概述
1．水庫興利調(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，因此無法滿足各用水部門對水利資源利用的要求。需要通過水利工程的控制和調(diào)節(jié)，來重新分配河川徑流的時空分布，以解決來用水在時間與數(shù)量上不相適應(yīng)的矛盾。
徑流調(diào)節(jié)：利用專門的水工建筑物如大壩、水庫和渠道等，來重新分配河川徑流，以適應(yīng)需水過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)：為滿足用水部門需求的調(diào)節(jié)。水庫的興利調(diào)節(jié)，就是當(dāng)來水大于用水時，水庫將多余的水量蓄存起來，等來水小于用水時，再放水補充，以滿足興利部門的用水要求。水庫的蓄泄隨來水與用水的變化而變化。
（2）分類
水庫的興利調(diào)節(jié)可按調(diào)節(jié)周期、水庫任務(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：水庫由庫空到庫滿，再到放空，循環(huán)一次所經(jīng)歷的時間。
按調(diào)節(jié)周期的長短，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)多見于發(fā)電水庫，調(diào)節(jié)周期為一晝夜。它是利用水庫的興利庫容將一天內(nèi)的均勻來水，按用水部門的日內(nèi)需水過程進(jìn)行調(diào)節(jié)。對于水力發(fā)電，它的用水過程是隨負(fù)荷的變化而改變的，而來水過程在一晝夜里基本上是均勻的（汛期除外），在一天24小時內(nèi)，當(dāng)用水小于來水時，將多余水量蓄存起來，供來水不足時使用。
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，在其他用水多的日子里放出，從而滿足用水部門的需水要求。
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)就是按照用水部門的需水過程，將豐水期多余水量蓄存起來，等枯水期缺水時放出，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補充供水量。當(dāng)水庫蓄滿而來水仍大于用水時，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)），而對能將年內(nèi)全部來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)。
通常用庫容系數(shù)β（β=V興/W年）反映水庫興利調(diào)節(jié)能力，當(dāng)β=8%～30%時，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，β=2%～8%時，即可進(jìn)行年調(diào)節(jié)。年調(diào)節(jié)水庫一般可同時進(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，用以補充枯水年或枯水年組的用水不足。這時，水庫的興利庫容往往要經(jīng)過若干年才能蓄滿，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，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，需要更大庫容才能進(jìn)行多年調(diào)節(jié)。多年調(diào)節(jié)水庫一般可同時進(jìn)行年調(diào)節(jié)。
2）按水庫任務(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)的水庫的徑流調(diào)節(jié)。
3）按水庫供水方式分類
固定供水，水庫按固定要求供水，與供水期水庫來水量和蓄水量無關(guān)，如工業(yè)及城市生活給水屬這種類型的徑流調(diào)節(jié)。
變動供水，水庫供水隨蓄水量和用戶不同的要求而變動，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)。下游水庫按照用水部門的需水過程，對上游水庫泄流的再調(diào)節(jié)。
單一水庫補償調(diào)節(jié)。水庫與水庫下游區(qū)間來水互相補償，以滿足有關(guān)部門用水要求的調(diào)節(jié)。
水庫群補償調(diào)節(jié)。水庫間互相進(jìn)行水文補償、庫容補償、電力補償，共同滿足水利、電力系統(tǒng)要求的調(diào)節(jié)。
2.水庫興利調(diào)節(jié)所需的基本資料
水庫的興利調(diào)節(jié)，是通過水庫的蓄泄操作使來水過程適應(yīng)需水過程的要求。因此，調(diào)節(jié)計算所需的基本資料包括來水資料、用水資料和水庫特性資料三種。
來水資料，即河川徑流過程，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)以往的徑流資料來預(yù)估水庫運行期間的水文情勢和來水特性。即通過徑流計算的分析計算方法，得到水庫設(shè)計與運行中的設(shè)計來水過程。
用水資料，即興利部門的用水要求，是興利調(diào)節(jié)的又一依據(jù)。為了確定用水過程，需要了解與掌握用水部門的用水情況，以及當(dāng)前和遠(yuǎn)景的發(fā)展計劃。在用水調(diào)查的基礎(chǔ)上，作出用水預(yù)測，得出水庫設(shè)計與運行中的用水過程。
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、淹沒和浸沒資料等。這些資料通常是根據(jù)庫區(qū)地形資料和水文地質(zhì)資料，以及淹沒和浸沒損失的社會調(diào)查資料來分析確定的。
上述資料的精度，直接影響著水庫興利調(diào)節(jié)計算的精度，應(yīng)力求可靠和準(zhǔn)確。并需要根據(jù)設(shè)計階段和運行階段的變化情況，及時進(jìn)行修正和補充。
水庫特性
1．水庫特性曲線
反映水庫庫區(qū)地形特征的曲線稱為水庫特性曲線。它包括水庫的水位面積曲線和水位容積曲線兩種，也可簡稱為面積曲線和容積曲線。
（1）水位～面積曲線
庫區(qū)內(nèi)某一水位的等高線和壩軸線所包括的面積，即為該水位的水庫水面面積。
在1/5000～1/50000的地形圖上，采用求積儀法、網(wǎng)點法、圖解法或數(shù)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。
曲線的坡度反映了庫區(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，是水庫水位與水庫容積的關(guān)系曲線。它可直接由水庫～面積曲線推算繪制。兩相鄰等高線間的部分容積，可按下式計算：
（簡化式）
（較精確式）
式中，為相鄰高程間庫容（m3）；F上，F(xiàn)下為相鄰兩等高線各自對應(yīng)的水庫水面面積。Z為兩相鄰等高線之間的高程差(m)。
從庫底逐層向上累加，便可求得每一水位對應(yīng)的水庫容積V=∑△Vi，從而繪出水庫的水位～容積曲線。
【實例6-1】水庫特征曲線的計算與繪制
水庫容積的計量單位除了用m3表示外，在生產(chǎn)中為了能與來水的流量單位直接對應(yīng)，便于調(diào)節(jié)計算，水庫容積的計量單位常采用(m3/s)·Δt表示。Δt是單位時段，可取月、旬、日、時。如1m3/S*月表示1m3/S*月的流量在一個月（每月天數(shù)計為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，上述水庫面積是假定水庫的水面是水平的，相應(yīng)的庫容為靜庫容。實際上，水庫水面從壩址沿程上溯形成回水曲線，直至庫端與天然水面相交為止，水面上翹產(chǎn)生一個附加的動庫容。因此，每一壩前水位對應(yīng)的實際庫容比靜庫容大。一般情況下，按靜庫容進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)計算，精度已能滿足要求。當(dāng)需詳細(xì)研究水庫淹沒、浸沒等問題和梯級水庫銜接情況時，應(yīng)按相應(yīng)設(shè)計水平年和最終穩(wěn)定情況下的淤積量和淤積形態(tài)，修正庫容特性曲線。
2．水庫特征水位與特征庫容
表示水庫工程規(guī)模及運用要求的各種庫水位，稱為水庫特征水位。
它們是根據(jù)河流的水文條件、壩址的地形地質(zhì)條件和各用水部門的需水要求，通過調(diào)節(jié)計算，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。這些特征水位和庫容各有其特定的任務(wù)和作用，體現(xiàn)著水庫運用和正常工作的各種特定要求。
它們也是規(guī)劃設(shè)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(jù)。
（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，稱為死水位。死水位以下的庫容稱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(nèi)水深。正常運用情況下，死庫容不參與徑流調(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）與興利庫容（V興）
概念：水庫正常運用情況下，為滿足設(shè)計興利要求而在開始供水時應(yīng)蓄到的高水位，稱正常蓄水位。又稱正常高水位或設(shè)計興利水位。
作用：它決定水庫的規(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、型式和水庫淹沒損失。
位置：
當(dāng)采用無閘門控制的泄洪建筑物時，它與溢洪道堰頂高程齊平。
當(dāng)溢洪道有閘門控制時，它是閘門關(guān)閉時允許長期維持的最高蓄水位。理論上，它可以與閘門關(guān)閉時的門頂高程相等。實際上，由于考慮波浪的影響，它略低于門頂高程。
（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(diào)節(jié)有關(guān)的相應(yīng)水位和相應(yīng)庫容。它包括防洪限制水位、防洪高水位、設(shè)計洪水位、校核洪水位和相應(yīng)的防洪庫容與調(diào)洪庫容。
1）防洪限制水位，簡稱汛限水位。它是汛期允許興利蓄水的上限水位，同時也是水庫汛期防洪運用時的起調(diào)水位。該水位以上的庫容，只有在發(fā)生洪水時，才允許作為滯蓄洪水使用。在整個汛期中，一旦入庫的洪水消退，水庫就應(yīng)盡快泄流，使庫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，稱為結(jié)合庫容（也稱為共用庫容）（V結(jié)或V共）。
當(dāng)遇下游防護(hù)對象的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)洪水時，水庫為控制下泄流量而攔蓄洪水，這時在壩前（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容，稱為防洪庫容（V防）。
2）設(shè)計洪水位（Z設(shè)）是指水庫遇到樞紐的設(shè)計洪水時，水庫自汛限水位對該洪水進(jìn)行調(diào)節(jié)，正常泄洪設(shè)施全部打開，壩前達(dá)到的最高水位。它是水庫正常運用情況下允許達(dá)到的最高水位，也是擋水建筑物穩(wěn)定計算的依據(jù)。它與汛限水位之間的庫容，稱為攔洪庫容（V,攔）。
3）校核洪水位（Z校），是指水庫遇到樞紐的校核洪水時，水庫自汛限水位對該洪水進(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。它是水庫非常運用情況下允許達(dá)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(jù)。校核洪水位與汛限水位之間的庫容稱為調(diào)洪庫容（V調(diào)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為總庫容。
當(dāng)防洪與興利有部分結(jié)合庫容時，V總=V死+V興+V調(diào)洪-V結(jié)合；
當(dāng)防洪與興利無結(jié)合庫容時，V總=V死+V興+V調(diào)洪。
總庫容是表示水庫規(guī)模的代表性指標(biāo)，可作為劃分水庫等級、確定工程安全標(biāo)準(zhǔn)的重要依據(jù)。
水庫總庫容的大小是水庫最主要指標(biāo)。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；
?、裥汀?.01～0.1億m3；
?、蛐汀∮?.01億m3。
校核洪水位與死水位之間的庫容，稱為有效庫容，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
來源于：水利家園
質(zhì)量技術(shù)部供稿