狼猫山水库百年一遇的设计入库洪水过程线已知,其余3座中型水库百年一遇的设计入库洪水过程线和4座中型水库10年一遇、20年一遇、50年一遇和200年一遇的设计入库洪水过程线,均根据狼猫山水库100年一遇的设计入库洪水过程线,采用同倍比法分别确定。10年一遇、20年一遇、50年一遇、100年一遇和200年一遇的设计日净雨量分为50mm、100mm、117mm、200mm和252mm。入库洪水过程采用同倍比法,应用式(9-16)计算。
分别求出日净雨量为50mm、100mm、117mm、252mm时的狼猫山水库的入库洪水过程,见表9-7。由狼猫山水库不同日净雨量的入库洪水过程可进一步推算其余几座中型水库的入库洪水过程。狼猫山水库不同日净雨量入库洪水的计算公式为
式中 q200——日净雨量为200mm时狼猫山水库的入库洪水过程;
q50——日净雨量为50mm时狼猫山水库的入库洪水过程;
q100——日净雨量为100mm时狼猫山水库的入库洪水过程;
q117——日净雨量为117mm时狼猫山水库的入库洪水过程;
q252——日净雨量为252mm时狼猫山水库的入库洪水过程。
在下面的计算中,作了以下基本假定:
(1)流域的下垫面条件基本一致,产汇流规律大致相同。
(2)次降雨中,流域中各水库的蓄水变化基本一致。
(3)在洪水到来时,各中型水库的库水位已达到汛前限制水位。
由于狼猫山水库与垛庄水库、大站水库、杜张水库都比较近,且下垫面条件类似,气候条件也大致相同,因而采用水文比拟法,根据表9-7狼猫山水库不同降雨量的洪水过程,按水库有效控制面积,推算出其他3座水库不同频率的入库洪水过程线。推算入库洪水过程线之前,应先推算出水库的有效控制面积。
表9-7 不同日净雨量(频率)时狼猫山水库的入库洪水过程 单位:m3/s
续表
由表9-6可以看出,不同的降雨量,各中型水库的控制面积是变化的。并且当净雨量大于122mm时,所有的小型水库已全部蓄满,此时中型水库控制的有效面积应该为中小型水库的折算控制面积,即水库的实际有效控制面积。而当净雨量小于122mm时,流域中有的小型水库已蓄满,有的并未蓄满,此时流域中中型水库的有效控制面积应等于中型水库的控制面积减去未蓄满的小型水库的控制面积,然后再减去已蓄满的小型水库的折算控制面积,所得结果才是中型水库的实际有效控制面积。已蓄满的小型水库的折算控制面积等于已蓄满的小型水库的兴利库容之和与降雨量的比值,可用式(9-17)计算。可见对于不同的降雨量,小型水库的折算控制面积是不同的,并且随着降雨量的增大,小型水库的折算控制面积不断减小。进一步推算可知,中型水库的有效控制面积随着降雨量的增大而增大。具体可按式(9-18)和式(9-19)进行计算。
当P>122mm时:
当P≤122mm时:
式中 Fi小计——次降雨中已蓄满的i个小型水库的折算控制面积;
P——次净雨量;
∑V兴——次降雨中已蓄满的小型水库的兴利库容之和;
Fi——次降雨中第i座中型水库的控制面积;
Fi中——次降雨中第i座中型水库的有效控制面积;
F未满——次降雨中未蓄满的小型水库的控制面积。
由式(9-17)~式(9-19),可求出不同降雨量时各中型水库的有效控制面积Fi中。
下面针对日净雨量50mm、100mm、117mm、200mm、252mm5种情况,分别推求各中型水库的有效控制面积。计算时采用的计算公式如前所述。
1.当P>122mm时
(1)P=200mm时:
垛庄水库
大站水库
狼猫山水库
杜张水库
(2)P=252mm时:
同理,可求出各中型水库的有效控制面积。
垛庄水库
大站水库
狼猫山水库
杜张水库
2.当P<122mm时
(1)P=50mm时:
垛庄水库
式中 F未满——次降雨中垛庄水库控制流域内所有小型水库中没有蓄满的小型水库控制的流域面积;
其他符号含义同前。
大站水库
狼猫山水库(www.xing528.com)
杜张水库
同理,可求得日净雨量P=100mm、117mm相对应的结果,分别罗列如下。
(2)P=100mm时:
垛庄水库
大站水库
狼猫山水库
杜张水库
(3)P=117mm时:
垛庄水库
大站水库
狼猫山水库
杜张水库
以上给出了日净雨量50mm、100mm、117mm、200mm、252mm5种情况时,各中型水库的有效控制面积。值得注意的是,中型水库的有效控制面积是随着降雨量的变化而不断变化的。当给定某一特定的雨量值时,中型水库的有效控制面积即为一定值。不同日净雨量时,各中型水库的有效控制面积见表9-8。
表9-8 不同日净雨量各中型水库有效控制面积表 单位:km2
从表9-8中可以明显地看出,中型水库的有效控制面积是随着降雨量的增大而增加的。在本文中假定了水库在洪水到来时,各水库已达到汛限水位。并且在4座中型水库中,只有杜张水库为无闸门控制,其余3座水库有闸门控制,在实际的调洪计算中,杜张水库来多少水放多少水,因而对于不同的降雨量,实际采用的杜张水库的有效控制面积均为0。
由狼猫山水库的入库洪水过程和中型水库的有效控制面积比,可推求出垛庄水库、大站水库、杜张水库不同日净雨量的入库洪水过程。其计算公式为
(1)当P>122mm时:
Fi中=Fi-Fi小计
(2)当P≤122mm时:
Fi中=Fi-F未满-Fi小计
式中 qi——第i座水库不同降雨量的入库洪水过程;
q狼——狼猫山水库不同降雨量的入库洪水过程;
Fi中——不同降雨量第i座中型水库有效控制面积;
F狼中——不同降雨量狼猫山水库的有效控制面积;
Fi——第i座中型水库的控制面积(表9-1);
F未满——次降雨中第i座中型水库控制流域内的没有蓄满的小型水库的控制面积;
Fi小计——不同降雨量第i座中型水库控制流域内的已蓄满的小型水库的折算控制面积,即Fi小计=。
下面分别就不同降雨量,对垛庄、大站、杜张3座中型水库的入库洪水过程进行推算。
(1)P=50mm时:
式中 q狼——日净雨量为50mm时,狼猫山水库的入库洪水过程;
q垛、q大、q杜——日净雨量为50mm时,垛庄、大站、杜张3座水库相应的入库洪水过程;
F垛中、F大中、F狼中、F杜中——日净雨量为50mm时,垛庄、大站、狼猫山和杜张4座水库相应的有效控制面积,见表9-8。
同理可求出日净雨量为100mm、117mm、200mm、252mm时,垛庄、大站、杜张3座水库相应的入库洪水过程计算公式如下
(2)P=100mm时:
(3)P=117mm时:
(4)P=200mm时:
(5)P=252mm时:
由式(9-56)~式(9-60)可求出日净雨量为50mm、100mm、117mm、200mm和252mm时,垛庄、大站、杜张3座水库相应的入库洪水过程。以200mm为例,计算结果见表9-9。其他结果不再罗列。下面针对小清河流域水库群防洪联合调度线性规划模型中的参数进行求算。
表9-9 200mm日净雨量水库入库洪水过程表 单位:m3/s
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