XX中型水库调洪演算分析研究报告.doc

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1、XX中型水库调洪演算分析研究报告目 录第一章 绪 论11.1问题提出11.2国内外研究进展21.2.1设计洪水研究进展21.2.2调洪演算研究进展31.3研究内容与技术路线4第二章 研究流域概况52.1流域及工程概况52.1.1流域概况52.1.2工程概况62.2水文气象概况72.3基本资料92.3.1历史调查洪水资料92.3.2典型洪水资料92.3.3水库基本资料10第三章 设计洪水计算143.1洪水标准143.2设计洪水计算方法143.3不考虑XX水库影响XX水库设计洪水计算143.3.1 洪水资料分析143.3.2洪水频率计算183.3.3设计洪水过程线223.4考虑XX水库影响XX水库

2、设计洪水计算233.4.1设计思路233.4.2XX水库坝址设计洪水推求233.4.3XX水库坝址设计洪水过程推求263.4.4XX水库下泄洪水过程推求273.4.5XX水库演算至XX坝址处洪水过程计算273.4.6区间来水计算333.4.7XX水库入库洪水过程拟定33第四章 调洪演算364.1 调洪原则364.1.1调洪演算基本原理364.1.2 调洪试算法原理364.2 调洪演算成果364.2.1 不考虑XX水库影响XX水库设计洪水调洪演算结果374.2.2 考虑XX水库影响XX水库设计洪水调洪演算结果40第五章 总结与展望435.1总结435.2展望44参考文献46附 录48附录1：程序

3、界面（Visual Basic）48附录2：英文参考文献原文及汉语翻译51致 谢89第一章 绪论第一章 绪 论1.1问题提出水库自建成以来，不断发挥防洪、兴利等综合效益的同时，也是一个水文资料和防洪调度运行经验不断累积的过程。随着经济的发展，水库的功能也发生着相应的变化，在考虑本身防洪安全外，还要考虑水库下游的防洪安全。水库建成后库区的产汇流条件发生变化，加之随着时间的推移，水文资料系列也会不断延长，由于不同时期所依据的水文资料的年限不同、采用的研究方法不同，都可能导致各时期设计洪水成果的差异，因此建库一定年限后所进行的设计洪水计算成果可能与水库设计规划阶段或建库初期成果产生差异。一般而言，水

4、文资料系列越长，代表性越好，求得的设计洪水成果也就越可靠。若早期计算的设计洪水偏大，那么从水文角度而言，水库的安全是相对有保证的，但偏大的设计洪水不利于发挥水库兴利效益，即多蓄水发电；若早期计算的设计洪水偏小，那么水库的安全难以得到保证，一旦发生大洪水或特大洪水，可能导致诸如溃坝等极端事件的发生，从而给国家和人民造成生命、财产损失。另一方面，随着水库建成投产，其防洪调度运行经验也在不断累积。在规划设计阶段，水库调洪演算的目的是为了找出一定防洪标准的设计洪水入库后能满足防洪要求的防洪库容、泄洪建筑物型式和尺寸。而水库建成后，调洪演算的目的是寻求合理的、较优的水库汛期控制运用方式，以期最大限度地发

5、挥水库的防洪、兴利效益。所以，在水库运行一定时期后对水库进行设计洪水复核以及调洪演算是非常必要的。分析研究水库设计洪水与调洪演算有利于确保在水库自身安全的前提下最大限度地发挥水库防洪、兴利等综合效益。XX水电站位于XX省XX县XX乡境内，属韩江水系的XX流域。其上游于XX年新建了XX水电站。考虑到XX水库实测水文资料系列的延长，防洪调度实际运行经验的积累，XX水库建成后对其运行的影响以及国民经济建设对水库提出的心的要求，需要重新开展复查工作，内容包括设计洪水及调度研究两大板块，以保证其未来的安全运行及最大限度发挥防洪、兴利效益的同时，对XX水库的水资源规划、管理、综合利用也具有十分重要的意义。

6、1.2国内外研究进展1.2.1设计洪水研究进展目前，国内外设计洪水分析计算方法大致可以分为两类，一类是由实测流量资料推求设计洪水过程；另一类是有实测暴雨资料推求设计暴雨过程，用流域水文模型对设计暴雨进行产、汇流计算，推求出设计洪水过程。较为通用的两种洪水基本计算方法是：频率洪水与可能最大洪水。当资料系列确定后，需进行频率分布模型选择和参数估计。根据随机变量概率密度曲线型式的不同有多种不同的线性，如皮尔逊型、对数皮尔逊型、克里茨基闵开里分布、指数伽马分布、正态分布、对数正态分布、通用极值分布等。据资料统计，国际上28个国家和地区用于洪水和降水的频率分布有20种左右，在右的国家或地区，所采用的频率

7、分布并不统一，不同机构或公司选用的分布模型也不尽相同。在我国，根据多个河流资料的拟合分析，P-型分布线型已被推荐为水文频率计算的统一线性。目前国内外参数估计的方法常见的有矩法、极大似然法、概率权重法、线性矩法、权函数法和优化适线法。我国目前习惯采用适线法，虽然能灵活地综合各类洪水信息，但拟合优度缺乏客观标准，计算因人而异，出入很大。而计算机优化实现方法虽然可以较为客观地确定Cv和Cs的估计值，但是参数的估计值将随给定的绘点公式和拟合准则等变化剧烈。国外基于流量资料推求设计洪水过程线方法均是首先通过洪水频率分析得到特征量设计值，结合洪水过程的形状得到设计洪水过程线。这些方法包括：对流域汇流特性进

8、行概化以及对洪水过程形状进行综合概化。例如，基于克拉克和纳什单位线的设计洪水过程线、基于SCS综合三角形单位线的设计洪水过程线、基于两参数的beta分布的概率密度函数设计洪水过程线、基于典型洪水放大方法的设计洪水过程线。另外，当给定设计洪峰，英国FEH建议采用以下三种方法推求设计洪水过程线：一时降雨径流模型参数调节法，二是标准洪水过程线形状借用法，洪水过程形状综合概化模型法。我国目前仍是采用基于实测的恶劣典型洪水过程进行放大。我国对设计洪水问题的研究自20世纪50年代开始，通过大量工程实践积累了不少经验。20世纪60年代初和70年代中期在发生特大洪水后对已建工程进行设计洪水复核。就国内目前情况

9、，基于流量资料推求设计洪水过程线是一种重要途径。通过峰量选样、频率计算和典型洪水放大推求设计洪水过程线的方法，已经沿用多年并且列入了水利水电工程设计洪水计算规范（SL44-2006）。1.2.2调洪演算研究进展在计算机普及之前，一般采用半图解法通过查调洪演算工作曲线代替试算，堪称是最有效率的调洪演算方法，但是其不便于程序化，仍然耗时耗力，效率较低。随着计算机的普及，水文水利学者们便着手寻求更加适用于编程的计算方法。目前调洪演算方法包括数值-解析解法、牛顿迭代法（王喜喜&翁文斌，1994）、双斜率法（刘韩生&尹进步，1995）、人工神经网络模型、直接试算法等。其中数值-解析解法又有四阶龙格-库塔

10、解法与改进尤拉算法（陈守煜，1980）、堰流、孔流调洪数值解法通用模型和复式泄洪建筑物调洪数值解法（陈守煜，1995）、水库调洪数值-解析解法（陈守煜，1996）。目前建立了基于BP网络的水库调洪演算人工神经网络模型（金菊良，1997；许永功&李书琴，2001）。直接试算法也在不断改进中，但一般是在构建其迭代模式、确定搜索区间等方面进行不同的改进。正是由于设计洪水以及调洪演算问题的重要性和对水工造价的密切关系，以及如果处理不当可能引起严重的后果，国内外水利界围绕设计洪水标准、计算途径和方法不断展开争论，也因此推动了水文学和水利科学的发展。1.3研究内容与技术路线本文就XX水库设计洪水计算与调洪

11、演算分析两板块进行了研究。首先，在不考虑上游XX水库的前提下，利用XX水库初设及新增的实测资料，重新拟定入库设计洪水；其次，考虑上游XX水库的影响，结合提供的XX资料，拟定XX水库的入库洪水过程；最后，分别对以上两种设计洪水进行调洪演算，并与初设结果和1995年复查结果进行比较分析。技术路线见图1-1、图1-2。图1-1 不考虑XX水库影响下XX水库设计洪水与调洪演算技术路线图1-2 考虑XX水库影响下XX水库设计洪水与调洪演算技术路线3第二章 研究流域概况第二章 研究流域概况2.1流域及工程概况2.1.1流域概况XX是韩江的最大支流，地理位置为东经1155611709，北纬2409606之间

12、。河流分布详见图2-1。图2-1 XX水库坝址以上流域水系及站网分布XX自长汀至上杭河段长为149km，河谷较宽广，略呈“U”形，河道比降为1左右；上杭至石下坝河段长为69km，河流从上杭以下约20km附近的大沽滩河流进入峡谷区，略呈“V”形，滩多水急，河道比降为1.6，其间峰市至石下坝河段长为6km，河道比降达4.5，有险滩八处，其中以“XX”为最险，XX水电站即位于此峡谷地段。石下坝茶阳镇河段长为19km，河道较为开阔，基本仍属于“U”形河谷，XX水电站即位于此河段；茶阳镇三河坝段约22km，河道逐渐开阔，坡降较缓；流域内河道地形总的来说是右岸陡，支流基本上均发育于河流的左岸。流域河网呈羽

13、形分布，地形为北部高，南部及中部低缓。流域内平原占3，丘陵占5，而山地占92；流域内耕地面积占8左右，森林面积约占46。XX分水岭多为挺拔的高山，高程多在1000m以上。流域西北有武夷山脉，为XX与江西省绵水的分水岭；东南有博年岭山脉，为XX与九龙江的分水岭。XX溪口水文站以上流域平均高程为504m；西南部高程为836m，最高的梁山顶为1538m。2.1.2工程概况（1）XX水电站工程概况XX水电站是一座以发电为主，河床式的径流电站。电站为等枢纽工程，主要建筑物为级。大坝为混凝土重力坝，坝顶高程为78.0m，最大坝高为51.0m，坝顶长度为315.0m。左岸重力坝段长为83.5m，最大坝高为4

14、2.5m。溢流坝段长100.5m，设有5孔1418.8m的弧形钢闸门控制，面流消能与下游水面衔接，堰顶高程55.0m，最大堰高28.0m。右岸重力坝段长为57.0m，最大坝高为32.0m。大坝按级建筑物设计，其洪水标准为百年一遇设计（P=1）、五百年一遇校核（P=0.2）；引水、发电厂房按级建筑物设计。工程于1974年11月动工，1981年8月开始蓄水，1982年7月第一台机组开始发电，1985年12月竣工验收。1995年8月大坝通过首次安全定检，被评为正常坝。水电站装机容量436MW，共计144 MW，年发电量为3.73108kwh，年利用小时为2590h，保证出力为11.9MW。水库为日调

15、节水库，设计洪水位为73.14m，相应库容为6949104m3，相应水库面积为462.26104km2，下游设计洪水位为67.0m；校核洪水位为76.33m，相应库容为8470104m3，相应水库面积为497.63104km2，下游校核洪水位为69.70m，最大下泄流量为12720 m3/s；正常高水位为73.0m，相应库容为6880104m3，相应水库面积为461104km2。多年平均降雨量为1700.0mm，多年平均入库流量为277m3/s，多年平均径流量为87.4108 m3。（2）XX水电站工程概况XX水电站位于XX水电站上游14km处，XX省永XXXX干流XX峡谷河段中部，距峰市1.2km，距永定河汇入口的芦下坝电站约700m，距永XX城约21km。XX水电站坝址以上集水面积为7907km2，占XX水电站坝址以上集水面积的86.3，约占XX流域面积的67，占韩江流域面积的26。坝址处多年平均径流量为73.2108m3，多年平均流量232m3/s。工程以发电为主，兼有防洪、航运等综合利用效益。水库正常蓄水位173m，