華科大水電能源學(xué)課件

水電能源學(xué)水電能源學(xué)水電與數(shù)字化工程學(xué)院課程教學(xué)大綱水電能源學(xué)教學(xué)大綱《水電能源學(xué)》課程適用對象：水利工程專業(yè)研究生；總學(xué)時：32學(xué)分：2課程類型：專業(yè)選修課；先修課程：概率論與隨機(jī)過程、運(yùn)籌學(xué)、水輪機(jī)、水電站等課程教學(xué)大綱水電能源學(xué)一、課程性質(zhì)、目的和任務(wù)

本課程是水利工程專業(yè)研究生的一門基礎(chǔ)課，其教學(xué)目的是使學(xué)生掌握水電能源開發(fā)與利用的基本原理與方法，并了解系統(tǒng)分析方法在水電能源方面應(yīng)用的有關(guān)知識，培養(yǎng)研究生分析和解決水電能源規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行等方面問題的能力，為其今后從事相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。課程教學(xué)大綱水電能源學(xué)二、教學(xué)基本要求

以概率論與隨機(jī)過程和優(yōu)化理論等有關(guān)理論與技術(shù)為基礎(chǔ)，重點(diǎn)學(xué)習(xí)水電能源系統(tǒng)及其組成、河川徑流與水文過程描述、水利水能計(jì)算、水電站主要參數(shù)選擇，以及水電能源系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的基礎(chǔ)理論及和方法。課程教學(xué)大綱水電能源學(xué)

本課程學(xué)習(xí)的基本要求：（1）了解水電能源系統(tǒng)的基本概念；（2）了解河川徑流與水文過程描述的原理與方法；（3）掌握水利、水能計(jì)算的原理與方法；（4）掌握水電站主要參數(shù)選擇的原則與計(jì)算方法；（5）掌握徑流預(yù)報(bào)的基本原理與方法；（6）了解水電能源系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的基本原理與方法；（7）了解水庫防洪調(diào)度的基本原理與方法。課程教學(xué)大綱水電能源學(xué)三、教學(xué)內(nèi)容及要求第一章水利系統(tǒng)及其組成1.1水資源的綜合利用及河流的梯級開發(fā)1.2水利系統(tǒng)及其組成1.3水電能源的特點(diǎn)1.4洪澇災(zāi)害和水庫的防洪作用1.5興利用水的要求和特點(diǎn)1.6各水利部門之間的矛盾課程教學(xué)大綱水電能源學(xué)第二章河川徑流與水文過程的隨機(jī)模擬2.1徑流的形成2.2年徑流量的變化及其年內(nèi)的分配2.3洪水分析與計(jì)算2.4徑流統(tǒng)計(jì)特征的計(jì)算2.5徑流過程的隨機(jī)模擬課程教學(xué)大綱水電能源學(xué)第三章水利水能計(jì)算3.1水利水能計(jì)算概述3.2水庫調(diào)節(jié)性能的分類3.3水庫及其特性3.4徑流調(diào)節(jié)計(jì)算的原理和方法3.5洪水調(diào)節(jié)計(jì)算的原理和方法3.6設(shè)計(jì)保證率和設(shè)計(jì)代表期的選擇3.7水電站的水能計(jì)算課程教學(xué)大綱水電能源學(xué)第四章水電站主要參數(shù)的選擇4.1電力系統(tǒng)負(fù)荷特性和容量組成4.2各類電站運(yùn)行特性及其運(yùn)行方式4.3水電站裝機(jī)容量的選擇4.4水電站正常蓄水位及死水位選擇4.5抽水蓄能電站課程教學(xué)大綱水電能源學(xué)第五章徑流預(yù)報(bào)5.1徑流預(yù)報(bào)概述5.2流域的降水量計(jì)算5.3流域的蓄水容量曲線5.4流域總徑流量的計(jì)算5.5流域蒸散發(fā)量的估算5.6流域總徑流量的劃分5.7流域匯流計(jì)算5.8流域徑流預(yù)報(bào)模型5.9徑流預(yù)報(bào)的誤差分析5.10中長期水文預(yù)報(bào)的方法課程教學(xué)大綱水電能源學(xué)第六章水電能源系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行6.1優(yōu)化運(yùn)行概述6.2水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行6.3水電站水庫調(diào)度6.4水電站群優(yōu)化調(diào)度課程教學(xué)大綱水電能源學(xué)第七章水庫防洪調(diào)度7.1水庫防洪概述7.2防洪庫容與興利庫容的關(guān)系7.3水庫防洪的常規(guī)調(diào)度7.4水庫防洪的優(yōu)化調(diào)度課程教學(xué)大綱水電能源學(xué)教材：《水電能源學(xué)》，虞錦江，梁年生等編著，華中工學(xué)院出版社，1985年參考書：《水電系統(tǒng)最優(yōu)控制》張勇傳編著，華中理工大學(xué)出版社，1993年四、教材及參考書第一章水利系統(tǒng)及其組成水電能源學(xué)1.1水資源的綜合利用及河流的梯級開發(fā)第一章

水利系統(tǒng)及其組成

地面和地下水源是一種重要的自然資源，稱為水資源。水資源的綜合利用主要包括：

防洪、治澇、水力發(fā)電、農(nóng)田灌溉、工業(yè)和居民給水、水路運(yùn)輸、游覽和環(huán)境治理等。一、水資源的綜合利用

水為生命之源、生態(tài)之基、生產(chǎn)之要，人類文明發(fā)展史與水緊密相關(guān)。我國的水資源問題正面臨著十分嚴(yán)峻的形勢。第一章水利系統(tǒng)及其組成水電能源學(xué)

在一條河流上，從上游到下游有一系列的水電樞紐、形成階梯形布置，稱為梯級開發(fā)。二、河流的梯級開發(fā)向家壩三峽葛洲壩水布埡高壩洲隔河巖長江清江第一章水利系統(tǒng)及其組成水電能源學(xué)

水利系統(tǒng)由庫壩系統(tǒng)、進(jìn)水和輸水系統(tǒng)、廠房及廠區(qū)系統(tǒng)、水輪發(fā)電機(jī)組和控制設(shè)備組成。1.２水利系統(tǒng)及其組成一、庫壩系統(tǒng)

通過建壩，集中水頭并形成水庫，庫和壩相互聯(lián)系。第一章水利系統(tǒng)及其組成水電能源學(xué)

通過進(jìn)水口、壓力管道，閘閥等，將水引入水輪機(jī)。二、進(jìn)水和輸水系統(tǒng)進(jìn)水口閘門及攔污柵調(diào)壓井蝴蝶閥導(dǎo)葉水輪機(jī)

廠房是安裝水、機(jī)、電各種設(shè)備的場所。三、廠房及廠區(qū)系統(tǒng)尾水管壓力管道水庫下游第一章水利系統(tǒng)及其組成水電能源學(xué)

水輪發(fā)電機(jī)組由水輪機(jī)和同步發(fā)電機(jī)及輔助設(shè)備組成。四、水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)水輪機(jī)水輪機(jī)調(diào)速器勵磁調(diào)節(jié)器變壓器電網(wǎng)斷路器流量水庫尾水第一章水利系統(tǒng)及其組成水電能源學(xué)

水輪發(fā)電機(jī)組的出力與庫壩系統(tǒng)水力要素的關(guān)系為式中，為流量、為水頭、為能量轉(zhuǎn)換效率。

其中，水輪機(jī)將水能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能；發(fā)電機(jī)將旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為滿足電網(wǎng)要求的電能。第一章水利系統(tǒng)及其組成水電能源學(xué)1.3水電能源的特點(diǎn)

水能是一種非常優(yōu)越的能源水能是一種再生能源；水能是一種潔凈能源；水能可以綜合利用。

水電能源可以儲備發(fā)電與用電必須保持平衡,而電能又無法儲存。為了協(xié)調(diào)發(fā)電與用電的矛盾，可以利用水庫對河川的徑流進(jìn)行調(diào)節(jié)，即利用水庫先把輸入的水能儲蓄起來，然后按照系統(tǒng)的需要，供水電站使用。第一章水利系統(tǒng)及其組成水電能源學(xué)

擔(dān)負(fù)電力系統(tǒng)的調(diào)峰、調(diào)頻任務(wù)由于電力系統(tǒng)的發(fā)電和用電必須保持平衡，但用電在一天內(nèi)的波動很大，因此系統(tǒng)中應(yīng)有一部分機(jī)組擔(dān)任調(diào)峰、調(diào)頻的任務(wù)。由于水電機(jī)組啟動、停機(jī)快，高效率區(qū)域?qū)挘也僮鞣奖?，益?dān)任電力系統(tǒng)的調(diào)峰、調(diào)頻任務(wù)。

擔(dān)負(fù)電力系統(tǒng)的事故備用由于水電機(jī)組具有啟動、停機(jī)快的特點(diǎn)，故宜于承擔(dān)電力系統(tǒng)的事故備用容量。第一章水利系統(tǒng)及其組成水電能源學(xué)一、洪澇災(zāi)害1、洪水災(zāi)害產(chǎn)生的原因1.4洪澇災(zāi)害和水庫的防洪作用

流域來水過大；河道瀉通不暢。

兩個原因之間不同的相互關(guān)系就構(gòu)成了不同程度的洪水災(zāi)害。第一章水利系統(tǒng)及其組成水電能源學(xué)2、澇災(zāi)產(chǎn)生的原因

降雨集中，地面徑流聚集在盆地、平原，積水過多或地下水位過高；

積水區(qū)排水系統(tǒng)不健全，或因外河（湖）洪水頂托倒灌，或地下水位不能及時降低。第一章水利系統(tǒng)及其組成水電能源學(xué)二、水庫的防洪作用

水庫的防洪作用包括：水庫下游防洪、水利樞紐本身的防洪和水庫上游防洪.

通過水庫的蓄洪、滯洪后，使下游防護(hù)區(qū)在遭遇頻率符合防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的洪水時，流經(jīng)河道某控制點(diǎn)的下瀉流量或水位高程不超過允許的限定值，從而保證防護(hù)區(qū)免受洪水災(zāi)害。1、水庫下游防洪三峽水庫武漢長江第一章水利系統(tǒng)及其組成水電能源學(xué)2、水利樞紐本身的防洪

防止因洪水漫頂而引起水工建筑物潰塌，保證水工建筑物本身的安全。同時也避免因潰壩而給下游帶來災(zāi)難性的洪災(zāi)。3、水庫上游防洪

指一定水庫水位以上的水庫地區(qū)不允許淹沒的防洪問題。第一章水利系統(tǒng)及其組成水電能源學(xué)

水庫防洪是在保證水工建筑物安全的前提下，用足夠的庫容來攔蓄洪水，水庫通過防洪庫容或預(yù)泄，留出部分庫容來攔蓄洪水，以削減洪峰，改變天然洪水過程，滿足下游防洪要求，而且蓄留一部分洪水，在枯水期供興利使用。

水庫下游防洪、水利樞紐本身的防洪和水庫上游防洪三者之間既相互制約，又相互矛盾，使水庫防洪問題十分復(fù)雜。因此需要合理調(diào)度.第一章水利系統(tǒng)及其組成水電能源學(xué)

當(dāng)天然入庫洪水流量大于水庫的下瀉流量時，水庫蓄水量增加，水庫水位隨之上升；反之，水庫水位下降。第一章水利系統(tǒng)及其組成水電能源學(xué)洪水流量洪水流量滯洪攔蓄的洪水水庫水位蓄洪水庫水位Z第一章水利系統(tǒng)及其組成水電能源學(xué)

水庫的調(diào)洪作用主要是通過改變天然洪水過程線，使下瀉流量不超過下游河道的允許瀉量。這種洪水過程的變形主要體現(xiàn)在防洪庫容中蓄水量的變化上，即調(diào)節(jié)水量的充蓄與瀉放。

天然洪水過程經(jīng)過水庫時所發(fā)生的變化與水庫的容積特性、瀉洪建筑物的型式和尺寸，以及水庫的運(yùn)行方式有關(guān)。第一章水利系統(tǒng)及其組成水電能源學(xué)

1.5興利用水的要求和特點(diǎn)一、水力發(fā)電

集中水頭，調(diào)節(jié)流量，向電網(wǎng)提供電能。二、灌溉

合理的人工灌溉是保證農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)的重要措施。三、供水

對居民和工業(yè)給水的供水。四、航運(yùn)

航運(yùn)不消耗水量，但對流量和流速有要求。五、漁業(yè)

漁業(yè)不消耗水量，但對水質(zhì)有要求。第一章水利系統(tǒng)及其組成水電能源學(xué)

1.6各水利部門之間的矛盾一、用水?dāng)?shù)量上的矛盾二、用水時間上的矛盾三、水庫容積使用上的矛盾如：灌溉、居民和工業(yè)給水和發(fā)電都爭奪用水量。如：夏季灌溉、居民給水和用電都是高峰。如：汛期防洪需要更多的調(diào)節(jié)庫容，而發(fā)電則需要蓄水用于來水不足的季節(jié)生產(chǎn)更多的電能。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)第二章

河川徑流與水文過程的隨機(jī)模擬

河川徑流是一種隨時間變化的連續(xù)過程，每年的變化過程不可能完全一致。這是由于影響水文現(xiàn)象變化的因素非常復(fù)雜，各因素本身在時間上又不斷地發(fā)生變化，未來河川徑流量的大小無法確知，具有不重復(fù)性的特點(diǎn)，這就是所謂隨機(jī)性，或者說河川徑流是一個典型的隨機(jī)過程。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)從長期觀測資料中可以看到，河川徑流量的變化總有比較明顯的洪水期和枯水期，即表明河川徑流的變化具有一定的周期性，這對于認(rèn)識河流和利用河流有很大作用；另一方面，河川徑流具有地區(qū)性，相鄰流域的水文現(xiàn)象就有一定的相似規(guī)律，這就利用相似流域較長的觀測資料延長和插補(bǔ)另外河流短缺的資料。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)2.1徑流的形成

徑流是指降落在流域表面的雨水，由地面與地下向徑流出口斷面匯集的水流流量。其中，來自地面的部分稱為地面徑流，地下部分稱為地下徑流。每當(dāng)流域上有降雨時，河流中的水位就有起伏變化，也就有一個相應(yīng)的流量過程。出口斷面降雨第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)

典型的洪水過程如圖所示：漲水段峰段退水段第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)將降雨過程與流量過程相比較，可得出：

流量變化過程比降雨過程平緩；

流量過程線的歷時比降雨的歷時長得多；

通過流域出口斷面的徑流量比降雨小。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)一、徑流的形成過程

徑流的形成過程分為產(chǎn)流和匯流兩個階段。

對一次降雨過程，降雨量中只有一部分形成徑流，稱為產(chǎn)流量；不形成徑流的部分稱為損失量，其中包括：雨期蒸發(fā)、植物截留、填洼和補(bǔ)充土壤缺水量。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)

降雨損失量的一般情況為：

一般植被條件下，次洪截留量小于3~5mm；

填洼量一般在10~50mm之間；

雨期蒸發(fā)量與溫度和日照有關(guān)；

下滲量與土壤類別、植被條件及土壤含水量有關(guān)。在土壤干燥，植被良好的地區(qū)，次洪的下滲量可達(dá)100mm以上。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)1、產(chǎn)流過程（1）蓄滿產(chǎn)流

指一次降雨在土壤缺水量未滿足以前不產(chǎn)生徑流，在土壤缺水蓄滿以后，降雨全部形成徑流。

蓄滿產(chǎn)流主要決定于降雨量與前期土壤的含水量，而不決定于降雨強(qiáng)度。蓄滿產(chǎn)流的條件為：式中：為土壤含水量（）；為田間持水量（）。

蓄滿產(chǎn)流適合于我國南方的濕潤及半濕潤地區(qū)。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)（2）超滲產(chǎn)流

一次降雨在超滲前全部降雨量都是損失量，不產(chǎn)流。超滲后才產(chǎn)生一定的地面徑流。

超滲產(chǎn)流在降雨后能否產(chǎn)生一定的地面徑流，除與前期土壤的含水量有關(guān)外，主要決定于降雨強(qiáng)度。

產(chǎn)生地面徑流的條件為：式中：為降雨強(qiáng)度；為下滲強(qiáng)度；單位均為（）。

蓄滿產(chǎn)流適合于我國西北的干旱地區(qū)。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)

蓄滿產(chǎn)流的降雨—產(chǎn)流關(guān)系符合下列水量平衡方程式中：為次洪降雨量及總產(chǎn)流量；為雨期蒸發(fā)量；為包氣帶達(dá)土壤含水量；為降雨初期包氣帶土壤含水量；以上單位均為（）。（3）降雨—產(chǎn)流關(guān)系第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)2、匯流過程

降雨產(chǎn)生的徑流匯集到河網(wǎng)后，又從上游流向下游，最后流經(jīng)流域出口斷面稱為匯流過程。

流域的匯流過程包括坡地和河網(wǎng)兩個匯流階段：

坡地匯流是指水體在坡面上的流動；

當(dāng)水流由坡面補(bǔ)給河槽，沿河網(wǎng)繼續(xù)運(yùn)動就進(jìn)入河網(wǎng)匯流階段。

坡地和河網(wǎng)在匯流特性上是存在差異的。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)

在流域坡面，水流不斷發(fā)生水平和垂向運(yùn)動。在降雨期間及以后，沿坡面垂向，伴隨著產(chǎn)流形成地面流、地下流及壤中流三種不同水源的徑流。其中：（1）坡地匯流的特性

地面流的流速不大，一般為0.1~0.2m/s，但流程短，通常不出數(shù)百米。所以通常匯流歷時往往只有幾十分鐘；

地下水流速小，常以m/d計(jì)，所以匯流歷時長，以日月計(jì)；

壤中流的流速則介于地面流和地下流之間。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)

在河網(wǎng)匯流階段，匯流特性受制于河槽的水利條件，各種水源就一致了。（2）河網(wǎng)匯流的特性

河網(wǎng)由河段組成，河網(wǎng)匯流的基本規(guī)律受著程度不同的流域調(diào)蓄作用，還有各支流間洪水波的相互干擾影響，因此更加復(fù)雜。

河網(wǎng)的匯流速度比坡地大的多，常以m/s計(jì)，但因匯流路徑長，河網(wǎng)匯流的歷時視流域的大小而定，可達(dá)幾個小時甚至幾天。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)二、影響徑流形成的因素

河川徑流的形成是一個極其復(fù)雜的過程，受流域氣候因素、地理因素和人類活動因素的影響。1、氣候因素的影響：主要通過降雨和蒸發(fā)表現(xiàn)出來。2、地理因素的影響：包括有流域地形、流域面積、流域地質(zhì)和土壤特性。3、人類活動因素的影響：人類對自然環(huán)境的改變必然會影響徑流過程。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)2.2年徑流量的變化及其年內(nèi)的分配

年徑流量計(jì)算的目的：

揭露年際水量的變化與年內(nèi)水量分配的規(guī)律，從而預(yù)告未來的徑流趨勢，為水利水電工程的合理修建和運(yùn)行提供水情依據(jù)。

目前的科學(xué)技術(shù)水平還不能對徑流作出長期定量的預(yù)報(bào)。因此，只能應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論尋求年徑流的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，以便取得工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用中的水文數(shù)據(jù)，以滿足工程實(shí)際的需要。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)一、頻率曲線

在水文現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展和演變過程中，包含著必然性的一面，也包含著偶然性的一面。偶然現(xiàn)象雖然有其不確定的一面，但經(jīng)過觀察大量的同類現(xiàn)象后，也會發(fā)現(xiàn)它具有規(guī)律性的一面，而且這種規(guī)律性與它出現(xiàn)的機(jī)會（概率、頻率）聯(lián)系在一起。

徑流的頻率曲線描述了河川徑流的統(tǒng)計(jì)特性。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)

古典概率的定義為

應(yīng)用條件：式中，為中所包含的基本事件總數(shù)；為基本事件總數(shù)。

試驗(yàn)的樣本空間的元素為有限個；試驗(yàn)中每個基本事件出現(xiàn)的可能性相同。

由于在古典概率的應(yīng)用中需要把所有的事件都羅列出來，并判斷是等可能的，因此有很大的局限性。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)

若某一事件不能歸結(jié)為古典概率事件，可通過試驗(yàn)來估計(jì)概率。如果總共試驗(yàn)次，事件出現(xiàn)次，則事件的頻率為大→小第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)

當(dāng)試驗(yàn)的次數(shù)不大時，有明顯的隨機(jī)性（波動），但是當(dāng)時，。這就是所謂隱含在隨機(jī)現(xiàn)象中的規(guī)律性—統(tǒng)計(jì)規(guī)律。

在水文計(jì)算中，常采用頻率曲線來表達(dá)。同時，頻率曲線又分為經(jīng)驗(yàn)頻率曲線和理論頻率曲線。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)1、經(jīng)驗(yàn)頻率曲線

在水文計(jì)算中，常用以下幾種經(jīng)驗(yàn)頻率公式：

經(jīng)驗(yàn)頻率是根據(jù)過去的統(tǒng)計(jì)資料，按數(shù)值大小排列，用經(jīng)驗(yàn)公式求出相應(yīng)的頻率。

簡單公式海森公式

數(shù)學(xué)期望公式式中：—

頻率；—

系列的項(xiàng)數(shù)；—

順序（大→小）中的項(xiàng)數(shù)。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)

頻率往往與重現(xiàn)期聯(lián)系起來，其關(guān)系為：

當(dāng)研究枯水期時（），；

當(dāng)研究洪水流量時（），重現(xiàn)期為頻率的倒數(shù)；

例如，當(dāng)時，在洪水流量的計(jì)算中稱重現(xiàn)期為百年一遇。由此可見，重現(xiàn)期是統(tǒng)計(jì)學(xué)的概念。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)2、理論頻率曲線

許多研究者都認(rèn)為偏態(tài)分布更適合河川徑流的特征，其中最典型的是曲線。一般說，從無數(shù)條河川各個不同的徑流特征數(shù)字的研究中，運(yùn)用此類曲線獲得的豐富經(jīng)驗(yàn)證明它與經(jīng)驗(yàn)資料相當(dāng)符合，因此目前在實(shí)際計(jì)算工作中，該曲線得到普遍應(yīng)用。

但是必須指出：水文隨機(jī)變量服從何種分布，目前還沒有充分的論證。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)

曲線的計(jì)算式為：式中：—眾值出現(xiàn)的概率；—眾值至曲線起點(diǎn)的距離；—偏態(tài)半徑。其中：第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)變差系數(shù)：偏態(tài)系數(shù)：理論曲線通常用于解決經(jīng)驗(yàn)頻率曲線外延的問題。小概率第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)二、徑流量的表示方法

通常表示徑流的方法有以下幾種：1、流量

指單位時間內(nèi)通過某一斷面的水量()。通常用某時段內(nèi)平均流量表示，如：日平均、月平均、年平均和多年平均流量。2、徑流總量

指在一固定的時段（日、旬、月、年或多年）內(nèi)徑流某一斷面的總水量、（億立方）。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)3、徑流深度

指計(jì)算時段內(nèi)的徑流總量平均分布在出口斷面以上的流域上所得到的水層深度。式中：—

單位換算系數(shù)；—

流域面積。4、徑流模數(shù)

指單位面積上的平均流量式中：，為由（公升）的換算系數(shù)。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)5、模比系數(shù)

指某時段（年、月、旬、日）的徑流模數(shù)（或流量）與其多年平均數(shù)值之比6、徑流系數(shù)

指任何時段內(nèi)的徑流深度與同一時期內(nèi)降落在受水面上降水量之比第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)三、年徑流及其年內(nèi)分配

多年平均年徑流量是反映河川徑流量最重要的水文特征值之一，是水利工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)行的基本依據(jù)。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)

通常采用河川流域的水量平衡方程式來研究影響年徑流的因素，以年為時段的流域水量平衡方程式為式中：—流域的年徑流量；—流域的年降水量；—流域的年蒸發(fā)量；—時段始末的流域蓄水量的變化；—時段始末的流域之間的交換水量。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)

用以往長期實(shí)測年徑流系列來反映未來年徑流變化時，應(yīng)對實(shí)測年徑流系列進(jìn)行以下審查：可靠性審查：鑒定原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確程度和可靠程度；一致性審查：考慮人類活動對徑流量影響的修正；代表性審查：審查樣本資料的統(tǒng)計(jì)特征能否很好地反映總體的統(tǒng)計(jì)特征。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)四、在徑流資料不足的情況下，設(shè)計(jì)年徑流的計(jì)算

在水文計(jì)算工作中，常常會遇到實(shí)測資料短缺的情況，無法保證計(jì)算的精度和可靠性。因此，必須設(shè)法展延年、月徑流系列。

若本流域的下游測站（或相鄰流域的某一測站）掌握長期實(shí)測徑流資料，便可利用它作為參證站。1、徑流資料的展延方法設(shè)計(jì)站參證站流域第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)

將設(shè)計(jì)站與參證站同步的資料點(diǎn)繪成徑流相關(guān)點(diǎn)據(jù)，并定出兩站年徑流量的相關(guān)直線。相關(guān)系數(shù)：第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)

參證站的選擇依據(jù)：

參證站與設(shè)計(jì)站的年徑流應(yīng)具有同一成因的共同基礎(chǔ)；

參證站應(yīng)具有長期實(shí)測資料，有較好的代表性；

參證站與設(shè)計(jì)站之間有足夠長的一段同期觀測資料，以便建立兩者的相互關(guān)系。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)2、設(shè)計(jì)年徑流的計(jì)算

根據(jù)年徑流的長期實(shí)測資料（或展研資料），運(yùn)用頻率計(jì)算的方法，尋求其頻率曲線。計(jì)算步驟為：

對年徑流資料系列進(jìn)行合理性審查；

把年徑流量按遞減次序排列，用經(jīng)驗(yàn)頻率公式計(jì)算每個數(shù)值的經(jīng)驗(yàn)頻率，并作出經(jīng)驗(yàn)頻率曲線；

采用P-III曲線解決經(jīng)驗(yàn)頻率曲線外延的問題；

計(jì)算年徑流。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)例題1：在某河流下游修建水庫，該處流域面積為1200平方公里，具有1956-1959年和1964-1966年的實(shí)測徑流資料，需要延長該系列，以提供水庫水文設(shè)計(jì)依據(jù)。年分1952195319541955195619571958195919601961設(shè)計(jì)站15.412.525.07.00參證站8.7316.517.010.110.18.1015.04.676.617.74年分1962196319641965196619671968196919701971設(shè)計(jì)站40.412.03.76參證站8.1310.225.97.462.368.937.075.656.268.93實(shí)測年平均流量表第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)解：選擇該河流上游水庫作為參證站，該處流域面積為820平方公里，具有1952-1971年較長的實(shí)測徑流資料。兩站的各年的實(shí)測年平均流量系列如表。

進(jìn)行相關(guān)性分析。若符合要求，則將設(shè)計(jì)站與參證站同步的資料點(diǎn)繪成徑流相關(guān)點(diǎn)據(jù)，并定出兩站年徑流量的相關(guān)直線。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)

根據(jù)相關(guān)線即可求出該流域設(shè)計(jì)站缺測年份的年徑流，供水文水利設(shè)計(jì)時應(yīng)用。年分1952195319541955195619571958195919601961設(shè)計(jì)站13.625.727.415.815.412.525.07.0010.312.1參證站8.7316.517.010.110.18.1015.04.676.617.74年分1962196319641965196619671968196919701971設(shè)計(jì)站12.715.940.412.03.7613.911.08.829.7713.9參證站8.1310.225.97.462.368.937.075.656.268.93第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)例題2：在某河流上修建水庫，其壩址處22年的徑流系列如下表所示，試?yán)L制經(jīng)驗(yàn)頻率曲線，并求設(shè)計(jì)頻率為P=85%的年平均流量。年分19601961196219631964196519661967196819691970流量11313613410813492178145131105111年分19711972197319741975197619771978197919801981流量11713916219715992107169193127121第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)解：（1）計(jì)算徑流系列的年平均流量（2）計(jì)算平均流量的模比系數(shù)（3）計(jì)算經(jīng)驗(yàn)頻率（4）計(jì)算變差系數(shù)和偏態(tài)系數(shù)（5）計(jì)算理論頻率曲線第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)0.010.1125102050759095991.981.781.551.481.371.281.170.980.850.740.680.5827524821620619117816213611810394.580.6在理論頻率曲線查得P=85%的年平均流量為第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)2.3洪水分析與計(jì)算一、洪水成因及其客觀規(guī)律

我國河川的徑流量一般多集中在年內(nèi)一定的季節(jié)中，即所謂的“汛期”。由于有些年份的汛期水量過于集中，就可能形成洪水災(zāi)害。

洪水主要是由暴雨所形成。我國洪水的一般特征為：洪峰流量大，洪水總量也大，汛期時間長。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)對洪水研究的重要性為：（1）設(shè)計(jì)洪水的大小決定了水工建筑物的基本尺寸及其造價；（2）若設(shè)計(jì)洪水偏大，雖然水工建筑物安全，但投資過大并造成損失；過小，則可能招致水工建筑物被毀，而轉(zhuǎn)為生命攸關(guān)的安全問題；（3）在綜合利用水庫的調(diào)度中將會造成損失。若設(shè)計(jì)洪水偏大，會影響汛期的發(fā)電量；設(shè)計(jì)洪水偏小，則會影響防洪的安全。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)二、設(shè)計(jì)洪水

設(shè)計(jì)洪水是根據(jù)流域洪水形成的客觀規(guī)律，結(jié)合水利工程任務(wù)、規(guī)模和要求而擬訂的某一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪水。

當(dāng)這種洪水來臨時，既要確保大壩的安全，又要使其萬一失事情況下，不致遭受意想不到的損失。因此，在設(shè)計(jì)水工建筑物時，需要正確選擇某一洪水作為設(shè)計(jì)的依據(jù)。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)

在水文計(jì)算中，往往以洪水的重現(xiàn)期作為客觀標(biāo)準(zhǔn)，一般稱此重現(xiàn)期為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)的某一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪水稱為設(shè)計(jì)洪水。

實(shí)踐中具體采用哪一種頻率的洪水作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)和安全兩個原則考慮。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)三、設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算

設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算內(nèi)容包括，設(shè)計(jì)洪峰流量、設(shè)計(jì)洪水總量與設(shè)計(jì)洪水過程線三個部分。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算方法有：1、由徑流資料計(jì)算設(shè)計(jì)洪水：如果有長期的水文資料，可直接計(jì)算；2、由暴雨資料計(jì)算設(shè)計(jì)：當(dāng)缺少實(shí)測資料，而有雨量資料時，可采用暴雨資料推求；3、由水文氣象資料推求設(shè)計(jì)洪水：運(yùn)用水文氣象學(xué)理論，從洪水物理成因的觀點(diǎn)出發(fā)，推求流域的可能最大暴雨，然后再轉(zhuǎn)化為可能最大洪水。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)四、設(shè)計(jì)洪峰流量的計(jì)算

在觀測資料較充分的條件下，常通過頻率計(jì)算推求設(shè)計(jì)頻率的洪峰流量、其計(jì)算方法與年徑流量基本相同。以下僅就一些不同之處進(jìn)行說明。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)1、樣本選擇

在洪水資料選樣時,必須保證樣本的獨(dú)立性.由于每年有多次洪水,因而每年就有多個洪峰及洪量。一般在每年的洪水資料中，只選用一個最大的洪峰，這樣在年的實(shí)測徑流資料就選用了個每年最大的洪峰流量組成一個項(xiàng)系列作為頻率計(jì)算的樣本。這是目前廣泛采用的一種選樣法。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)2、特大洪水的處理要從有限的洪水實(shí)測資料中推求算出百年一遇、甚至千年一遇的洪水，就必然存在著資料代表性不夠和推求稀遇洪水之間的矛盾。解決這個矛盾有效的方法是通過調(diào)查歷史洪水和對特大洪水的處理來提高資料的代表性。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)3、洪水頻率計(jì)算在洪水頻率計(jì)算中充分考慮歷史特大洪水,使計(jì)算的設(shè)計(jì)洪水成果具有相對穩(wěn)定性。由于特大洪水值不能與觀測系列中的其它值同等看待。因此其均值和變差系數(shù)的計(jì)算方法也有所不同。在進(jìn)行洪水頻率計(jì)算時，是否考慮對歷史特大洪水的處理,其結(jié)果有較大區(qū)別。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)例如：某水電站在1995年進(jìn)行規(guī)劃時，根據(jù)18年的實(shí)測資料計(jì)算出千年一遇的洪峰流量為然而1996年發(fā)生了洪峰流量為的特大洪水，將此作為特大洪水處理，計(jì)算出千年一遇的洪峰流量為若再加入調(diào)查的歷史特大洪水進(jìn)行頻率計(jì)算，得到千年一遇的洪峰流量為比增加了56%；比增加了80%；第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)設(shè)有年實(shí)測的洪峰流量資料如圖。同時，在年實(shí)測資料以外有一次歷史洪水。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)假定缺測的年中洪水均值與現(xiàn)有的年實(shí)測資料的均值相等，則除去歷史洪水以外的年中，全部洪峰流量的總和為：則包括歷史洪水在內(nèi)的年洪峰流量均值為：第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)同樣假定缺測的年中洪水均方差與現(xiàn)有的年實(shí)測資料的均方差相等，即則除去最大值的年中洪水離均差平方的總和為第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)故包括最大值在內(nèi)的變差系數(shù)為式中：為歷史特大洪水的模比系數(shù)；

為年實(shí)測流量的模比系數(shù)。由此可得修正后的理論頻率曲線，以推求稀遇洪水。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)五、設(shè)計(jì)洪量的計(jì)算設(shè)計(jì)洪量的計(jì)算方法與設(shè)計(jì)洪峰流量的計(jì)算方法大體相同。其中：

各年的最大洪峰流量資料可從實(shí)測資料中查??；

各年的最大洪峰流量可利用水文年鑒上該年的洪水要素摘錄表統(tǒng)計(jì)選擇；

每年各種歷時洪量的選擇也是用年最大值法。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)

計(jì)算之前，首先要決定控制時段（即洪水的歷時）。例如：

若洪水歷時為一天，則從洪水資料中找出最大洪水過程線24小時所包圍的面積，即為24小時的洪水總量。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)六、設(shè)計(jì)洪水過程線的推求

在水利水電工程的實(shí)際中，往往不僅要知道洪峰和洪量，還需要獲取設(shè)計(jì)洪水過程線，以次來合理擬訂水工建筑物的規(guī)模尺寸，使工程本身和下游地區(qū)達(dá)到預(yù)定的防洪標(biāo)準(zhǔn)。

在有實(shí)測洪水流量資料的情況下，常采用典型洪水過程線放大的方法來擬訂設(shè)計(jì)洪水過程線。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)1、典型洪水過程線的選擇原則

選擇峰高、量大的洪水過程線，且比較接近于設(shè)計(jì)條件下的稀遇洪水；

如:選擇峰形集中、主峰靠后的過程；在較大流域內(nèi)需考慮洪水組合與遭遇對水庫作用最不利的情況。

選擇較惡劣情況下的洪水類型；第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)2、擬定設(shè)計(jì)洪水過程線的同倍比放大法

以放大倍比乘典型洪水過程線的各縱坐標(biāo)，便得到設(shè)計(jì)洪水過程線。式中：為設(shè)計(jì)洪水過程線；為典型洪水過程線；為放大倍比。第二章河川徑流與水文過程水電能源學(xué)式中：為設(shè)計(jì)洪水的洪量；為典型洪水的洪量。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)第三章

水利水能計(jì)算

3.1概述一、水利計(jì)算

水利計(jì)算的任務(wù)：從整體上提出規(guī)劃，并對水資源進(jìn)行合理的運(yùn)用和控制。水利水能計(jì)算包括有水利計(jì)算和水能計(jì)算兩個部分，其中：第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

水利計(jì)算的內(nèi)容包括：對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)（興利調(diào)節(jié)）、洪水調(diào)節(jié)（防洪控制）、回水（動庫容）和洪水演進(jìn)（水庫下游斷面洪水過程）等計(jì)算。

水利計(jì)算的參數(shù)包括：求出設(shè)計(jì)保證率、水庫調(diào)節(jié)流量和有效庫容的關(guān)系，確定各時段的調(diào)節(jié)流量、水庫蓄水量、水庫上下游水位等。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)二、水能計(jì)算

在水利計(jì)算的基礎(chǔ)上，針對水電站的設(shè)計(jì)和運(yùn)行，計(jì)算出水電站的保證出力、多年平均發(fā)電量等。其中：水電站的保證出力是指符合設(shè)計(jì)保證率要求的某一枯水時期的平均出力。它是確定水電站在電力系統(tǒng)中能可靠承擔(dān)負(fù)荷的能量額及水電站本身裝機(jī)規(guī)模的依據(jù)之一。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)3.2水庫調(diào)節(jié)性能的分類1、按水庫調(diào)節(jié)周期的長短分類一、水庫調(diào)節(jié)性能的三種分類方法

分為日調(diào)節(jié)、周調(diào)節(jié)、年調(diào)節(jié)（包括不完全年調(diào)節(jié)和季調(diào)節(jié)）和多年調(diào)節(jié)水庫。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)（1）日調(diào)節(jié)水庫

水庫庫容較小，僅能將一晝夜的來水按照用水及用電要求進(jìn)行徑流重新分配。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)（2）年調(diào)節(jié)水庫

在一年中重新分配河流的水量，即把一年中洪水期多余水量存在水庫中，供枯水期使用。水庫的調(diào)節(jié)期為一年。蓄水棄水供水第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)2、按水庫的任務(wù)分類

分為單目標(biāo)水庫和多目標(biāo)水庫：

只能滿足一個用水部門用水要求的水庫稱為單目標(biāo)水庫；

能同時滿足兩個以上部門用水要求的水庫稱為多目標(biāo)水庫。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)3、按水庫的作用分類

分為單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)水庫、聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)水庫和反調(diào)節(jié)水庫：

單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)水庫：指沒有其它水庫配合運(yùn)用的水庫；

聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)水庫：指河流上下游或干支流有兩個以上的水庫聯(lián)合運(yùn)行；

反調(diào)節(jié)水庫：指當(dāng)水庫調(diào)節(jié)方式不能同時滿足兩個用水部門要求時，需在該水庫的下游另建水庫，以滿足不同用水部門用水方式的矛盾。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)二、水庫調(diào)節(jié)性能的判斷

水庫為了實(shí)現(xiàn)某種調(diào)節(jié)任務(wù)，必須具有適當(dāng)?shù)乃畮烊莘e。一般根據(jù)水庫的庫容系數(shù)和調(diào)節(jié)系數(shù)來判斷水庫的調(diào)節(jié)性能。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)1、庫容系數(shù)

指水庫有效庫容與入庫多年平均年水量之比。庫容系數(shù)愈大，則水庫的調(diào)節(jié)性能愈好。庫容系數(shù)調(diào)節(jié)性能2-3%日調(diào)節(jié)5-25%季調(diào)節(jié)、不完全年調(diào)節(jié)、年調(diào)節(jié)30-50%多年調(diào)節(jié)第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)2、調(diào)節(jié)系數(shù)

指水庫在設(shè)計(jì)保證率條件下調(diào)節(jié)流量與壩址處多年平均流量之比。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)一、水庫的特性曲線1、水庫面積曲線3.3水庫及其特性

指水庫水位與水庫面積之間的關(guān)系曲線。水庫面積系指某一高程的等高線和壩軸線所包圍的面積。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)2、水庫容積曲線

指水庫水位與水庫容積之間的關(guān)系曲線。水庫容積曲線是由水庫面積曲線推算而來的：式中：第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)3、考慮動庫容的水庫容積曲線

當(dāng)水庫中水的流速較大時，壩前回水所形成的附加容積占靜庫容的比重較大，就要考慮因回水形成的附加庫容，即動庫容。動庫容有效庫容死庫容庫水位第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)二、水庫的特性水位及其相應(yīng)的庫容

確定水庫的特征水位及相應(yīng)庫容是水電工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)的主要任務(wù)之一。

例如，三峽水庫正常蓄水位為175m；防洪限制水位為145m；防洪庫容為221.5億m3；枯水期消落最低水位（死水位）為155m；最高水位為182m；壩頂高程為185m。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

水庫的主要特征值如圖所示：保壩洪水位設(shè)計(jì)防洪水位防洪高水位正常蓄水位防洪限制水位死水位死庫容消落深度興利庫容防洪庫容調(diào)洪庫容總庫容動庫容第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)1、死水位和死庫容：水庫在正常運(yùn)用的情況下，允許水位消落到的最低位置為死水位，這個水位以下的庫容為死庫容。2、正常蓄水位和興利庫容：水庫在正常運(yùn)用情況下，為滿足設(shè)計(jì)的興利要求所蓄到的高水位，該水位與死水位之間的庫容為興利庫容。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)3、防洪限制水位：水庫在汛期來臨以前和汛期中允許興利蓄水的上限水位。它可根據(jù)防洪要求和洪水特性，在汛期不同時段分期擬定。4、設(shè)計(jì)洪水位和攔洪庫容：當(dāng)大壩遇到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪水時，允許水庫達(dá)到的最高水位稱為設(shè)計(jì)洪水位，該水位與防洪限制水位間的庫容為攔洪庫容。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)5、防洪高水位和防洪庫容：當(dāng)水庫擔(dān)負(fù)下游防洪任務(wù)時，遇到防護(hù)對象設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水時，允許水庫達(dá)到的最高水位稱為防洪高水位，該水位與防洪限制水位間的庫容為防洪庫容。6、保壩洪水位和調(diào)洪庫容：當(dāng)遇到大壩校核標(biāo)準(zhǔn)的洪水時，允許水庫達(dá)到的最高水位稱為保壩洪水位，該水位與防洪限制水位間的庫容為調(diào)洪庫容。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)三、水庫的水量損失

水庫的水量損失包括水庫的蒸發(fā)損失、水庫的滲漏損失和結(jié)冰損失。1、水庫的蒸發(fā)損失

水庫建成并蓄水后，是流域的水面面積增大，而陸地面積減少，改變量為。由于水面蒸發(fā)比陸地蒸發(fā)大，所以在計(jì)算水面蒸發(fā)時必須從水面蒸發(fā)中減去原先的地面蒸發(fā)量。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)2、水庫的滲漏損失

滲漏損失的水量包括：（1）通過壩基及繞過壩址兩端，滲漏至下游；（3）通過河床滲入到透水層。（2）通過壩身的滲漏；3、結(jié)冰損失

由于結(jié)冰而消耗的水量，只是暫時變更水的狀態(tài)，一時不能利用，實(shí)際上并未從水庫中流走。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)3.4徑流調(diào)節(jié)計(jì)算的原理和方法一、概述

徑流調(diào)節(jié)計(jì)算的方法分為時歷法和數(shù)理統(tǒng)計(jì)法，其中：

水庫調(diào)節(jié)計(jì)算的任務(wù)是研究入庫天然徑流、水庫調(diào)節(jié)流量（興利流量）和水庫蓄水之間的關(guān)系。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

時歷法是直接根據(jù)原始水文資料的歷年入庫徑流過程進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算，可得出調(diào)節(jié)流量、水庫水位、蓄水量、棄水量等，計(jì)算結(jié)果能明顯地反映出水庫的運(yùn)用過程；

對于重要的水利工程，必須同時用上述兩種方法進(jìn)行相互驗(yàn)證。

數(shù)理統(tǒng)計(jì)法是根據(jù)水文資料的統(tǒng)計(jì)特性，以數(shù)理統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)的調(diào)節(jié)計(jì)算，這種方法具有概括性，故適合于方案較多的初步計(jì)算。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)二、時歷法的基本原理

水量平衡方程式：式中：為在時段內(nèi)的入庫流量；為在時段內(nèi)的出庫流量；為在時段內(nèi)的庫容變化。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

通常在水量平衡方程式中以流量關(guān)系來表示，并考慮水庫中的水量損失：式中：為天然入庫流量（）；為調(diào)節(jié)流量（）；為取用或存入水庫的平均流量（）；為水庫水量損失（）。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

在水庫水量平衡方程式中，天然入庫流量（設(shè)計(jì)年的入庫流量）總是已知的。因此，調(diào)節(jié)計(jì)算要解決的問題是：

根據(jù)已知的調(diào)節(jié)流量值決定所需的水庫有效容積值；或者根據(jù)已知的水庫容積值決定調(diào)節(jié)流量。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)三、時歷法的列表計(jì)算

當(dāng)天然來水過程和水庫調(diào)節(jié)流量已知時，根據(jù)水量平衡方程式對供水期逐時段進(jìn)行水庫的水量平衡運(yùn)算，然后有分析地依次累加供水期的不足水量，即可求得水庫的有效（興利）庫容，全部計(jì)算可用列表的方式進(jìn)行。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)例題：設(shè)流域斷面的設(shè)計(jì)枯水年平均流量等于各月的用水量（）月份⊿V天然流量Qt(m3/s)調(diào)節(jié)流量Qp(m3/s)Qt-Qp(m3/s)⊿V(106m3)棄水量(106m3)存水量(106m3)526320063166016667632005631480176147079282007281910191014708732200532140014001470946520026569669614701024120041108108（Σ=4479）14701127220072189（Σ=5949）0147012126200-74-19501275190200-110-2890986279.8200-120.2-3160670375.6200-124.4-3270343469.6200-130.4-343（Σ=1470）00第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

表中第5欄為各時段水庫中的水量變化，它等于第4欄數(shù)字與時段的乘積；將表中連續(xù)有余水月份（5-11月）的余水量累加得;

同時，缺水月份（12，1-4）的缺水量的累加值為。分析這一欄的數(shù)據(jù)可知，為了保證所需要的調(diào)節(jié)流量值，需要水庫的調(diào)節(jié)庫容為1470。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

表中第7欄的水庫存水量是這樣推算的：先要找出水庫供水和蓄水的起止時刻。供水期從12月初開始，到4月末水庫放空結(jié)束。因此，蓄水期從5月初開始算起。

棄水期的6月到10月的棄水量為第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

當(dāng)水庫在調(diào)節(jié)周期（一年）內(nèi)只有一次連續(xù)供、蓄水的情況，稱為水庫的一次運(yùn)用。

水庫在調(diào)節(jié)周期內(nèi)充滿一回、泄空一回。在此情況下，就是水庫的有效庫容。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

當(dāng)水庫在一個調(diào)節(jié)周期內(nèi)連續(xù)供、蓄水的情況有二次（或多次），稱為水庫的二次（或多次）運(yùn)用。

在此情況下，為水庫的不足水量；為水庫的多余水量。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

當(dāng)時，水庫的調(diào)節(jié)庫容為和中的大者；當(dāng)，時，為了滿足調(diào)節(jié)流量的要求，就必須事先在水庫中多儲蓄的水量。因此，水庫的調(diào)節(jié)庫容為。

上述分析原則也適用于更為復(fù)雜的多次運(yùn)用情況。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

水庫防洪設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括為確保本身安全的設(shè)計(jì)、較核洪水的調(diào)洪計(jì)算和為水庫下游防護(hù)對象防洪標(biāo)準(zhǔn)的防洪計(jì)算洪水調(diào)節(jié)計(jì)算一般都是在防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一定的情況下，針對擬訂方案進(jìn)行的。3.5洪水調(diào)節(jié)計(jì)算一、概述第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

起始調(diào)洪水位（防洪限制水位）；

在進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計(jì)算時，首先擬定若干方案。擬定方案的因素包括：

水庫防洪運(yùn)用方式（上、下游防洪與水工建筑物防洪）；

瀉洪建筑物型式和規(guī)模（泄洪方式及泄洪能力）。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

通過各種方案計(jì)算所求得的出庫洪水流量和水位過程線，并確定與各種洪水標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的防洪庫容和洪水位，然后可對每一方案進(jìn)行防洪效益和投資計(jì)算，以便進(jìn)行綜合分析和比較，選取最優(yōu)方案，為決定水庫的有關(guān)參數(shù)和瀉洪建筑物型式、尺寸提供依據(jù)。

洪水調(diào)節(jié)計(jì)算的基本任務(wù)是：第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

洪水進(jìn)入水庫后形成的洪水波運(yùn)動，在一般情況下屬不恒定流狀態(tài)，其特點(diǎn)是庫區(qū)各斷面的水力要素（流速、流量等）都是隨時間變化的，常用圣維南方程組來表示：二、調(diào)洪演算的基本原理（1）連續(xù)方程（水量平衡方程式）（2）動力方程式第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

以上方程組很難得出精確的分析解，一般是采用忽略方程式中次要因素，用簡化了的近似解。水庫調(diào)洪計(jì)算普遍采用瞬態(tài)法，這種方法的物理概念較明確，但在計(jì)算中需作較大的簡化。式中：為過水?dāng)嗝婷娣e；為流量；為沿水流方向的距離；為時間；為水位；為斷面的平均流速；為水力半徑；為系數(shù)；為重力加速度；第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)（1）在一般的水庫調(diào)洪計(jì)算中，只考慮連續(xù)方程式，把水庫水面當(dāng)成是水平的，即水庫庫容與水庫水位成函數(shù)關(guān)系，忽略動力方程對調(diào)洪的影響，因而比較簡單，并能獲得較滿意的結(jié)果。

水庫調(diào)洪計(jì)算的方法有如下三種：（2）在進(jìn)行水庫調(diào)洪計(jì)算時，認(rèn)為水庫實(shí)際水面與水平面之間的庫容（即動庫容）也參與調(diào)洪，這樣就使計(jì)算工作量增大，但計(jì)算成果較第一種方法要更接近實(shí)際。（3）對于多沙河流中的調(diào)洪計(jì)算，需考慮泥沙沖淤的因素才能得到較滿意的結(jié)果。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)把連續(xù)方程寫成以下有限差的水量平衡方程式：

以下介紹第一種調(diào)洪計(jì)算的方法:式中：為選用的計(jì)算時段；為計(jì)算時段始末的入庫洪水流量；為計(jì)算時段始末的出庫洪水流量；為計(jì)算時段始末水庫的蓄水量。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

在上式中，由于入庫洪水過程線是已知的，故對于任一時段初而言，時段初的庫水位及其相應(yīng)的蓄水量以及，，都是已知的。時段末的和是未知數(shù)，一個方程中有兩個未知數(shù)是不能獨(dú)立求解的。設(shè)水庫下瀉流量與蓄水量之間的關(guān)系為：第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

上述關(guān)系與瀉洪建筑物的型式和尺寸有關(guān)：（1）當(dāng)瀉洪建筑物為溢洪道時，下瀉流量的計(jì)算式為式中：為非淹沒自由溢流時的

檻頂水頭；為溢洪道寬度；為流量系數(shù)。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)（2）當(dāng)瀉洪建筑物為隧道式孔口，下瀉流量的計(jì)算式為式中：為泄洪底孔的中心水頭；為底孔斷面積；為流量系數(shù)，由試驗(yàn)取得。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

對于不同的瀉洪建筑物，上述下瀉流量的計(jì)算式還有其它形式。一般可概括為下瀉流量和水庫蓄水量（或?yàn)a流水頭）的關(guān)系式：第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

水庫調(diào)洪演算實(shí)際上就是求解水量平衡方程式和下瀉流量方程式:

即可得到下瀉流量過程線，從而可以得出最大下瀉流量及其相應(yīng)的調(diào)洪庫容。這就是水庫調(diào)洪計(jì)算的基本原理。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)三、調(diào)洪計(jì)算的方法（1）將入庫流量過程線（即設(shè)計(jì)洪水過程線）分成若干時段，其時段的長短取決于入庫過程線漲率的大小，使時段內(nèi)的入庫流量過程線近似于直線為原則。在某些情況下，時段可不相等；

根據(jù)調(diào)洪計(jì)算的原理，水庫調(diào)洪計(jì)算所采用的方法有列表法、圖解法和圖解分析法等。

列表法計(jì)算的步驟為：第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

第一時段內(nèi)的出流總量為

第一時段內(nèi)的入流總量為（3）計(jì)算第一時段內(nèi)的入流總量及出流總量，其差值即為本時段內(nèi)水庫蓄水量的增值。

此時段內(nèi)水庫蓄水量的變化值為（2）假定第一時段末的出庫流量；第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)（5）根據(jù)查水位—庫容曲線，得第一時段末的水庫水位；（4）將加上第一時段初水庫的蓄水量，得第一時段末水庫的蓄水量（6）以查水位瀉流關(guān)系曲線得到出流。若與第（2）項(xiàng)假定的出流相符，則試算結(jié)束；否則需再假定重復(fù)上述步驟試算，直到符合為止；第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

試算法精度較高，工作量也大，通常在詳細(xì)計(jì)算時采用。（7）第一時段末的出流量即為第二時段初的出流量。依此類推，就可以求出整個出流過程線。顯然，這樣試算的結(jié)果實(shí)際上已經(jīng)滿足了水量平衡方程式和水位瀉量方程式。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

同一壩前水位，庫區(qū)流量愈大，所形成的回水面愈高，則動庫容愈大；四、考慮動庫容的調(diào)洪計(jì)算方法１、動庫容的主要性質(zhì)

水庫動庫容的大小主要由庫區(qū)流量與壩前水位所決定。其一般特性為：

同一庫區(qū)流量，壩前水位愈高，回水水面愈平，則動庫容愈小；由于回水水面愈靠近水庫末端愈高，因此動庫容主要集中在回水尾部。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)2、計(jì)算方法

水庫調(diào)洪演算一般以庫區(qū)水面為平面的靜庫容作為計(jì)算依據(jù),故以上介紹的調(diào)洪計(jì)算是在靜庫容曲線的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。

當(dāng)壩前水位不高及分布在庫尾的動庫容所占比例較大時，就必須以動庫容曲線為基礎(chǔ)進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，即把曲線換算為曲線。該曲線可根據(jù)擬訂的洪水建筑物型式、尺寸和動庫容曲線來制作。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

將水量平衡方程式改寫為則曲線可用下列關(guān)系來繪制

逐時段聯(lián)解上述兩式，可求得各時段下泄流量過程線。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)五、洪水演進(jìn)計(jì)算

河槽洪水演算是利用河段中的水量平衡關(guān)系把上游斷面洪水過程線演算成下游斷面的洪水過程線:

洪水演進(jìn)計(jì)算的方法甚多，現(xiàn)僅介紹其中的馬斯京干法（或稱為示儲流量法）。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

示儲流量法的基本思想是，將河段的槽蓄量視作兩部分組成：

反映穩(wěn)定流作用的棱柱體槽蓄量；

反映不穩(wěn)定流作用的楔形體槽蓄量。楔蓄體槽蓄體第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)其中，則是入流和出流的函數(shù)

該方法引用“示儲流量”（反映槽蓄量大小的一種流量）與河段槽蓄量成單一線性關(guān)系：

嚴(yán)格地說，要使示儲流量與槽蓄量成單一線性關(guān)系，只有在下的水流形成穩(wěn)定流時的流量才能滿足這一關(guān)系。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

對每個河段來說，與是常數(shù)，不隨洪水特性而變（為楔蓄形狀系數(shù)）。

馬斯京干法認(rèn)為與、之間的函數(shù)關(guān)系是線性的，即：故：或：第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)式中：為示儲流量關(guān)系曲線的坡度。

馬斯京干槽蓄曲線方程式為：

在時段的始末，上式為：第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

將上式與水量平衡方程式聯(lián)立求解得：第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

對于每一個河段，只要選定值及值后,則可求得系數(shù)、及,代入上式就能根據(jù)上斷面過程及下斷面起始流量計(jì)算出下斷面的流量過程。

根據(jù)、與的定義，可以證明：

該式可供推求系數(shù)時校核用。

，值的確定一般采用試算法：因?yàn)榈倪x定是槽蓄量曲線成單一直線的條件。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

假定各種不同的值作為這次洪水的關(guān)系線：

若為直線，則值的假定正確；否則不對。關(guān)系線的坡度即為。

取多次洪水過程（實(shí)測的水文資料）作相同的分析，就可確定河段的，值。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

3.6設(shè)計(jì)保證率和設(shè)計(jì)代表期的選擇一、水電站的設(shè)計(jì)保證率

水電站的設(shè)計(jì)保證率是指水電站正常工作不受破壞的機(jī)率。

水電站正常工作的破壞，不僅可能由于枯水期水量不足而引起，而且可能由于洪水期水頭減少而發(fā)生。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)1、年保證率

指多年期間水電站正常工作年數(shù)占運(yùn)行總數(shù)的百分比：第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)2、歷時保證率

指多年期間水電站正常工作的歷時占運(yùn)行總歷時的百分比：

年保證率或歷時保證率的采用，視用水部門的特性、水庫調(diào)節(jié)性能及計(jì)算要求等因素而定。一般年（或多年）調(diào)節(jié)水庫采用年保證率，而日調(diào)節(jié)或徑流式水電站采用歷時保證率。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)二、水電站設(shè)計(jì)代表年及設(shè)計(jì)代表期的選擇

在水電站的設(shè)計(jì)中采用長系列的水文資料進(jìn)行水能調(diào)節(jié)計(jì)算，可以獲得比較精確的結(jié)果，但計(jì)算工作量很大，尤其在進(jìn)行多方案比較時工作量就更大，故在實(shí)際工作中常采用簡化方法，即從水文資料中選一些代表年份或代表期進(jìn)行計(jì)算。

選取與設(shè)計(jì)枯水年相應(yīng)的來水較豐年，即第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)1、水電站設(shè)計(jì)代表年的選擇

對無調(diào)節(jié)、日調(diào)節(jié)或年調(diào)節(jié)水電站，一般選用三個代表年份進(jìn)行計(jì)算。這些年份稱為設(shè)計(jì)代表年，其中包括枯水年、平水年和豐水年。其中：

選取長系列徑流資料中保證率與設(shè)計(jì)保證率一致的年份作為枯水年；

選取保證率約為50%的年份作為平水年；的年份作為豐水年。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

設(shè)計(jì)枯水年的選擇方法有以下幾種：（1）按年水量選擇設(shè)計(jì)枯水年

根據(jù)長系列年徑流資料，計(jì)算并繪制年水量保證率曲線。根據(jù)水電站設(shè)計(jì)保證率在曲線上查得，然后在徑流系列中找出與相近的一年作為設(shè)計(jì)枯水年。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)（2）按調(diào)節(jié)流量選擇設(shè)計(jì)枯水年

根據(jù)某一可能的調(diào)節(jié)庫容方案，利用此方案進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算，求出逐年的調(diào)節(jié)流量值，其中，為計(jì)算的年數(shù)。在此基礎(chǔ)上，計(jì)算并繪制出調(diào)節(jié)流量保證率曲線。選擇等于或接近于水電站設(shè)計(jì)保證率的年份作為設(shè)計(jì)枯水年。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)（3）按出力選擇設(shè)計(jì)枯水年

計(jì)算年供水期的平均出力,求出其保證率曲線，選擇其保證率等于或接近于設(shè)計(jì)保證率的年份作為設(shè)計(jì)枯水年。

應(yīng)當(dāng)指出，水電站的出力取決于年水量的大小、水量年內(nèi)分配對調(diào)節(jié)流量的影響和對水頭的影響這三個因素。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

上述三種方法的比較：

按水量選年法沒有考慮徑流年內(nèi)分配和水頭特性，而只考慮了水量因素。因此枯水期可能不滿足設(shè)計(jì)保證率的要求。這種方法只適用于初步計(jì)算；

按調(diào)節(jié)流量選年法除考慮了年水量的因素外，進(jìn)一步考慮了調(diào)節(jié)流量因素；

按出力選擇設(shè)計(jì)枯水年則全面考慮了所有因素計(jì)算成果的精度高。但計(jì)算工作量大。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)三、水電站設(shè)計(jì)代表期的選擇

對多年調(diào)節(jié)水電站則需選擇包括若干年的系列，即代表期進(jìn)行計(jì)算。代表期的選擇需滿足下列條件：

設(shè)計(jì)代表期的平均流量應(yīng)與多年平均流量接近；

在設(shè)計(jì)代表期內(nèi)應(yīng)有一個或幾個完整的調(diào)節(jié)周期。

設(shè)計(jì)代表期必須包括各種典型的年份（如豐水年、平水年和枯水年）；

設(shè)計(jì)代表期年水量的離勢系數(shù)應(yīng)與長系列的離勢系數(shù)接近；第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)3.7水電站的水能計(jì)算一、水能計(jì)算的基本原理

通過徑流調(diào)節(jié)計(jì)算，可以確定出水電站調(diào)度期內(nèi)各時段的調(diào)節(jié)流量、水庫的蓄水量、棄水量和水庫水位等。

但這些計(jì)算結(jié)果還不能滿足水電站設(shè)計(jì)與運(yùn)行的要求，還需進(jìn)行水電站的出力和發(fā)電量等水能指標(biāo)的計(jì)算。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

水電站的出力按下式計(jì)算由上式可計(jì)算出任何時期內(nèi)的發(fā)電量

在實(shí)際計(jì)算中采用離散求和代替上式第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

年調(diào)節(jié)水電站的任務(wù)是將一年內(nèi)的水量通過水庫重新分配，以滿足各用水部門的要求。

與徑流調(diào)節(jié)計(jì)算類似，水能計(jì)算方法有時歷法和數(shù)理統(tǒng)計(jì)法兩大類。以下將介紹時歷法，并針對年調(diào)節(jié)水電站進(jìn)行水能計(jì)算。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

采用時歷法進(jìn)行水能計(jì)算時，又分為等發(fā)電流量調(diào)節(jié)計(jì)算法和等出力調(diào)節(jié)計(jì)算法兩種：

等發(fā)電流量調(diào)節(jié)計(jì)算法假定調(diào)節(jié)流量和水頭在計(jì)算出力時互不影響，計(jì)算簡單，可用于初步計(jì)算；

等出力調(diào)節(jié)計(jì)算法考慮了調(diào)節(jié)流量、水頭與出力三者的相互影響，可用于較詳細(xì)的計(jì)算。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)二、保證出力計(jì)算

年調(diào)節(jié)水電站的保證出力是指水電站在供水期的平均出力。以下采用時歷法的等流量計(jì)算調(diào)節(jié)進(jìn)行計(jì)算。

這種計(jì)算是在正常蓄水位和死水位已經(jīng)選定（即已知興利庫容）的情況下進(jìn)行的，要求計(jì)算出水電站的出力和發(fā)電量。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)例：按等流量調(diào)節(jié)的水能計(jì)算。且已知：

設(shè)計(jì)枯水年的徑流量見下表；

興利庫容（）；

試計(jì)算各月水電站的出力和發(fā)電量，在此基礎(chǔ)上求得水電站的保證出力。解：等流量調(diào)節(jié)的水能計(jì)算如下表:

死水位（）；

死庫容（）；第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)時段徑流量調(diào)節(jié)流量庫容庫水位平均庫水位下游水位水頭水電站出力月Q⊿tQp⊿tVZ上ZZ下HN32.262.263.5057.057.0041.415.6024743.272.603.5057.057.6541.516.1529454.622.604.1758.360.0041.518.5033667.912.606.1961.765.6541.524.3544271.461.4611.570.070.0041.029.0029780.381.4511.570.069.1041.028.1028590.161.4510.4368.267.3541.026.35267100.211.459.1466.565.5041.024.50249110.441.457.9064.563.7541.022.75231120.241.456.8963.062.0041.021.0021310.221.455.6861.059.9041.018.9019220.471.454.4558.857.9041.016.901723.5057.0合計(jì)21.643225蓄水期供水期第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

第2攔為設(shè)計(jì)枯水年的各月徑流量（)；根據(jù)分析確定蓄水期為4-6月份；供水期為8-12及1，2月份；其余為不供不蓄期（3和7月份）。

蓄水期的調(diào)節(jié)流量：

供水期的調(diào)節(jié)流量：第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

第5攔為水庫庫水位，由查水庫水位容積曲線即得；

第6攔為水庫平均庫水位，由式計(jì)算；

第7攔為下游水位，可根據(jù)調(diào)節(jié)流量查下游水位流量曲線得到；

第4攔為水庫庫容。要求在供水期末（即2月末）放空水庫；3月初由死庫容開始逐時段進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算，月初水位為，月末水位為，計(jì)算公式為第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)

第8攔為水電站水頭（未考慮水頭損失），由下式計(jì)算：

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，供水期8月到次年2月的平均出力就是該水電站的保證出力

第9攔為水電站月平均出力，由下式計(jì)算：第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)三、多年平均發(fā)電量計(jì)算

多年平均發(fā)電量是指水電站在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)所發(fā)出的電量的年平均值。它是水電站的一個重要的動能指標(biāo)，可以闡明水電站的效益，其計(jì)算方法分長系列法和代表年法。第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)1、長系列計(jì)算法

為精確計(jì)算多年平均發(fā)電量，需要對長系列的徑流資料逐年逐月列表進(jìn)行水能調(diào)節(jié)計(jì)算。計(jì)算方法和格式如下表所示：固定出力N(KW)水頭H(m)發(fā)電流量Q(m3/s)下游水位Zx(m)庫水位Zs(m)蓄水量V(m3/s*M)

蓄水期和供水期均采用等流量調(diào)節(jié)，每年的發(fā)電量可按下式計(jì)算;

式中：730為月平均小時數(shù);第三章水利水能計(jì)算水電能源學(xué)2、代表年計(jì)算法

多年平均發(fā)電量的計(jì)算可以采用簡化的方法。一般取豐、平、枯三個代表年進(jìn)行計(jì)算，即可求得三個代表年的年發(fā)電量平均值。有時也采用平水年作為代表年，即選取年水量接近保證率50%水量的年份來計(jì)算發(fā)電量。

代表年法簡便、工作量小，但計(jì)算精度差，僅適用于初步設(shè)計(jì)時采用。第四章水電站主要參數(shù)的選擇水電能源學(xué)第四章

水電站主要參數(shù)的選擇4.1引言

水電站的主要參數(shù)包括水電站的裝機(jī)容量、正常蓄水位和死水位等。這些參數(shù)直接關(guān)系到資金的有效使用和水能資源的合理開發(fā)問題，也涉及到近期利益和長遠(yuǎn)利益結(jié)合問題。第四章水電站主要參數(shù)的選擇水電能源學(xué)

水電站的裝機(jī)容量選擇是水電站設(shè)計(jì)中的一個重要組成部分。從水電站的設(shè)計(jì)程序來講，在首先選定正常蓄水位與死水位的情況下，再通過詳細(xì)的裝機(jī)容量經(jīng)濟(jì)論證。

影響裝機(jī)容量的因素很多，它直接與河流的自然特性及電力系統(tǒng)的特性有關(guān)。第四章水電站主要參數(shù)的選擇水電能源學(xué)

例如，三峽工程的正常蓄水位175m；汛期防洪限制水位145m；枯水期消落最低水位155m；大壩頂高程185m；最大壩高181m；壩頂總長2309m。

三峽水電站有兩座壩后式廠房和一個地下廠房：左岸廠房裝機(jī)14臺；右岸廠房裝機(jī)12臺；右岸地下廠房裝機(jī)6臺；共裝機(jī)32臺。每臺機(jī)組容量70，總裝機(jī)容量2240萬千瓦。第四章水電站主要參數(shù)的選擇水電能源學(xué)1993年國務(wù)院批準(zhǔn)的三峽工程初步設(shè)計(jì)概算為：三峽樞紐工程投資500.9億元，水庫移民安置和淹沒處理495億元。這個數(shù)字是按當(dāng)年5月末的價格水平計(jì)算出來的，稱之為靜態(tài)投資。

由于工程和移民是逐步進(jìn)行的（1993?2009年，共18年），投資也是分年投入。因此，工程的實(shí)際投資要考慮物價上漲因素和貸款利息。三峽工程的動態(tài)投資為2039億元人民幣。第四章水電站主要參數(shù)的選擇水電能源學(xué)一、電力系統(tǒng)負(fù)荷圖1、日負(fù)荷圖

日負(fù)荷圖表示電力系統(tǒng)負(fù)荷在一個晝夜的變化情況。日負(fù)荷圖上的低谷和高峰及其變化幅度，視系統(tǒng)中用戶的組成而異。第四章水電站主要參數(shù)的選擇水電能源學(xué)

反映日負(fù)荷圖特性的三個特征值是：最大負(fù)荷、平均負(fù)荷和最小負(fù)荷。

根據(jù)這三個特征值，可以把日負(fù)荷圖分為三個區(qū)域：基荷、峰荷和腰荷。負(fù)荷時間（h）峰荷腰荷基荷06122418最大負(fù)荷平均負(fù)荷最小負(fù)荷第四章水電站主要參數(shù)的選擇水電能源學(xué)2、電量累積曲線

在水能設(shè)計(jì)計(jì)算中，為了直接在日負(fù)荷圖上確定出水電站的合理工作位置，經(jīng)常采用電量累積曲線作為輔助曲線，它表示日負(fù)荷圖上負(fù)荷與電量的關(guān)系。負(fù)荷時間（h）電量累計(jì)值61218第四章水電站主要參數(shù)的選擇水電能源學(xué)3、年負(fù)荷圖

年負(fù)荷圖表示一年內(nèi)電力系統(tǒng)負(fù)荷的變化過程。負(fù)荷變化的大小和所在地區(qū)的季節(jié)性用電等情況有關(guān)。

年負(fù)荷圖一般采用日最大負(fù)荷年變化曲線和日平均負(fù)荷年變化曲線表示：第四章水電站主要參數(shù)的選擇水電能源學(xué)（1）日最大負(fù)荷年變化曲線

將一年中各日最大負(fù)荷所連成的曲線為日最大負(fù)荷年變化曲線，如圖所示。這種年負(fù)荷圖表示電力系統(tǒng)一年內(nèi)各日所需要的最大電力，即各電站所應(yīng)發(fā)出的總出力。負(fù)荷時間（d）365180第四章水電站主要參數(shù)的選擇水電能源學(xué)（2）日平均負(fù)荷年變化曲線

將一年中各日平均負(fù)荷所連成的曲線為日平均負(fù)荷年變化曲線，如圖所示。該曲線下面所包圍的面積就是電力系統(tǒng)各發(fā)電站全年內(nèi)要生產(chǎn)的電量。負(fù)荷時間（d）365180第四章水電站主要參數(shù)的選擇水電能源學(xué)二、各類電站的主要特性及其運(yùn)行方式

電力系統(tǒng)中的電站類型主要有：火電站、水電站、核電站和抽水蓄能電站。

另外還有風(fēng)電場、太陽能電站和潮汐電站等。

其中，火電站的裝機(jī)容量占電力系統(tǒng)總裝機(jī)容量的70%以上，水電站的裝機(jī)容量占20%左右。

由于各類型電站的特性不同，因此根據(jù)電力系統(tǒng)的要求，其運(yùn)行方式也就各異。第四章水電站主要參數(shù)的選擇水電能源學(xué)1、火電站（1）主要特性

火