概述
1．水庫(kù)興利調(diào)節(jié)的含義和分類
（1）基本概念
天然情況下的河川徑流，有年內(nèi)和年際變化，且地區(qū)分布也不均衡，因此無(wú)法滿足各用水部門(mén)對(duì)水利資源利用的要求。需要通過(guò)水利工程的控制和調(diào)節(jié)，來(lái)重新分配河川徑流的時(shí)空分布，以解決來(lái)用水在時(shí)間與數(shù)量上不相適應(yīng)的矛盾。
徑流調(diào)節(jié)：利用專門(mén)的水工建筑物如大壩、水庫(kù)和渠道等，來(lái)重新分配河川徑流，以適應(yīng)需水過(guò)程的措施稱為徑流調(diào)節(jié)。
防洪調(diào)節(jié)：為減免洪水災(zāi)害，在汛期攔蓄洪水、削減洪峰的調(diào)節(jié)。
興利調(diào)節(jié)：為滿足用水部門(mén)需求的調(diào)節(jié)。水庫(kù)的興利調(diào)節(jié)，就是當(dāng)來(lái)水大于用水時(shí)，水庫(kù)將多余的水量蓄存起來(lái)，等來(lái)水小于用水時(shí)，再放水補(bǔ)充，以滿足興利部門(mén)的用水要求。水庫(kù)的蓄泄隨來(lái)水與用水的變化而變化。
（2）分類
水庫(kù)的興利調(diào)節(jié)可按調(diào)節(jié)周期、水庫(kù)任務(wù)和供水方式等進(jìn)行分類。
1）按調(diào)節(jié)周期分類
調(diào)節(jié)周期：水庫(kù)由庫(kù)空到庫(kù)滿，再到放空，循環(huán)一次所經(jīng)歷的時(shí)間。
按調(diào)節(jié)周期的長(zhǎng)短，可分為日調(diào)節(jié)、周調(diào)節(jié)、年調(diào)節(jié)和多年調(diào)節(jié)。
日調(diào)節(jié)
日調(diào)節(jié)多見(jiàn)于發(fā)電水庫(kù)，調(diào)節(jié)周期為一晝夜。它是利用水庫(kù)的興利庫(kù)容將一天內(nèi)的均勻來(lái)水，按用水部門(mén)的日內(nèi)需水過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)于水力發(fā)電，它的用水過(guò)程是隨負(fù)荷的變化而改變的，而來(lái)水過(guò)程在一晝夜里基本上是均勻的（汛期除外），在一天24小時(shí)內(nèi)，當(dāng)用水小于來(lái)水時(shí)，將多余水量蓄存起來(lái)，供來(lái)水不足時(shí)使用。
周調(diào)節(jié)
周調(diào)節(jié)是的調(diào)節(jié)周期為一周。它是將周末的多余水量蓄存起來(lái)，在其他用水多的日子里放出，從而滿足用水部門(mén)的需水要求。
年調(diào)節(jié)
年調(diào)節(jié)又稱為季調(diào)節(jié)。年內(nèi)河川徑流變化很大，豐、枯水期的來(lái)水量相差甚大。徑流年調(diào)節(jié)的任務(wù)就是按照用水部門(mén)的需水過(guò)程，將豐水期多余水量蓄存起來(lái)，等枯水期缺水時(shí)放出，調(diào)節(jié)周期在一年以內(nèi)。
橫線陰影面積表示蓄水量，豎線陰影面積表示水庫(kù)補(bǔ)充供水量。當(dāng)水庫(kù)蓄滿而來(lái)水仍大于用水時(shí)，將發(fā)生棄水（由泄洪設(shè)施排往下游），圖中也示出了棄水期，通常稱這種僅能存蓄豐水期部分多余水量的徑流調(diào)節(jié)為季調(diào)節(jié)（或不完全年調(diào)節(jié)），而對(duì)能將年內(nèi)全部來(lái)水量按用水要求重新分配而不發(fā)生棄水的徑流調(diào)節(jié)，則稱為完全年調(diào)節(jié)。
通常用庫(kù)容系數(shù)β（β=V興/W年）反映水庫(kù)興利調(diào)節(jié)能力，當(dāng)β=8%～30%時(shí)，一般可進(jìn)行年調(diào)節(jié)。當(dāng)天然徑流年內(nèi)分配較均勻時(shí)，β=2%～8%時(shí)，即可進(jìn)行年調(diào)節(jié)。年調(diào)節(jié)水庫(kù)一般可同時(shí)進(jìn)行周調(diào)節(jié)和日調(diào)節(jié)。
多年調(diào)節(jié)
多年調(diào)節(jié)是將豐水年多余的水量蓄存起來(lái)，用以補(bǔ)充枯水年或枯水年組的用水不足。這時(shí)，水庫(kù)的興利庫(kù)容往往要經(jīng)過(guò)若干年才能蓄滿，再經(jīng)若干年才能將蓄水用掉，而并非年年蓄滿或放空。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，若年水量變差系數(shù)CV值較小，年內(nèi)分配比較均勻，β>30%便可進(jìn)行多年調(diào)節(jié)，否則，需要更大庫(kù)容才能進(jìn)行多年調(diào)節(jié)。多年調(diào)節(jié)水庫(kù)一般可同時(shí)進(jìn)行年調(diào)節(jié)。
2）按水庫(kù)任務(wù)分類
單一任務(wù)徑流調(diào)節(jié)，如灌溉徑流調(diào)節(jié)、工業(yè)及城市生活給水徑流調(diào)節(jié)、水力發(fā)電徑流調(diào)節(jié)等。
綜合利用徑流調(diào)節(jié)，即具有兩種以上任務(wù)的水庫(kù)的徑流調(diào)節(jié)。
3）按水庫(kù)供水方式分類
固定供水，水庫(kù)按固定要求供水，與供水期水庫(kù)來(lái)水量和蓄水量無(wú)關(guān)，如工業(yè)及城市生活給水屬這種類型的徑流調(diào)節(jié)。
變動(dòng)供水，水庫(kù)供水隨蓄水量和用戶不同的要求而變動(dòng)，如灌溉按農(nóng)田需水要求供水；水電站按電力負(fù)荷要求供水等。
4）其他分類
反調(diào)節(jié)。下游水庫(kù)按照用水部門(mén)的需水過(guò)程，對(duì)上游水庫(kù)泄流的再調(diào)節(jié)。
單一水庫(kù)補(bǔ)償調(diào)節(jié)。水庫(kù)與水庫(kù)下游區(qū)間來(lái)水互相補(bǔ)償，以滿足有關(guān)部門(mén)用水要求的調(diào)節(jié)。
水庫(kù)群補(bǔ)償調(diào)節(jié)。水庫(kù)間互相進(jìn)行水文補(bǔ)償、庫(kù)容補(bǔ)償、電力補(bǔ)償，共同滿足水利、電力系統(tǒng)要求的調(diào)節(jié)。
2.水庫(kù)興利調(diào)節(jié)所需的基本資料
水庫(kù)的興利調(diào)節(jié)，是通過(guò)水庫(kù)的蓄泄操作使來(lái)水過(guò)程適應(yīng)需水過(guò)程的要求。因此，調(diào)節(jié)計(jì)算所需的基本資料包括來(lái)水資料、用水資料和水庫(kù)特性資料三種。
來(lái)水資料，即河川徑流過(guò)程，是興利調(diào)節(jié)的基本依據(jù)。由于水文現(xiàn)象的隨機(jī)性和多邊性，通常只能根據(jù)以往的徑流資料來(lái)預(yù)估水庫(kù)運(yùn)行期間的水文情勢(shì)和來(lái)水特性。即通過(guò)徑流計(jì)算的分析計(jì)算方法，得到水庫(kù)設(shè)計(jì)與運(yùn)行中的設(shè)計(jì)來(lái)水過(guò)程。
用水資料，即興利部門(mén)的用水要求，是興利調(diào)節(jié)的又一依據(jù)。為了確定用水過(guò)程，需要了解與掌握用水部門(mén)的用水情況，以及當(dāng)前和遠(yuǎn)景的發(fā)展計(jì)劃。在用水調(diào)查的基礎(chǔ)上，作出用水預(yù)測(cè)，得出水庫(kù)設(shè)計(jì)與運(yùn)行中的用水過(guò)程。
水庫(kù)特性資料，主要是水庫(kù)的面積、容積特性，蒸發(fā)和滲漏損失，以及淤積、淹沒(méi)和浸沒(méi)資料等。這些資料通常是根據(jù)庫(kù)區(qū)地形資料和水文地質(zhì)資料，以及淹沒(méi)和浸沒(méi)損失的社會(huì)調(diào)查資料來(lái)分析確定的。
上述資料的精度，直接影響著水庫(kù)興利調(diào)節(jié)計(jì)算的精度，應(yīng)力求可靠和準(zhǔn)確。并需要根據(jù)設(shè)計(jì)階段和運(yùn)行階段的變化情況，及時(shí)進(jìn)行修正和補(bǔ)充。
水庫(kù)特性
1．水庫(kù)特性曲線
反映水庫(kù)庫(kù)區(qū)地形特征的曲線稱為水庫(kù)特性曲線。它包括水庫(kù)的水位面積曲線和水位容積曲線兩種，也可簡(jiǎn)稱為面積曲線和容積曲線。
（1）水位～面積曲線
庫(kù)區(qū)內(nèi)某一水位的等高線和壩軸線所包括的面積，即為該水位的水庫(kù)水面面積。
在1/5000～1/50000的地形圖上，采用求積儀法、網(wǎng)點(diǎn)法、圖解法或數(shù)字化儀，均可量算出不同水庫(kù)水位的水庫(kù)水面面積，從而繪成水庫(kù)的水位～面積曲線。
曲線的坡度反映了庫(kù)區(qū)形狀和河道縱坡的變化情況。
（2）水位～容積曲線
水位～容積曲線，是水庫(kù)水位與水庫(kù)容積的關(guān)系曲線。它可直接由水庫(kù)～面積曲線推算繪制。兩相鄰等高線間的部分容積，可按下式計(jì)算：
（簡(jiǎn)化式）
（較精確式）
式中，為相鄰高程間庫(kù)容（m3）；F上，F(xiàn)下為相鄰兩等高線各自對(duì)應(yīng)的水庫(kù)水面面積。Z為兩相鄰等高線之間的高程差(m)。
從庫(kù)底逐層向上累加，便可求得每一水位對(duì)應(yīng)的水庫(kù)容積V=∑△Vi，從而繪出水庫(kù)的水位～容積曲線。
【實(shí)例6-1】水庫(kù)特征曲線的計(jì)算與繪制
水庫(kù)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(lái)水的流量單位直接對(duì)應(yīng)，便于調(diào)節(jié)計(jì)算，水庫(kù)容積的計(jì)量單位常采用(m3/s)·Δt表示。Δt是單位時(shí)段，可取月、旬、日、時(shí)。如1m3/S*月表示1m3/S*月的流量在一個(gè)月（每月天數(shù)計(jì)為30.4天）的累積總水量，即
1m3/S*月＝30.4×24×3600＝2.63×106m3
應(yīng)該指出，上述水庫(kù)面積是假定水庫(kù)的水面是水平的，相應(yīng)的庫(kù)容為靜庫(kù)容。實(shí)際上，水庫(kù)水面從壩址沿程上溯形成回水曲線，直至庫(kù)端與天然水面相交為止，水面上翹產(chǎn)生一個(gè)附加的動(dòng)庫(kù)容。因此，每一壩前水位對(duì)應(yīng)的實(shí)際庫(kù)容比靜庫(kù)容大。一般情況下，按靜庫(kù)容進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)計(jì)算，精度已能滿足要求。當(dāng)需詳細(xì)研究水庫(kù)淹沒(méi)、浸沒(méi)等問(wèn)題和梯級(jí)水庫(kù)銜接情況時(shí)，應(yīng)按相應(yīng)設(shè)計(jì)水平年和最終穩(wěn)定情況下的淤積量和淤積形態(tài)，修正庫(kù)容特性曲線。
2．水庫(kù)特征水位與特征庫(kù)容
表示水庫(kù)工程規(guī)模及運(yùn)用要求的各種庫(kù)水位，稱為水庫(kù)特征水位。
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(mén)的需水要求，通過(guò)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(lái)確定的。這些特征水位和庫(kù)容各有其特定的任務(wù)和作用，體現(xiàn)著水庫(kù)運(yùn)用和正常工作的各種特定要求。
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)。
（1）死水位（Z死）與死庫(kù)容（V死）
概念：在正常運(yùn)用情況下，允許水庫(kù)消落的最低水位，稱為死水位。死水位以下的庫(kù)容稱為死庫(kù)容或墊底庫(kù)容。
作用：死庫(kù)容一般用于容納水庫(kù)泥沙、抬高壩前水位和增加庫(kù)內(nèi)水深。正常運(yùn)用情況下，死庫(kù)容不參與徑流調(diào)節(jié)，只有在特殊情況下，才考慮泄放其中的蓄水。
（2）正常蓄水位（Z正）與興利庫(kù)容（V興）
概念：水庫(kù)正常運(yùn)用情況下，為滿足設(shè)計(jì)興利要求而在開(kāi)始供水時(shí)應(yīng)蓄到的高水位，稱正常蓄水位。又稱正常高水位或設(shè)計(jì)興利水位。
作用：它決定水庫(kù)的規(guī)模、效益和調(diào)節(jié)方式，在很大程度上決定水工建筑物的尺寸、型式和水庫(kù)淹沒(méi)損失。
位置：
當(dāng)采用無(wú)閘門(mén)控制的泄洪建筑物時(shí)，它與溢洪道堰頂高程齊平。
當(dāng)溢洪道有閘門(mén)控制時(shí)，它是閘門(mén)關(guān)閉時(shí)允許長(zhǎng)期維持的最高蓄水位。理論上，它可以與閘門(mén)關(guān)閉時(shí)的門(mén)頂高程相等。實(shí)際上，由于考慮波浪的影響，它略低于門(mén)頂高程。
（3）防洪特征水位與防洪特征庫(kù)容
所謂防洪特征水位和防洪特征庫(kù)容，是指與水庫(kù)洪水調(diào)節(jié)有關(guān)的相應(yīng)水位和相應(yīng)庫(kù)容。它包括防洪限制水位、防洪高水位、設(shè)計(jì)洪水位、校核洪水位和相應(yīng)的防洪庫(kù)容與調(diào)洪庫(kù)容。
1）防洪限制水位，簡(jiǎn)稱汛限水位。它是汛期允許興利蓄水的上限水位，同時(shí)也是水庫(kù)汛期防洪運(yùn)用時(shí)的起調(diào)水位。該水位以上的庫(kù)容，只有在發(fā)生洪水時(shí)，才允許作為滯蓄洪水使用。在整個(gè)汛期中，一旦入庫(kù)的洪水消退，水庫(kù)就應(yīng)盡快泄流，使庫(kù)水位再回到汛限水位。在溢洪道設(shè)閘的情況下，為了利用部分興利庫(kù)容容納洪水，并在汛末有利于攔蓄洪水的退水量以蓄滿興利庫(kù)容，汛限水位往往在正常蓄水位以下選擇。汛限水位與正常蓄水位之間的庫(kù)容，可兼作興利與防洪之用，稱為結(jié)合庫(kù)容（也稱為共用庫(kù)容）（V結(jié)或V共）。
當(dāng)遇下游防護(hù)對(duì)象的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，水庫(kù)為控制下泄流量而攔蓄洪水，這時(shí)在壩前（上游側(cè)）達(dá)到的最高水位稱防洪高水位（Z防）。它與防洪限制水位之間的庫(kù)容，稱為防洪庫(kù)容（V防）。
2）設(shè)計(jì)洪水位（Z設(shè)）是指水庫(kù)遇到樞紐的設(shè)計(jì)洪水時(shí)，水庫(kù)自汛限水位對(duì)該洪水進(jìn)行調(diào)節(jié)，正常泄洪設(shè)施全部打開(kāi)，壩前達(dá)到的最高水位。它是水庫(kù)正常運(yùn)用情況下允許達(dá)到的最高水位，也是擋水建筑物穩(wěn)定計(jì)算的依據(jù)。它與汛限水位之間的庫(kù)容，稱為攔洪庫(kù)容（V,攔）。
3）校核洪水位（Z校），是指水庫(kù)遇到樞紐的校核洪水時(shí)，水庫(kù)自汛限水位對(duì)該洪水進(jìn)行調(diào)節(jié)，正常泄洪設(shè)施與非常泄洪設(shè)施先后啟用，在壩前達(dá)到的最高水位。它是水庫(kù)非常運(yùn)用情況下允許達(dá)到的最高庫(kù)水位，是確定壩頂高程及進(jìn)行大壩安全校核的主要依據(jù)。校核洪水位與汛限水位之間的庫(kù)容稱為調(diào)洪庫(kù)容（V調(diào)洪）。
4）總庫(kù)容（V總）和有效庫(kù)容（V有效）
校核洪水位以下的全部庫(kù)容稱為總庫(kù)容。
當(dāng)防洪與興利有部分結(jié)合庫(kù)容時(shí)，V總=V死+V興+V調(diào)洪-V結(jié)合；
當(dāng)防洪與興利無(wú)結(jié)合庫(kù)容時(shí)，V總=V死+V興+V調(diào)洪。
總庫(kù)容是表示水庫(kù)規(guī)模的代表性指標(biāo)，可作為劃分水庫(kù)等級(jí)、確定工程安全標(biāo)準(zhǔn)的重要依據(jù)。
水庫(kù)總庫(kù)容的大小是水庫(kù)最主要指標(biāo)。通常按此值的大小，把水庫(kù)劃分為下列五級(jí)。
大Ⅰ型——大于l0億m3；
大Ⅱ型——1～10億m3；
中型——0.1～1億m3；
?、裥汀?.01～0.1億m3；
小Ⅱ型——小于0.01億m3。
校核洪水位與死水位之間的庫(kù)容，稱為有效庫(kù)容，即V有效=?V總-V死。它的作用是參與徑流調(diào)節(jié)，滿足興利和防洪的要求
來(lái)源于：水利家園
質(zhì)量技術(shù)部供稿