为此，水库规划设计或扩建过程中均需要合理选择泄洪建筑物的型式、高程和尺寸，确定坝顶高程等，这一工作任务称为水库防洪水利计算，简称水库防洪计算。深水泄洪洞可与兴利放水、排沙等相结合，通常都设有闸门。按溢洪道是否设闸门、下游是否承担防洪任务，水库防洪计算有不同类型。以下重点介绍溢洪道无闸门、下游无防洪要求和溢洪道有闸门、下游有防洪要求的水库防洪计算，简介具有非常泄洪设施时水库防洪计算。......
2023-06-21
水库防洪计算考虑非常泄洪设施
【摘要】：非常溢洪道的堰顶高程，一般不应低于水库的防洪限制水位。图中Z限、Z启分别为防洪限制水位和非常溢洪道的启用水位；V限、V启分别为防洪限制水位Z限和启用水位Z启相应的库容；q限为正常溢洪道相应于防洪限制水位的泄流能力；q正、q非分别表示正常溢洪道和非常溢洪道的泄流能力。
1.非常泄洪设施的作用
有些水库，校核洪水比设计洪水大得多，尤其当采用可能最大洪水作为校核洪水时，两者的差别更为悬殊。这种情况下，若仅设置正常泄洪设施，会导致为应付出现几率很小的校核洪水而使得坝顶高程较高，或正常泄洪设施尺寸很大，显然是不经济的。因此，为降低坝顶高程或减小正常泄洪设施尺寸，故设置非常泄洪设施，来协助正常泄洪设施宣泄校核洪水。
目前我国采用的非常泄洪设施主要是非常溢洪道，其位置可选择在库区地形较合适的哑口处，也可采用临时炸开一段副坝作为非常溢洪道。非常溢洪道的堰顶高程，一般不应低于水库的防洪限制水位。
2.非常泄洪设施的启用标准
非常泄洪设施属于一种临时的、特殊的防洪设施，应规定在某种条件下启用，目前都以某一库水位作为启用标准，此水位称为启用水位，记Z启。若启用水位高，虽能减少下游洪水灾害，但会使挡水建筑物的规模增大，工程投资和上游淹没损失均增大；若启用水位低，虽能减小挡水建筑物的规模，但下游遭受非常泄洪的机会多，损失就要加大。因此，非常泄洪设施的启用水位必须通过技术经济论证后确定。一般可在设计洪水位至设计洪水位加安全超高的范围内选择。
3.具有非常泄洪设施时水库防洪计算
具有非常泄洪设施时，水库防洪计算方法与仅有正常泄洪设施时的基本相同。不同之处在于对校核洪水的调洪计算，当库水位达到启用水位时，非常泄洪设施投入运用，水库的泄量为非常泄洪设施泄量与正常泄洪设施泄量之和。
图G5.22为溢洪道有闸门下游有防洪要求时，水库遇大坝校核洪水启用非常泄洪设施进行洪水调节，水库的出流过程和库水位的变化过程。t4时刻以前的泄流过程与设计洪水调洪计算方法相同，当t4时刻蓄洪量等于非常泄洪设施启用水位Z启相应的蓄洪量时，非常泄洪设施投入运用，流量突增，它与正常泄洪设施一起全力泄洪，确保大坝安全，t5时刻蓄洪量达最大值V防＋ΔV设＋ΔV，该值即校核洪水调洪库容V校，相应最高洪水位即校核洪水位Z校，其中ΔV为水库遇校核洪水，在设计洪水调洪库容以上再需增加的库容。因此，对图G5.22中hi段的调洪计算，采用的泄流曲线Z—q和蓄泄曲线q—V中的泄流量应为正常和非常泄洪设施泄流量之和。
图G5.22 启用非常泄洪设施对大坝校核洪水调洪示意图
图G5.23 启用非常泄洪设施时的泄流曲线及蓄泄曲线
（a）泄流曲线Z—q；（b）蓄泄曲线q—V
对于具有正常泄流设施和非常泄流设施时的泄流曲线Z—q和蓄泄曲线q—V如图G5.23所示。图中Z限、Z启分别为防洪限制水位和非常溢洪道的启用水位；V限、V启分别为防洪限制水位Z限和启用水位Z启相应的库容；q限为正常溢洪道相应于防洪限制水位的泄流能力；q正、q非分别表示正常溢洪道和非常溢洪道的泄流能力。在启用水位Z启以下，泄流曲线和蓄泄曲线如图G5.23中ab段所示；当库水位等于启用水位Z启时，非常溢洪道上已有一定的水头，故启用非常溢洪道的瞬间，泄流量突增，如图G5.23中bc段，因此在启用水位Z启及其以上泄流曲线和蓄泄曲线如图G5.23中bcd段所示。
采用半图解法调洪计算，利用如图G5.23所示的蓄泄曲线q—V，绘制辅助曲线q—V/Δt＋q/2的方法与前述仅有正常泄流设施时的情况类似，不再赘述。
当溢洪道无闸门控制时，水库对大坝校核洪水启用非常泄洪设施进行洪水调节的出流过程和库水位过程，试自行分析。
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