第1章  调洪演算

本章主要采用列表试算法进行了水库的洪水调节计算，对不同的溢流堰高程和顶宽进行方案比选，并根据计算的结果初步确定大坝的高程等主要设计参数。

1.1 洪水调节计算

根据本工程的软弱岩基状况，选用单宽流量约为20~50m³/s，允许设计洪水最大下泄流量245m³/s，故闸门宽度约为4.9m~12.25m，本设计方案选择8.0m、9.0m、10.0m三种堰宽进行比较。堰顶高程一般低于正常蓄水位2m以上，因此选择271.40m、272.40m、273.40m三种方案进行比较。起调水位可以选择防洪限制水位，这里我们选择防洪限制水位为正常蓄水位，即276.40m。

1.1.1 绘制洪水过程线

由于本设计中资料有限，只有p=2%、p=0.1%的流量和相应的三日洪水总量，无法准确绘出准确的洪水过程线，故在设计中采用三角形法则模拟洪水过程线。根据洪峰流量和三日洪水总量，作出一个三角形，根据水量相等原则，对三角形进行修正，得到一条模拟的洪水过程线。具体洪水情况如图1-1、1-2所示。

 

图1-1  设计洪水过程线

 

图1-2  校核洪水过程线

1.1.2 洪水过程线的离散化

本次调洪演算采用的是列表试算法，试算中需要知道各个时段起始点的来水流量数值，故需要把CAD软件绘制的洪水过程线离散成点来使用。

根据已绘制的曲线取点如下表。

表1-1  设计洪水过程线

t（h） Q（m³/s） t（h） Q（m³/s） t（h） Q（m³/s） t（h） Q（m³/s） 0 1.41 19 14.56 37 17.57 56 11.26 1 1.41 20 20.75 38 12.71 57 11.26 2 1.41 21 28.31 39 11.26 58 11.26 3 1.41 22 37.2 40 11.26 59 11.26 4 1.41 23 47.64 41 11.26 60 11.26 5 1.41 24 60.42 42 11.26 61 11.26 6 1.41 25 78.86 43 11.26 62 11.26 7 1.41 26 119.68 44 11.26 63 11.26 8 1.41 27 214.7 45 11.26 64 11.26 9 1.41 28 288.41 46 11.26 65 11.26 10 1.41 29 344.43 47 11.26 66 11.26

续 表1-1

11 1.41 29.5 362.00 48 11.26 67 11.26 12 1.41 30 361.2 49 11.26 68 11.26 13 1.41 31 305.25 50 11.26 69 11.26 14 1.41 32 133.22 51 11.26 70 11.26 15 1.41 33 76.04 52 11.26 71 11.26 16 3.13 34 50.91 53 11.26 72 11.26 17 5.99 35 35.47 54 11.26 18 9.68 36 25.41 55 11.26

表1-2  校核洪水过程线

t（h） Q（m³/s） t（h） Q（m³/s） t（h） Q（m³/s） t（h） Q（m³/s） 0 3.67 19 17.78 37 32.01 56 12.11 1 3.67 20 31.88 38 17.51 57 12.11 2 3.67 21 51.97 39 12.11 58 12.11 3 3.67 22 77.67 40 12.11 59 12.11 4 3.67 23 108.45 41 12.11 60 12.11 5 3.67 24 146.79 42 12.11 61 12.11 6 3.67 25 197.38 43 12.11 62 12.11 7 3.67 26 264.77 44 12.11 63 12.11 8 3.67 27 352.62 45 12.11 64 12.11 9 3.67 28 446.52 46 12.11 65 12.11 10 3.67 29 531.14 47 12.11 66 12.11 11 3.67 29.5 552.43 48 12.11 67 12.11 12 3.67 30 530.07 49 12.11 68 12.11 13 3.67 31 410.9 50 12.11 69 12.11 14 3.67 32 286.48 51 12.11 70 12.11 15 3.67 33 199.46 52 12.11 71 12.11

续 表1-2

16 3.67 34 136.55 53 12.11 72 12.11 17 4.18 35 90.04 54 12.11 18 8.73 36 57.34 55 12.11

1.1.3 时段内水位的试算

列表试算法进行调洪演算的基本思路是逐时段地对下一时段的初始状态进行试算，在时段内，实际上将来水过程和下泄过程看作线性变化，因此是各时段内水位的试算构成了调洪演算。

下面以设计状况起调水位276.40m，堰顶高程272.40m，堰宽9.0m条件下26.28h~32h时段试算为例，说明该计算是如何进行的。

表1-3  试算过程举例

t(h) Q(m³/s) Q平均(m³/s) q(m³/s) q平均(m³/s) V变化(10⁴m³) V(10⁴m³) V₂(10⁴m³) Z(m) 26.28 140.84 140.84 1954.59 276.40 27.00 209.70 175.27 144.55 142.69 8.50 1962.39 1963.09 276.47 28.00 283.41 246.55 160.82 152.68 33.79 1995.83 1996.18 276.77 29.00 339.43 311.42 185.71 173.27 49.74 2044.88 2045.57 277.21 29.50 357.00 348.21 200.38 193.04 27.93 2072.75 2072.81 277.46 30.00 356.20 356.60 214.80 207.59 26.82 2099.50 2099.57 277.70 31.00 300.25 328.23 235.17 224.98 37.17 2136.28 2136.66 278.03 32.00 128.22 214.24 231.42 233.29 -6.86 2129.59 2129.42 277.97

 

表中：堰上水头=假定水位Z=276.40m；下泄流量由说明书公式（4-5）算得；

下泄流量平均值=（q+时段初下泄流量即140.84m³/s）/2；

增加水量=（时段内来水量平均值Q_平均-q_平均）×（27-26.28）×3600；

时段末库容=1954.59+ V_增加；

计算水位由水位库容关系曲线查得，为了简便起见，可以按线性插值法进行拟合。

1.1.4 方案最高水位和最大下泄流量的计算

每一时段末的水位能够通过试算得出后，我们即可逐时段地进行演算得出一个方案的最高水位及其对应的最大下泄流量。当上游水位达到最高时，一定是来水量和下泄流量再次相等时。因此在发现下泄流量大于来水量时，我们就该在最后试算的时段内再细化时段，直到所选时段末来水流量等于下泄流量，此时段末的水位和下泄流量即为最高水位和最大下泄流量。

下面以设计状况起调水位276.40m，堰顶高程272.40m，堰宽9.0m条件下的最高水位和最大下泄流量计算为例，说明该计算是如何进行的。

表1-4  方案最高水位和最大下泄流量计算算例

t(h) Q(m³/s) q(m³/s) V(10⁴m³) Z(m) 26.28 140.84 140.84 1954.59 276.40 27.00 209.70 144.55 1962.39 276.47 28.00 283.41 160.82 1995.83 276.77 29.00 339.43 185.71 2044.88 277.21

续 表1-4

29.50 357.00 200.38 2072.75 277.46 30.00 356.20 214.80 2099.50 277.70 31.00 300.25 235.17 2136.28 278.03 32.00 128.22 231.42 2129.59 277.97 31.37 237.37 237.37 2140.19 278.07

注：表中斜体字为试算得到的最高洪水位和最大下泄流量。