水電站水利計算課程設(shè)計.docx

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除YY水電站水利計算課程設(shè)計 -水文水利計算課程設(shè)計（任務(wù)一）姓名：當(dāng)代雷鋒班級：13水利1班學(xué)號：20133039目錄YY水電站水利計算課程設(shè)計1一、基本資料11.1地理位置11.2水文與氣象11.2.1氣溫11.2.3降水量11.2.4蒸發(fā)量21.3水文特性21.4廠區(qū)水位流量關(guān)系61.5水庫面積、容積關(guān)系61.6泥沙61.7工程地質(zhì)71.8給定的設(shè)計控制數(shù)據(jù)8二、水文水利計算82.1興利調(diào)節(jié)82.1.1確定工程的等級和建筑物的級別82.1.2確定死水位82.1.3確定興利庫容的大小和設(shè)計保證率92.1.4確定水文年度92.1.5徑流調(diào)節(jié)計算92.1.6計算平均多年發(fā)電量及10此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流一、基本資料1.1地理位置YY水電站位于O江支流LQ溪上，壩址以上流域面積為2761平方公里。LQ溪發(fā)源于閩、浙、贛三省交界的仙霞嶺，河流全長153公里，直線長度77公里，平均寬度36公里。除LQ縣附近及赤石、仁三等三處有小片盆地外，其余多為峽谷，河床覆蓋多以大石塊和卵石組成，險灘較多。本流域東側(cè)與O江支流小溪相鄰，西側(cè)與錢塘江支流烏溪江相鄰，南側(cè)為閩江支流松溪，北側(cè)為O江支流松陰溪。河流四周均為嶺南山系動官山脈所包圍，山脈走向與河流流向一致，最高峰黃茅尖高達(dá)1921m，流域平均高度662m，河道坡降上游陡、下游緩，平均坡降為6.320.97。因河道陡，河槽調(diào)蓄能力低。匯流快，由暴雨產(chǎn)生的洪水迅漲猛降，歷時短，傳播快，所以一次洪水過程尖瘦，屬于典型的山區(qū)性河流。LQ溪是浙江省木材主要產(chǎn)地，境內(nèi)森林茂盛，植被良好，水土流失不嚴(yán)重。本工程為O江干支流域規(guī)劃的五個梯級開發(fā)中的一級，以發(fā)電為主，兼顧航運、放木以及防洪等綜合效益。電站建成后主要承擔(dān)華東電網(wǎng)調(diào)峰并供電溫州、麗水，將使得溫、麗地區(qū)通過220千伏輸電線路聯(lián)系，形成浙南電力系統(tǒng)。為解決建壩后LQ木材的流放和航運的發(fā)展，大壩左岸專門設(shè)置有貨筏過壩建筑物。水庫有1.53億立方米的防洪庫容，用以減輕下游麗水、碧湖地區(qū)的防洪壓力。該電站為大（1）型水電站，工程等級為一級，主要建筑物等級為1級，次要建筑物等級為3級，臨時建筑物等級為4級。1.2水文與氣象1.2.1氣溫本流域地處浙江東南沿海山區(qū)，屬于溫帶季風(fēng)氣候，氣候溫和，壩址區(qū)歷年平均氣溫17.3，月平均最低氣溫13，最高氣溫30.7，實測最高氣溫40.7，最低-8.1。1.2.2濕度流域內(nèi)氣候濕潤，歷年相對平均濕度79%，其中以6月份的87%為最大，一月份的74為最小，實測相對最小濕度為8%。1.2.3降水量本流域距東海僅120180公里，水汽供應(yīng)充沛壩址以上流域年平均雨量為1833.8mm，但在年內(nèi)分配很不均勻，39月份占年雨量的80.5%，其中56月份為雷雨季節(jié)，降雨量占年雨量的三分之一，往往形成起伏連綿的洪水，本流域暴雨常常出現(xiàn)在此期間，實測最大24小時雨量為236.8mm（道太站），7、8、9月份會受臺風(fēng)過境影響，時有臺風(fēng)暴雨影響，也有暴雨出現(xiàn)，最大24小時雨量曾達(dá)145.4mm（木岱口站）。流域多年平均降水日數(shù)為172天，最多達(dá)201天，最少145天。根據(jù)壩址附近云和站按雨量分級統(tǒng)計的歷年各月平均降水日數(shù)如下表：表1-1 分級統(tǒng)計歷年各月平均降水日數(shù)表雨量 月分級123456789101112年0.18.611.717.316.520.416.911.612.913.48.68.410.1156.25.03.35.99.19.612.410.96.15.66.23.12.82.977.910.01.53.55.26.28.78.23.94.14.21.71.51.249.620.00.51.01.62.84.45.01.92.32.30.50.70.223.230.00.10.40.41.32.83.41.11.41.70.30.30.113.250.000.20.20.21.11.50.50.70.70.2005.3注：雨量分級以毫米計。1.2.4蒸發(fā)量庫區(qū)的蒸發(fā)量以道太站為代表，19571972年的平均蒸發(fā)量為867.4mm（口徑80mm蒸發(fā)皿所測），其中以1957年7月185.7mm為最大，1970年12月16.7mm最小，水庫水面年蒸發(fā)量以80厘米蒸發(fā)皿觀測值的109%計算為945.5mm。1.2.5風(fēng)速、風(fēng)向本流域48月為東南風(fēng)，13月、912月為東北風(fēng)及西北風(fēng)。歷年平均風(fēng)速為1.15m/s，出現(xiàn)在1970年4月，風(fēng)向西北偏西。根據(jù)電站附近各地實測最大風(fēng)速記錄，壩址區(qū)可能發(fā)生的最大風(fēng)力為11級，相當(dāng)于風(fēng)速32m/s。1.3水文特性YY壩址與石富站流域面積僅差41平方公里，占控制流域面積的15%，股壩址處流量資料均不加改正，直接可以使用石富站的資料。1.3.1年徑流量石富站根據(jù)實測及插外延長的1951至1976年共26年徑流資料，求的多年平均流量為100 m3/s，見表1-2.表1-2 石富站歷年月平均流量表 m3/s流量 月年份123456789101112年195123.368.624932086.029962.419.434.520.518.328.2102195225.884.722712328823831484.910743.316.415.8131195347.859.011413431333434.274.614436.612395.7126195480.453.493.127741759422774.218.810.69.4910.6156195510.074.279.996.524238067.254.116.34.457.024.9786.119568.4426.812296.138114613.731.725828.213.910.194.7195714.249.087.719724397.519.320.714.938.913.617.767.8195816.042.018421740168.149.833.514643.513.99.64102195918.238.510435924741312260.115712.718.616.3130196030.512.471.217516131646.816225.27.987.127.7485.2196121.412514515926635228.431.043.214.315.721.4101196223.08.8210819144037219111991.161.834.218.3138196310.212.320.461.812821839.050.569.610.323.711.654.6196473.152.669.575.713944733.645.116.626.79.615.9682.919655.8230.041.619890.728144.511320.051.867.584.285.7196660.170.311524552.125216719.154.416.215.023.490.8196710.847.083.013822226752.99.8451.85.438.047.5275.319685.4119.046.711014737435023.423.028.48.7413.395.7196944.711812979.339924212248.282.725.219.611.3110.1197024.333.917720424633616125.943.852.318.242.1113.7197115.319.516.545.983.619211.710.276.619.48.7216.243.019728.9896.236.662.815614656.117422.219.322.825.768.9197354.539.610323445538916224.976.949.913.98.64134.3197415.951.732.528.514832182.410814.938.446.551.578.3197533.410411040347123878.110862.078.047.053.9148.9197616.850.512119213944926226.522.345.520.318.3113.6平均26.753.3103.3170.1244.7298.5107.659.765.130.423.924.2100.6占年內(nèi)%2.234.418.5614.120.2624.728.914.945.392.501.982.00100年月平均流量頻率計算，采用p-三型線。以適線法選配參數(shù)，期成果見表1-3.表1-3 石富站年、月平均流量頻率計算成果表月份參數(shù)頻率（%）均值CvCs/Cv125102050809095128.00.902.011699.777.861.344.221.07.844.202.24264.90.892.02.6722.917914110348.718.610.45.1931030.662.032428523519415288.946.531.021.741620.652.049944336430223814173.050.135.652450.572.068060851043234821812793.168.6629850.442.067962053746939527718414512171151.032.054646235226818677.622.410.95.18862.30.952.026322917713898.144.115.47.974.29967.01.072.033127821015910943612.45.362.011030.90.702.010289.872.959.946.426.312.98.345.561124.31.082.012110276.858.139.615.64.371.700.931224.11.022.011395.973.355.939.016.44.822.412.21年1000.312.018617415014112597.073.663.055.0水量的年內(nèi)分配較不均勻，來水量最多為6月份，占全年來水量的24.8%，最小為11、12月份，占全年的2%。上半年來水穩(wěn)定，年際變化不大，各月Cv值相對較大。本次所采用19511976年的資料示例中，有1951年到1954年的豐水段，1963到1967年的枯水段，所以具有一定的代表性。1.3.2設(shè)計洪水1.設(shè)計洪水（1）實測資料統(tǒng)計與插補：根據(jù)石富站實測洪水資料，以年最大值法，洪峰流量及各時段流量，分別從各次洪水中獨立取樣進(jìn)行統(tǒng)計，又根據(jù)石富站均溪相關(guān)及石富1/2（道太+均溪）相關(guān)，插補延長得26年資料。（2）歷史洪水：根據(jù)歷史記載與實地考證分析，推求得石富站：洪峰流量為：9870 m3/s，重現(xiàn)期為200年一遇（1904年） 6900 m3/s，重現(xiàn)期為50年一遇（1912年） 6400 m3/s，重現(xiàn)期為30年一遇（1912年）（3）頻率計算：根據(jù)實測和插補延長的26年洪水系列，并加入歷史洪水進(jìn)行頻率計算，最后確定頻率計算成果見表1-5。表1-5 石富站洪峰、洪量頻率計算成果項目單位參數(shù)頻率（%）均值CvCs/Cv0.010.10.5125102050洪峰m3/s33.00.454.014900117009500854075506260526042702880一日洪量億m31.920.413.07.035.744.824.413.993.422.972.491.77三日洪量億m33.500.383.011.839.808.307.636.976.025.284.483.26五日洪量億m34.400.353.013.7311.489.869118.367.306.475.544.14七日洪量億m35.060.343.015.3812.9011.0810.279.468.307.396.384.762.可能最大洪水洪峰流量 2000 m3/s三天洪量 15.4億m3YY入庫設(shè)計洪水，采用示儲流量法推算，根據(jù)1960年6月10日至12日實測洪水過程進(jìn)行分析，與壩址洪水形成的洪峰、洪量相差不超過3%，在水文分析計算誤差的范圍內(nèi)，因此建議采用壩址設(shè)計洪水為設(shè)計依據(jù)。3.設(shè)計洪水過程線按典型洪水過程線放大的方法進(jìn)行擬制。選擇1962年5月雙峰型作為典型洪水過程線。設(shè)計洪水過程線按峰量同頻率，分時段控制進(jìn)行放大，每時段為3小時。見表1-6表1-6 石富站設(shè)計洪水過程線流 量 頻率時間5%1%0.1%0.01%04505006007501800900105012502155020002300275032800350042506250432003950490062005325039254850630062600312540005200720252500320041508165020252650340091400165022002750101175137518252300111000117515501950128251020130016501370090011251450146507751000130015575700900117016550675850110017625800100013501810501400220030501928003850505067502050006500830011000216100840011250171502261508100107501550023470067007900101502430003900500070002521252600385043502616001875245030002713001450175021502810751200140016502992510501200137030800925107514503172582595011003265075085098033600675750800345406007007503550057565072036450500570675374154805306503838043049060039350400450560403253804205401.4廠區(qū)水位流量關(guān)系廠區(qū)水位流量關(guān)系的情況如下表1-7表1-7 電站廠房處水位流量關(guān)系曲線水位（m） 201 202 203 205 206 207208流量（m3/s） 08024088012801740 2300水位（m） 209 210211212213214215流量（m3/s）2900362043805200606070007940水位（m） 216 217218219流量（m3/s） 89801008011200123401.5水庫面積、容積關(guān)系水庫面積容積關(guān)系表見表1-8。表1-8 水庫面積、容積關(guān)系表高程（m）205215220225230235240面積（km2）01.32.33.95.77.79.7容積（億m3）00.050.20.350.60.9251.375高程（m）245250255260265270275面積（km2）11.613.615.918.321.324.527.7容積（億m3）1.902.53.24.055.056.257.75高程（m）280285290295300面積（km2）31.235.240.348.158.4容積（億m3）9.1010.7512.715.517.71.6泥沙石富站與1958年1966年實測懸移質(zhì)含沙量。實測最大日平均斷面含沙量2.81kg/ m3。，最大日平均斷面輸沙率1670kg/s，平均年輸沙總量為27.1萬噸。從實測資料統(tǒng)計49月份輸沙量占全年85%，56月份占全年51%，這說明沙量與降水強度有密切的關(guān)系，通過輸沙量與年平均流量相關(guān)延長涉沙資料系列，求的多年平均含沙量為0.89kg/ m3。，多年平均輸沙率為8.76kg/s，多年平均懸移質(zhì)輸沙總量27.6萬噸。石富站19591961年進(jìn)行了為期三年的推移質(zhì)測驗，實測對大斷面推移質(zhì)為13.5kg/s，實測最小粒徑為0.05mm，最大粒徑為120mm，啟動流速為1.401.93m/s。全年產(chǎn)生推移質(zhì)天數(shù)為7393天，推移質(zhì)輸沙率占懸移質(zhì)砂率20%，估計得多年平均推移質(zhì)輸沙量為5.52萬噸。石富站多年平均輸沙總量為33.1萬噸，多年平均侵蝕模數(shù)120噸/平方公里左右，為浙江省水土流失最少的地區(qū)之一，因而泥沙對YY水庫使用不會有嚴(yán)重影響.1.7工程地質(zhì)1.7.1庫區(qū)工程地址水庫周圍地勢高峻，無低矮分水嶺，巖石堅硬完整，雖有部分?jǐn)鄬友由鷰焱?，但斷層膠結(jié)較好，山體雄厚，且地下水位分布較高，故無永久滲漏之憂。由于庫區(qū)岸邊有第四系松散地層分布，巖石節(jié)理發(fā)育，水庫暫時滲漏損失很小，對水庫蓄水無影響。庫區(qū)范圍內(nèi)，尚未發(fā)現(xiàn)有重要經(jīng)濟(jì)價值的工業(yè)礦產(chǎn)，不影響水庫建設(shè)。庫區(qū)巖石以山巖為主，無力地質(zhì)現(xiàn)象以小型塌滑體為多，蓄水后小型的邊坡再造雖有可能但不致產(chǎn)生大規(guī)模的邊坡不穩(wěn)定。本地區(qū)地震烈度為6度。1.7.2壩址地質(zhì)1.地貌YY峽谷長約300m，壩址上游河谷為東西向，進(jìn)入壩址后轉(zhuǎn)為南北向，水流湍急，河流徑急灘折向南偏東流出峽谷，在壩址上游轉(zhuǎn)變和下游急灘兩地段，水流集中沖刷形成深潭。河流深切，河谷呈“V”型，兩岸地形坡度：200220m高程，為35；220260m高程為45；260340m高程為5060；河底高程為200m，谷寬80100m，一般枯水期水面寬度為50m，水深13m。左壩頭上下游有北東向小沖溝發(fā)育，延伸長，切割深；右壩頭下游有北西向和上游有北東向小沖溝發(fā)育，延伸短，切割淺。在沖溝之間形成北東向展布的地形分水嶺，高達(dá)240m以上，回水線上下游分水嶺寬度120150m，河流的發(fā)育系與近北東、北西節(jié)理及小型擠壓破碎帶有關(guān)，據(jù)兩岸地形對稱、巖脈、花崗斑巖接觸線橫切河谷，河中出露的巖基觀察以及鉆孔勘探結(jié)果證實，未發(fā)現(xiàn)較大的斷層在河床中通過。2.巖性壩區(qū)位于90平方公里的“牛頭山“花崗斑巖巖基的南緣，其中有后期的細(xì)?；◢弾r和小型的石英巖脈、細(xì)晶巖脈、輝緣巖脈傾入其間，與周圍圍巖接觸良好。3.地質(zhì)構(gòu)造（1）風(fēng)化層兩岸風(fēng)化層零星分布，一般厚為0.52m。右壩頭下游有西北向的F1斷層和巖脈斜切分水嶺分布，在其上盤劈理和擠壓破碎帶，節(jié)理密集帶較為發(fā)育，致使巖石破碎，而且河谷在壩上有近90度轉(zhuǎn)彎，形成向河谷突出的空面，所以右岸巖石風(fēng)化破碎均較左岸嚴(yán)重，右岸分水嶺310孔風(fēng)化層達(dá)23層，左岸405洞口15m也較風(fēng)化破碎。壩址下游為產(chǎn)狀平緩的侏羅系中下緣的砂巖、頁巖組成的小背斜，風(fēng)化也較深。（2）斷層花鋼班巖中斷層構(gòu)造行跡也較少見，一般規(guī)模不大，為新華夏系華夏式構(gòu)造體系的產(chǎn)物，主要的斷層和擠壓破碎帶有：A）F1斷層：從金水抗沖溝橫穿河谷，斜切右岸分水嶺，屬張扭性，呈N4560W,NE4560產(chǎn)狀延伸,長達(dá)500余米,破碎帶寬35m,影響帶月10m，期中有輝緣巖脈侵入，風(fēng)化較劇，有暫時地下水滲出，該斷層雖然伸向庫內(nèi)，但山體雄厚，斷層帶有一定程度的膠結(jié)，據(jù)壓水實驗，透水性極微。B）F2斷層：位于右岸壩線附近，屬張扭性，呈N4550W,NE50，破碎帶寬510m，影響帶寬度2m以上，為糜糜巖斷層泥充填，并有地下水滲屬張扭性，呈N4560W,NE4560產(chǎn)狀延伸,長達(dá)500余米出。C)F3斷層：分布于右岸壩頭附近，壓性，產(chǎn)狀N25W,SE7075延伸,長達(dá)100余米, 破碎帶寬0.3m,充填有糜巖，斷層泥機(jī)巖屑等，該斷層延伸與F交切。地下水以裂隙水為主，根據(jù)兩岸分水嶺鉆孔資料，地下水位和相對抗水層頂板均高于300高程以上，越庫滲漏問題不大。根據(jù)壩區(qū)資料分析，YY壩址兩岸地形對稱、巖性均一，較新鮮完整，風(fēng)化淺，構(gòu)造不甚發(fā)育，水文地質(zhì)條件較簡單，故屬于工程地質(zhì)條件較好的地質(zhì)。4.廠房工程地質(zhì)廠房位于河床勘探線之間，建基高程198m，河床中沙礫石厚度4.365.98m，近岸邊基巖裸露，巖石全為花崗斑巖，新鮮完整，強度可以滿足基礎(chǔ)承載力要求，緩傾角節(jié)理僅在岸邊3300孔及330孔中有分布，河床中少見低水頭的2.8給定的設(shè)計控制數(shù)據(jù)裂隙承壓水，在此范圍內(nèi)均有發(fā)現(xiàn)，一般說來，廠房工程地質(zhì)條件較好，對緩傾角節(jié)理裂隙承壓水可結(jié)合壩基處理。本區(qū)地震烈度小于6度。1.8給定的設(shè)計控制數(shù)據(jù) 正常蓄水位：283.00m 水庫的興利庫容根據(jù)淹沒范圍確定為255m，防洪限制水位與正常蓄水位同高，水電站最大水頭Hmax=82m。二、水文水利計算2.1興利調(diào)節(jié)2.1.1確定工程的等級和建筑物的級別根據(jù)水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（SL252-2000）及工程的基本資料，確定該工程的等級為等，工程規(guī)模為大（1）型，主要建筑物級別為1級，次要建筑物為3級，臨時建筑物等級為4級。2.1.2確定死水位根據(jù)前期調(diào)研，水庫的消落深度h確定為30%Hmax=24.6m（Hmax為水電站的最大水頭），故死水位為258.4m。2.1.3確定興利庫容的大小和設(shè)計保證率根據(jù)水庫水位庫容關(guān)系曲線，正常蓄水位283.00m對應(yīng)的庫容為10.09億m3，死水位258.4m，對應(yīng)的庫容為3.78億m3，故興利庫容的大小為6.31億m3，即239.92（m3/s)月。根據(jù)興利庫容的大小及水利水電工程動能設(shè)計規(guī)范(DL/T5015-1996)，確定水庫的設(shè)計保證率為95%。2.1.4確定水文年度 根據(jù)給定的實測徑流資料（1951年1月至1976年12月），確定水文年度為每年的3月份開始，次年2月份結(jié)束。2.1.5徑流調(diào)節(jié)計算1判斷水庫調(diào)節(jié)類型根據(jù)實測資料進(jìn)行計算，得到壩址多年平均年徑流量為Q=100.6m3/s，取用100m3/s，多年平均徑流量為31.54億m3，根據(jù)以下式（2-1） （2-1）式中：為庫容系數(shù)；為興利庫容，m3；W 為多年平均徑流量。計算得到=0.213=20.0%30%，故該水庫調(diào)節(jié)屬于年調(diào)節(jié)。2采用長系列法進(jìn)行興利調(diào)節(jié)計算采用長系列法進(jìn)行興利調(diào)節(jié)計算，通過試算判斷出蓄水期、供水期以及不蓄不供期（具體過程見附表1），并根據(jù)以下式（2-2）、（2-3）及（2-4）計算得到各時段調(diào)節(jié)流量，計算結(jié)果見表2-1。 (2-2) (2-3) (2-4)式中： 為蓄水期某時段的調(diào)節(jié)流量，m3/s； 為供水期某時段的調(diào)節(jié)流量，m3/s； 為不蓄不供期某時段的調(diào)節(jié)流量，m3/s；W為某時段的來水總量，m3； 為興利庫容，m3；T為時間，s。3確定供水期QP，并計算NP對供水期的調(diào)節(jié)流量進(jìn)行排頻計算，得到供水期在95%的設(shè)計保證率下的調(diào)節(jié)流量為121.11m3/s，即QP=121.11m3/s。保證出力可根據(jù)以下式（2-5）進(jìn)行計算 （2-5）式中： 為保證出力；K為出力系數(shù)，取8.0； 為設(shè)計保證率下的調(diào)節(jié)流量，m3/s； 為供水期平均水頭，m。忽略水頭損失，可由以下式(2-6)進(jìn)行計算 (2-6)式中：為枯水年供水期水庫上游平均水位，m，可由(V死+V興)之值查水庫水位庫容曲線求得，其中V死為死庫容，m3，V興興利庫容