第四节　水库特性曲线

在河流上拦河筑坝形成人工的水体用来进行径流调节，这就是水库。一般地说，坝筑得越高，水库的容积（简称库容）就越大。但在不同的河流上，即使坝高相同，其库容也很不相同，这主要与库区内的地形有关。如库区内地形开阔，则库容较大；如为一峡谷，则库容较小。此外，河流的纵坡对库容大小也有影响，坡降小的库容较大，坡降大的库容较小。根据库区河谷形状，水库有河道型和湖泊型之分。

水库的形体特征，其定量表示主要就是水库水位面积关系和水库水位容积关系。

水库水位愈高则水库水面积愈大，库容愈大。不同水位有相应的水库面积和库容。因此，在设计时，必须先作出水库水位面积和水库水位库容关系曲线，这两者是最主要的水库特性资料。

为绘制水库水位面积和水库水位库容关系曲线，一般可根据1/10000～1/5000比例尺的地形图（图2－5），用求积仪（或按比例尺数方格）求得不同高程时水库的水面面积（如果有数字化地形图，利用GIS软件可以方便地量算出水库水面面积），然后以水位为纵坐标，以水库面积为横坐标，画出水位面积关系曲线。再以此为基础可分别计算各相邻高程之间的部分容积，自河底向上累加得相应水位之下的库容，即可画出水位库容的关系曲线。相邻高程间的部分容积可按下式计算：

式中：ΔV为相邻高程间（即相邻两条等水位线间）的容积，m3；F1、F2为相邻上、下两条等水位的水库面积，m2；ΔZ为相邻上、下两条等水位的水位差，m。

或用较精确的公式：

水库面积和库容曲线的一般形状，见图2－6。

前面讨论的面积特性曲线和容积特性曲线，均建立在假定入库流量为零时，水面是水平的基础上。这是水库内的水体静止（即流速为零）时，所观察到的水静力平衡条件下自由水面，因此，这种库容称为静水库容（简称静库容）。如有一定入库流量时，水库中水流有一定流速，则水库水面从坝址起上溯，其回水曲线越近上游，水面越往上翘，直到入库端与天然水面相切为止。静水面线与动水面线之间包含的水库容积称为楔型蓄量（图2－7的阴影部分）。静库容与楔型蓄量的总和称为动库容。以入库流量为参数的坝前水位与相应动库容的关系曲线，为动库容曲线。

当确定水库回水淹没和浸没的范围、或作库区洪水流量演进计算时，或当动库容数值占调洪库容的比重较大时，必须考虑动库容影响。

动库容曲线绘制步骤如下。

1）假定一个入库流量Q1和一组坝前水位，然后根据水力学公式，求出一组以某一入库流量为参数的水面曲线。

2）将水库全长分为若干段（图2－8），在每段水库中求出相应于每一回水曲线的平均水位，根据每段平均水位的位置定出该段相应的水面面积，求出不同回水曲线每段的容积。

3）将各段水库容积相加，即得以某一入库流量为参数的总的动库容曲线。

4）假定不同的入库流量Q2，Q3，…，按同上步骤计算，分别求得不同的入库流量为参数的水库动库容曲线。

图2－9中Q入＝0～7000m3/s诸曲线，图中Q入＝0的曲线也就是前面所说的静库容曲线。从图上可以看出，坝前水位不变时，入库流量愈大，则动库容总值也愈大。应该指出，动库容曲线的计算，需要的资料多，比较麻烦，为了简便起见，一般的调节计算仍多采用静库容曲线。