水库调洪演算系统说明书(Storo)1 概述水库调洪演算原理比较简单，但是计算过程却十分繁琐复杂首先，设计洪 水过程每一时段的调洪演算都需经过反复的假定、试算，计算工作量很大；其次， 计算溢洪道的下泄流量也是相当繁琐的，以最简单的无坎宽顶堰为例，其流量系 数要分直角形翼墙进口、八字形翼墙进口、圆弧形翼墙进口三种形式，分别根据 -；-和tg 9 ； r和-(b为闸孔净宽，B为进水渠宽，9为八字形翼墙收缩角，rB B b B为圆弧形翼墙的圆弧半径)查表计算确定，其侧收缩系数则要根据过流孔数、单 孔净宽、墩头形式、堰顶水头来计算确定；最后，还要整理计算结果，绘制调洪 演算曲线上述工作不仅消耗设计人员大量的精力，而且要求设计人员具有丰富 的水利计算和水力学计算方面的专业知识本计算系统storo通过编制周到的计算程序、提供简捷明了的操作界面并利 用成熟的商业绘图软件作为输出平台，让计算机来完成上述繁琐复杂的调洪演算 工作，计算机操作人员不必具备水利计算和水力学计算方面的专业知识2 调洪计算原理调洪演算的核心是水量平衡方程其基本含义是：在某一时段厶t内，入库 水量减去库水量，应等于该时段内水库增加或减少的蓄水量。
用方程来表示就是 (Q + Q )xt/2 — (Q + Q )xt/2 = V -V (1.2.1)a1 a 2 1 2 2 1式中Qa1，QA厂时段t始末的入库流量Q1 , Q2 ―时段t始末的出库流量V1 , V2 一时段t始末的水库蓄水量T ---计算时段入库流量过程Qa~T是已知的，出库流量Q~T曲线未知，但是可以先假设 a—个q作为初始流量进行计算水库的正常水位对应的蓄水量也是已知的，计算 时通过假设的q ,算出V2 ,然后用水库的Z~V曲线（库水位~库容曲线）及泄 水工程的泄水能力综合得出的库容泄水曲线来插值，得到Q，再代回计算V2这样不断试算，直到两个量满足精度要求这样再将该时段末的量做为下—时段 初的对应的量，进行同样计算，就可以得到每—时段对应的泄量，从而得到出库流量曲线将不同时段的出库流量和入库流量对应画在图上，如图1.2.1所示在两线交点之后，泄水流量大于来水，所以交点处的库容最大由该点求出所需的最终结果：水库最大下泄量及对应的防洪库容、水库最高水位来水过程线泄流过程线流量时间图1.2.1调洪演算示意图3 storo 介绍本程序 storo 采用 vb6.0 编写。
在输入泄水建筑物有关数据时采用 Windows 界面输入，十分方便直观而 库容~水位曲线和来水过程线有时数据十分多，因而采用文件输入最终计算结 果和输入数据合在—起编为计算书以文本形式输出来水过程线和泄流过程线数 据存放在*.bln格式的文件中，以便借助Surfer软件自动绘制出如图1.2.1所示的 调洪演算曲线图下面对storo计算系统通的各操作部分进行介绍输入数据 的单位见界面）3.1 总界面件中输出方便备档及以后查找在“选择堰型”框中选择计算的堰型样式，不同堰型有不同的输入界面3.2 有坎宽顶堰输入界面图 1.3.2 中一些输入的含义为：孔数---堰的孔数中墩减少系数---表示中墩迎水部分的外形对侧向收缩的影响边墩减少系数---表示边墩迎水部分的外形对侧向收缩的影响堰的净宽---堰整体过水的宽度，即各孔宽之和进口形式---底坎进口的形状有两种可以选择“是否有联合泄洪”、“有无闸门控制”根据情况选择，后面有专门对话框输入相 关数据先根据以上输入的数据计算出流量系数，然后用其计算堰的泄流量输入完毕后按“下一步3.3无坎宽顶堰输入界面（见图 1.3.3）其中一些输入的含义为：边墩形式，中墩形式---在下拉列表框中选择。
有三种：直角形翼墙，八字形翼墙及圆弧形翼墙各种不同的翼墙的输入参数也不一样，具体输入时请参阅该界面上的注释其余的输入项参阅有坎宽顶堰情况图 1.3.3 无坎宽顶堰输入界面3.4实用堰输入界面（见图 1.3.4）图 1.3.4 实用堰输入界面其中一些输入的含义为：设计水头---又称为剖面定型设计水头，与堰的轮廓有关，一般是最大工作水头的 0.75 ~ 0.95其余的输入项参阅宽顶堰有坎情况3.5 溢流堰闸门和泄流底孔相关数据输入界面图1.3.5 溢流堰闸门和泄流底孔相关数据输入界面 其中一些输入的含义为：闸门开启时的堰顶水头---即闸门开启时的水库水位减堰顶高程按水力学公式由输入得到泄洪底孔的流量库水位到达溢流堰闸门的开启 水位才开始泄水，而闸门开启水头则用来判断某一水头时闸下出流是堰流还是孔 流3.6 数据文件的建立与调用及计算结果文件的命名在 storo 中共有两个文件输入：水库库容~水位曲线数据文件及洪水过程线数据文件他们都以文本文件（*.txt ）的形式输入其具体格式为：⑴库容~水位曲线数据文件第一行 曲线上取的点数（ n）第二行 按（Zi，Vi ）即（水位，库容）的格式输入n个对应点的水位、库容数据，一行不够请让其自动换行（水位以米为单位，库容以百万立方米为单 位）⑵来水过程曲线：第一行 共三个数据: 曲线上取的点数;一个时间段的长度（小时为单位）;水库的正常蓄水位（米为单位）。
第二行 输入各个时段的来水流量（立方米/秒为单位）点击图1.3.5所示界面中的 计算 按钮，依次选择已存放本系统文件夹中的 水库库容~水位曲线数据文件、洪水过程线数据文件然后再选定或给定计算结 果文件名，storo计算系统会将计算结果以文本（*.txt ）形式保存在该文件中， 以备以后调用在选定或给定计算结果文件名，系统自动开始计算3.7 输出结果界面图 1.3.6 输出界面按钮介绍：点击计算书|按钮，即可打开计算结果文件；点击调洪过程图按钮，即可打开打开Surfer自动绘制调洪过程图，且其*.bln文件也保存了，可以以后需要时再绘制4 泄洪流量的计算及其程序化本软件泄流量计算中所用到的水力学公式凡未特别注明的均引自（武汉水利电力学院水 力学教研室编，水力计算手册，水利出版社，1980），本节中的公式、图、表均注明了它在 被引用著作中的页码及公式、图、表编号，以便本报告阅读者查找泄流量计算中需要查表求得的流量系数、侧收缩系数等，本软件均将所涉及的表格固化 在程序中并自动查表插值计算出求出各项系数下面是storo计算泄流量采用的公式及其来源4.1堰流的基本计算公式Q = 6 mnb“]2gH 32 （ 3-1-1 ） [P119]c 7 0式中 b---每孔净宽；n---闸孔孔数；H0---包括行近流速水头的堰前水头，H - H + ；0 2 gv0---行近流速；m---自由溢流的流量系数，它与堰型、堰高等边界条件有关；Oc---侧收缩系数。
4.1.1 流量系数1.4.1.1.1 有底坎宽顶堰流的流量系数（ 1） 进口边缘为直角，见图 3-1-3（ a） [P120]当 0
3.0 ,m =0.32（2） 进口边缘修圆，见图 3-1-3（b）[P120]当 0
3.0，m =0.364. 1 . 1 . 2无底坎宽顶堰流的流量系数直角形翼墙进口（见图 3-1-6）的平底宽顶堰流量系数与 b/B 有关，见表 3-1-3[P122]；八字形翼墙进口（见图3-1-7 ）的平底宽顶堰流量系数与b/B和侧收缩角8有关， 见表3-1-4 [P122]；圆弧形翼墙进口（见图3-1-8 ）的平底宽顶堰流量系数与b/B和r/b有关，见表 3-1-5[P123]；4.1.1.3实用堰流量系数（1 ）当P/HD>1.33 ,流量系数M与H/HD有关，见图10-12 （武汉水利电力学院水力学教研室编，水力学，高等教育出版社， 1987。
2）当 P/HDvl.33，流量系数 m 与 P/HD和 H0/HD有关，见图 3-2-3[P134]4.1.2 侧收缩系数4.1.2.1 有坎宽顶堰流侧收缩系数的计算（1）单孔过流时侧收缩系数Oc按式（3-1-5 ）计算扁P7H • t B ©—b / B)3-1-5) [P125]式中 P---上游堰高；H---堰前水头；b---两墩间净宽；B---上游引渠宽，对于梯形断面，近似用一半水深处的渠道宽，即B=b0'+mh/2 , b0'为底宽，m为边坡系数，h为渠道水深；a---系数，闸墩（或边墩）墩头为矩形，宽顶堰进口边缘为直角时，GF0.19 ; 闸墩（或边墩）墩头为曲线形，宽顶堰进口边缘为直角或圆弧时，a=0.10式（3-1-5 ）适用条件：b/B>0.2 , P/H<3.0o当 b/B v 0.2 时，用 b/B=0.2 计算； 当 P/H > 3.0 时，用 P/H=3.0 计算2）多孔过流时，o「的确定可取加权平均值厂，由式（3-1-6 ）计算： cc◎ Cn —1）+0"CJ =—cm cs （ 3-1-6 ） [P125]cn式中 n---孔数；ocm---中孔侧收缩系数，按式（3-1-5 ）计算，式中b/B用吕 代替，d为墩厚；ocs---边孔侧收缩系数，按式（3-1-5 ）计算，式中b/B用代替，为 cs b + Ab边墩边缘线与建筑物上游引渠水边线之间的距离。
4.1.2.2无坎宽顶堰流侧收缩系数的计算无底坎宽顶堰边墩侧收缩对溢流能力得影响已包含在流量系数m中^若流量系数按表3-1-3 ~ 3-1-6选用，则单孔无底坎宽顶堰过流不再计算侧收缩系数oc对于多孔过流，其水流状态除受边墩影响外，还受中墩的影响，若按表3-1-3~3-1-6计算流量系数，则侧收缩系数不再计算，综合流量系数为m (n -1)+ mm = —m ■s3-1-7)[P127]式中 n---闸孔数；mm---中孔的流量系数，将中墩的一半看成边墩，然后按边墩形状查表3-1-3〜3-1-6中的相应值，表中b/B用b /( b+d )代替，b为每孔净宽，d为墩 厚；ms---边孔的流量系数，按边墩形状查表3-1-3~3-1-6中的相应值，表中b/B 用b / ( b+^b )代替，b为每孔净宽，为边墩边缘线与上游引水渠水边线 之间的距离4.2 平板闸门闸孔自由出流公式Q 二卩 0eb^'2gH0 (3-3-4)式中卩°---闸孔自由出流的流量系数；e---闸门开启高度；b---堰的过水净宽度；H0---包括行近流速的堰顶水头4.2.1闸孔出流的流量系数( 1) 闸底坎为宽顶堰(有坎或平底)er = 0.60 - 0.18 — ( 3-3-6 )e应用范围：0.1 < — < 0.65。
H2) 闸底坎为曲线型堰er = 0.745 - 0.274 — ( 3-3-6 ) 0 He应用范围：0.1 < — < 0.75H4.2.2闸孔出流的收缩系数闸孔出流的收缩系数已包括在流量系数之中，不再计算4.3 泄水孔泄流公式Q =⑷ * 2 gh式中 P---流量系数；3---底孔断面面积；h---孔心水头流量系数U多采用0.75，见鲁子林主编《水力计算》，河海大学出版社，1989 ）5软件考核与实际应用5.1 某水库大坝调洪演算⑴ 工程基本情况 （摘自《水文水利计算》武汉水利电力学院 叶守泽 主编 水利电力出版 社1992年11月第一版P272例 1 ）某水库泄洪建筑物为无闸溢洪道，其堰顶高程与正常蓄水位齐平为116m , 堰顶宽B=45m该水库设有小型水电站，汛期按水轮机过水能力Q电=10m3/s 引水发电现假设泄洪孔面积为1m2，泄洪孔高程为106m，水库水位容积关系 和设计洪水过程线数值分别列于表1.5.1.1 和表1.5.1.2中表 1.5.1.1 水库水位容积关系库水位（m）116118120122124126库容（百万247276307340378423m3）表1.5.1.2设计洪水过程线时段（虹= 12h ）01224364860728496洪水流量（m3/s）1014071027913165321510⑵ 采用本软件演算结果某水库大坝调洪演算此堰为无坎宽顶堰堰的各种参数：堰的高程： 116m孔数： 1堰的净宽: 45m边墩为直角形有泻洪孔,泻洪孔面积为lmA2，高程为106m此堰的水位库容关系为：库水位：（m） 116.00 118.00120.00122.00124.00126.00库容:（百万立方米）： 247.00 276.00307.00340.00378.00423.00设计洪水过程线：（一个时段的时间间隔为 12 小时）时间（小时） : .0012.0024.0036.0048.0060.00 72.00 84.00 96.00各时段流量 （立方米/秒）: 10.00140.00710.00279.00131.0065.00 32.00 15.00 10.00泄流过程线:时间（小时）：.0012.0024.0036.0048.0060.00 72.00 84.0096.00泄流量（立方米 /秒）：10.5116.61118.19254.49235.78183.61 135.97 99.7874.25库容: （百万立方米）：247.00249.65265.10278.42276.68271.86 267.05 262.97259.75库水位（米）：116.00116.18117.25118.16118.04117.71 117.38 117.10 116.88最大下泄量对应的各种量：库水位：（米） 118.13最大下泄流量：（立方米/秒） 254.49 防洪库容：（百万立方米） 31.07泄洪孔泄量：（立方米/秒） 11.57堰流泄洪量：（立方米/秒） 242.92（3）本软件演算结果与《水文水利计算》（武汉水利电力学院叶守泽主编水利电力出版社1992年11月第一版P272例1 ）手算结果对比表 1.5.1.3 调洪演算成果对比水库洪水位（米）取大下泄流量（立方米/秒）防洪库容（百万立方米）手算结果118.2125032.32软件结果118.13254.4931.07表 1.5.1.4 溢洪道下泄流量过程对比时段（h）01224364860728496下泄流量（m3/s）手算结果102010523522517513010075软件结果10.5116.61118.19254.49235.78183.61135.9799.7874.255.2 湖北省枣阳市邢川水库大坝调洪演算⑴工程基本情况邢川水库位于枣阳市新市镇邢川村，总库容1500万m3 ,邢川水库枢纽属III 等工程，其挡泄水及输水建筑物为3级建筑物。
水库正常蓄水位203.23m，设 计洪水位为205.03m，校核洪水位为205.43m邢川水库溢洪道为开敞式宽顶堰型，堰顶高程为203.23m，溢流堰前沿宽 度净宽为 35.0m本次调洪演算拟按以下调度原则进行：①起调水位为 203.23m②当库水位上升至堰顶高程 203.23m 时，溢洪道开始自由泄流表1.5.2.1邢丿I水库水位〜库容关系库水位（m）203.23204.23205.03205.23205.43206.23207.23库容（百万m3）10.912.413.414.21516.0618.1表1.5.2邢川水库设计洪水（P=0.2%）成果时段（£ =1h ）0123456789设计洪水（m3/s）1.1929.8538.793537.5842.3951.9853.1690.35127时段（£ =1h ）10111213141516171819设计洪水（m3/s）199.75563.2413.45185.2974.8330.1922.5923.1722.2320.67时段（£ =1h ）20212223242526272829设计洪水（m3/s）13.659.69.099.279.639.118.628.167.727.3⑵采用本软件演算结果邢川水库大坝调洪演算（设计洪水频率P=0.2%）此堰为无坎宽顶堰堰的各种参数：堰的高程： 203.23m孔数： 1堰的净宽: 35m边墩为直角形此堰的水位库容关系为：库水位： （m）203.23 204.23 205.03 205.23 205.43 206.23207.23库容:（百万立方米）： 10.90 12.40 13.40 14.20 15.0016.06 18.10设计洪水过程线：（一个时段的时间间隔为 1 小时）时间（小时）:.001.002.003.004.005.006.007.008.009.0010.0011.0012.0013.0014.0015.0016.0017.0018.0019.0020.0021.0022.0023.0024.00 25.0026.0027.0028.0029.00各时段流量 （立方米/秒）:1.1929.8538.7935.0037.5842.3951.9853.1690.35127.00199.75563.20413.45185.2974.8330.1922.5923.1722.2320.6713.659.609.099.279.639.118.628.167.727.30泄流过程线:时间（小时）：.001.002.003.004.005.00 6.00 7.008.009.0010.0011.0012.0013.00 14.00 15.0016.0017.0018.0019.0020.0021.00 22.00 23.0024.0025.0026.0027.0028.00 29.00泄流量（立方米 /秒）：.00.422.355.158.2111.75 16.14 21.0828.6041.8065.37146.26182.81197.68188.25 173.30157.56142.47108.5585.6468.7856.19 47.48 40.7135.4231.1827.6924.7822.3220.22库容:（百万立方米）： 10.90 10.9611.0711.1911.3011.4111.5311.65 11.82 12.0812.4813.4714.6415.0314.8014.34 13.84 13.3813.0112.7412.5212.3412.1912.06 11.96 11.8711.8011.7311.6811.63库水位（米）：203.23 203.27203.35203.43203.50203.57203.65203.73 203.84204.02204.29205.05205.34205.45205.38 205.27205.14205.02204.72204.50204.33204.19 204.09204.00203.94203.88203.83 203.79 203.75 203.72 最大下泄量对应的各种量： 库水位：（米） 205.45最大下泄流量：（立方米/秒） 197.68 防洪库容：（百万立方米） 4.11流量(立方米/秒)⑶本软件演算结果与手算结果对比表1.5.3.3调洪演算成果对比水库洪水位(米)取大下泄流量(立方米/秒)防洪库容(百万立方米)手算结果205.561924.27软件结果205.45197.684.13表1.5.3.4溢洪道下泄流量过程对比时段(h)0123456789下泄流量(m3/s)手算结果00.953.265.948.6611.815.62026.738.6软件结果00.422.355.158.2111.7516.1421.0828.641.8时段(h)10111213141516171819下泄流量(m3/s)手算结果60.613416819217516315013712094.4软件结果65.37146.26182.81197.68188.25173.3157.56142.47108.5585.64时段(h)20212223242526272829下泄流量(m3/s)手算结果75.961.651.244.238.734.230.527.424.822.6软件结果68.7856.1947.4840.7135.4231.1827.6924.7822.3220.225.3 重庆市南岸区纳溪沟水库调洪演算⑴工程基本情况纳溪沟水库位于重庆市南岸区鸡冠石镇的长江一级小支流纳溪河上，是一座 小(II)型水库。
纳溪沟水库总库容38.18万m3，工程由拦河坝、溢洪道和取水 管组成，枢纽工程为V等工程，主要建筑物按4级建筑物设计，次要建筑物为5 级建筑物水库正常蓄水位252.00m，设计洪水位为254.66m，校核洪水位为255.33m纳溪沟水库溢洪道为正槽无闸门宽顶堰溢洪道，堰顶高程为252.00m，无 闸自由出流，溢流堰堰顶净宽为 5m表1・5・3・1纳溪沟水库水位〜库容关系库水位（m）252252.5253253.5254254.5库容（百万m3）0.253465860.270770090.288767230.307523750.326906570.34690326库水位（m）255255.5256256.5257库容（百万m3）0.367633920.389002390.410895580.4333740.45647526表1.5.3.2纳溪沟水库总设计洪水（P=0.33%）过彳程线时段（At =1h）01234567设计洪水（m3/s）2.166.6212.211.99.556.559.2112.1时段（At =1h）891011121314设计洪水（m3/s）1371.719.43.90.320.010⑵采用本软件演算结果纳溪沟水库调洪演算（设计洪水频率P=0.33%）此堰为无坎宽顶堰堰的各种参数：堰的高程： 252m孔数： 1堰的净宽: 5m边墩为直角形此堰的水位库容关系为：库水位：（m） 252.00 252.50 253.00 253.50 254.00 254.50255.00 255.50 256.00 256.50 257.00库容:（百万立方米）： .25.27.29 .31.33.35 .37.39.41.43 .46。