书城科普读物防汛抗旱
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第3章 入库洪水特性对调洪的影响

入库洪水特性对调洪的影响

由于入库洪水与坝址洪水比较,具有洪峰增高,峰现时间提前,洪水历时缩短,短历时洪量增大,特别是涨洪段洪量增大的特点,这对于水库调洪均为不利因素,使得调洪计算结果水库水位抬高。入库洪水与坝址洪水的差异越大,则入库洪水对调洪的影响也越大。许多实际计算资料表明,入库洪水与坝址洪水反映在调洪成果上的差别是较大的,如丹江口、飞来峡等水库水位都抬高较多。

水库的调洪能力对调洪的影响

对于防洪库容不大,调洪能力较小的水库,影响调洪的主要因素是洪峰流量与洪水过程分配,由于入库洪水的洪峰流量与涨洪段洪量比坝址洪水大,故调洪结果相差较大,用入库洪水调洪的水库水位抬高较多。对于无防洪库容,按洪峰流量设计的水库,其最高洪水位主要由洪峰流量大小决定,由于入库洪水的洪峰流量比坝址洪峰流量大,故其最高水位抬高较多。

对于防洪库容大,调洪能力强的水库,在调洪过程中水库以拦蓄洪水为主,最大下泄流量较最大洪峰流量滞后出现。影响调洪的主要因素是洪水总量,因入库洪水与坝址洪水的洪量相差不大,故采用两种洪水调洪的结果相差较小。如松涛水库入库洪峰流量增大50%~60%,由于相对调洪能力较强,故坝前水位只抬高0.4m,而飞来峡水库入库洪峰流量增大15%,由于相对调洪能力较小,故坝前水位抬高1.2m。

调洪方式的影响

当水库中采用固定泄量方式调洪或水库对下游防洪采取凑泄方式(根据下游控制站安全泄量和区间来水流量确定水库下泄流量)调洪时,不管是采用入库洪水还是坝址洪水调洪,其下流量过程是相同的。由于入库洪水有洪峰流量增高,短历时洪量增大,而长历时洪量增大不多的特性,所以当下泄流量小,调洪历时长时,则采用入库洪水调洪而引起防洪库容增加不多。反之,当下泄流量较大,调洪历时短时,则采用入库洪水调洪而引起防洪库容增加较大。

当水库采用自由泄流方式调洪时,水库下泄流量不受人工控制,其下泄流量随水库水位的增高而增大,当入库洪水流量增大时,库水位增高,下泄流量亦增大,故所需防洪库容相对增加较小。

洪水遭遇变化对调洪的影响

由于入库洪水峰现时间提前,洪峰增高,涨洪段的洪量增大,使其与下游区间先走的洪峰相遭遇,因而加重了下游站的洪水,若由水库控制下泄流量,不加重下游洪水,则由于入库流量加大,而使防洪库容增大。而且不同典型年的洪水,遭遇的变化亦有差异,因而防洪库容增大的情况亦是不同的。

动库容对调洪的影响

动库容(亦称楔形库容)是指坝前至入库断面库区瞬时水面线与坝前水位水平面之间所包含的蓄水容积,而把坝前水位水平面以下的容积称为静库容(亦称平库容),故水库容积(亦称全库容)应为动库容与静库容之和。动库容的大小主要与库区地形条件、坝前水位、入库流量、出库流量、附加比降和区间入流量的大小及其地区分布等有关,而静库容只取决于库区地形条件,它是坝前水位的函数,与入、出库流量无关。

动、静库容调洪(简称动库调洪,亦称全库调洪)与静库调洪(亦称平库调洪)相比,它可能使调洪最高水位降低,也可能使调洪最高水位反而抬高,这主要取决于动库容的始终差。因静库调洪是采用平库容,动库调洪是采用全库容,两者相比,虽然静库调洪少计入了调洪最高水位以上的动库容△V2,但又多计入了起调水位以上的动库容△V1,因而动库调洪增加了△V=△V2-△V1的库容。△V在一般情况下是正值,起降低最高洪水位的作用,但△V在某些情况下,还可能是负值,起抬高最高洪水位的作用,如当调洪开始时的入库流量和出库流量大于最高洪水位时的入库流量和出库流量的话,则△V值往往为负值。如柘溪水库按动库调洪求得的最高洪水位比按静库调洪求得的最高洪水位还高0.5m。故不能认为用入库洪水静库调洪总是留有余地的,总是偏于安全的,要具体情况具体分析。纵使△V是正值,起降低最高洪水位的作用,但在多数情况下它也抵消不了由坝址洪水改为入库洪水的影响,故亦不能认为按坝址洪水、静库调洪的成果,可以大致相当于按入库洪水、动库调洪的成果。还有一些调洪计算问题,如库尾沿岸农田防护与不防护两种方案比较时,由于筑堤后动库容变化较大,只考虑静库调洪无法反映其特点。从上述可见,应用入库洪水、动库调洪才能比较符合实际。

在调洪过程中,动库容主要起滞洪作用,涨洪段由于入库流量迅速增大,使动库容增大,故使部分洪水蓄于库尾,因而起降低库水位的作用。而在退水段,由于入库流量逐渐减小,水库水位上升,故使动库容减少,原容蓄在水库尾部的水量流达坝前,因而起抬高库水位的作用。