水库调洪计算基本公式

知识点：水库调洪

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  洪水进入水库后形成的洪水波运动，其水力学性质属于明渠渐变不恒定流。常用的调洪计算方法，往往忽略库区回水水面比降对蓄水容积的影响，只按水平面的近似情况考虑水库的蓄水容积（即静库容）。水库调洪计算的基本公式是水量平衡方程式：

        （3-1）              

式中： ——计算时段长度（s）；

     ——t时段初、末的入库流量（m³/s）；

    ——t时段初、末的出库流量（m³/s）；

     ——t时段初、末水库蓄水量（m³）。

   当已知水库入库洪水过程线时，均为已知；则是计算时段t开始的初始条件。于是，式中仅为未知数。必须配合水库泄流方程q=f（V）与上式联立求解的值。当水库同时为兴利用水而泄放流量时，水库泄流量应计入这部分兴利泄流量。假设暂不计及自水库取水的兴利部门泄向下游的流量，若泄洪建筑物为无闸门表面溢洪道，则下泄流量q的计算公式为:

                 （3-2）

式中： ε    侧收缩系数；

       m    流量系数；

      B    溢洪道宽；

       h₁     堰上水头。

若为孔口出流，则泄流公式为：

 

                 （3-3）

式中： μ    孔口出流系数；

      ω    孔口出流面积；                          

      h₂    孔口中心水头。

由式（3-2）或（3-3）所反映泄流量q与泄洪建筑物水头h的函数关系可转换为泄流量q与库水位Z的关系曲线q ＝f（Z）。借助于水库容积特性V ＝f（Z）,可进一步求出水库下泄流量q与蓄水容积V的关系，即

 

 q＝f（V）                                                     （3-4）

说明如何进行一次洪水的水库调洪计算。图中Q～t为入库洪水过程线；q～t为水库调洪计算需要推求的出库流量过程线。设为计算过程的面临时段，由入库洪水资料可知时段初、末的流量的数值，V_t，q_t为该时段已知的初始条件。图中阴影线的面积表示该时段水库蓄水量的增量ΔV，即ΔV=V_{t 1}-V_t。利用式（3-1），（3-4）可求解时段末的水库蓄水量V_{t 1}和相应的出库流量。前一个时段的求出后，其值即成为后一时段的值，使计算有可能逐时段地连续进行下去。     必须指出，上述水库调洪计算中采用的泄流函数式q =f（v）是基于泄洪设施为自由溢流的条件建立的。所谓自由溢流是指泄洪设施不设闸门，或虽设有闸门，但闸门达到的开度不对水流形成制约的情况。

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