水利水電規(guī)劃課程設計說明書

水利水電規(guī)劃 大作業(yè)2 / 70目錄一、作業(yè)任務 .2二、設計年徑流及其年分配 .21、設計年年徑流的計算 .22、設計年內(nèi)分配 .3三、水庫死水位與正常蓄水位的選擇 .61、死水位的選擇 .62、興利庫容計算 .63、正常蓄水位的選擇 .7四、裝機容量及多年平均發(fā)電量. .71、代表年的水能計算 .7五、設計洪水過程線的推求 .161、設計洪峰及洪量計算 .162、設計洪水過程線的推求 .16六、水庫防洪特征水位及壩頂高程的計算 .301、調(diào)洪規(guī)則及起調(diào)水位 .302、防洪高水位計算 .313、設計洪水位計算 .314、校核洪水位計算 .315、壩頂高程選擇 .31七、結論 .39一、作業(yè)任務在太湖流域的西苕溪支流西溪上，擬修建一水庫，因而要進行水庫規(guī)劃的水文水利計算，其具體任務是：1.設計年徑流及其年內(nèi)分配。2.選擇水庫死水位。3.選擇正常蓄水位。4.計算保證出力和多年平均發(fā)電量。5.選擇水電站裝機容量。6.推求各種洪水特征水位和確定大壩高程。二、設計年徑流及其年分配1、設計年年徑流的計算對流量資料進行處理,進行年徑流量頻率計算。繪制年徑流頻率曲線（見圖 1） ，由所得頻率曲線得到標準頻率對應的設計值， （見表 1） 。表 1 標準頻率對應的設計值標準頻率對應的設計值頻率(%) 設計值 頻率(%) 設計值 頻率(%) 設計值0.001 52.95 3.33 30.58 75.00 15.78 0.01 47.19 5.00 29.18 80.00 15.06 0.03 44.05 10.00 26.63 85.00 14.26 0.05 42.97 20.00 23.78 90.00 13.31 0.10 41.09 25.00 22.76 95.00 12.02 0.20 39.16 30.00 21.88 97.00 11.25 0.33 37.70 40.00 20.35 99.00 9.94 0.50 36.52 50.00 19.00 99.90 8.10 1.00 34.43 60.00 17.73 99.99 6.93 2.00 32.26 70.00 16.45 100.00 6.14 由表查出頻率為 20%、50%、80%的豐、平、枯年份的年徑流量，即為設計年徑流量。有如下結果：4 / 70當 P=20%時，得豐水年年徑流量為 23.619m3/s；當 P=50%時，得平水年年徑流量為 19.034m3/s；當 P=80%時，得枯水年年徑流量為 15.264m3/s。圖 1 年 徑 流 頻 率 曲 線2、設計年內(nèi)分配典型年的選擇：根據(jù)典型年的選擇原則可選擇典型年。選擇過程如下： 5 / 70圖 2 枯水年選擇圖 3 豐水年選擇6 / 70圖 4 平水年選擇由上可以選擇出典型枯水年為 1979 年，典型豐水年為 1993 年，典型平水年為 1984 年。對豐、平、枯年份個月份按流量進行縮放可得設計年各月分配表(見表)。表 2 設計年徑流各月分配 單位（m 3/s）設計枯水年（1979） 設計豐水年（1993） 設計豐水年（1984）月份 典型年 Q 設計年 Q 典型年 Q 設計年 Q 典型年 Q 設計年 Q5 20.501 20.111 26.622 26.755 25.285 24.122 6 52.131 51.141 26.083 26.213 44.051 42.025 7 29.015 28.464 65.527 65.855 39.008 37.214 8 8.918 8.749 65.171 65.497 26.112 24.911 9 33.462 32.826 20.314 20.416 13.422 12.805 10 4.316 4.234 11.544 11.602 28.077 26.785 11 2.226 2.184 19.385 19.482 6.839 6.524 12 2.148 2.107 7.96 8.000 11.643 11.107 1 3.161 3.101 6.628 6.661 3.084 2.942 2 3.058 3.000 9.841 9.890 2.197 2.096 3 6.561 6.436 5.011 5.036 16.01 15.274 4 19.173 18.809 19.703 19.802 23.515 22.433 7 / 70三、水庫死水位與正常蓄水位的選擇1、死水位的選擇有泥沙淤積計算計算公式： )1(W0mTV）（沙 ， 總表 3 泥沙淤積確定死水位計算表年均年徑流量泥沙沉積率孔隙率泥沙顆粒干容重比 值總淤沙容積淤積水位最終水位水庫死水位W。 (106m3) （kg/m 3）V （m 3） H （m） H （m） H死 （m）617.93 90% 0.3 1650 0.13 13.12 62.56 64.56 64.56由水輪機運行允許最低水頭計算死庫容（見表 4）表 4 由水輪機運行允許最低水頭計算死庫容流量（m 3/s） 流量水位（m） 最終水位（m）7.5 46.61 63.21在泥沙淤積確定的死水位及水輪機運行允許最低水頭確定的死水位中選擇較大者，定為最終死水位，即泥沙淤積確定的死水位：64.56m。2、興利庫容計算興利庫容計算見表 4表 4 興利庫容確定 （m 3/s）月份 來水量 用水量 余水（+）缺水（-）5 20.111 7.5 12.611 6 51.141 7.5 43.641 7 28.464 7.5 20.964 8 8.749 7.5 1.249 8 / 709 32.826 7.5 25.326 10 4.234 7.5 -3.266 11 2.184 7.5 -5.316 12 2.107 7.5 -5.393 1 3.101 7.5 -4.399 2 3.000 7.5 -4.500 3 6.436 7.5 -1.064 4 18.809 7.5 11.309 興利用水 23.938 興利庫容 64.96m6 3、正常蓄水位的選擇（1）設計保證率為 80%，選取枯水年對應的年內(nèi)分配為來水量；（2）興利要求調(diào)節(jié)流量不低于 7.5m/s，則將用水量定為 7.5m/s；（3）來水量減去用水量得余水量或缺水量；（4）求得總缺水量，其絕對值即為興利用水量，即 23.938 m/s；（5）根據(jù)（4）中求得的結果可計算得興利庫容為 64.96 百萬 m；（6）根據(jù)水位庫容曲線查得死庫容為 17.12 百萬 m（7）死庫容加上興利庫容得正常蓄水位所對應的庫容：80.08 百萬 m（8）根據(jù)（8）中求得的結果及水位庫容曲線查得正常蓄水位為 77.9m。四、裝機容量及多年平均發(fā)電量.1、代表年的水能計算（1）選取豐水年對應的年內(nèi)分配進行水能計算（見表 5）根據(jù)來水量及興利用水量，對發(fā)電用水進行調(diào)試，確定 123 月為供水期，78 月為蓄水期；根據(jù)天然來水量及發(fā)電用水量求得各月份余水量及不足水量；根據(jù)水庫死庫容、各月天然來水入庫量及水庫放水量確定月末水庫蓄水量，并求得月平均蓄水量；9 / 70根據(jù)月平均蓄水量及水位容積曲線求得月平均水位；根據(jù)發(fā)電用水量及水位流量曲線求得下游水位；月平均水位減去下游水位及預留水頭損失（0.5m）即得到水頭差；出力系數(shù)為 7.5，則根據(jù)水電站出力公式計算出各月的水流出力。（2）用同樣的方法對平水年和枯水年進行出力計算（見表 6、7）（3）取設計枯水年供水期的平均出力為保證出力：保證出力為 1374kW.（4）裝機利用小時數(shù)法計算裝機容量將豐、平、枯三年（36 個月）的出力列入表中，進行經(jīng)驗頻率計算，并將其視作一年的出力情況進行持續(xù)時間的計算（見表 8） ；繪制年平均出力頻率曲線及年平均出力歷時曲線（見圖 59） ；計算出力增量，即每行的出力減去下一行出力，最后行出力為本行出力值；計算平均持續(xù)時間，即每行的持續(xù)時間與下一行持續(xù)時間的均值，最后一行持續(xù)時間即為本行平均持續(xù)時間；計算電量增量，即出力增量乘以平均持續(xù)時間；計算累計電量，最后一行出力即為本行累計電量，然后將本行累計電量加上上一行的電量增量即為本行的累計電量（本列數(shù)據(jù)由下向上計算） ；將累計電量除以出力即得年利用小時數(shù)；利用調(diào)試法求得當年利用小時數(shù)為 3440h 時，裝機容量為 6119kW，由于單機容量為 1250kW，則裝機臺數(shù)為 5，總裝裝機容量為 6250kW，多年平均發(fā)電量 2150 萬 kWh。10 / 70表 5 豐水年水能計算表月份天然來水發(fā)電用水余水（+）或缺水（-）月末相對蓄水 棄水月平均相對蓄水月平均相對蓄水（10 6m3）月平均蓄水（10 6m3）月平均水位（m）下游水位（m）水頭（m）凈水頭（m）出力（kW）4 0.0005 26.755 26.755 0.000 0.000 0.000 0.000 17.120 64.56 47.30 17.26 16.76 33636 26.213 26.213 0.000 0.000 0.000 0.000 17.120 64.56 47.30 17.26 16.76 32957 65.855 53.707 12.148 12.148 6.074 15.974 33.094 69.26 47.40 21.86 21.36 86048 65.497 53.707 11.790 23.937 18.043 47.452 64.572 86.63 47.40 39.23 38.73 156019 20.416 20.416 0.000 23.937 0.000 23.937 62.956 80.076 77.90 47.20 30.70 30.20 462410 11.602 11.602 0.000 23.937 23.937 62.956 80.076 77.90 46.79 31.11 30.61 266311 19.482 19.482 0.000 23.937 23.937 62.956 80.076 77.90 47.20 30.70 30.20 441312 8.000 13.381 -5.381 18.556 21.247 55.879 72.999 76.86 46.87 29.99 29.49 29601 6.661 13.381 -6.720 11.836 15.196 39.966 57.086 74.35 46.87 27.48 26.98 27082 9.890 13.381 -3.492 8.345 10.091 26.538 43.658 71.62 46.87 24.75 24.25 24343 5.036 13.381 -8.345 0.000 4.172 10.973 28.093 64.56 46.87 17.69 17.19 17254 19.802 19.802 0.000 0.000 0.000 0.000 17.120 64.56 47.20 17.36 16.86 2504興利庫容 23.938m3/s.月