第三章调洪计算

第三章调洪计算

3.1调洪计算目的

水库调洪计算的目的是在已拟定泄洪建筑物及已确定防洪水位（或其他的起调水位）的条件下，用给出的入库洪水过程、泄洪建筑物的泄洪能力曲线及库容曲线等基本资料，按规定的防洪调度规则，推求水库的泄流过程、水库水位过程及相应的最高调洪水位和最大下泄流量。

3.2调洪演算的原理

水库调洪计算的基本公式是水量平衡方程式：

12(QtQt1)t12(qtqt1)tVt1Vt (3-1)

式中t—计算时段长度，s；

Qt,Qt1—t时段初、末的入库流量，m3/s； qt,qt1—t时段初、末的出库流量，m3/s； Vt,Vt1—t时段初、末水库蓄水量，m3。

水库泄流方程 ：

q =f（V） (3-2)

用已知（设计或预报）的入库洪水过程线Q～t，由起调水位开始，逐时段连续求解(3-1)和(3-2)组成的方程组，从而求得水库出流过程q～t，这就是调洪演算的基本原理。

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这里采用单辅助线半图解法，联解(2-1)和(2-2)两个方程，将(3-1)改写为：

（Vt/△t+qt/2 )+Q-qt = (Vt+1/△t)+(qt+1/2 ) (3-3)

式中Q—计算时段平均入流量，Q＝(Qt + Qt+1)/2；其他同(3-1)

也就是说，可以事先绘制q~(V/△t)+(q/2 )的关系曲线，即调洪演算工作曲线，因式3-3)的左端各项为已知数，故式(3-3)右端项也可求出，然后根据(Vt+1/△t)+(qt+1/2 )的值，通过工作曲线q~(V/△t)+(q/2 )可查出qt+1的值。因第一时段的V2、q2就是第二时段的V1、q1，于是可重复以上步骤连续进行计算，直到求出结果。

3.3调洪计算结果整理

3.3.1调洪演算基本资料

水库特征水位：正常蓄水位1856m，汛期水位1854m，死水位1852m 积石峡入库洪水过程线见下表：

表2-1积石峡入库洪水过程线

时间（月.日.时） 8.4.0 8.4.1 8.4.2 8.4.3 8.4.4 8.4.5 8.4.6 8.4.7 p=0.2％ 5579 5594 5687 5672 5656 5618 5548 5540 p=0.02％ 7200 7220 7340 7320 7300 7250 7160 7150 时间（月.日.时） 8.5.13 8.5.14 8.5.15 8.5.16 8.5.17 8.5.18 8.5.19 8.5.20 p=0.2％ 5625 5594 5610 5594 5610 5610 5587 5571 p=0.02％ 7260 7220 7240 7220 7240 7240 7210 7190 精品

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8.4.8 8.4.9 8.4.10 8.4.11 8.4.12 8.4.13 8.4.14 8.4.15 8.4.16 8.4.17 8.4.18 8.4.19 8.4.20 8.4.21 8.4.22 8.4.23 8.5.0 8.5.1 8.5.2 8.5.3 8.5.4 8.5.5 8.5.6 8.5.7 8.5.8 8.5.9 8.5.10 8.5.11 8.5.12 5532 5517 5509 5525 5517 5509 5501 5501 5509 5517 5517 5532 5563 5579 5579 5602 5602 5850 5656 59 5625 5602 5587 5587 5587 5587 5587 5602 5602 7140 7120 7110 7130 7120 7110 7100 7100 7110 7120 7120 7140 7180 7200 7200 7230 7230 7550 7300 7290 7260 7230 7210 7210 7210 7210 7210 7230 7230 精品

8.5.21 8.5.22 8.5.23 8.6.0 8.6.1 8.6.2 8.6.3 8.6.4 8.6.5 8.6.6 8.6.7 8.6.8 8.6.9 8.6.10 8.6.11 8.6.12 8.6.13 8.6.14 8.6.15 8.6.16 8.6.17 8.6.18 8.6.19 8.6.20 8.6.21 8.6.22 8.6.23 8.7.0 5556 5540 5540 5540 5540 5540 5540 5548 5548 5548 5556 5556 5556 5556 5563 5579 5587 5587 5587 5587 5579 5563 5548 5540 5525 5517 5509 5494 7170 7150 7150 7150 7150 7150 7150 7160 7160 7160 7170 7170 7170 7170 7180 7200 7210 7210 7210 7210 7200 7180 7160 7150 7130 7120 7110 7090 .

3.3.2调洪计算过程及结果 方案一：

1. 拟定泄水建筑物型式、尺寸及堰顶（或底坎）高程：

左岸溢洪道: 单孔溢洪道， B=16.5m,H=18m,堰顶高程为1833m。 左岸中孔泄洪洞：孔口尺寸10m×13m，进口中心高程为1811.5m 左岸排沙底孔：双孔口尺寸8.8m×10m，进口中心高程为1799m 2. 枢纽泄水运行方式

在枢纽宣泄设计及校核洪水时，闸门泄水孔口的闸门运行方式： 中孔泄洪洞、排沙底孔、表孔溢洪道全开。 3. 溢洪道流量计算公式如下：

QmB2gH32 （3-4）

式中：B—溢流堰总净宽，m；

—侧收缩系数，本设计取1； m—流量系数，本设计取0.48； H—堰上总水头，m； g—重力加速度，取9.81。. W—工作门孔口面积（m2）； 4. 排沙隧洞流量计算公式如下：

QW2g(Hh) （3-5）

式中：W—工作门孔口面积，m2；

H—孔口底以以上水头

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h—孔口高度；

μ—流量系数，本设计取0.9。 5. 泄洪洞流量计算公式如下：

QW2g(Hh) （3-6）

式中：W—工作门孔口面积，m2；

H—孔口底以上水头； h—孔口高度；

μ—流量系数，本设计取0.9。 6.分析确定洪水过程线

图2-1积石峡洪水过程线

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7.调洪计算成果整理

表2-2积石峡库容曲线

库水位（m） 1774.06 1780 1790 1800 1810 1820 1825 1830 1835 1840 1845 1850 1852 1854 1855 1856 1860 原始库容（万m） 3淤积20年后库容 （万m3） 0 900 2431 4315 6555 9041 10232 12090 12734 14179 19224 淤积50年后库容 （万m3） 0 2349 3456 4651 5276 6112 10745 0 5 140 700 1700 3600 4840 6500 8500 10900 13800 17650 19340 21450 22400 23690 280 精品

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图2-2水库库容曲线

表3-3水库水位与下泄流量关系

库水位与流量计算表 泄洪溢洪库水位堰上道堰水头宽Z(m) H(m) B(m) /s) H(m) 量q(m³程/s) H(m) 下泄流心高量q(m³高程³/s) 溢洪道洞中下泄流中心流量q(m/s) 泄洪洞底孔孔下泄量q(m³排沙排沙底总泄流精品

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1854 21 16.5 3382.147 55.5 56 871.6304 65 1277.062 5530.839 1281.9 5661.166 1286.848 5792.878 1291.713 5925.959 1296.56 6060.395 1301.3 6196.169 1306.2 6333.269 1310.993 71.68 1854.5 21.5 16.5 3503.654 1855 22 875.5478 65.5 879.4478 66 16.5 3626.583 56.5 57 1855.5 22.5 16.5 3750.916 1856 23 883.3306 66.5 887.19 67 16.5 3876.638 57.5 58 1856.5 23.5 16.5 4003.735 1857 24 1.0455 67.5 4.8779 68 16.5 4132.191 58.5 59 1857.5 24.5 16.5 4261.992 1858 25 8.6941 68.5 902.494 69 16.5 4393.125 59.5 60 1315.769 6611.388 1320.528 6752.382 1325.269 .7 1329.994 7038.172 1334.702 7182.946 1858.5 25.5 16.5 4525.576 1859 26 906.2781 69.5 910.04 70 16.5 4659.331 60.5 61 1859.5 26.5 16.5 4794.379 1860 27 913.7992 70.5 917.5366 71 16.5 4930.707 61.5

绘出泄流量q与库水位Z关系曲线：

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3-4，q-Z关系曲线

3-5，水库q-(V/△t)+(q/2 )辅助线计算表格（(△t=1h ) 水库q~V/△t+q/2辅助曲线计算表（△t=1h） 堰顶水库水位头Z(m) H(m) 1854 1854.5 1855 1855.5 1856 21 21.5 22 22.5 23 m3) 21450 21900 22400 22950 23690 V(万m3) 0 450 950 1500 2240 0 162 342 540 5530.84 2765.42 总库容V(万堰顶以V/△t 上库容(m³/s) q(m³/s) (m³/s) q/2 V/△t+q/2 (m³/s) 2765.42 5661.17 2830.58 2992.58 5792.88 26.44 3238.44 5925.96 2962.98 3502.98 806.4 6060.39 3030.20 3836.60 精品

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1856.5 1857 1857.5 1858 1858.5 1859 1859.5 1860 23.5 24 24.5 25 25.5 26 26.5 27 24250 240 25650 26160 26880 27570 28160 280 2800 3440 4200 4710 5430 6120 6710 7440 1008 1238.4 1512 1695.6 1954.8 2203.2 2415.6 2678.4 6196.17 6333.27 71.68 6611.39 6752.38 .65 7038.17 7182.95 3098.08 3166.63 3235.84 3305.69 3376.19 3447.32 3519.09 3591.47 4106.08 4405.03 4747.84 5001.29 5330.99 5650.52 5934.69 6269.87 3-6，做出水库q-(V/△t)+(q/2 )辅助线

3-7，水库半图解法设计洪水流量调洪计算表 水库半图解法设计洪水位调洪计算表 时段 时段长 来水流量 平均流量 V/△ 精品

q(m³/s) 水库水位

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序号 dt Q (m Qp (m3/s) Z（m) 精品

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t+q/2 (h) 3/s) (m³/s) 0 5579 2765.4 5530.8 1854 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 5594 5687 5672 5656 5618 5548 5540 5532 5517 5509 5525 5517 5509 5501 5501 5586.5 50.5 5679.5 56 5637 5583 5544 5536 5524.5 5513 5517 5521 5513 5505 5501 2821.1 2904 2974.2 3023 3000.4 2934.3 2853.5 2820 2790 2753.6 2733.9 2729.5 2724.4 2735.33 2740.26 5557.6 5609.3 5615.2 5659.6 59.1 5624.8 5569.5 5554.5 5549.4 5536.7 5525.4 5518.1 5508.3 5544.9 5549.3 1854.19 1854.34 1854.47 1855.36 1854.57 1854.36 1854.28 1854.14 1854.12 1854.11 1854.13 1854.09 精品

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16 1 5509 5505 2751.85

根据调洪计算表格得出水库洪水过程线和泄流量过程线：

3-8，Q-t,q-t过程线

由图可查的qm=5658.3m3/s,从库水位与泄流量关系曲线可得出

Z设=1855.m。

3-9，水库半图解法校核洪水流量调洪计算表

水库半图解法校核洪水位调洪计算表 来水流量 平均流量 V/△时段 时段长 Q Qp t+q/2 序号 dt(h) (m3/s) (m3/s) (m³/s) 0 7200 2765.42 水库水位

q(m³/s) Z（m) 5530.84 1854.00 精品

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 7220 7340 7320 7300 7250 7160 7150 7140 7120 7100 7130 7120 7110 7100 7100 7110 7210 7280 7330 7310 7275 7205 7155 7145 7130 7110 7115 7125 7115 7105 7100 7105 4444.58 5390.28 5937.68 6219.18 6335.98 6356.38 6316.88 6286.48 6252.38 6199.68 6155.98 6128.08 6102.28 6104.98 6098.38 6094.68 6334.30 6782.60 7028.50 7158.20 7184.60 7194.50 7175.40 71.10 7162.70 7158.70 7152.90 7140.80 7102.30 7106.60 7108.70 7101.10 1854.75 1855.30 1856.83 1857.31 1858.73 1860.25 1859.47 1858.84 1858.16 1857.45 1856.69 1856.90 1857.09 1856.27 1856.44 1856.59

从图表可以得出Z校=1860.25m，qm=7194.5m3/s.

根据以上调洪演算得设计洪水位为1855.36m,校核洪水位为1860.25m。但是设计洪水位比正常蓄水位低，所以此种设计方案不合理。

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方案二：

1、拟定泄水建筑物型式、尺寸及堰顶（或底坎）高程：

左岸溢洪道: 双孔溢洪道， B=12m,堰顶高程为1838m。 左岸中孔泄洪洞：孔口尺寸10m×12m，进口中心高程为1820m 左岸排沙底孔：双孔口尺寸4m×6m，进口中心高程为1793m 同上面步骤计算泄流量，得出：

表，3-10水库水位与下泄流量关系 库水位与流量计算表 泄洪溢洪库水位Z(m) 堰上道堰水头宽H(m) B(m) /s) H(m) 1854 1854.5 1855 1855.5 1856 1856.5 1857 16 16.5 17 17.5 18 18.5 19 12 12 12 12 12 12 12 3271.68 46 3426.23 46.5 3583.14 47 3742.38 47.5 3903.91 48 4067.70 48.5 4233.71 49 ³/s) H(m) 176.80 4180.98 177.46 4340.16 178.12 4501.67 178.77 4665.49 179.42 4831.58 180.07 4999.90 180.72 5170.43 量q(m³程量q(m高程q(m³/s) 下泄流心高泄流中心流量/s) 溢洪道洞中洞下底孔孔下泄量q(m³泄洪排沙排沙底总泄流732.49 67 736.46 67.5 740.41 68 744.34 68.5 748.25 69 752.13 69.5 756.00 70 精品

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1857.5 1858 1858.5 1859 1859.5 1860 19.5 20 20.5 21 21.5 22 12 12 12 12 12 12 4401.93 49.5 4572.31 50 4744.84 50.5 4919.49 51 5096.22 51.5 5275.03 52 759.85 70.5 763.68 71 767.48 71.5 771.27 72 775.05 72.5 778.80 73 181.36 5343.14 182.00 5517.99 182. 5694.97 183.28 5874.04 183.92 6055.19 184.55 6238.38

根据泄流量和库水位关系绘出泄流量q与库水位Z关系曲线：

表3-11，q-Z关系曲线

表3-12，水库q-(V/△t)+(q/2 )辅助线计算表格（(△t=1h ) 水库q~V/△t+q/2辅助曲线计算表（△t=1h） 精品

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堰顶以库容V库水位Z(m) 堰顶水总V/△上库容V/△t q(m³/s) V(万(m³/s) (m³/s) (m³/s) m3) q/2 t+q/2 (万头H(m) m3) 1854 1854.5 1855 1855.5 1856 1856.5 1857 1857.5 1858 1858.5 1859 1859.5 1860 16 16.5 17 17.5 18 18.5 19 19.5 20 20.5 21 21.5 22 21450 21900 22400 22950 23690 24250 240 25650 26160 26880 27570 28160 280 0 450 950 1500 2240 2800 3440 4200 4710 5430 6120 6710 7440 0 1250 4180.98 2090.49 2090.49 4340.16 2170.08 3420.08 2638. 4501.67 2250.84 48.73 4166.67 4665.49 2332.75 99.41 6222.22 4831.58 2415.79 8638.01 7777.78 4999.90 2499.95 10277.73 9555.56 5170.43 2585.21 12140.77 11666.67 5343.14 2671.57 14338.23 13083.33 5517.99 2759.00 15842.33 15083.33 5694.97 2847.48 17930.82 17000 5874.04 2937.02 19937.02 18638. 6055.19 3027.59 21666.48 20666.67 6238.38 3119.19 23785.86 精品

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表3-13，水库q-(V/△t)+(q/2 )辅助线

表3-14，水库半图解法设计洪水流量调洪计算表 水库半图解法设计洪水位调洪计算表 来水流量 平均流量 V/△时段 时段长 Q Qp t+q/2 序号 dt(h) (m3/s) (m3/s) (m³/s) 0 1 2 3 4 1 1 1 1 5579 5594 5687 5672 5656 5586.5 50.5 5679.5 56 2090.49 3496.01 4780.59 5973.86 7018.34 水库水位

q(m³/s) Z（m) 4180.98 4355.92 4486.23 4619.52 4709.98 1854 1854.3 18554.6 1854.84 1855.41 精品

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5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 5618 5548 5540 5532 5517 5509 5525 5517 5509 5501 5501 5509 5517 5517 5532 5563 5579 5579 5602 5637 5583 5544 5536 5524.5 5513 5517 5521 5513 5505 5501 5505 5513 5517 5524.5 5547.5 5571 5579 5590.5 精品

7945.36 8748.09 9433.59 10041.69 10578.49 11042.69 11475.09 11867.69 12224.19 12541.39 12830.09 13095.19 13353.59 13596.99 13832.39 14072.69 14321.69 14548.99 14763.09 4780.27 4858.5 4927.9 4987.7 5048.8 5084.6 5128.4 5156.5 5187.8 5212.3 5239.9 5254.6 5273.6 52.1 5307.2 5322 5351.7 5376.4 5394.8 1855. 1856.11 1856.25 1856.44 1856.67 1856.72 1856.79 1856.9 1857.16 1857.24 1857.33 1857.45 1857.51 1857.59 1857.67 1857.75 1857.82 1857.88 1857.91 .

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 5602 5850 5656 59 5625 5602 5587 5587 5587 5587 5587 5602 5602 5625 5594 5610 5594 5610 5610 5602 5726 5753 5652.5 5637 5613.5 5594.5 5587 5587 5587 5587 5594.5 5602 5613.5 5609.5 5602 5602 5602 5610 精品

14970.29 15274.09 15555.59 15710.39 15834. 15924.59 15977.79 16015.69 16052.29 16087.59 16114.79 16149.69 16190.79 16240. 16282.99 16316.69 16345.59 16371.09 104.39 5422.2 5471.5 5497.7 5512.5 5523.8 5541.3 5549.1 5550.4 5551.7 5559.8 5559.6 5560.9 5563.4 5567.4 5568.3 5573.1 5576.5 5576.7 5584.6 1857.93 1858.1 1857.96 1857.97 1857.98 1858.12 1858.13 1858.15 1858.16 1858.17 1858.18 1858.19 1858.18 1858.19 1858.18 1858.19 1858.2 1858.19 1858.2 .

19 20 21 22 23 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 5587 5571 5556 5540 5540 5540 5540 5540 5540 5548 5548 5548 5556 5556 5556 5598.5 5579 5563.5 5548 5540 5540 5540 5540 5540 5544 5548 5548 5552 5556 5556 118.29 110.59 163. 16358.29 16321. 16286.99 16258.19 16237.59 16219.79 16206.09 16195.69 16183. 16176.09 16171.99 16167.79 5586.7 5584.2 5579.6 5576.4 5574.9 5568.8 5560.6 5557.8 5557.7 5558.4 5559.8 5559.8 5560.1 5560.2 5560.2 1858.22 1858.21 1858.21 1858.2 1858.19 1858.18 1858.2 1858.16 1858.16 1858.17 1858.18 1858.18 1858.19 1858.18 1858.19 从表3-14，水库半图解法设计洪水流量调洪计算表可以得出 Z设=1858.22m.

表3-15，水库半图解法校核洪水流量调洪计算表 水库半图解法校核洪水位调洪计算表 精品

.

来水流量 平均流量 V/△时段 时段长 Q Qp t+q/2 序号 dt(h) (m3/s) (m3/s) (m³/s) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 7200 7220 7340 7320 7300 7250 7160 7150 7140 7120 7100 7130 7120 7110 7210 7280 7330 7310 7275 7205 7155 7145 7130 7110 7115 7125 7115 2090.49 5119.51 7871.28 水库水位

q(m³/s) Z（m) 4180.98 4528.23 4776.56 1854.00 1854.75 1855.30 1855.83 1856.31 1856.73 1857.10 1858.36 1858.66 1858.93 1859.32 1859.52 1859.90 1860.09 10424.72 5019.34 12715.38 5167.44 14822.94 5397.78 16630.16 5586.47 18198.69 5726.31 19617.38 5854.12 203.26 5978. 22024.62 6092.37 23047.25 6187.63 23984.62 6256.72 24842.90 6356.55 精品

.

14 15 1 1 7100 7100 7105 7100 25591.35 28.43 26262.92 95.19 1860.22 1860.31 精品

.

16 17 18 19 20 21 22 23 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 7110 7120 7120 7140 7180 7200 7200 7230 7230 7550 7300 7290 7260 7230 7210 7210 7210 7210 7210 7105 7115 7120 7130 7160 7190 7200 7215 7230 7390 7425 7295 7275 7245 7220 7210 7210 7210 7210 精品

26872.73 6544.58 27443.15 6608.73 27954.42 69.75 28434.67 6704.28 280.39 6748.33 29332.06 67. 29742.42 6825.53 30131. 6858.79 30503.10 .49 30998.61 6945.68 31477.93 6986.23 31786.70 7008.17 32053.53 7046.61 32251.92 70.59 32407.33 7088.73 32528.60 7091.75 326.85 7095.15 32761.70 7107.22 328.48 7115.84 1860.44 1860. 1860.87 1861.22 1861.31 1861.42 1861.57 1861.59 1861.62 1861.68 1861.76 1861.71 1861.40 1861.55 1861.70 1861.85 1862.00 1862.16 1862.31 .

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 0 1 2 3 4 5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 7230 7230 7260 7220 7240 7220 7240 7240 7210 7190 7170 7150 7150 7150 7150 7150 7150 7160 7160 7220 7230 7245 7240 7230 7230 7230 7240 7225 7200 7180 7160 7150 7150 7150 7150 7150 7155 7160 精品

32968. 7123.44 33075.20 7146.93 33173.27 7153.28 33259.99 7163.60 33326.39 7168.55 33387.84 7170.42 33447.42 7186.69 33500.73 71.54 33536.19 7193.87 33542.32 7195.29 33527.03 7190.74 33496.29 7188.36 33457.93 7186.22 33421.71 7182.31 333.40 7170.21 33369.19 7169.85 33349.34 7169.36 33334.98 7169.11 33325.87 7167.74 1862.46 1862.61 1862.76 1862.75 1862.06 1862.06 1862.66 1862.74 1862.32 1862.45 1862.21 1862.02 1861.86 1861.77 1861. 1861.35 1861.34 1861.30 1861.25 .

6 7 8 9 1 1 1 1 7160 7170 7170 7170 7160 7165 7170 7170 33318.13 7167.24 33315. 7167.05 33318.84 7167.34 33321.50 7167.52 1861.11 1861.09 1861.07 1861.00

根据3-15调洪计算表格得出水库校核洪水位Z校=1862.45m： 因此比较两个方案，方案二较合理。最终水库设计洪水位为1858.22m,校核洪水位为1862.45m.

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