【正文】 因此，計(jì)算時段Δt（年、月）水庫的蒸發(fā)損失是指由陸面面積變?yōu)樗婷娣e所增加的額外蒸發(fā)量 （以m3計(jì)），即 　　 （2－4） 式中：——計(jì)算時段Δ內(nèi)庫區(qū)水面蒸發(fā)強(qiáng)度，以水層深度。（一）水庫的蒸發(fā)損失 水庫蓄水后，使庫區(qū)形成廣闊水面，原有的陸面蒸發(fā)變?yōu)樗嬲舭l(fā)。設(shè)計(jì)洪水位或校核洪水位加上一定數(shù)量的風(fēng)浪高值和安全超高值，就得到壩頂高程。它至防洪限制水位間的水庫容積稱為調(diào)洪庫容或校核調(diào)洪庫容。設(shè)計(jì)洪水位是水庫的重要參數(shù)之一，它決定了設(shè)計(jì)洪水情況下的上游洪水淹沒范圍，它同時又與泄洪建筑物尺寸、類型有關(guān)；而泄洪設(shè)備類型(包括溢流堰、泄洪孔、泄洪隧洞)則應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件和壩型、樞紐布置等特點(diǎn)擬定。（五）設(shè)計(jì)洪水位和攔洪庫容當(dāng)遇到大壩設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水時，水庫壩前達(dá)到的最高水位，稱為設(shè)計(jì)洪水位。（四）防洪高水位和防洪庫容水庫遇到下游防護(hù)對象的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水時，壩前達(dá)到的最高水位稱為防洪高水位。汛期它是防洪庫容的一部分，汛后又可用來興利蓄水，成為興利庫容的組成部分。防洪限制水位或是低于正常蓄水位，或是與正常蓄水位齊平。一旦洪水消退，應(yīng)盡快使水庫水位回落到防洪限制水位。該水位以上的庫容可作為滯蓄洪水的容積。 圖2－3 水庫特征水位及其相應(yīng)庫容示意圖（三）防洪限制水位和結(jié)合庫容水庫在汛期為興利蓄水允許達(dá)到的上限水位稱為防洪限制水位，又稱為汛期限制水位，或簡稱為汛限水位。因?yàn)樗苯雨P(guān)系到一些主要水工建筑物的尺寸、投資、淹沒、綜合利用效益及其他工作指標(biāo)；大壩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算，也主要以它為依據(jù)。溢洪道無閘門時，正常蓄水位就是溢洪道堰頂?shù)母叱蹋划?dāng)溢洪道有操作閘門時，多數(shù)情況下正常蓄水位也就是閘門關(guān)閉時的門頂高程。正常蓄水位到死水位之間的庫容，是水庫可用于興利徑流調(diào)節(jié)的庫容，稱為興利庫容，又稱調(diào)節(jié)庫容或有效庫容。（3）庫區(qū)航運(yùn)和漁業(yè)的要求。確定死水位應(yīng)考慮的主要因素是：（1）保證水庫有足夠的能發(fā)揮正常效用的使用年限(俗稱水庫壽命)，特別應(yīng)考慮部分庫容供泥沙淤積。水庫正常運(yùn)行時蓄水位一般不能低于死水位。（一）死水位和死庫容水庫在正常運(yùn)用情況下，允許消落的最低水位，稱為死水位。它們也是規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，確定主要水工建筑物尺寸(如壩高和溢洪道大小)，估算工程投資、效益的基本依據(jù)。它們是根據(jù)河流的水文條件、壩址的地形地質(zhì)條件和各用水部門的需水要求，通過調(diào)節(jié)計(jì)算，并從政治、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等因素進(jìn)行全面綜合分析論證來確定的。Δ是單位時段，可取月、旬、日、時。水庫容積的計(jì)量單位除了用m3表示外，在生產(chǎn)中為了能與來水的流量單位直接對應(yīng)，便于調(diào)節(jié)計(jì)算，水庫容積的計(jì)量單位常采用 (m3/s)水庫總庫容的大小是水庫最主要指標(biāo)。 、——相鄰兩高程的水庫水面面積（m2）。庫 水位Z（m）　 1 2 　　　　 △ △ 0 　　水面面積 (106 m2) 水庫容積 (106 m3) 圖 2－2 水庫容積特性和面積特性 1－水庫面積特性。它是水庫面積曲線的積分曲線，即庫水位與累積容積的關(guān)系曲線。繪制水庫面積曲線時，一般可根據(jù) l/10 000～ l/50 00比例尺的庫區(qū)地形圖，用求積儀(或按比例尺數(shù)方格)計(jì)算不同等高線與壩軸線所圍成的水庫的面積(高程的間隔可用 l，2或5 m)，然后以水位為縱座標(biāo)，以水庫面積為橫坐標(biāo)，點(diǎn)繪出水位～面積關(guān)系曲線，如圖2－1所示。庫區(qū)形狀與河道坡度不同，水庫水位與水面面積的關(guān)系也不盡相同。（一）水庫面積曲線 水庫面積曲線是指水庫蓄水位與相應(yīng)水面面積的關(guān)系曲線。一般把用來反映水庫地形特征的曲線稱為水庫特性曲線。第十一章 水庫興利調(diào)節(jié)第一節(jié) 水庫及其特性一、水庫特性曲線水庫是指在河道、山谷等處修建水壩等擋水建筑物形成蓄集水的人工湖泊。因此,在作業(yè)預(yù)報(bào)時,應(yīng)根據(jù)實(shí)測時段降雨量或?qū)崪y流量對預(yù)報(bào)的徑流進(jìn)行逐時段修正。在作業(yè)預(yù)報(bào)中,如圖9210所示 to時刻以前的降雨量是實(shí)測的； to之后的降雨量是預(yù)報(bào)的。在降雨徑流預(yù)報(bào)中，有以下主要工作內(nèi)容：根據(jù)流域自然地理特征和實(shí)測資料條件,建立流域產(chǎn)、匯流計(jì)算方案,如降雨徑流相關(guān)圖、單位線等。l 由凈雨過程推求流域出口斷面的徑流過程。降雨徑流預(yù)報(bào)是利用流域降雨量經(jīng)過產(chǎn)流計(jì)算和匯流計(jì)算,預(yù)報(bào)出流域出口斷面的徑流過程。(4) 預(yù)見期問題l 馬斯京根法用于預(yù)報(bào)時是沒有預(yù)見期的。(3) 計(jì)算時段Δt的選擇l Δt不能取得太長,以保證流量過程線在Δt內(nèi)近于直線。l 對于一定的河段,x在洪水漲落過程中基本穩(wěn)定,但也有隨流量增加而減小的趨勢。l 在不穩(wěn)定流情況下,按流量分級,根據(jù)不同的流量取不同的K值。取多次洪水作相同的計(jì)算和分析,就可以確定該河段的x、K值。令x為流量比重因素,、,它們與河段內(nèi)總蓄量S的關(guān)系為： （926）若將河道中的斷面流量與相應(yīng)的槽蓄量近似地按穩(wěn)定流處理時（SQ =KQ）,由式（926）可得到馬斯京根槽蓄曲線方程： （927）式中,K為穩(wěn)定流情況下的河段傳播時間，Q’稱為示儲流量：。該法主要是建立馬斯京根槽蓄曲線方程,并與水量平衡方程聯(lián)立求解,進(jìn)行河段洪水演算。河段流量演算是由以下兩個基本公式組成：l 河槽時段水量平衡方程 （924） 若當(dāng)河段內(nèi)有區(qū)間入流量q，將q值并入到上斷面的入流量中進(jìn)行演算,即: l 河段蓄水量與泄流量方程 S=f(Q) （925） 　式中S為河段內(nèi)某一流量所對應(yīng)的蓄水量。圖923 上、下游站相應(yīng)水位過程線圖（在有支流匯入的河段，按照上游干、支流各站的傳播時間，把各站同時刻到達(dá)下游站的流量疊加起來得合成流量，然后建立合成流量與下游站相應(yīng)流量的關(guān)系曲線，進(jìn)行預(yù)報(bào)的方法稱為合成流量法。⑴相應(yīng)水位（流量）相應(yīng)水位（流量）是指在河段同次洪水過程線上，處于同一位相點(diǎn)上、下站的水位（流量）稱為相應(yīng)水位（流量）。1. 洪水波流域上大量降水后,產(chǎn)生的凈雨沿坡地迅速匯集,注入河槽, 由于降雨量時空分布不均勻、河網(wǎng)干支流和分布形狀的不同，以及水流匯集速度的快慢，河道接納的水量沿程不同，使河道沿程水面發(fā)生高低起伏的一種波動,稱為洪水波。 短期洪水預(yù)報(bào)內(nèi)容提要1. 河段中的洪水波運(yùn)動；2. 相應(yīng)水位(流量)法；3. 合成流量法；4. 流量演算法；5. 降雨徑流預(yù)報(bào)。若現(xiàn)時水文氣象信息是通過自動化采集、自動傳送到預(yù)報(bào)中心的計(jì)算機(jī)內(nèi),由計(jì)算機(jī)直接按存儲的水文預(yù)報(bào)模型程序計(jì)算出預(yù)報(bào)結(jié)果。(1) 制定預(yù)報(bào)方案：分析預(yù)報(bào)要素的形成規(guī)律，建立由過去的觀測資料推算水文預(yù)報(bào)要素大小和出現(xiàn)時間的一整套計(jì)算方法，即水文預(yù)報(bào)方案。在水文預(yù)報(bào)中，預(yù)見期的長與短并沒有明確的時間界限。l 施工水文預(yù)報(bào)：在工程施工期間要進(jìn)行的特殊預(yù)報(bào)項(xiàng)目。l 沙情預(yù)報(bào)：沙情預(yù)報(bào)則是根據(jù)河流的水沙相關(guān)關(guān)系,結(jié)合流域下墊面因素,預(yù)報(bào)年、月和一次洪水的含沙量及其過程。徑流預(yù)報(bào)又可分洪水預(yù)報(bào)和枯水預(yù)報(bào)。在水庫管理中，可以利用洪水預(yù)報(bào)，使上游來的洪水與區(qū)間洪水的高峰段彼此錯開（稱錯峰），即下游洪水很大時，水庫把上游來的洪水暫時蓄存起來，待下游洪峰過后，再加大水庫泄量，把上游來的洪水放出來，從而大大減低下游的洪峰和洪水災(zāi)害，另外，洪水預(yù)報(bào)還可較好地解決水庫防洪與興利的矛盾，在預(yù)報(bào)的洪水未進(jìn)庫之前，先打開泄洪閘門騰空一部分庫容，以便洪水來臨時能蓄存更多的水量；當(dāng)洪水即將結(jié)束時，預(yù)知近期沒有很大的洪水入庫，則可超蓄洪水尾部的一些水量，用于多發(fā)電、多灌溉，使現(xiàn)有工程發(fā)揮更多的效益?？煽康暮樗A(yù)報(bào)對防止洪水災(zāi)害具有特別重要的作用。應(yīng)用單位線預(yù)報(bào)洪水過程，仍然采用單位線的基本概念和基本假定，現(xiàn)結(jié)合示例說明其過程。針對這種情況，應(yīng)當(dāng)分析出不同暴雨中心位置的單位線，以便洪水預(yù)報(bào)和推求設(shè)計(jì)洪水時，根據(jù)暴雨中心的位置選用相應(yīng)的單位線。進(jìn)行預(yù)報(bào)或推求設(shè)計(jì)洪水時，可根據(jù)具體的凈雨強(qiáng)度選用相應(yīng)的單位線。在其他條件相同情況下，凈雨強(qiáng)度越大，流域匯流速度越快，由此洪水分析出來的單位線的洪峰比較高，峰現(xiàn)時間也提前；反之，由凈雨強(qiáng)度小的中小洪水分析單位線，洪峰低，峰現(xiàn)時間也要滯后，如圖773所示。單位線的兩個假定不完全符合實(shí)際，一個流域上各次洪水分析的單位線常常有些不同，有時差別還比較大。單位線利用實(shí)測的降雨徑流資料來推求，一般選擇時空分布較均勻,歷時較短的降雨形成的單峰洪水來分析。l 倍比假定：如果單位時段內(nèi)的凈雨不是一個單位而是k個單位,則形成的流量過程是單位線縱標(biāo)的k倍。單位凈雨一般取10mm,單位時段可取124h等,依流域大小而定。l 當(dāng)凈雨歷時小于流域匯流時間時，稱為流域部分面積匯流造峰（部分匯流造峰）；當(dāng)凈雨歷時大于或等于時，稱為流域全面積匯流造峰（全面匯流造峰）。 表761 按等流時線原理計(jì)算地面徑流過程示例（）圖763 ＜的部分匯流情況分析 圖764 =的全面匯流情況分析從以上分析中，可以歸納出以下幾個重要概念：l 一個時段的凈雨在流域出口斷面形成的地面徑流過程，等于該凈雨強(qiáng)度與各塊等流時面積的乘積，即。在第2時段末流量為l 第3時段末t=3時，與上面同樣的道理，此時的流量為l 第4時段末t=4時，凈雨最末時刻（t=1）降落在流域最遠(yuǎn)點(diǎn)的凈雨，正好流過出口，故此時流量為零。l 凈雨開始t=0時，雨水尚未匯集到出口，此時流量為零，即圖762 某流域等流時線示意圖l 第1時段末t=1時，最初降落在1線上的凈雨在向下流動過程中，沿途不斷地匯集F1上持續(xù)的凈雨，當(dāng)它到達(dá)出口時（t=1），正好匯集了F1上沿途產(chǎn)生的地面凈雨。為計(jì)算上的方便，取計(jì)算時段等于匯流時段，分兩種情況進(jìn)行討論。l 等流時面積：兩條相鄰等流時線間的面積。l 等流時面積dF(τ)：同一時刻產(chǎn)生、且匯流時間相同的凈雨，所組成的面積。 圖761等流時面積分布示意圖 ：l 流域匯流時間：流域上最遠(yuǎn)點(diǎn)的凈雨流到出口的歷時。因此，也可以建立如圖754所示的以月份為參數(shù)的初損相關(guān)圖。圖752確定初損示意圖 2．綜合分析的變化規(guī)律利用實(shí)測雨洪資料，分析各場洪水的及相應(yīng)的流域起始蓄水量（），初損期的平均雨強(qiáng)，并建立相關(guān)圖，如圖753。 初損的確定 l 流域較小時，降雨基本一致，洪水過程線起漲點(diǎn)前的累積雨量就是初損。當(dāng)時段內(nèi)時，按入滲，入滲量為當(dāng)時段內(nèi)時，按i入滲，入滲量為由水量平衡原理，凈雨深用下式計(jì)算： （751）式中P為次降雨深（mm）；為P形成的地面凈雨深（mm）；為初損（mm）；為后損階段的超滲歷時（h）；后期內(nèi)的平均后損率（mm／h）；P’為后損階段非超滲歷時內(nèi)的雨量（mm）。①初損：降雨開始到出現(xiàn)超滲產(chǎn)流時，歷時，降雨全部損失，包括初期下滲，植物截留，填洼等。根據(jù)蓄滿產(chǎn)流的概念，只需求得穩(wěn)滲率，便可將總凈雨劃分為地面、地下兩部分。由起始流域蓄水量，以及b、C由實(shí)測資料預(yù)先分析確定，均為已知值，根據(jù)上述已知條件，即可得產(chǎn)流過程。蓄水容量曲線的線型采用b次拋物線比較合適，即 （741）圖744流域蓄水容量曲線圖 745流域降雨總徑流相關(guān)圖設(shè)降雨總歷時為T，先確定計(jì)算時段Δt，按所劃分的時段可得降雨過程～t。2. 流域蓄水容量分布曲線流域上各點(diǎn)都有自己的蓄水容量，如果將全流域各點(diǎn)的自小至大進(jìn)行排列，計(jì)算出等于及小于某一的面積，并以流域面積的相對值表示，如圖744。 蓄滿產(chǎn)流模式：降雨使含氣層土壤達(dá)到田間持水量之前不產(chǎn)流，此前的降雨全部用以補(bǔ)充土層的缺水量；土層水分達(dá)田間持水量（蓄滿）后開始產(chǎn)流，以后的降雨（除去雨期蒸發(fā)）全部變?yōu)閮粲?。圖741 某流域三變量降雨徑流相關(guān)圖圖743 某流域P～～T～Rs相關(guān)圖 蓄滿產(chǎn)流模型法 趙人俊等經(jīng)過長期對濕潤地區(qū)暴雨徑流關(guān)系的研究，提出了蓄滿產(chǎn)流模型計(jì)算總凈雨過程，以及確定穩(wěn)滲率fc劃分地面、地下凈雨。 1．P～～R(Rs)三變量相關(guān)圖法圖741是某流域的P～～R(Rs)相關(guān)圖。， 對于設(shè)計(jì)情況，為簡便起見，常用前期影響雨量作為衡量流域干濕程度的指標(biāo)，反映流域蓄水量的大小。因久旱無雨，可認(rèn)為降雨開始時R=0。是流域綜合平均指標(biāo)，一般用實(shí)測雨洪資料分析確定。土壤實(shí)際蓄水量在零與蓄水容量之間變化。 前期流域蓄水量及前期影響雨量的計(jì)算， 流域蓄水量主要是指，在流域降雨能夠影響的土層內(nèi)土壤含蓄的吸著水、薄膜水和懸著毛管水，不包括重力水，是土壤能夠保持而不在重力作用下流走的水分。流域蒸散發(fā)一方面取決于蒸散發(fā)能力，另一方面取決于供水條件，即流域蓄水量的大小。另外，該次洪水尚未退完又遇降雨時，還會有后期洪水混入，如圖中的第Ⅱ場洪水。多數(shù)情況下，與