水利水電規(guī)劃課程設(shè)計(jì)說明書

水利水電規(guī)劃 大作業(yè)2 / 70目錄一、作業(yè)任務(wù) .2二、設(shè)計(jì)年徑流及其年分配 .21、設(shè)計(jì)年年徑流的計(jì)算 .22、設(shè)計(jì)年內(nèi)分配 .3三、水庫(kù)死水位與正常蓄水位的選擇 .61、死水位的選擇 .62、興利庫(kù)容計(jì)算 .63、正常蓄水位的選擇 .7四、裝機(jī)容量及多年平均發(fā)電量. .71、代表年的水能計(jì)算 .7五、設(shè)計(jì)洪水過程線的推求 .161、設(shè)計(jì)洪峰及洪量計(jì)算 .162、設(shè)計(jì)洪水過程線的推求 .16六、水庫(kù)防洪特征水位及壩頂高程的計(jì)算 .301、調(diào)洪規(guī)則及起調(diào)水位 .302、防洪高水位計(jì)算 .313、設(shè)計(jì)洪水位計(jì)算 .314、校核洪水位計(jì)算 .315、壩頂高程選擇 .31七、結(jié)論 .39一、作業(yè)任務(wù)在太湖流域的西苕溪支流西溪上，擬修建一水庫(kù)，因而要進(jìn)行水庫(kù)規(guī)劃的水文水利計(jì)算，其具體任務(wù)是：1.設(shè)計(jì)年徑流及其年內(nèi)分配。2.選擇水庫(kù)死水位。3.選擇正常蓄水位。4.計(jì)算保證出力和多年平均發(fā)電量。5.選擇水電站裝機(jī)容量。6.推求各種洪水特征水位和確定大壩高程。二、設(shè)計(jì)年徑流及其年分配1、設(shè)計(jì)年年徑流的計(jì)算對(duì)流量資料進(jìn)行處理,進(jìn)行年徑流量頻率計(jì)算。繪制年徑流頻率曲線（見圖 1） ，由所得頻率曲線得到標(biāo)準(zhǔn)頻率對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)值， （見表 1） 。表 1 標(biāo)準(zhǔn)頻率對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)值標(biāo)準(zhǔn)頻率對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)值頻率(%) 設(shè)計(jì)值 頻率(%) 設(shè)計(jì)值 頻率(%) 設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)年徑流量。有如下結(jié)果：4 / 70當(dāng) P=20%時(shí)，得豐水年年徑流量為 23.619m3/s；當(dāng) P=50%時(shí)，得平水年年徑流量為 19.034m3/s；當(dāng) P=80%時(shí)，得枯水年年徑流量為 15.264m3/s。圖 1 年 徑 流 頻 率 曲 線2、設(shè)計(jì)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(duì)豐、平、枯年份個(gè)月份按流量進(jìn)行縮放可得設(shè)計(jì)年各月分配表(見表)。表 2 設(shè)計(jì)年徑流各月分配 單位（m 3/s）設(shè)計(jì)枯水年（1979） 設(shè)計(jì)豐水年（1993） 設(shè)計(jì)豐水年（1984）月份 典型年 Q 設(shè)計(jì)年 Q 典型年 Q 設(shè)計(jì)年 Q 典型年 Q 設(shè)計(jì)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(kù)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(jì)算計(jì)算公式： )1(W0mTV）（沙 ， 總表 3 泥沙淤積確定死水位計(jì)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(kù)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(jī)運(yùn)行允許最低水頭計(jì)算死庫(kù)容（見表 4）表 4 由水輪機(jī)運(yùn)行允許最低水頭計(jì)算死庫(kù)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(jī)運(yùn)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(kù)容計(jì)算興利庫(kù)容計(jì)算見表 4表 4 興利庫(kù)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(kù)容 64.96m6 3、正常蓄水位的選擇（1）設(shè)計(jì)保證率為 80%，選取枯水年對(duì)應(yīng)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?cè)彼?，其絕對(duì)值即為興利用水量，即 23.938 m/s；（5）根據(jù)（4）中求得的結(jié)果可計(jì)算得興利庫(kù)容為 64.96 百萬 m；（6）根據(jù)水位庫(kù)容曲線查得死庫(kù)容為 17.12 百萬 m（7）死庫(kù)容加上興利庫(kù)容得正常蓄水位所對(duì)應(yīng)的庫(kù)容：80.08 百萬 m（8）根據(jù)（8）中求得的結(jié)果及水位庫(kù)容曲線查得正常蓄水位為 77.9m。四、裝機(jī)容量及多年平均發(fā)電量.1、代表年的水能計(jì)算（1）選取豐水年對(duì)應(yīng)的年內(nèi)分配進(jìn)行水能計(jì)算（見表 5）根據(jù)來水量及興利用水量，對(duì)發(fā)電用水進(jìn)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(kù)死庫(kù)容、各月天然來水入庫(kù)量及水庫(kù)放水量確定月末水庫(kù)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(yù)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(jì)算出各月的水流出力。（2）用同樣的方法對(duì)平水年和枯水年進(jìn)行出力計(jì)算（見表 6、7）（3）取設(shè)計(jì)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(jī)利用小時(shí)數(shù)法計(jì)算裝機(jī)容量將豐、平、枯三年（36 個(gè)月）的出力列入表中，進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算，并將其視作一年的出力情況進(jìn)行持續(xù)時(shí)間的計(jì)算（見表 8） ；繪制年平均出力頻率曲線及年平均出力歷時(shí)曲線（見圖 59） ；計(jì)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(jì)算平均持續(xù)時(shí)間，即每行的持續(xù)時(shí)間與下一行持續(xù)時(shí)間的均值，最后一行持續(xù)時(shí)間即為本行平均持續(xù)時(shí)間；計(jì)算電量增量，即出力增量乘以平均持續(xù)時(shí)間；計(jì)算累計(jì)電量，最后一行出力即為本行累計(jì)電量，然后將本行累計(jì)電量加上上一行的電量增量即為本行的累計(jì)電量（本列數(shù)據(jù)由下向上計(jì)算） ；將累計(jì)電量除以出力即得年利用小時(shí)數(shù)；利用調(diào)試法求得當(dāng)年利用小時(shí)數(shù)為 3440h 時(shí)，裝機(jī)容量為 6119kW，由于單機(jī)容量為 1250kW，則裝機(jī)臺(tái)數(shù)為 5，總裝裝機(jī)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(jì)算表月份天然來水發(fā)電用水余水（+）或缺水（-）月末相對(duì)蓄水 棄水月平均相對(duì)蓄水月平均相對(duì)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(kù)容 23.938m3/s.月