第六节　水库特征水位与特征库容

根据河流的水文条件和各用水部门的需水及保证率，通过调节计算和经济论证，确定水库的各种特征水位及相应库容，是水库规划设计中水利计算的重要任务之一，特征水位及相应库容是确定主要水工建筑物的尺寸（如坝高和溢洪道大小），估算工程效益（如防洪、灌溉、发电、航运、供水等）的基本依据。

水库特征水位和相应库容包括如下方面。

1.死水位和死库容

在正常运用情况下，水库允许消落的最低水位称为死水位。死水位以下的库容称为死库容或垫底库容。死库容在一般情况下是不能动用的，除非特殊干旱年份，为了满足紧要的供水或发电需要，经慎重研究，才允许临时动用死库容内的部分存水。通常我们说“空库”就是指水库水位位于死水位。

确定死水位所应考虑的主要因素包括以下内容。

1）保证水库在使用年限内有足够的供泥沙淤积的库容。

2）保证水电站所需要的最低水头和自流灌溉必要的引水高程。

3）满足库区航深、渔业、旅游、水质等方面的要求。

2.正常蓄水位和兴利库容

在正常条件下，为了满足兴利部门枯水期的正常用水，水库在供水期开始应蓄到的水位称为正常蓄水位。正常蓄水位又称正常高水位或设计蓄水位。它是供水期可长期维持的最高水位。通常我们说“满库”就是指水库水位位于正常蓄水位。正常蓄水位到死水位之间的这部分库容，是水库实际可用于调节径流的库容，称为兴利库容，又称调节库容。正常蓄水位与死水位之间的水位差称为工作深度或消落深度。

正常蓄水位，是设计水库时需确定的重要参数，它直接关系到一些主要水工建筑物的尺寸、投资、淹没、人口迁移及政治、社会、环境影响等许多方面，因此，需要经过充分的技术经济论证，全面考虑，综合分析确定。

3.防洪限制水位和结合库容

兴建水库的目的在于兴利除害，从这一点出发可将水库承担的任务划分为防洪与兴利两部分。作为蓄水工程，为了满足一定设计保证率的兴利要求，水库必须设计足够的兴利库容V兴，同时为了保障水库自身和下游保护区的防洪安全，水库又必须设计足够的防（调）洪库容V防。兴利库容与防洪库容具有不同的使用时段，防洪库容主要在汛期使用，而在汛期并不需要使用全部的兴利库容；兴利库容主要在非汛期使用，而在非汛期防洪库容基本上完全闲置，所以如果所修建的水库V兴与V防截然分开，在库容的利用上往往是不经济的。出于经济方面的考虑，设计者有必要将防洪库容与兴利库容利用“时间差”而有机地结合起来，给汛期和枯季设定不同的上限水位。

水库在汛期允许蓄水的上限水位称为防洪限制水位，又称汛期限制水位（简称汛限水位）。在有闸门控制时水库汛限水位低于正常高水位，汛限水位到正常高水位之间的库容称为结合库容（V结），又称重叠库容。该库容在汛期用于防洪，在枯季用于兴利，由此可见，所谓防洪限制水位，实际上是结合库容的下边界相应的水位。

并非所有的水库都适合设置结合库容，设置结合库容的必要条件是，水库所在流域必须有较明确的汛期和枯季交替时间界面，如果水库所在流域汛期和枯季分季不明，就不适合设计结合库容。如果水库所在流域不仅存在明显的汛期和枯季交替界面，而且还存在明显的洪水大小的阶段差异，则该水库还具备了设置分期防洪限制水位的条件。但具备设置防洪限制水位必要条件的水库，并不一定适合设置汛限水位。影响汛限水位设计的因素很多，必须综合考虑技术经济因素、引水建筑物高程与通航水深要求、泥沙淤积以及对发电等其他兴利部门的影响。

4.防洪高水位和防洪库容

当遭遇下游防护对象的设计标准洪水时，水库从防洪限制水位开始按一定调度规则调洪演算，为控制下泄流量而拦蓄洪水，在坝前达到的最高水位称防洪高水位。防洪高水位与防洪限制水位之间的库容称为防洪库容。当有不同时期防洪限制水位时，防洪库容指最低的汛期限制水位与防洪高水位之间的库容。

5.设计洪水位和拦洪库容

当水库遭遇大坝设计标准洪水时，水库从防洪限制水位开始按一定调度规则调洪演算，为控制下泄流量而拦蓄洪水，在坝前达到的最高水位称设计洪水位。它是正常运用情况下允许达到的最高水位，也是水工建筑物稳定计算的主要依据。设计洪水位与防洪限制水位之间的库容称为拦洪库容。

由于大坝的设计标准一般要比下游防护对象的防洪标准高，所以设计洪水位一般高于防洪高水位。

6.校核洪水位和调洪库容

当水库遭遇大坝校核标准洪水时，从防洪限制水位开始按一定调度规则调洪演算，为控制下泄流量而拦蓄洪水，在坝前达到的最高水位称校核洪水位。它是非常运用情况下允许达到的最高水位。校核洪水位与防洪限制水位之间的库容称为调洪库容。

7.总库容

校核洪水位以下的水库全部库容，称为总库容。总库容V是水库最主要的一个指标。通常按此值大小，把水库区分为下列5级：①大（1）型（总库容10亿m3以上）；②大（2）型（总库容1亿～10亿m3）；③中型（总库容0.1亿～1亿m3）；④小（1）型（总库容100万～1000万m3）；⑤小（2）型（总库容10万～100万m3）。

8.坝顶高程和坝高

坝顶高程由设计洪水位或校核洪水位，加上安全超高和风浪高确定，其计算公式：

其中，风浪高计算公式：

式中：v为风速，m/s，以设计洪水位确定设计风速，校核洪水时可以适当减少，如取设计风速的0.8倍；D为吹程，km。

安全超高可根据坝型和规模查阅相关设计规范确定。

水库特征水位与特征库容的相互关系，见图2－10。