迭库容。1.3水库的特性曲线、特征水位和特征库容第一章径流调节基本资料及水库特征2、水库的特性水位和特征库容（4）防洪高水位和防洪库容当水库下游有防洪要求时，遇到下游防护对象的设计标准洪水时，水库经调洪后，坝前达到的最高水位，称为防洪高水位。它至防洪限制水位间的水库容积称为防洪库容。当遇到大坝设计标准洪水时，水库经调洪后，坝前达到的最高水位，称为设计洪水位。它至防洪限制水位间的水库容积称为拦洪库容。（5）设计洪水位和拦洪库容1.3水库的特性曲线、特征水位和特征库容第一章径流调节基本资料及水库特征2、水库的特性水位和特征库容如拦河坝为不允许溢流的土坝、堆石坝等当地材料坝，则除有专门论证外，应设置开敞式溢洪道。为增加水库运用的灵活性，尤其是下游有防洪任务的水库，一般均宜设置部分泄洪底孔和中孔。泄洪底孔要尽可能与排沙、放空底孔相结合。泄洪设备的型式选择，应考虑经济性和技术可靠性。当在河床布置泄洪设备有困难时，可研究在河岸设置部分旁侧溢洪道和泄洪隧洞。泄洪闸门类型和启闭设备的选择，应满足洪水调度等方面的要求。设计洪水位选择考虑：1.3水库的特性曲线、特征水位和特征库容第一章径流调节基本资料及水库特征2、水库的特性水位和特征库容（6）校核洪水位和调洪库容当遇到大坝校核标准洪水时，水库经调洪后，坝前达到的最高水位，称为校核洪水位。它至防洪限制水位间的水库容积称为调洪库容。校核洪水位以下的全部水库容积就是水库的总库容。设计洪水位或校核洪水位加上一定数量的风浪高值和安全超高值，就得坝顶高程。V总＝V死＋V兴＋V调洪－V共V效＝V总－V死＝V兴＋V调洪－V共安全超高放水管死水位正常蓄水位校核洪水位设计洪水位死库容兴利库容结合库容拦洪库容调洪库容防洪限制水位防洪库容防洪高水位1.4水库的水量损失第一章径流调节基本资料及水库特征1、水库的蒸发损失2、水库的渗漏损失水库兴建前后因蒸发量的不同，所造成的水量差值。VF)EE(1000W陆水00RPE;EE陆皿水达西公式估算渗漏的损失量；在生产实际中，根据经验性的数据估算渗漏损失。水文地质条件优良：0～10％／年或0～1%／月。透水性条件中等：10％～20％／年或1%～l.5％／月。水文地质条件较差：20％～40％／年或1.5％～3％／月。1.4水库的水量损失第一章径流调节基本资料及水库特征3、其他损失1、结冰损失量。水库水面形成冰盖。相应于这部分冰盖的水量，当时不能利用，应视为结冰损失。多年调节的水库，在枯水年组最后一年的结冰损失，才是真正的损失。2、水工建筑物的漏水和操作所损失的水量。例如，由于闸门和水轮机阀门的止水性差所造成的漏水；渔道操作、木材流放、船闸过船都要损失一定的水量。3、水库初蓄时，湿润库床和蓄至死水位所需的水量，对初期运行的水库而言可作为一种损失水量来处理。在地质条件复杂地区的初期岸蓄也可能较大。只是当为数不大，或只是一次性损失时，在一般调节计算中，可以不予考虑。在梯级开发中，上游有大水库投入时，须专门研究初蓄水量对下游已建备库正常工作的影响。1.5库区淹没、浸没和水库淤积第一章径流调节基本资料及水库特征1、库区淹没必须掌握充分的资料，包括库区不同高程上必须迁移的居民数和淹没农田数，区别是经常性的淹没还是某种频率大洪水时的临时性淹没。也要注意是否有淹没重要的城市、交通线路、矿藏、经济作物区和名胜古迹等情况。居民的迁移安置；迁移或改建淹没区内的交通运输建筑物，如铁路、公路、通讯设备及输电线等；迁移或重建淹没区内的工业企业；重建水道上的建筑物，包括桥梁、河岸及港口建筑物排水系统、地下电线等等的重新安装；森林的恢复；用堤防保护耕地、贵重的矿藏以及游览胜地等；蓄水前的库底清理水库淹没影响所牵涉的问题：1.5库区淹没、浸没和水库淤积第一章径流调节基本资料及水库特征2、库区浸没因库区附近地下水位的抬高，也使这些地区受到浸没影响。另外，由于地下水位抬高，以及水库回流的作用，使库岸塌方或变形，从而影响水库的有效容积，降低调节性能，减少水库使用年限。1.5库区淹没、浸没和水库淤积第一章径流调节基本资料及水库特征3、水库淤积水库的淤积年限：水库全部淤满，或达到进库和出库沙量基本相等的所谓‘‘平衡库容’’的情况水库工作年限（寿命）：水库淤积是否已相当程度上影响到水库正常(设汁)功能的发挥。计算水库使用T年后的淤沙总容积（规划和初设阶段）塌沙年沙年沙年沙年总沙总V)P1(mW)1(VmW)80.0~50.0(V)P1(mWV;VTV000000第一章径流调节基本资料及水库特征减少淤积的措施水土保持。上游流域面上减少水土流失——根本性措施。上游拦沙。重要水库上游和来沙较多的支流上修建一些水坝，用以拦截泥沙。合理运行，调水调沙。水力排沙、水力冲刷和机械清淤三类。水力排沙根据水库来沙多集中在汛期的特点，采用汛期降低库水位(或泄空)，使悬沙的主要部分在通过库区时来不及沉积而排出，也可采用汛末蓄水，将泥沙以异重流形式排出库外。这类方法称为蓄清排浑法。蓄清排浑就是通过对水库的合理调度，每年6月—10月汛期把大量泥沙排放出去，每年11月—次年5月枯水期再把清水蓄在水库里。在泥沙多的汛期一般不蓄水，在泥沙少的季节蓄水用于发电和航运。三峡水库汛期排出浑水(实际上是排沙)，汛后蓄满清水，这种运用方式就叫做蓄清排浑。水力冲刷法分为汛前泄空冲刷、低水位冲刷和定期降低水位水力冲刷法等。机械清淤，有利用水库水头差作为排沙能源和利用外加能源法两种。前者常利用水库上下游水位差，根据虹吸原理，用浮动软管将建筑物前淤积物排泄出库。后者用挖泥船或泥浆泵等机械清淤。只适合于水资源特别宝贵的和不大的水库。1.5水库的环境影响第一章径流调节基本资料及水库特征1、库区2、枢纽范围3、水库下游