水土保持工程课程第八章小型水库课件

第八章第八章 小型水库小型水库 本章主要讲述如下几部分：本章主要讲述如下几部分：第一节第一节 水库基本情况概述水库基本情况概述 第二节第二节水库的特征曲线和特征水位水库的特征曲线和特征水位第三节第三节水库的死库容和死水位的确定水库的死库容和死水位的确定第四节第四节水库兴利调节计算及设计蓄水位确定水库兴利调节计算及设计蓄水位确定第五节第五节水库防洪规划和兴利管理运行水库防洪规划和兴利管理运行第八章小型水库本章主要讲述如下几部分：第一节水库基1 水水库库由由挡挡水水坝坝、溢溢洪洪道道、放放水水建建筑筑物物三三部部分分组组成成，通通常常称称为为水水库库的的“三三大大件件”。是是综综合合利利用用水水利利资资源源的的有效措施。有效措施。第一节第一节 水库基本情况概述水库基本情况概述(1)(1)挡挡水水坝坝是是横横拦拦河河道道的的挡挡水水建建筑筑物物，用用以以拦拦蓄蓄水水量，抬高水位。量，抬高水位。(2)(2)溢溢洪洪道道是是排排泄泄洪洪水水建建筑筑物物，当当水水库库水水位位超超过过计计划高度时，洪水就由其排出，保证大坝安全。划高度时，洪水就由其排出，保证大坝安全。(3)(3)放放水水建建筑筑物物包包括括放放水水洞洞和和放放水水设设备备两两部部分分，库库内蓄水通过放水洞送至下游灌溉渠道。内蓄水通过放水洞送至下游灌溉渠道。水库由挡水坝、溢洪道、放水建筑物三部分组成，通常称为2 第一节第一节 水库基本情况概述水库基本情况概述水保研究的主要对象：坝高在水保研究的主要对象：坝高在30m30m以下的小型水库以下的小型水库按国家规定标准：按国家规定标准：小小I I型水库：库容型水库：库容100100万万10001000万万m m3 3 小小型水库：库容型水库：库容1010万万100100万万m m3 3第一节水库基本情况概述水保研究的主要对象：坝高31 1、淤地坝与小型水库的相同点和异同点。、淤地坝与小型水库的相同点和异同点。相同点：相同点：两者都是起到拦蓄泥沙，径流，防止水土流失，保持水两者都是起到拦蓄泥沙，径流，防止水土流失，保持水土的作用。土的作用。坝体、库容结构有共同性如均包括坝主体，放水设备，坝体、库容结构有共同性如均包括坝主体，放水设备，集水设备等。集水设备等。不同点：不同点：对水位要求不同：淤地坝要求的水位较低。对水位要求不同：淤地坝要求的水位较低。对地质条件要求不同：淤地坝要求较低，不用考虑渗漏而对地质条件要求不同：淤地坝要求较低，不用考虑渗漏而小型水库要求库址边坡不漏水，无裂缝。小型水库要求库址边坡不漏水，无裂缝。1、淤地坝与小型水库的相同点和异同点。相同点：不同点：4不同点：不同点：对坡角、坡长要求不同：淤地坝的坡度较陡，而小型水库对坡角、坡长要求不同：淤地坝的坡度较陡，而小型水库要求坝址比较稳定，坡度较小。要求坝址比较稳定，坡度较小。对放水建筑物要求不同：淤地坝一般采用竖井或卧管式，对放水建筑物要求不同：淤地坝一般采用竖井或卧管式，涵洞的放水高程由淤地面积大小决定；涵洞的放水高程由淤地面积大小决定；而小型水库则采用放而小型水库则采用放水洞，按水洞，按“寿命寿命”决定放水涵洞高程。并由放水洞或卧管控决定放水涵洞高程。并由放水洞或卧管控制放水量。制放水量。(5)(5)坝型不同：淤地坝常采用均质土坝（给地下水和坝内积坝型不同：淤地坝常采用均质土坝（给地下水和坝内积水留有出路，防止发生坝地土壤次生盐碱化。而小型水库常水留有出路，防止发生坝地土壤次生盐碱化。而小型水库常采用心墙坝采用心墙坝(能够防止库水外渗能够防止库水外渗)1 1、淤地坝与小型水库的相同点和异同点。、淤地坝与小型水库的相同点和异同点。不同点：1、淤地坝与小型水库的相同点和异同点。52 2、根根据据坡坡面面和和沟沟道道水水土土保保持持工工程程的的原原理理和和功功能能，论论述述在在我我国国山山区区如如何何利利用用这这些些工工程程措措施施发发展展集集水水高高效复合农林业？效复合农林业？（1 1）坡面集水保水工程及其应用）坡面集水保水工程及其应用 坡面集水保水工程如水窖和涝池可以拦蓄地表径流，减坡面集水保水工程如水窖和涝池可以拦蓄地表径流，减少水土流失，同时也是山区抗旱灌溉农田果园和满足人畜用少水土流失，同时也是山区抗旱灌溉农田果园和满足人畜用水的有效措施。通过坡面窑窖群和涝池工程可以充分集蓄降水的有效措施。通过坡面窑窖群和涝池工程可以充分集蓄降雨径流，为山区发展集流节水高效农业提供了充足的水源。雨径流，为山区发展集流节水高效农业提供了充足的水源。例如我国西北黄土高原地区借助窑窖群和涝池工程提出了例如我国西北黄土高原地区借助窑窖群和涝池工程提出了“121”“121”雨水集流工程；山西提出雨水集流工程；山西提出“甘露工程甘露工程”等等，大力等等，大力开展窑窖农业的建设。开展窑窖农业的建设。2、根据坡面和沟道水土保持工程的原理和功能，论述在我国山区如6（2 2）坡面集水保水果林整地工程及其应用）坡面集水保水果林整地工程及其应用 如鱼鳞坑、水平阶、水平沟等可以分散拦截坡面径流，如鱼鳞坑、水平阶、水平沟等可以分散拦截坡面径流，增加降雨径流下渗，减少了坡面水土流失。这些集水抗旱造增加降雨径流下渗，减少了坡面水土流失。这些集水抗旱造林果措施可以充分利用降雨径流就地叠加利用的原理，来发林果措施可以充分利用降雨径流就地叠加利用的原理，来发展山区丘陵区的高效径流林果业。展山区丘陵区的高效径流林果业。（3 3）田间工程及其应用）田间工程及其应用 梯田工程：梯田工程：减少坡面坡度，减少径流量，减少坡面径减少坡面坡度，减少径流量，减少坡面径流的冲刷；变连续坡面为不连续坡面，分散地表径流，避免流的冲刷；变连续坡面为不连续坡面，分散地表径流，避免地表径流汇聚，减少水土流失；保持水土，提高土壤肥力，地表径流汇聚，减少水土流失；保持水土，提高土壤肥力，增加作物产量。增加作物产量。（2）坡面集水保水果林整地工程及其应用（3）田间工程及其应用7（3 3）田间工程及其应用）田间工程及其应用 集流梯田工程：集流梯田工程：是坡地雨水径流资源集蓄叠加利用，是坡地雨水径流资源集蓄叠加利用，发展坡地径流复合农林业科学有效的工程措施，其基本内涵发展坡地径流复合农林业科学有效的工程措施，其基本内涵是指水平梯田和自然坡地沿山坡相间布置，即上一级梯田与是指水平梯田和自然坡地沿山坡相间布置，即上一级梯田与下一级梯田之间保留一定宽度的原山坡地，作为下一级水平下一级梯田之间保留一定宽度的原山坡地，作为下一级水平梯田的主动集流区，调控坡地降雨径流的集聚和再分配，使梯田的主动集流区，调控坡地降雨径流的集聚和再分配，使其在一定面积内富集、叠加，充分发挥坡地集流效应，以补其在一定面积内富集、叠加，充分发挥坡地集流效应，以补充水平田面内植物需水量不足；同时，集流坡面可配套种植充水平田面内植物需水量不足；同时，集流坡面可配套种植矮杆经济作物、干果经济林和优质牧草等，不但增加经济效矮杆经济作物、干果经济林和优质牧草等，不但增加经济效益，而且对下一级水平梯田具有一定聚肥改良作用，从而达益，而且对下一级水平梯田具有一定聚肥改良作用，从而达到坡耕地稳产、高产之目的。到坡耕地稳产、高产之目的。（3）田间工程及其应用8（4 4）沟道库坝系工程及其应用）沟道库坝系工程及其应用 沟道治理工程如淤地坝、谷坊、塘坝、小型水库等，沟道治理工程如淤地坝、谷坊、塘坝、小型水库等，可以防止沟头前进、沟床下切、沟岸扩张，调节山洪洪峰流可以防止沟头前进、沟床下切、沟岸扩张，调节山洪洪峰流量，减少洪水泥石流灾害。同时，借助库坝工程，在一个流量，减少洪水泥石流灾害。同时，借助库坝工程，在一个流域内将淤地种植的生产坝；拦蓄洪水、泥沙的防洪坝；蓄水域内将淤地种植的生产坝；拦蓄洪水、泥沙的防洪坝；蓄水灌溉的蓄水坝，这些坝各就其位，合理配置，能蓄能排，形灌溉的蓄水坝，这些坝各就其位，合理配置，能蓄能排，形成以生产坝为主，拦泥、生产、防洪、灌溉相结合的坝库工成以生产坝为主，拦泥、生产、防洪、灌溉相结合的坝库工程体系，程体系，可以大力发展山区丘陵区坝系农业，促进坝系经济可以大力发展山区丘陵区坝系农业，促进坝系经济区的农业的可持续发展。区的农业的可持续发展。（4）沟道库坝系工程及其应用9一、库址的选择（一、库址的选择（与淤地坝坝址选择的区别？与淤地坝坝址选择的区别？）应从经济、安全、合理几方面考虑。应注意下列几点：应从经济、安全、合理几方面考虑。应注意下列几点：第一节第一节 水库基本情况概述水库基本情况概述1.地形要肚大口小：肚大指库址内地形宽广，口小指坝短。地形要肚大口小：肚大指库址内地形宽广，口小指坝短。2.有适宜的集水面积；有适宜的集水面积；3.坝址和库址地质良好，基础稳固，无下陷情况；坝址和库址地质良好，基础稳固，无下陷情况；4.库址靠近灌区且比灌区高库址靠近灌区且比灌区高；5.坝址附近要有足够和适用的建筑材料；坝址附近要有足够和适用的建筑材料；6.附近要有适宜开挖溢洪道山垭；附近要有适宜开挖溢洪道山垭；7.水库上游宜草木丰茂，因光秃的山岭易受雨冲刷，水库容水库上游宜草木丰茂，因光秃的山岭易受雨冲刷，水库容易淤积，影响水库寿命，另外，淹没损失要小。易淤积，影响水库寿命，另外，淹没损失要小。一、库址的选择（与淤地坝坝址选择的区别？）第一节10 第一节第一节 水库基本情况概述水库基本情况概述二、水库地质调查二、水库地质调查 水库地质是决定性因素，主要调查库底是否漏水，水库地质是决定性因素，主要调查库底是否漏水，坝基是否坚固。主要调查下列几个问题：坝基是否坚固。主要调查下列几个问题：1.调查库区、坝址区的岩石种类、性质及岩石的透水条件。调查库区、坝址区的岩石种类、性质及岩石的透水条件。坚硬的岩石坚硬的岩石(如花岗岩、花岗片麻岩、石英岩、石灰岩、如花岗岩、花岗片麻岩、石英岩、石灰岩、石英砂岩石英砂岩)一般坚固、致密、强度大，只要没有构造现象就一般坚固、致密、强度大，只要没有构造现象就不会漏水，宜于修建各种类型的坝。不会漏水，宜于修建各种类型的坝。半坚硬的岩石半坚硬的岩石(如页岩、胶结疏松的砂岩、泥炭岩、砂如页岩、胶结疏松的砂岩、泥炭岩、砂质页岩质页岩)修建小型水库，一般问题不大，但对其软弱夹层必修建小型水库，一般问题不大，但对其软弱夹层必须认真处理，使坝能直接置于比较完整、新鲜的岩石上。须认真处理，使坝能直接置于比较完整、新鲜的岩石上。第一节水库基本情况概述二、水库地质调查1.调11 第一节第一节 水库基本情况概述水库基本情况概述2.调查库区、坝址区范围内的地质构造。调查库区、坝址区范围内的地质构造。包括断层、包括断层、岩层产状、节理裂隙发育程度及规律、溶洞的分布范岩层产状、节理裂隙发育程度及规律、溶洞的分布范围及规律与漏水和坝的稳固有很大关系。围及规律与漏水和坝的稳固有很大关系。3.调查库区、坝址区的水文地质特征。调查库区、坝址区的水文地质特征。包括含水层包括含水层岩性、水位深度、水的化学性质、地下水的成因型，岩性、水位深度、水的化学性质、地下水的成因型，在坝基处最好没有承压或高承压水。在坝基处最好没有承压或高承压水。黏土和黄土层漏水很小，可以筑坝。砂卵石层渗漏黏土和黄土层漏水很小，可以筑坝。砂卵石层渗漏较大，坝址最好不要选在砂卵石层很厚的地方。较大，坝址最好不要选在砂卵石层很厚的地方。第一节水库基本情况概述2.调查库区、坝址区12 第一节第一节 水库基本情况概述水库基本情况概述三、水库地形测量三、水库地形测量（六个方面）（六个方面）坝址地形测量坝址地形测量 坝址地形测量是为了正确设计枢纽建筑物和估算工程量。坝址地形测量是为了正确设计枢纽建筑物和估算工程量。测量范围包括坝身、溢洪道及放水洞等。比例尺用测量范围包括坝身、溢洪道及放水洞等。比例尺用1/10001/2000。对小型水库可采用断面法进行：先沿坝轴线。对小型水库可采用断面法进行：先沿坝轴线测量一横断面，再在与坝轴线垂直的方向，用皮尺测定几个测量一横断面，再在与坝轴线垂直的方向，用皮尺测定几个桩，分别在桩处测出其横断面。然后依据断面之间的关系及桩，分别在桩处测出其横断面。然后依据断面之间的关系及高度变化情况，制成平面图，绘出地形等高线高度变化情况，制成平面图，绘出地形等高线。集水面积测量集水面积测量 集水面积是指向水库里汇集雨水径流的面积，又叫流域集水面积是指向水库里汇集雨水径流的面积，又叫流域面积，它是估计水库蓄水量和洪水量的主要依据之一。具体面积，它是估计水库蓄水量和洪水量的主要依据之一。具体方法可参考第七章方法可参考第七章“淤地坝淤地坝”。第一节水库基本情况概述三、水库地形测量（六个13 第一节第一节 水库基本情况概述水库基本情况概述库容测量与计算库容测量与计算库库容容测测量量在在于于绘绘出出水水库库的的水水位位库库容容关关系系曲曲线线，为为规划设计提供依据。规划设计提供依据。具体方法可参考第七章具体方法可参考第七章“淤地坝淤地坝”。建筑材料调查建筑材料调查 建建筑筑材材料料是是决决定定坝坝型型、工工程程造造价价、施施工工方方法法主主要要因因素素之之一一。据据因因地地制制宜宜、就就地地取取材材原原则则，工工程程中中以以土土料料用用量量最最多多，土土料分类及鉴别方法，料分类及鉴别方法，可参阅土力学或土壤学有关部分。可参阅土力学或土壤学有关部分。水文资料的搜集与调查水文资料的搜集与调查 水水文文资资料料是是水水库库工工程程规规划划与与设设计计的的一一项项关关键键性性资资料料。水水库库来来水水量量计计算算、库库容容确确定定、坝坝高高、溢溢洪洪道道设设计计都都是是根根据据当当地地的水文资料分析后决定的。的水文资料分析后决定的。第一节水库基本情况概述库容14 第一节第一节 水库基本情况概述水库基本情况概述水水文文资资料料的的搜搜集集内内容容包包括括以以下下3个个方方面面：水水文文站站、气气象象站站、雨量站了解，可借助省、地水文手册。雨量站了解，可借助省、地水文手册。1.径流资料径流资料当当地地多多年年平平均均降降雨雨量量、平平均均径径流流深深、年年径径流流系系数数、径径流流年年内分配以及蒸发量，作为计算有效库容和水库调节依据。内分配以及蒸发量，作为计算有效库容和水库调节依据。2.泥沙资料泥沙资料搜集库区泥沙淤积资料，作为计算死库容的参考。搜集库区泥沙淤积资料，作为计算死库容的参考。3洪水资料洪水资料 在在山山溪溪、河河沟沟不不可可能能获获得得实实测测的的洪洪水水流流量量资资料料时时，只只有有依靠洪水痕迹调查，了解历史上洪水发生的情况。依靠洪水痕迹调查，了解历史上洪水发生的情况。第一节水库基本情况概述水文资料的搜集内15 第一节第一节 水库基本情况概述水库基本情况概述流域覆被、淹没迁移及社会经济调查流域覆被、淹没迁移及社会经济调查1.调调查查库库区区林林木木生生长长、山山坡坡陡陡缓缓等等情情况况，为为确确定定年年径径流流系系数数、暴暴雨雨径径流流系系数数提提供供资资料料。并并了了解解库库区区内内现现有有水水土土保保持持治理程度及其对水库库容的影响，为水库规划提供依据。治理程度及其对水库库容的影响，为水库规划提供依据。2.调调查查水水库库库库区区内内的的田田地地、成成材材林林木木及及其其建建筑筑物物，作作为为计算淹没损失的依据。计算淹没损失的依据。3.调调查查灌灌区区原原有有水水利利设设施施在在水水库库兴兴建建后后如如何何配配合合运运用用，以以及及灌灌水水定定额额、灌灌溉溉次次数数、用用水水时时间间、灌灌区区土土壤壤种种类类、渗渗漏漏情况等。情况等。4.了了解解灌灌区区主主要要农农作作物物种种类类、面面积积、生生长长期期、耕耕作作制制度度等等，了了解解灌灌区区人人口口、劳劳力力、车车辆辆、工工具具以以及及建建筑筑材材料料的的远远近近、运运输条件和各种材料的单价等。输条件和各种材料的单价等。第一节水库基本情况概述流域覆被、16 第二节第二节 水库的特征曲线和特征水位水库的特征曲线和特征水位一、水库的特征曲线一、水库的特征曲线水水库库的的特特征征曲曲线线用用以以描描述述水水库库库库区区地地形形特特征征，包包括括水水库库面面积积曲曲线线和和水水库库容容积积曲曲线线，它它是是水水库库规规划划的的基基本资料之一。本资料之一。水库面积曲线水库面积曲线随随着着水水库库水水位位不不同同，水水库库的的水水面面面面积积也也不不同同，这这个个水水位位与与水面面积的关系曲线称为水面面积的关系曲线称为水库面积曲线。水库面积曲线。根根据据库库区区地地形形图图相相应应于于每每一一高高程程就就有有一一等等高高线线和和坝坝轴轴线线间间围围成成的的面面积积。这这个个面面积积可可以以用用求求积积仪仪或或用用方方格格纸纸数数方方格格办办法法求求得得。然然后后以以水水库库水水位位为为纵纵坐坐标标，水水库库水水面面面面积积为为横横坐坐标标，点点绘绘水库水位与水面面积的关系曲线，即可得到水库面积曲线。水库水位与水面面积的关系曲线，即可得到水库面积曲线。第二节水库的特征曲线和特征水位一、水库的特征曲线17 第二节第二节 水库的特征曲线和特征水位水库的特征曲线和特征水位水库容积曲线水库容积曲线 水水库库容容积积曲曲线线是是表表示示水水库库各各种种水水位位与与库库容容之之间间关关系系的的。其其绘绘制制可可以以由由水水库库面面积积曲曲线线推推算算出出来来。由由水水库库最最低低层层算算起起，利用下式可以算出每相邻二等高线之间的水库容积。利用下式可以算出每相邻二等高线之间的水库容积。V相邻二等高线间的水库容积；相邻二等高线间的水库容积；Z相邻二等高线间的垂直高度，相邻二等高线间的垂直高度，Ai、Ai+1相邻二等高线处水库水面面积。相邻二等高线处水库水面面积。各各层层水水库库容容积积算算出出之之后后，由由下下而而上上加加以以累累积积，即即可可求求得得各各种种高高程程的的水水库库总总容容积积。以以水水库库水水位位为为纵纵坐坐标标，水水库库容容积积为为横坐标，横坐标，即可点绘出水库容积曲线。即可点绘出水库容积曲线。第二节水库的特征曲线和特征水位水库容积曲线18 第二节第二节 水库的特征曲线和特征水位水库的特征曲线和特征水位图图8-6某水库特征曲线某水库特征曲线(水库面积曲线和水库容积曲线水库面积曲线和水库容积曲线)水位水位Z Z（m)m)面积面积A(kmA(km2 2)第二节水库的特征曲线和特征水位图8-6某水库19第二节第二节 水库的特征曲线和特征水位水库的特征曲线和特征水位二、水库的特征水位二、水库的特征水位 一般表示水库工作状况的水位有一般表示水库工作状况的水位有4个：个：1.设计低水位设计低水位(死水位死水位)H低低保保证证放放水水建建筑筑物物泄泄放放渠渠道道设设计计流流量量的的最最低低水水位位；同同时时应应满满足足水水库库泥泥沙沙淤淤积积、发发电电、养养鱼鱼等多方面的要求。等多方面的要求。设设计计低低水水位位以以下下的的库库容容称称为为死库容。死库容。第二节水库的特征曲线和特征水位二、水库的特征水位20第二节第二节 水库的特征曲线和特征水位水库的特征曲线和特征水位2设计蓄水位设计蓄水位H设设在在设设计计情情况况下下，蓄蓄水水至至满满库库时时的的水水位位称称为为设设计计蓄蓄水水位位。如如果果采采用用自自流流溢溢洪洪道道，则则溢溢洪洪道道底底槛槛高高程程就就是是水库的设计蓄水位。水库的设计蓄水位。设设计计低低水水位位以以上上、设设计计蓄蓄水水位位以以下所包围的库容叫兴利库容下所包围的库容叫兴利库容(V兴兴)。3设计洪水位设计洪水位H洪洪 在在设设计计情情况况下下，当当水水库库遭遭遇遇到到设设计计洪洪水水溢溢洪洪时时所所达达到到的的最最高高水水位位。它它是是设设计计坝坝高高的的依依据据。设设计计蓄蓄水水位位到到设设计计洪洪水水位位之之间间的库容称为防洪库容的库容称为防洪库容(V(V防防)。第二节水库的特征曲线和特征水位2设计蓄水位21第二节第二节 水库的特征曲线和特征水位水库的特征曲线和特征水位44校核洪水位校核洪水位 H H校校在在设设计计情情况况下下，当当水水库库遭遭遇遇到到比比设设计计洪洪水水更更大大的的校校核核洪洪水水溢溢洪洪时时所所达达到到的的最最高高水水位位称称为为校校核核洪洪水水位位。设设计计洪洪水水位位到到校校核核洪洪水水位位之之间间的的库库容容称称为为超超高库容高库容(V(V超超)。水库的总库容为：水库的总库容为：V总总V死死+V兴兴+V防防+V超超（四库容四水位）（四库容四水位）密云水库密云水库1957年年10月建成，总库容月建成，总库容43.75亿亿m3。三峡大坝：设计标准：千年一遇的洪水三峡大坝：设计标准：千年一遇的洪水 校核标准：万年一遇的洪水校核标准：万年一遇的洪水在小型水库中，一般将在小型水库中，一般将3、4合起来称为设计洪水位。合起来称为设计洪水位。第二节水库的特征曲线和特征水位4校核洪水位22第三节第三节 水库死库容和死水位的确定水库死库容和死水位的确定 第三节水库死库容和死水位的确定23 第三节第三节 水库死库容和死水位的确定水库死库容和死水位的确定 小小型型水水库库死死库库容容和和死死水水位位确确定定依依据据：满满足足以以下下两两个方面：个方面：一、保证水库自流灌溉；二、一、保证水库自流灌溉；二、满足水库淤积的要求满足水库淤积的要求一、死水位保证水库自流灌溉一、死水位保证水库自流灌溉 死死水水位位即即设设计计低低水水位位主主要要是是由由灌灌区区高高程程所所决决定定。由由灌灌溉溉区区规规划划可可推推算算出出渠渠首首设设计计引引水水高高程程，也也就就是是放放水水建建筑筑物物的的下下游游水水位位。如如图图所所示示的的B B点点高高程程。然然后后加加上上泄泄放放渠渠道道设设计计流流量量时时放放水水建建筑筑物物所所必必须须的的最最小小水水头头H Hminmin，即可得到设计低水位。即可得到设计低水位。第三节水库死库容和死水位的确定24 第三节第三节 水库死库容和死水位的确定水库死库容和死水位的确定 在在特特枯枯年年份份的的抗抗旱旱季季节节，往往往往不不能能按按正正常常流流量量放放水水，只只要要水水库库有有水水就就应应尽尽量量泄泄放放，故故设设计计低低水水位位以以下下到到放放水水建建筑筑物物进进口口底底槛槛A点点高高程程之之间间的的水水库库库库容容也也是是可可以以利利用用的的。真真正正的的死死库库容容是是放放水水建建筑筑物物进进口口底底槛槛高高程程以以下下的的那那部部分无法自流的库容。分无法自流的库容。第三节水库死库容和死水位的确定在特枯年份25 第三节第三节 水库死库容和死水位的确定水库死库容和死水位的确定二、二、死库容应满足淤积的要求死库容应满足淤积的要求 以以灌灌溉溉为为主主的的水水库库，主主要要要要求求满满足足上上述述的的条条件件。但但对对于于多多沙沙性性河河流流，必必须须校校核核死死库库容容能能否否满满足足泥泥沙沙淤淤积积的的要要求求，即即在在设设计计使使用用年年限限内内，能能否否淤淤满满。因因此此，必必须须计计算算年年淤淤积积量量，一一般般小小型型水水库库可可按按下下列列3 3种种方法计算年淤积量及水库使用年限。方法计算年淤积量及水库使用年限。（一）有泥沙观测资料（一）有泥沙观测资料 （二）无泥沙观测资料（二）无泥沙观测资料 （三）用坝前淤高估算（三）用坝前淤高估算第三节水库死库容和死水位的确定二、死库容应满26 第三节第三节 水库死库容和死水位的确定水库死库容和死水位的确定 （一）有泥沙观测资料（一）有泥沙观测资料 1 1年淤积量计算公式年淤积量计算公式 该该式式仅仅对对悬悬移移质质而而言言，若若推推移移质质所所占占比比重重较大，应进行专门的计算。较大，应进行专门的计算。第三节水库死库容和死水位的确定（一）有泥沙观27 第三节第三节 水库死库容和死水位的确定水库死库容和死水位的确定2.水库使用年限水库使用年限T计算公式计算公式 (二二)无泥沙观测资料时无泥沙观测资料时 1 1悬移质多年平均输沙量的估算悬移质多年平均输沙量的估算 (1)(1)参参证证站站水水文文比比拟拟法法 当当水水库库所所在在河河流流无无实实测测资资料料时时，可可选选择择一一个个气气候候、土土壤壤高高、水水文文地地质质等等自自然然地地理理特特征征相相似似的的参参证流域来估算本水库坝址以上流域的悬移质输沙量。证流域来估算本水库坝址以上流域的悬移质输沙量。第三节水库死库容和死水位的确定2.水库使用28 第三节第三节 水库死库容和死水位的确定水库死库容和死水位的确定(2)(2)经经验验公公式式法法一一些些地地区区的的观观测测资资料料证证明明，悬悬移移质质输输沙沙量量与与河河床床平平均均比比降降、年年径径流流总总量量及及侵侵蚀蚀系系数数有有关关，可可列出如下的经验公式：列出如下的经验公式：第三节水库死库容和死水位的确定29 第三节第三节 水库死库容和死水位的确定水库死库容和死水位的确定 2 2推移质多年平均输沙量的估算推移质多年平均输沙量的估算 一一般般按按推推移移质质与与悬悬移移质质有有一一定定比比例例关关系系估估算算，即：即：第三节水库死库容和死水位的确定2推移质多年30 第三节第三节 水库死库容和死水位的确定水库死库容和死水位的确定 3 3年淤积量及水库淤积年限的估算年淤积量及水库淤积年限的估算第三节水库死库容和死水位的确定3年淤积量及31 第三节第三节 水库死库容和死水位的确定水库死库容和死水位的确定 (三三)用坝前淤高估算水库使用年限用坝前淤高估算水库使用年限 水水库库泥泥沙沙淤淤积积并并不不是是首首先先在在垫垫底底库库容容中中淤淤积积。由由于于入入库库水水流流流流速速逐逐渐渐减减小小，水水流流挟挟带带的的大大粒粒径径泥泥沙沙(卵卵岩岩、砾砾石石)首首先先在在库库尾尾淤淤积积，接接着着是是粗粗沙沙、细细沙沙淤淤积积，到到坝坝前前粒粒径径很很细细的的泥泥沙沙也也沉沉积积下下来来，形形成成了了从从库库尾尾到到坝坝前前的的“淤淤积积带带”，如如图图所所示示，当当坝坝前前泥泥沙沙淤淤积积高高程程达达到到取取水水口口高高程程时时，取取水水口口已已被被泥泥沙沙堵堵塞塞，水库无法再发挥兴利调节作用。水库无法再发挥兴利调节作用。第三节水库死库容和死水位的确定(三)用坝前淤32 第三节第三节 水库死库容和死水位的确定水库死库容和死水位的确定 因因此此，坝坝前前泥泥沙沙淤淤积积高高度度决决定定了了水水库库的的使使用用年限。坝前淤积高度可采用参证站水文比拟法：年限。坝前淤积高度可采用参证站水文比拟法：第三节水库死库容和死水位的确定因此，坝33 注注：在在设设计计低低水水位位及及坝坝前前取取水水口口以以下下水水深深已已知知时时，可可用用上上述述诸诸公公式式求求出出年年淤淤积积量量及及使使用用年年限限。一一般般小小型型水水库库的的淤淤积积年年限限可可考考虑虑为为20205050年年。如如果果所所设设计计的的死死库库容容不不能能满满足足淤淤积积要要求求，还还应应抬抬高高设设计计低低水水位位及及取取水水口口高高程程，增增加加死死库库容容或或坝坝前前取取水口以下水深。水口以下水深。第三节第三节 水库死库容和死水位的确定水库死库容和死水位的确定注：在设计低水位及坝前取水口以下水深已知时，可用上述34 第四节第四节 水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定第四节35 第四节第四节 水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定 设设计计低低水水位位选选定定后后，可可依依据据水水库库来来水水及及用用水水资资料料进进行行兴兴利利调调节节计计算算，求求出出兴兴利利库库容容，据据水水库库容容积曲线，就可换算成积曲线，就可换算成设计蓄水位。设计蓄水位。一、水库的调节性能一、水库的调节性能 通通过过对对水水库库的的来来水水和和用用水水的的特特性性分分析析可可知知，来来水水和和用用水水之之间间存存在在着着不不相相适适应应性性。有有的的反反映映在在1 1年年之之内内，如如有有的的月月份份来来水水远远远远大大于于用用水水，有有的的月月份份来来水水小小于于用用水水，但但整整个个年年的的来来水水量量还还是是能能满满足足年年用用水水量量要要求求；有有的的则则不不仅仅在在年年内内，同同时时还还存存在在于于年年与与年年之之间间，即即丰丰水水年年的的年年来来水水量量大大于于年年用用水水量量，而而枯水年的年来水量小于年用水量。枯水年的年来水量小于年用水量。第四节水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定设计低水36 第四节第四节 水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定 年年调调节节和和多多年年调调节节：为为满满足足用用水水部部门门一一定定设设计计保保证证率率下下的的用用水水要要求求，对对于于前前一一种种情情况况，只只要要对对径径流流的的年年内内变变化化按按用用水水要要求求作作重重新新分分配配便便可可解解决决，这这种种调调节节周周期期不不超超过过1 1年年的的调调节节称称为为年年调调节节；对对后后一一种种情情况况，不不但但要要对对径径流流的的年年内内变变化化，而而且且要要对对年年与与年年之之间间的的径径流流变变化化按按用用水水量量要要求求进进行行重重新新分分配配才能解决，此时才能解决，此时径流调节周期超过径流调节周期超过1 1年，称为多年调节。年，称为多年调节。如如图图所所示示：表表示示某某水水库库来来水水W W和和用用水水M的的频频率率曲曲线线，二二线线在在S点点相相交交，S点点称称为为完完全全调调节点，所对应的频率为节点，所对应的频率为P Ps s。第四节水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定年调节和37 第四节第四节 水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定 (1)(1)若若来来水水与与用用水水呈呈函函数数关关系系，当当水水库库的的设设计计保保证证率率P P设设1 1PPPs s，则则年年来来水水量量小小于于年年用用水水量量，要要满满足足枯枯水水年年份份的的用用水水，仅仅对对该该枯枯水水年年的的径径流流年年调调节节已已不不符符合合要要求求，必必须须对径流进行多年调节。对径流进行多年调节。第四节水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定(1)若38 第四节第四节 水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定 水库调节计算解决的问题：水库调节计算解决的问题：（1 1）在在来来水水、用用水水及及灌灌溉溉设设计计保保证证率率已已定定的情况下，计算所需的兴利库容。的情况下，计算所需的兴利库容。（2 2）在在兴兴利利库库容容已已知知时时，求求水水库库在在灌灌溉溉设设计计保保证证率率下下的的供供水水能能力力(灌灌溉溉面面积积)或或在在供供水水能能力力(灌溉面积灌溉面积)一定的情况下，所能达的设计保证率。一定的情况下，所能达的设计保证率。第四节水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定水库调节计算39 第四节第四节 水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定二、水库的兴利调节计算二、水库的兴利调节计算 (一一)调节计算原理调节计算原理 把把调调节节周周期期分分为为若若干干计计算算时时段段，并并按按时时序序进进行行逐逐时时段段的的水水库库水水量量平平衡衡计计算算，则则可可求求得得水水库库的的蓄蓄泄泄过过程程及及所所需需的的兴兴利利库库容容。对对于于某某一一时时段段 t t的的水水库水量平衡方程：库水量平衡方程：第四节水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定二、水库的兴利调40 第四节第四节 水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定 在在具具体体计计算算时时，一一般般是是从从蓄蓄水水期期(来来水水大大于于用用水水，有有余余水水蓄蓄在在水水库库里里)开开始始作作为为调调节节计计算算的的起起点点，也也就就是是说说，调调节节计计算算是是按按调调节节年年度度进进行行的的，所所谓谓调调节节年年，就就是是水水库库从从蓄蓄水水期期开开始始作作为为调调节节年年度度的的起起点点，水水库库蓄蓄满满后后又又经经供供水水期期将将水水库库放放空空为为调调节节年年度度的的终终结结(也也是是下下一一调调节节年年度度的的开开始始)。这这样样经经历历的的1年年称称为为调调节年，它不是按从节年，它不是按从1月月1日到日到12月月31日为日为1年的日历年。年的日历年。计计算算时时段段 t t长长短短对对计计算算精精度度有有一一定定影影响响，年年调调节节计计算算一一般般可可取取1 1个个月月为为一一个个计计算算时时段段，在在来来水水量量或或灌灌溉溉用用水水量量变变化化较较大大时时，可可取取半半月月或或一一旬旬作作为为一一个个计计算算时时段段，精精度度要要求求高高，则时段就要划分短些。则时段就要划分短些。第四节水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定在具体计算41 第四节第四节 水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定 年年调调节节水水库库来来水水和和用用水水的的配配合合有有两两种情况。种情况。（1 1）水水库库运运用用一一次次：如如图图所所示示：图图中中Q Q一一t t代代表表来来水水过过程程，q q一一t t代代表表用用水水过过程程，也也就就是是说说，水水库库在在一一个个调调节节年年度度内内，充充满满一一次次，泄泄空空一一次次。在在这这种种情情况况下下，V V2 2(图图中中阴阴影影部部分分面面积积)是是惟惟一一的的来来水水不不足足量量，只只要要水水库库能能蓄蓄这这么么多多水水，就就能能保保证证这这一一年年用用水水需需要要，故故水水库兴利库容为库兴利库容为V V2 2。第四节水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定年调节水42 第四节第四节 水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定 （2 2）水库运用两次：如图所示）水库运用两次：如图所示 图图中中第第a a种种情情况况，V V1 1VV2 2，V V3 3VV4 4，即即每每次次的的余余水水都都超超过过了了每每次次的的不不足足水水量量，水水库库的的两两次次运运用用是是独独立立的的，不不互互相相影影响响，这这种种情情况况下下，水水库库的的兴兴利利库库容容应应取取两两个个不不足足水水量量中中的的较较大大者者，即即V=VV=V4 4。只只要要兴兴建建兴兴利利库库容容等等于于V V4 4的的水水库库，就就能能保保证证水水库库在在两两次次运运用用中中都能满足用水要求。都能满足用水要求。第四节水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定（2）水库运用43 第四节第四节 水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定 （2 2）水库运用两次：如图所示）水库运用两次：如图所示 对对于于图图中中的的第第b b种种情情况况，V Vl lVV2 2，V V3 3VV4 4，显显然然，由由于于V V3 3VV4 4，要要满满足足V V4 4时时期期的的用用水水要要求求，必必须须事事先先存存蓄蓄一一部部分分水水量量，也也就就是是要要存存蓄蓄V V3 3所所不不能能满满足足的的那那一一部部分分水水量量(V(V4 4一一V V3 3)。这这时时候候，水水库库的的兴利库容应为兴利库容应为V VV V2 2+V+V4 4-V-V3 3。第四节水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定（2）水库运用44 第四节第四节 水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定(二二)年调节水库年调节水库 1.1.计算方法计算方法(列表法列表法)(1)(1)不不计计入入损损失失列列表表计计算算法法是是根根据据来来水水过过程程线线和和用用水水过过程程线线，应应用用水水量量平平衡衡原原理理，逐逐时时段段进进行行列列表表计计算算，计计算算出出来来水水和和用用水水的的差差值值，即即余余水水量量和和缺缺水水量量，最最后后根根据据不同的运用情况，分析出这一调节年度所需的兴利库容。不同的运用情况，分析出这一调节年度所需的兴利库容。第四节水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定(二)年调节水45 第四节第四节 水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定 (2)(2)计计入入损损失失的的列列表表计计算算法法 按按上上述述方方法法求求出出的的水水库库兴兴利利库库容容没没有有考考虑虑水水库库损损失失，是是一一种种粗粗略略的的计计算算方方法法，还还需需要要进进一一步步考考虑虑水水库库的的水水量量损损失失（包包括括蒸蒸发发和和渗渗漏漏损损失失，见见P262P262计计算算公公式式）。计计入入损损失失计计算算水水库库兴利库容时，某一时段水库水量平衡方程为：兴利库容时，某一时段水库水量平衡方程为：第四节水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定(2)计46 第四节第四节 水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定 问问题题？计计算算时时段段的的损损失失量量不不能能事事先先确确定定，因因为为蒸蒸发发量量和和渗渗漏漏量量与与计计算算时时段段内内的的水水库库蓄蓄水水量量及及蓄蓄水水面面积积的的大大小小有有关关。因因此此，要要确确定定各各时时段段水水库库损损失失量量，必须知道水库各时段的蓄水情况。必须知道水库各时段的蓄水情况。因因此此，计计算算方方法法分分两两步步：首首先先不不考考虑虑水水量量损损失失进进行行计计算算，近近似似求求得得各各时时段段的的蓄蓄水水情情况况，用用各各时时段段的的水水库库平平均均蓄蓄水水量量计计算算各各时时段段的的损损失失量量，然然后后用用考考虑虑水量损失的平衡方程逐时段计算。水量损失的平衡方程逐时段计算。第四节水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定问题？计47 第四节第四节 水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定 2.2.兴利库容确定兴利库容确定 据据上上述述方方法法进进行行每每年年调调节节计计算算，可可得得到到每每年年所所需需的的年年调调节节库库容容，则则有有多多少少年年资资料料就就可可求求得得多多少少个个年年调调节节库库容容。然然后后按按由由小小到到大大的的次次序序排排列列，根根据据经经验验频频率率公公式式求求出出相相应应于于每每一一库库容容的的频频率率，点点绘绘库库容容与与频频率率的的关关系系曲曲线线。右右图图,根根据据给给定定的的灌灌溉溉设设计计保保证证率率，通通过过曲曲线线可可求求得得相相应应的的年年调调节节兴兴利利库库容容。见见P266P266的的计计算算公式。公式。第四节水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定2.兴48 第四节第四节 水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定 3.3.小型水库兴利库容估算方法小型水库兴利库容估算方法 小小型型水水库库兴兴利利库库容容的的估估算算方方法法，原原则则上上用用上上述述所所介介绍绍的的列列表表计计算算法法。但但需需要要的的资资料料较较多多，为为适适应应小小型型水水库库资资料料少少的的特特点，兴利库容可用下式简单估算：点，兴利库容可用下式简单估算：或或V V兴兴=0.1*Y*F=0.1*Y*F(P268)(P268)此方法适用于灌溉面积较大，而水库流域面积较小的情况。此方法适用于灌溉面积较大，而水库流域面积较小的情况。第四节水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定3.小型49 (2)(2)按用水量估算：按用水量估算：V V兴兴=M+=M+(P268)(P268)式式中中：M M灌灌区区实实际际灌灌溉溉用用水水量量；水水库库水水量量损损失失，一一般以用水量百分数计算，如般以用水量百分数计算，如=10%M。此方法适用于灌溉面积较小，此方法适用于灌溉面积较小，而水库流域面积较大的情况而水库流域面积较大的情况。实实际际计计算算中中，往往往往应应用用上上述述两两方方法法估估算算出出两两个个库库容容从从中选择一个较小者作为水库的兴利库容。中选择一个较小者作为水库的兴利库容。第四节第四节 水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定(2)按用水量估算：V兴=M+(P268)50 第四节第四节 水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定 4.设计蓄水位的确定设计蓄水位的确定 采采用用以以上上方方法法确确定定了了水水库库的的兴兴利利库库容容后后，通通过过水水库水位库水位库容关系曲线找出相应的设计蓄水位。库容关系曲线找出相应的设计蓄水位。（三）多年调节水库（三）多年调节水库 多多年年调调节节的的基基本本计计算算原原理理和和程程序序与与年年调调节节计计算算相相似似。将将水水库库丰丰、枯枯年年份份的的年年径径流流量量、径径流流年年内内变变化都加以重新分配的调节方式，称为化都加以重新分配的调节方式，称为多年调节。多年调节。第四节水库兴利调节计算及设计蓄水位的确定4.设51 第五节第五节 水库防洪规划和水库兴利管理运行水库防洪规划和水库兴利管理运行 第五节第五节 水库防洪规划水库防洪规划(P278)(P278)第六节第六节 水库兴利管理运行水库兴利管理运行(P288)(P288)第五节水库防洪规划和水库兴利管理运行第五节水库防52 第八章第八章 小型水库小型水库小结小结1.水库的组成、地水库的组成、地质、地形测量质、地形测量组成：水库的三大件及作用组成：水库的三大件及作用地质调查：地质调查：地形测量：地形测量：6方面方面2.水库的特征曲水库的特征曲线与特征水位线与特征水位特征曲线特征曲线:面积曲线与库容曲线面积曲线与库容曲线特征水位：特征水位：4个个4.水库兴利调节及设水库兴利调节及设计蓄水位的确定计蓄水位的确定调节计算原理：调节计算原理：年调节水库：年调节水库：多年调节水库：多年调节水库：3.水库死库容和水库死库容和死水位的确定死水位的确定保证水库自流灌溉；保证水库自流灌溉；满足淤积的要求满足淤积的要求:第八章小型水库小结1.水库的组成、地质、53 第八章第八章 小型水库小型水库小结小结一、小型水库的三大件及其作用一、小型水库的三大件及其作用?二、水库的特征曲线包括哪两种二、水库的特征曲线包括哪两种?如何确定如何确定?三、表示水库工作状况特征水位都有几种三、表示水库工作状况特征水位都有几种?并并进行简要说明进行简要说明?四、水库死库容和死水位的确定需要满足那些四、水库死库容和死水位的确定需要满足那些条件条件?五、简述水库的年调节和多年调节的内容？五、简述水库的年调节和多年调节的内容？思考题思考题第八章小型水库小结一、小型水库的三大件及其54