第六章 水库防洪工程 水库是广泛采用的工程防洪措施之一从其所承担的防洪任务的不同可分为两类：一是专用于防洪的水库；二是防洪与兴利相结合的水库前者为数不多，后者最为常见，具有防洪、发电、灌溉、航运、渔业等多项任务，其中防洪地位往往居首在流域性防洪减灾系统中，水库与其他工程、非工程防洪措施一起，共同担负全流域的防洪减灾任务一、水库特征水位与库容特征水位主要有：死水位、正常蓄水位，防洪限制水位、防洪高水位、设计洪水位及校核洪水位特征库容：死库容、兴利库容、防洪库容，设计调洪库容及校核调洪库容（如图）①设计死水位和死库容设计死水位：是指水库正常运行情况下，允许水库消落的最低水位死库容：指死水位以下的库容②正常蓄水位和兴利库容正常蓄水位：水库在正常运用的情况下，满足设计兴利要求时，允许蓄到的最高水位兴利库容：水库正常蓄水位与死水库之间的库容调节库容）③防洪限制水位、重叠库容防洪限制水位：水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位，水库汛期防洪运用时的起调水位重叠库容：指防洪限制水位至正常蓄水位之间的库容④防洪高水位、防洪库容防洪高水位：水库遇到下游防护对象的设计标准洪水时，在坝前达到的最高水位（水库承担下游防洪任务时确定）。
防洪库容：指防洪限制水位至防洪高水位之间的库容⑤设计洪水位和校核洪水位设计洪水位：水库在设计标准洪水发生时，水库从防洪防制水位开始通过调洪后所达到的最高水位校核洪水位：水库在校核标准洪水发生的情况下，水库从防洪限制水位开始通过调洪后所达到的最高水位⑥调洪库容和总库容调洪库容：水库校核洪水位与防洪限制水位之间的库容总库容：水库校核洪水位至库底的库容二、水库防洪标准 水库防洪标准反映水库抗御洪水的能力，分为水工建筑物的防洪标准和下游防护对象的防洪标准两类 1．水工建筑物的防洪标准 水工建筑物的防洪标准是为确保大坝等水工建筑物安全的防洪设计标准对于永久性水工建筑物，按其运用条件，分为设计标准与校核标准两种情况：设计标准又称正常标准，用来决定水库的设计洪水位，当这种洪水发生时，水库枢纽的一切工作要维持正常状态；校核标准用来决定校核洪水位，在这种标准洪水发生时，可以允许水库枢纽的某些正常工作和次要建筑物暂时遭到破坏，但主要建筑物(如大坝、溢洪道等)必须确保安全2．下游防护对象的防洪标准 当水库承担下游防洪任务时，需考虑下游防护对象的防洪标准在该标准洪水发生时，经水库调蓄后，使通过下游防洪控制点的流量不超过河道的安全泄量(允许泄量)。
当下游防护对象距水库较远，水库至防洪控制点之间的洪水较大时，控制水库泄量还应考虑区间洪水遭遇问题三、水库防洪特征水位选择 水库防洪特征水位包括防洪高水位、防洪限制水位、设计洪水位和校核洪水位四项在特征水位的选择中，通常应全面考虑水库工程规模、泄流能力、调洪方式以及所担负的防洪任务等情况，通过拟定不同的调洪运用方式进行调洪计算，综合分析比较确定 1．设计洪水位与校核洪水位选择 设计洪水位和校核洪水位与水库泄洪建筑物泄洪能力的大小直接有关，它们分别是水库在正常运用和非常运用情况下，允许达到和允许临时达到的最高洪水位，其数值是挡水建筑物稳定计算和安全校核的主要依据因此应分别根据相应大坝设计标准和校核标准的各种典型洪水，以及泄洪建筑物的类型和泄洪能力，按拟定的调洪方式自防洪限制水位起进行调洪计算求得2．防洪高水位选择 水库防洪高水位及防洪库容的选择，通常是与下游防护对象的防洪标准的确定同时进行的，并应进行各种方案的比较 首先，根据下游防护对象的重要性以及水库可能提供的防洪库容，初拟几个可供比较的下游防洪标准；再据相应标准的设计洪水，拟定防洪调度方式，进行调洪计算，求出所需的防洪库容及相应的防洪高水位。
下游防洪标准及水库防洪高水位、防洪库容的选择，需在技术经济比较的基础上合理确定 3．防洪限制水位选择 防洪限制水位的选择关系到防洪与兴利的结合问题其值定得过高，对防洪安全不利；过低，又难以保证兴利目标的实现因此，具体拟定时要兼顾防洪与兴利两方面的需要 对于下游有防洪任务的水库而言，防洪限制水位、正常蓄水位和防洪高水位的关系，通常有如下三种情况： (1)防洪与兴利完全不结合防洪限制水位与正常蓄水位相同，防洪高水位在正常蓄水位以上，防洪库容全部置于正常蓄水位以上这种情况适合于洪水在汛期随时都可能发生，必须在整个汛期都留出防洪库容的水库，遇到设计枯水年时，汛后不能保证水库的充蓄 (2)防洪与兴利完全结合防洪限制水位低于正常蓄水位，正常蓄水位与防洪高水位相同，防洪库容全部置于正常蓄水位以下适合于洪水在汛期发生很有规律的水库，即使遇到设计枯水年，也有把握充满水库 (3)防洪与兴利部分结合这种情况，防洪限制水位低于正常蓄水位，防洪高水位 高于正常蓄水位，防洪库容部分置于正常蓄水位以下相结合的那部分重叠库容，汛期用于防洪，汛后用于兴利这种方式适合于在设计枯水年能部分充蓄防洪库容的情况。
当水库不承担下游防洪任务时，汛期兴利蓄水一般以正常蓄水位为限制，设计和校核洪水的调洪计算均从正常蓄水位起调严格说来，这类水库没有防洪限制水位但在有些情况下，水库在汛期为适应某些要求，也需降低水位运行，在汛末再充蓄到正常蓄水位第三节 水库防洪调度 水库汛期的防洪调度是一项非常重要的工作该项工作不仅直接关系到水库工程的安全，而且影响到水库防洪效益的发挥以及汛末的蓄水兴利要做好水库防洪调度，必须先拟定出切合实际的防洪调度方式，包括泄流方式、泄流量以及便于操作的泄洪闸门启闭规则等 对于没有下游防洪任务的水库，防洪调度方式较简单因其目的是确保水库自身安全，故往往是当水库水位达到一定高程后泄洪建筑物便敞开泄洪 对于承担下游防洪任务的水库，既要确保水库安全，又要满足下游防洪要求常见的防洪调度方式有固定泄洪调度、防洪补偿调度和防洪预报调度等当水库有兴利任务时，还要考虑防洪与兴利的联合调度对于多沙河流的水库，在考虑泄洪时，还须考虑排沙问题一、固定泄洪调度 固定泄洪调度方式有固定泄量调度方式和定孔泄流调度方式两种情况固定泄量调度方式的调度原则是：当来水不超过下游防洪标准洪水时，根据上游来流量的大小，水库按不超过下游河道安全泄量控制分级固定泄流，大水多泄、小水少泄。
当来水超过下游防洪标准后，按下游安全泄量固定泄水超过q安的部分水量蓄在库内，直到入库流量退至q安，库水位达到防洪高水位此后水库水位自然消落，直至防洪限制水位，泄洪停止这种调度方式适用于水库距下游防洪控制点较近，区间洪水较小的情况 在水库实际运行中，为了减少泄洪闸门的频繁启闭，往往采用固定孔数的调度方式，即开启闸门的孔数，随着上游洪水来量的多少而增减这样，下泄流量会随着库水位的涨落有一些变化，但仍小于或等于q安为控制条件二、防洪补偿调度 当水库距防洪控制点较远、区间洪水较大时，采用补偿调度的方式，能比较有效地利 用防洪库容和满足下游防洪要求这种调度方式的基本原则是：当区间洪水大时水库少放水，区间洪水小时水库多放水，使水库泄流量与区间洪水流量之和不超过防洪控制点河道的安全泄量实施补偿调节后，下游防洪控制点的安全性提高了，而水库本身的防洪任务却暂时加重了防洪补偿调节是一种理想化的调洪方式但受各种条件限制，常常只能近似地应用防洪补偿调节方式，所谓错峰调度便是其中的一种错峰调度方式的做法是，在区间洪峰流量可能出现的时段内，水库按最小的流量下泄(甚至关闸停泄)，以避免水库泄流与区间洪水组合超过防洪控制点的安全泄量。
采用错峰调度方式必须合理确定错峰期的限泄流量 三、防洪预报调度 根据预报进行防洪调度，能充分发挥水库的防洪效益，协调水库防洪与兴利的矛盾这种调度方式是根据水文气象预报成果，赶在洪水来临之前预泄部分防洪限制水位以下的库容，以迎接即将发生的洪水对于有兴利任务的水库，其预泄水量的确定，一般以该次洪水过后水库能回蓄到防洪限制水位不致影响兴利效益为原则 现阶段多依据短期水文气象预报进行预泄短期预报的预见期一般在1-3d内，其精度可达80％以上因此考虑短期水文气象预报进行水库防洪调度具有较高的可靠性四、防洪与兴利联合调度 对于综合利用水库，防洪则要求整个汛期留出防洪库容以滞蓄洪水，而兴利则希望汛期多蓄水以确保和提高兴利效益为了妥善解决防洪与蓄水的矛盾，既确保水库安全并在一定程度上满足下游的防洪要求，又尽量多蓄水兴利，是水库汛期控制运用的一项重要任务 1．分期设置防洪限制 对于洪水在汛期各个时段具有不同规律的河流，可以分时段预设不同的防洪库容，即设置不同的防洪限制水位这样，既可以满足不同时期所需防洪库容的要求，又可以确保汛末兴利库容能蓄满汛期各时期的划分，主要根据水文气象规律，从暴雨、洪峰、洪量、洪水出现日期等 方面分析研究。
分期不宜太多，常以2¡ª3期为宜对于分期设置防洪限制水位的水库，一般要求具有较大的泄洪能力，还须考虑到下游河道的承泄能力 2．根据短期预报预泄或超蓄 如果水库具有一定的泄洪能力，还可以根据短期洪水预报有意使水库在汛期超蓄些水，即使库水位高于防洪限制水位，以增加兴利效益赶在洪水来临之前，迅速泄掉超蓄水量，将库水位降至规定的防洪限制水位，泄洪量应以保证下游安全为前提待该次洪水过后，还可以再次超蓄，等下次洪水到来之前，再次将库水位降至防洪限制水位3．适时掌握汛末蓄水时间 汛末何时或从什么水位开始蓄水，在水库运行调度中十分重要如果蓄水过早，后期来洪可能造成上淹下冲的洪水灾害，大坝也不安全；如果蓄水过迟，洪水尾巴未拦住，水库可能蓄不到设计兴利水位，从而影响供水期的兴利效益五、确保水库工程安全的防洪调度 水库规划设计为确保枢纽工程安全，要求水库在正常运用即遭遇设计标准洪水时，库水位不超过设计洪水位；在非常运用即遭遇校核标准洪水时，库水位不超过校核洪水位正常运用是利用正常泄洪设施如溢洪道、泄洪洞等宣泄洪水通常是按照预先拟定的运用方式蓄泄洪水，控制库水位不高于设计洪水位非常运用是利用非常泄洪设施如非常溢洪道或可破副坝等，在遇非常洪水时启用以临时增大泄洪能力。
对于校核洪水比设计洪水大很多，尤其是当采用可能最大洪水为校核洪水的水库，设计时除需布置正常泄洪建筑物外，通常需在库区适当位置安排工程比较简易的非常泄洪设施需要注意的是，非常泄洪设施一旦启用，其造成的后果往往十分严重，或造成下游严重的淹没损失，或冲毁部分水工建筑物，严重影响水库效益的发挥，因此应慎重拟定其合理的启用条件通常以库水位略高于设计洪水位，或以入库流量略超过设计洪峰流量且有上涨趋势时作为启用非常泄洪设施的判别指标调洪能力较大的水库，以库水位为启用指标比较可靠，且易于掌握；库容较小，或设计洪水位与校核洪水位相差不大的水库，以入库流量作为启用指标比较安全六、水沙联合调度 我国江河泥沙问题突出，特别是在多沙河流上修建水库，更应充分重视因泥沙淤积引起水库库容损失及其带来的负面影响在水库规划设计及运行管理期间，充分重视泥沙的出路，考虑水沙联合调度是十分重要的即根据水库的具体情况，拟定水沙联合调度运用方式，安排低水位、大流量的泄洪能力，适时利用泄流将大部分泥沙排出库外，从而确保水库能长期保留一定有效库容1．蓄清排浑方式 特点是，在洪水沙多季节，降低库水位甚至空库迎洪排沙，使库区河道尽量接近天然情况，除部分较粗颗粒泥沙淤积外，大部分细颗粒泥沙可以被水流带出库外。
待主汛过后再开始蓄水，蓄水时期的淤积量，待次年汛前通过降低库水位冲出库外通过大量计算。