概述
1．水庫興利調節的含義和分類(lèi)
（1）基本概念
天然情況下的河川徑流，有年內和年際變化，且地區分布也不均衡，因此無(wú)法滿(mǎn)足各用水部門(mén)對水利資源利用的要求。需要通過(guò)水利工程的控制和調節，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)間與數量上不相適應的矛盾。
徑流調節：利用專(zhuān)門(mén)的水工建筑物如大壩、水庫和渠道等，來(lái)重新分配河川徑流，以適應需水過(guò)程的措施稱(chēng)為徑流調節。
防洪調節：為減免洪水災害，在汛期攔蓄洪水、削減洪峰的調節。
興利調節：為滿(mǎn)足用水部門(mén)需求的調節。水庫的興利調節，就是當來(lái)水大于用水時(shí)，水庫將多余的水量蓄存起來(lái)，等來(lái)水小于用水時(shí)，再放水補充，以滿(mǎn)足興利部門(mén)的用水要求。水庫的蓄泄隨來(lái)水與用水的變化而變化。
（2）分類(lèi)
水庫的興利調節可按調節周期、水庫任務(wù)和供水方式等進(jìn)行分類(lèi)。
1）按調節周期分類(lèi)
調節周期：水庫由庫空到庫滿(mǎn)，再到放空，循環(huán)一次所經(jīng)歷的時(shí)間。
按調節周期的長(cháng)短，可分為日調節、周調節、年調節和多年調節。
日調節
日調節多見(jiàn)于發(fā)電水庫，調節周期為一晝夜。它是利用水庫的興利庫容將一天內的均勻來(lái)水，按用水部門(mén)的日內需水過(guò)程進(jìn)行調節。對于水力發(fā)電，它的用水過(guò)程是隨負荷的變化而改變的，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，當用水小于來(lái)水時(shí)，將多余水量蓄存起來(lái)，供來(lái)水不足時(shí)使用。
周調節
周調節是的調節周期為一周。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(mǎn)足用水部門(mén)的需水要求。
年調節
年調節又稱(chēng)為季調節。年內河川徑流變化很大，豐、枯水期的來(lái)水量相差甚大。徑流年調節的任務(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，調節周期在一年以?xún)取?/p>
橫線(xiàn)陰影面積表示蓄水量，豎線(xiàn)陰影面積表示水庫補充供水量。當水庫蓄滿(mǎn)而來(lái)水仍大于用水時(shí)，將發(fā)生棄水（由泄洪設施排往下游），圖中也示出了棄水期，通常稱(chēng)這種僅能存蓄豐水期部分多余水量的徑流調節為季調節（或不完全年調節），而對能將年內全部來(lái)水量按用水要求重新分配而不發(fā)生棄水的徑流調節，則稱(chēng)為完全年調節。
通常用庫容系數β（β=V興/W年）反映水庫興利調節能力，當β=8%～30%時(shí)，一般可進(jìn)行年調節。當天然徑流年內分配較均勻時(shí)，β=2%～8%時(shí)，即可進(jìn)行年調節。年調節水庫一般可同時(shí)進(jìn)行周調節和日調節。
多年調節
多年調節是將豐水年多余的水量蓄存起來(lái)，用以補充枯水年或枯水年組的用水不足。這時(shí)，水庫的興利庫容往往要經(jīng)過(guò)若干年才能蓄滿(mǎn)，再經(jīng)若干年才能將蓄水用掉，而并非年年蓄滿(mǎn)或放空。
根據經(jīng)驗，若年水量變差系數CV值較小，年內分配比較均勻，β>30%便可進(jìn)行多年調節，否則，需要更大庫容才能進(jìn)行多年調節。多年調節水庫一般可同時(shí)進(jìn)行年調節。
2）按水庫任務(wù)分類(lèi)
單一任務(wù)徑流調節，如灌溉徑流調節、工業(yè)及城市生活給水徑流調節、水力發(fā)電徑流調節等。
綜合利用徑流調節，即具有兩種以上任務(wù)的水庫的徑流調節。
3）按水庫供水方式分類(lèi)
固定供水，水庫按固定要求供水，與供水期水庫來(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(lèi)型的徑流調節。
變動(dòng)供水，水庫供水隨蓄水量和用戶(hù)不同的要求而變動(dòng)，如灌溉按農田需水要求供水；水電站按電力負荷要求供水等。
4）其他分類(lèi)
反調節。下游水庫按照用水部門(mén)的需水過(guò)程，對上游水庫泄流的再調節。
單一水庫補償調節。水庫與水庫下游區間來(lái)水互相補償，以滿(mǎn)足有關(guān)部門(mén)用水要求的調節。
水庫群補償調節。水庫間互相進(jìn)行水文補償、庫容補償、電力補償，共同滿(mǎn)足水利、電力系統要求的調節。
2.水庫興利調節所需的基本資料
水庫的興利調節，是通過(guò)水庫的蓄泄操作使來(lái)水過(guò)程適應需水過(guò)程的要求。因此，調節計算所需的基本資料包括來(lái)水資料、用水資料和水庫特性資料三種。
來(lái)水資料，即河川徑流過(guò)程，是興利調節的基本依據。由于水文現象的隨機性和多邊性，通常只能根據以往的徑流資料來(lái)預估水庫運行期間的水文情勢和來(lái)水特性。即通過(guò)徑流計算的分析計算方法，得到水庫設計與運行中的設計來(lái)水過(guò)程。
用水資料，即興利部門(mén)的用水要求，是興利調節的又一依據。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，以及當前和遠景的發(fā)展計劃。在用水調查的基礎上，作出用水預測，得出水庫設計與運行中的用水過(guò)程。
水庫特性資料，主要是水庫的面積、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庫區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 )調查資料來(lái)分析確定的。
上述資料的精度，直接影響著(zhù)水庫興利調節計算的精度，應力求可靠和準確。并需要根據設計階段和運行階段的變化情況，及時(shí)進(jìn)行修正和補充。
水庫特性
1．水庫特性曲線(xiàn)
反映水庫庫區地形特征的曲線(xiàn)稱(chēng)為水庫特性曲線(xiàn)。它包括水庫的水位面積曲線(xiàn)和水位容積曲線(xiàn)兩種，也可簡(jiǎn)稱(chēng)為面積曲線(xiàn)和容積曲線(xiàn)。
（1）水位～面積曲線(xiàn)
庫區內某一水位的等高線(xiàn)和壩軸線(xiàn)所包括的面積，即為該水位的水庫水面面積。
在1/5000～1/50000的地形圖上，采用求積儀法、網(wǎng)點(diǎn)法、圖解法或數字化儀，均可量算出不同水庫水位的水庫水面面積，從而繪成水庫的水位～面積曲線(xiàn)。
曲線(xiàn)的坡度反映了庫區形狀和河道縱坡的變化情況。
（2）水位～容積曲線(xiàn)
水位～容積曲線(xiàn)，是水庫水位與水庫容積的關(guān)系曲線(xiàn)。它可直接由水庫～面積曲線(xiàn)推算繪制。兩相鄰等高線(xiàn)間的部分容積，可按下式計算：
（簡(jiǎn)化式）
（較精確式）
式中，為相鄰高程間庫容（m3）；F上，F下為相鄰兩等高線(xiàn)各自對應的水庫水面面積。Z為兩相鄰等高線(xiàn)之間的高程差(m)。
從庫底逐層向上累加，便可求得每一水位對應的水庫容積V=∑△Vi，從而繪出水庫的水位～容積曲線(xiàn)。
【實(shí)例6-1】水庫特征曲線(xiàn)的計算與繪制
水庫容積的計量單位除了用m3表示外，在生產(chǎn)中為了能與來(lái)水的流量單位直接對應，便于調節計算，水庫容積的計量單位常采用(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（每月天數計為30.4天）的累積總水量，即
1m3/S*月＝30.4×24×3600＝2.63×106m3
應該指出，上述水庫面積是假定水庫的水面是水平的，相應的庫容為靜庫容。實(shí)際上，水庫水面從壩址沿程上溯形成回水曲線(xiàn)，直至庫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)庫容。因此，每一壩前水位對應的實(shí)際庫容比靜庫容大。一般情況下，按靜庫容進(jìn)行徑流調節計算，精度已能滿(mǎn)足要求。當需詳細研究水庫淹沒(méi)、浸沒(méi)等問(wèn)題和梯級水庫銜接情況時(shí)，應按相應設計水平年和最終穩定情況下的淤積量和淤積形態(tài)，修正庫容特性曲線(xiàn)。
2．水庫特征水位與特征庫容
表示水庫工程規模及運用要求的各種庫水位，稱(chēng)為水庫特征水位。
它們是根據河流的水文條件、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)調節計算，并從政治、技術(shù)、經(jīng)濟等因素進(jìn)行全面綜合分析論證來(lái)確定的。這些特征水位和庫容各有其特定的任務(wù)和作用，體現著(zhù)水庫運用和正常工作的各種特定要求。
它們也是規劃設計階段，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。
（1）死水位（Z死）與死庫容（V死）
概念：在正常運用情況下，允許水庫消落的最低水位，稱(chēng)為死水位。死水位以下的庫容稱(chēng)為死庫容或墊底庫容。
作用：死庫容一般用于容納水庫泥沙、抬高壩前水位和增加庫內水深。正常運用情況下，死庫容不參與徑流調節，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）與興利庫容（V興）
概念：水庫正常運用情況下，為滿(mǎn)足設計興利要求而在開(kāi)始供水時(shí)應蓄到的高水位，稱(chēng)正常蓄水位。又稱(chēng)正常高水位或設計興利水位。
作用：它決定水庫的規模、效益和調節方式，在很大程度上決定水工建筑物的尺寸、型式和水庫淹沒(méi)損失。
位置：
當采用無(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。
當溢洪道有閘門(mén)控制時(shí)，它是閘門(mén)關(guān)閉時(shí)允許長(cháng)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容
所謂防洪特征水位和防洪特征庫容，是指與水庫洪水調節有關(guān)的相應水位和相應庫容。它包括防洪限制水位、防洪高水位、設計洪水位、校核洪水位和相應的防洪庫容與調洪庫容。
1）防洪限制水位，簡(jiǎn)稱(chēng)汛限水位。它是汛期允許興利蓄水的上限水位，同時(shí)也是水庫汛期防洪運用時(shí)的起調水位。該水位以上的庫容，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，一旦入庫的洪水消退，水庫就應盡快泄流，使庫水位再回到汛限水位。在溢洪道設閘的情況下，為了利用部分興利庫容容納洪水，并在汛末有利于攔蓄洪水的退水量以蓄滿(mǎn)興利庫容，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容，可兼作興利與防洪之用，稱(chēng)為結合庫容（也稱(chēng)為共用庫容）（V結或V共）。
當遇下游防護對象的設計標準洪水時(shí)，水庫為控制下泄流量而攔蓄洪水，這時(shí)在壩前（上游側）達到的最高水位稱(chēng)防洪高水位（Z防）。它與防洪限制水位之間的庫容，稱(chēng)為防洪庫容（V防）。
2）設計洪水位（Z設）是指水庫遇到樞紐的設計洪水時(shí)，水庫自汛限水位對該洪水進(jìn)行調節，正常泄洪設施全部打開(kāi)，壩前達到的最高水位。它是水庫正常運用情況下允許達到的最高水位，也是擋水建筑物穩定計算的依據。它與汛限水位之間的庫容，稱(chēng)為攔洪庫容（V,攔）。
3）校核洪水位（Z校），是指水庫遇到樞紐的校核洪水時(shí)，水庫自汛限水位對該洪水進(jìn)行調節，正常泄洪設施與非常泄洪設施先后啟用，在壩前達到的最高水位。它是水庫非常運用情況下允許達到的最高庫水位，是確定壩頂高程及進(jìn)行大壩安全校核的主要依據。校核洪水位與汛限水位之間的庫容稱(chēng)為調洪庫容（V調洪）。
4）總庫容（V總）和有效庫容（V有效）
校核洪水位以下的全部庫容稱(chēng)為總庫容。
當防洪與興利有部分結合庫容時(shí)，V總=V死+V興+V調洪-V結合；
當防洪與興利無(wú)結合庫容時(shí)，V總=V死+V興+V調洪。
總庫容是表示水庫規模的代表性指標，可作為劃分水庫等級、確定工程安全標準的重要依據。
水庫總庫容的大小是水庫最主要指標。通常按此值的大小，把水庫劃分為下列五級。
大Ⅰ型——大于l0億m3；
大Ⅱ型——1～10億m3；
中型——0.1～1億m3；
小Ⅰ型——0.01～0.1億m3；
小Ⅱ型——小于0.01億m3。
校核洪水位與死水位之間的庫容，稱(chēng)為有效庫容，即V有效=?V總-V死。它的作用是參與徑流調節，滿(mǎn)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