辽宁省小(2)型水库库容曲线测算系统技术研究

修传毫，王 娜，马 涛

科技成果

辽宁省小(2)型水库库容曲线测算系统技术研究

修传毫1，王 娜1，马 涛2

(1.辽宁江河水利水电新技术设计研究院，沈阳 110003;2.辽宁省水利水电科学研究院，沈阳 110003)

对辽宁省小(2)型水库库容曲线测算系统在小(2)型水库复核过程中的应用情况进行

分析，对系统的技术特点和功能结构等方面进行归纳总结，重点介绍断面面积计算、水面面积计算及库容计算三个实际应用。研究表明:该成果的最大特点是方便、快捷、准确、可靠的计算水库库容等解决方案，解决了辽宁省小(2)型水库复核人工计算库容耗时、计算失误多等问题，为水库复核和水库运行管理提供切实的依据。关键词:断面面积计算;水面面积计算;库容计算;小(2)水库复核;测算技术中图分类号:TV222.2文献标识码:A

0 引言

辽宁省小(2)型水库多建于“大跃进”和“文革”期间，由于受当时条件所限，大部分水库在修建时没有进行统一规划设计，特别是相当数量的小型水库没有勘测和设计，缺乏技术指导，施工质量差，工程质量存在着先天不足。加之水库运行多年，管理不完善，维修不到位，无监测设施，使相当一部分水库存在着安全隐患，库区淤积严重，水位～库容发也生了很大变化，给水库防汛抗洪和控制运用都带来就困难。

因此，如对水库防洪标准进行准确复核，首先应对水库进行测量，测量内容分为水库断面测量和水库主要水工建筑物测量二部分。水库库容曲线测算及特征值复核是根据大坝设计阶段洪水计算的水文资料和运行期延长的水文资料，考虑建坝后上游地区人类活动的影响和大坝工程现状，进行水库水位～库容等特征计算，评价大坝工程现状的抗洪能力是否满足现行有关规范的要求。本技术方案是在现状测量的基础上进行水库水位～库容等特征测算。

辽宁省小(2)型水库库容曲线测算系统是现场测量与软件相结合的系统化技术成果，成果解决了水库复核计算的关键技术，主要包括:①测量数据整编;②数据录入;③水位——断面面积计算;④水位——水面面积计算;⑤水位——库容计算等。成果主要技术均通过多个小(2)水库实际检验，技术成熟、使用、先进，适用于不同小(2)水库水位——库容计算。结合辽宁省小(2)型水库库容曲线测算实际应用，介绍该成果。

1 工程概况

截止到2011年底，辽宁省现有小(2)型水库339座(不包括大连)。已建水库的抗洪能力不仅关系到工程安全，也涉及经济和社会影响等综合性问题。水库建成投入运行后，随着运行期的延长，水文系列也不断增加，规划设计阶段的洪水频率计算结果将发生变化，有的变化甚至很大。由于多数小型水库，设计粗浅，加上长期运行淤积，导致库容发生变化。因此，为了水库合理调度、安全、稳定运行;充分发挥其防洪与兴利效益的目的，需对水库水位～库容特征曲线重新计算，对水库的特征值重新进行复核计算。下面结合小(2)型水库复核中实际应用对系统主要功能进行介绍。

2 技术特点

1)系统采用C/S开发模式，实现系统专业性与易操作性的统一，提高系统运行效率。

2)运用先进的算法模型，实现系统计算结果准确可靠。

3)该算法充分考虑不同水库库区内地形千变万化等复杂因素，尤其对水库支流较多的水库复核计算具有方便性、快捷性的特点。

4)通过计算成果信息网络发布，实现系统的开放性。

3 系统功能设计

辽宁省小(2)型水库库容曲线测算系统的建立将充分运用现场测量取得的数据，针对不同水库库区内地形错综复杂等特点，充分利用算法模型的软件工程技术，建立了一套具有科学性，通用性和实用性的小(2)型水库库容曲线测算系统。对水库横断面布设、水库横断面测量、水位—库容计算、库容计算、软件系统的设计进行了深入的探讨与研究。功能结构主要由数据采集、水位—河宽—断面面积计算、水位—水面面积—库容计算等部分组成。系统功能见图1所示。

图1 系统功能图

下面针对几个主要系统功能进行介绍。

3.1 水库横断面布设

在库区内按地形变化情况布设若干个有代表的横断面，所布设横断面应大致垂直流向，并注意断面的构成形状及代表性。第一条横断面应布设在平行水库大坝的坝脚处。水库最后一条横断面应布设在水库水面历年最大回水处附近。

3.2 水库横断面测量

1)各条横断面两岸最高点应测至不低于水库坝顶高程，相邻两条断面的间距应根据两断面间构成图形，采用中点互作垂直线取其算数平均值或采用中点连线、平均间距等方法确定。

2)各条横断面测点应测到完整的河床(库底)变化的转折点。

3)水下部分可用船采用测深杆、测深悬垂等测深(水深测量的精度:当水深≥5 m时，记至0.1 m;＜5 m时，记至0.01 m)，当水深很大时可采用回深测深仪测深。水面高程减去各测点水深即为各测点的河床(库底)高程。封冻期水下部分可打冰眼测深。

4)各条横断面测点起点距精度一般记至0.1 m，≥100 m时，可计至1 m。

3.3 水库库容计算

根据断面测量成果，首先计算出水库不同水位级各横断面面积，并求出相邻横断面的平均面积，然后乘以两断面间的距离，即求出两相邻横断面的容积;将各容积加在一起，就可得出水库不同水位级的容积;以不同库水位和库容点绘曲线即为水库水位～库容曲线;再由库容曲线求得水库面积曲线。计算方法如下:

分别计算每个断面的断面面积，计算两相邻断面容积，并将计算结果进行统计。

断面法计算公式有:

1)平均断面法计算公式为:

2)圆锥台体积法计算公式为:

3)平均断面法加圆锥台体积法计算公式(设S1＞S2)为:

式中:Qt为相邻两断面之间的容积;S1、S2为相邻第一断面、第二断面的断面面积;L为相邻两断面的距离。

3.4 软件系统的设计

软件部分包括数据存储、水位——河宽——断面面积计算，水位——水面面积——库容计算，数据导出等功能，并能实时绘成水位——河宽曲线、水位——断面面积曲线、水位——水面面积曲线及水位——库容曲线，见图2。

图2 水位——库容曲线

4 结语

辽宁省小(2)型水库库容曲线测算系统是一项实际应用工程，系统的成功实施在于各部分的有机结合，本部分内容的研究充分的利用了水利技术、自动化技术、信息技术及统计学等方面知识。通过在系统开发、试运行中不断的进行技术反馈解决了一些实践中发现的问题，系统的设计方案科学合理的，系统开发是成功的。新系统的运行对辽宁省小(2)型水库库容曲线复核工作提供直观、稳定、高效的支持。

［1］刘炜.断面法水库库容计算模型的几何分析［J］.人民黄河，2006(10):72－73.

［2］孙艳崇.交通科技与经济［M］.北京:中国建材工业出版社，2006.

［3］陈亮，史长莹.基于 SQL、VB、AutoCAD VBA的水库库容计算［J］.海河水利，2007(04):49－52.

Study on Measuring System of Reservoir Capacity Curve for SmallⅡType Reservoir in Liaoning Province

XIE Chuan-hao1;WANG Na1and MA Tao2
(1.Liaoning River Water Conservancy ＆ Hydropower New Technology Design and Research Institute，Shenyang 110003，China;2.Liaoning Province Water Conservancy and Hydropower Scientific Research Institute，Shenyang 110003，China)

The application of measuring system of reservoir capacity curve for smallⅡtype reservoir is analyzed during the small II type reservoir review in Liaoning Province，the technological characteristic，function and structure of the system is summarized，mainly focusing on the introduction of section area calculation，water surface area calculation and reservoir capacity calculation.Some difficult problems such as time-consuming，many calculation errors in the process of small II type reservoir review are well solved by using the system，and it provides a comprehensive support for the reservoir review and practical basis for the reservoir management．

section area calculation;water surface area calculation;reservoir capacity calculation;small II type reservoir review;measurement technology

1007－7596(2013)06－0005－03

2013－04－25

［推广项目］水利部科技推广计划项目(项目编号:TG1142)

［计划项目］辽宁省科学技术农业攻关计划项目(项目编号:2011216001)

修传毫(1981－)，男，辽宁沈阳人，工程师;王娜(1982－)，女，辽宁沈阳人，助理工程师;马涛(1977－)，男，辽宁沈阳人，高级工程师。