一种小型水库抗雨能力的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种小型水库抗雨能力的计算方法，包括以下步骤：对无闸门控制的开敞式溢洪道，通过现有的水库一次洪水的水量平衡方程式的计算公式进行推导，得到考虑溢洪道泄洪情况下的小型水库抗雨能力计算公式，由推导后的公式计算出水库防御的洪水总量W

【技术实现步骤摘要】
一种小型水库抗雨能力的计算方法


[0001]本专利技术属于水文设计领域，具体涉及小型水库抗雨能力的计算方法。

技术介绍

[0002]水库抗雨能力是指在当前流域下垫面以及水库调度方式情况下，一次洪水历时内水库控制水位以下可防御的洪水总量对应的允许最大次雨量。一座水库的抗雨能力是一个动态值，与水库所在流域当前下垫面情况、水库起始水位对应的剩余库容、水库溢洪道泄流能力、水库防洪标准以及降雨时程分配等因素密切相关。
[0003]小型水库是拦蓄和调节天然径流的控制性水利工程，具有防洪、灌溉、供水和水产养殖等综合效益。水库主体工程一般由拦河坝（大多数为土坝）、溢洪道（大多数是开敞式溢洪道）和输水洞等组成。现有小型水库没有一套既适合防汛决策，又适合乡镇和水库管理人员使用的抗雨能力计算成果和工具。有的小型水库抗雨能力计算方法中，又未考虑水库溢洪道泄洪这种情况。在历年汛期受到强降雨影响时，无法及时准确地掌握水库当前水位抵御洪水的能力，水库防洪安全和调度运用压力极大。因此，建立适合本地区实际情况的小型水库抗雨能力计算方法，并完成实时有效的抗雨能力计算成果是十分必要的。
[0004]现有的水库抗雨能力计算公式： 公式中泄洪历时t应取小于洪水历时，且随洪水大小而变，然而公式中的泄洪历时t采用洪水历时，因此，计算出的水库抗雨能力要偏大，不利于工程安全。
[0005]本专利技术涉及的参考文献如下：[1]辽宁省水文水资源勘测局.辽宁省中小河流（无资料地区）设计暴雨洪水计算方法[M].1998(8)。
[0006][2]章四龙，侯爱中，吴志勇等.中小型水库抗暴雨能力关键技术研究[M].北京：中国水利水电出版社. 2019(10)。
[0007][3]王广森.大连市小型水库防汛决策支持系统研究与应用[J].水利规划与设计，2021(2)，28
‑
31，103。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种小型水库抗雨能力的计算方法，包括以下步骤：步骤1，小型水库输水洞的泄洪能力很小，对一次洪水影响不大，一般可不予考虑，所以库水位的变化，主要决定于一次洪水总量和溢洪道泄量，以及洪水入库前起涨水位的高低。
[0009]步骤2，大部分小型水库处于山丘地区，入库流量过程陡涨陡落，涨水部分和落水部分都接近直线，洪峰历时很短，洪水形状线系数γ〈0.05，其洪水过程线接近三角形，为了简化计算，将所有小型水库的入库洪水过程线和泄洪过程线均概化为三角形，见说明书附图1所示，假定水库入流过程为
ꢀ△
ABC，泄洪过程为
△
AEC，则泄洪总水量等于
△
AEC的面积。
[0010]步骤3，水库防御的洪水总量分为两部分，一部分是水库拦蓄在水库中的水量
△
V，
即V
m
‑
V
起
；另一部分是水库通过溢洪道还能泄掉的水量W
剩余
，W
剩余
= W
泄总
‑
W
起
。
[0011]步骤4，对无闸门控制的开敞式溢洪道，根据水库一次洪水的水量平衡方程式推导出考虑溢洪道泄洪情况下的小型水库抗雨能力计算公式：出考虑溢洪道泄洪情况下的小型水库抗雨能力计算公式：其中：W
防
为水库防御的一次洪水总量，万m3；W
泄总
为控制水位下溢洪道泄洪总量，万m3；W
起
为起始水位以下溢洪道已泄洪量，万m3；V
m
为控制水位相应库容，万m3；V
起
为起始水位相应库容，万m3；q
m
为溢洪道最大泄流量，m3/s；q
起
为溢洪道起始水位的泄流量，m3/s；Q
m
为洪峰流量，m3/s； K为参数，K=t2/t，一般地K=1/2～2/3，取K=2/3，t2为落水段历时，h，t为一次洪水入库总历时，h。
[0012]步骤5，假定水库不同起始水位，算出控制水位至不同起始水位之间的库容差值，即
△
V=V
m
‑
V
起
，V
m
和V
起
查水库水位~库容曲线获得数据。
[0013] 步骤6，计算控制水位下溢洪道泄洪总量W
泄总
和起始水位以下的已泄洪量W
起
，则溢洪道剩余泄洪量W
剩余
= W
泄总
‑
W
起
。
[0014]步骤7，计算水库防御的洪水总量W
防
。
[0015]步骤8，根据径流深公式计算相应的径流深R值，径流深，其中：R为径流深，mm；F为流域面积，km2。
[0016]步骤9，根据降雨~径流相关图，查出与径流深R所相应的P+Pa值，假定不同的Pa值，计算允许最大降雨量P；Pa为前期影响雨量，流域下垫面条件分别取土壤干燥（Pa=0）、土壤半饱和（Pa= 0.5I
m
）、土壤80%饱和（Pa= 0.8I
m
）以及土壤饱和（Pa= I
m
）四种情况，I
m
为流域最大蓄水量。
[0017]步骤10，制作溢洪道堰顶高程以下、设计洪水位、校核洪水位水库抗雨能力计算表。
[0018]步骤11，根据水库抗雨能力计算表绘制水库抗雨能力曲线图。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：（1）运用水库一次洪水的水量平衡方程式推导出考虑溢洪道情况下的小型水库抗雨能力计算公式，公式的推导过程符合逻辑性，抗雨能力计算结果更接近水库实际泄洪情况。
[0020]（2）与现有计算公式相比，公式中消掉了泄洪历时t自变量，简化了计算步骤，并解决了原公式中泄洪历时采用洪水历时t，计算出的水库抗雨能力计算值偏大，不利于工程安全的问题。
[0021]（3）根据降雨~径流相关图，计算允许最大降雨量P，能实时掌握小型水库抵御洪水的能力，依据气象预报的降雨量和允许最大降雨量进行比较后，对水库防汛采取措施提供了技术支撑。
[0022]（4）为小型水库抗雨能力计算提供了一种新方法，有力支撑小型水库防洪调度工作。
附图说明
[0023]图1小型水库抗雨能力计算简图。图2佘屯水库设计洪水位抗雨能力图。
[0024]附图标记1：W
泄总
△
AEC
：控制水位下溢洪道泄洪总量，万m3；W
起
△
ADG
：起始水位以下的已泄洪量，万m3；W
剩余
：溢洪道剩余泄洪量，万m3；V
m
：控制水位相应库容，万m3；V
起
：起始水位相应库容，万m3；q
m
：溢洪道最大泄流量，m3/s；q
起
：溢洪道起始水位的泄流量，m3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小型水库抗雨能力的计算方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1，水库防御的洪水总量分为两部分，一部分是水库拦蓄在水库中的水量ΔV，即V
m
‑
V
起
；另一部分是水库通过溢洪道还能泄掉的水量W
剩余
，W
剩余
= W
泄总
‑
W
起
；步骤2，对无闸门控制的开敞式溢洪道，根据水库一次洪水的水量平衡方程式推导出考虑溢洪道泄洪情况下的小型水库抗雨能力计算公式：虑溢洪道泄洪情况下的小型水库抗雨能力计算公式：其中：W
防
为水库防御的一次洪水总量，万m3；W
泄总
为控制水位下溢洪道泄洪总量，万m3；W
起
为起始水位以下溢洪道已泄洪量，万m3；V
m
为控制水位相应库容，万m3；V
起
为起始水位相应库容，万m3；q
m
为溢洪道最大泄流量，m3/s；q
起
为溢洪道起始水位的泄流量，m3/s；Q
m
为洪峰流量，m3/s； K为参数，K=t2/t，K=1/2～2/3，取K=2/3，t2为落水段历时，h，t为一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽，王广森，
申请(专利权)人：大连市水务事务服务中心，
类型：发明
国别省市：