太湖流域潛魚水庫設計任務書

1、太湖流域潛魚水庫設計任務書目錄一、設計任務3二、背景資料32.1流域和水庫情況簡介32.2徑流資料42.3流域洪水資料52.4壩頂高程設計相關資料72.5裝機容量選擇相關資料8三、設計年徑流量的確定83.1按水利年度整理后的年徑流量表83.2年徑流量最終頻率曲線圖103.3設計、典型年徑流量及縮放系數(shù)表103.4設計年內分配及典型年選擇113.4.1設計豐水年的選擇：113.4.2設計中水年的選擇：113.4.2設計枯水年的選擇：123.5數(shù)據(jù)表格及系數(shù)選擇12四、水庫死水位及正常蓄水位的選擇134.1列表計算興利庫容134.2由泥沙資料確定死水位的計算過程154.3確定正常蓄水位的計算過程1

2、7五、裝機容量初選175.1枯水年的水能計算175.2中水年的水能計算195.3確定裝機容量及裝機臺數(shù)215.4確定多年平均發(fā)電量21六、設計洪水過程線的推求226.1經(jīng)驗頻率計算226.2洪峰樣本的最終配線圖236.3設計值、典型值及縮放系數(shù)歸納表236.4.設計洪水過程線綜合計算表246.5洪水過程圖25七、結語26一、設計任務在太湖流域的西苕溪支流西溪上，擬修建一水庫（壩址擬設在潛漁站），因而要進行水庫規(guī)劃的水文水利計算工作。（1）根據(jù)相關資料求出頻率為10%、50、90豐、平、枯三代表年的年徑流量。根據(jù)水利年度年、月徑流資料和代表年的選擇原則，確定豐、中、枯三個代表年。并按設計年徑流量

3、用同倍比方法縮放各代表年的逐月年內分配。（2）規(guī)劃水庫為大（2）型水庫，工程等別為等，永久性水工建筑物級別為2級。下游防洪標準為5%，水庫設計洪水標準為1，校核洪水標準為0.1%。請根據(jù)整理后的洪水資料，推求三種標準的設計洪水。（3）確定水庫興利庫容、水庫死水位和正常蓄水位。（4） 通過代表年的水能計算，進行裝機容量及裝機臺數(shù)初選，并確定水能指標。二、背景資料2.1流域和水庫情況簡介西苕溪為太湖流域一大水系，流域面積為2260km2，發(fā)源于浙江省安吉縣天目山，干流全長150km，上游坡陡流急，安城以下堰塘遍布，河道曲折，排泄不暢，易遭洪澇災害，又因流域攔蓄工程較少，灌溉水源不足，易受旱災。該水

4、庫為根治西苕溪流域水旱災害骨干工程之一，控制西苕溪主要支流西溪，壩址以上流域面積328km2。流域內氣候溫和、濕潤、多年平均雨量孝豐站為1450mm，國民經(jīng)濟以農、林業(yè)為主，流域內大部為山區(qū)，小部為丘陵，平地較少。流域水系及測站分布見圖1。圖1 西苕溪流域水系及測站分布圖水庫以防洪為主，結合發(fā)電、灌溉、航運及水產(chǎn)，是一座綜合利用水庫。2.2徑流資料在壩址下游1公里處設有潛漁水文站，自1954年開始有觀測的流量資料，見表1。 表1 年徑流過程（單位：m3/s）年份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月19793 33 1521 45 29 18 20 4 2 2 19803 3

5、7 19 33 67 77 101 31 117 6 19813 47 26 2831 1911 5 5 4 3 19822 6 12 21 31 56 23 45 41 16 26 11 19839 78 273846 9322 28 23 12 4 19843 2 3 11 2544 39 26 18 28 12 7 19855 6824 29 30 31 18 12 6 7 7 19866 6 8 23 21 46 63 11 10 6 6 5 19874 33 16 32 4458 43 16 26 10 5 19885 3 6 1024 24 15 20 37 7 4 3 19893

6、 6 1040 2237 23 17 28 24 26 719906 71023 34 38 27 21 12 7 75 19917101219 41 32 8623 17 6 3 319922 4101635 3821 14 6 5 3 3 19937 10 1317 27 2666 65 20 19 12 8 19944 4 5 20 18 34 22 168 8 7 5 19951113819 36 74 43 30 17 117 4 19964 3 7 1023 63 93 2322 19 28619975 111329 201933 13 78 68 1998871829 48 34

7、 82 71 13 12 5 3 199932 2 23 27 87 72 2216 1496 20005 7 11152145 24 25 181411 11 2.3流域洪水資料壩址處有19541977年實測洪峰資料（見表2）。另據(jù)調查，1922年在壩址附近發(fā)生一場大洪水，推算洪峰流量為1350m3/s。這場洪水是發(fā)生后至今最大的一次洪水。缺測年份內，沒有大于1160m3/s的洪水發(fā)生。根據(jù)代表性和不利性原則，選取1963年的一場洪水作為典型（見表3）。表2 潛漁站洪峰資料統(tǒng)計表年洪峰Qm（m3/s）年洪峰Qm（m3/s）19547021966232195528419672441956748

8、19681671957402196938719582001970305195923719715001960478197210819616591973484196258519742871963116019751661964409197611919655101977238表3 典型洪水過程線（1963年） 時段（t1h）流量（m3/s）時段（t1h）流量（m3/s）時段（t1h）流量（m3/s）0634106067130173595068118273686469118383776070103415386607197523396177292634404707385743413707482857423

9、067579973432607665101004423577551113045227784312171462407941132304725380331426048269813615317492778243163355028683491736251295845318373522908550193505326386482033054277874721315552658846223055625289442329357245904324293582359141254455922492392657560212933727675612059435288056219295342991563180963330

10、10006416197323110606515598313211306614599303311602.4壩頂高程設計相關資料1、根據(jù)實測泥沙資料分析，河流多年平均含沙量kg/m3，泥沙干容重kg/m3，泥沙沉積率m90，孔隙率0.3，推移質與懸移質淤積量之比值15，水庫設計使用年限為50年。確定死水位時另加安全值2米。2、水輪機適應最小水頭為16米。確定死水位時另加安全值0.5米。3、水庫水位容積曲線（表4）。表4 水庫水位容積曲線水位（m）48505255606570容積（106 m3）00.10.62.38.018.035.7水位（m）75808182838485容積（106 m3）60.

11、394.4102.8111.3120.0129.0138.6水位（m）868788899091容積（106 m3）148.3158.8170.0181.5194.5207.04、水庫下游水位流量關系曲線（表5）。表5 水位流量關系曲線水位（m）46.046.246.446.646.847.047.2流量（m3/s）01.03.67.311.916.220.52.5裝機容量選擇相關資料1、出力系數(shù)取7.5，預留水頭損失0.5米；保證出力倍比系數(shù)取2.5； 2、水輪機機型為HL263-LJ-100(即混流式263型)，單機容量為1250kw，適應最小水頭16米；三、設計年徑流量的確定3.1按水利年

12、度整理后的年徑流量表水利年度年徑流量年份4月5月6月7月8月9月10月11月12月1月2月3月年平均流量1979-198015214529182042233714.08 1980-19811933677710131117634730.50 1981-198226283119115543261212.67 1982-198321315623454116261197824.50 1983-19842738469322282312432325.08 1984-19851125443926182812756819.08 1985-198624293031181267766815.33 1986-198

13、723214663111066543316.75 1987-19881632445843162610553622.00 1988-1989102424152037743361013.58 1989-199040223723172824267671020.58 1990-19912334382721127757101216.92 1991-1992194132862317633241020.50 1992-1993163538211465337101314.25 1993-19941727266665201912844522.75 1994-1995201834221688751113814.1

14、7 1995-1996193674433017117443721.25 1996-1997102363932322192865111326.33 1997-199829201933137868871814.67 1998-1999294834827113125332225.33 1999-20002327877222161496571124.92 3.2年徑流量最終頻率曲線圖3.3設計、典型年徑流量及縮放系數(shù)表潛魚水文站年徑流量理論頻率計算曲線年份年平均流量序號年平均流量由大到小模比系數(shù)KiKi-1（Ki-1）2p=m/(n+1)*100%197914.08 130.50 1.543 0.54

15、3 0.2946 4.55 198030.50 226.33 1.332 0.332 0.1102 9.09 198112.67 325.33 1.281 0.281 0.0792 13.64 198224.50 425.08 1.269 0.269 0.0722 18.18 198325.08 524.92 1.260 0.260 0.0678 22.73 198419.08 624.50 1.239 0.239 0.0572 27.27 198515.33 722.75 1.151 0.151 0.0227 31.82 198616.75 822.00 1.113 0.113 0.0127

16、 36.36 198722.00 921.25 1.075 0.075 0.0056 40.91 198813.58 1020.58 1.041 0.041 0.0017 45.45 198920.58 1120.50 1.037 0.037 0.0014 50.00 199016.92 1219.08 0.965 -0.035 0.0012 54.55 199120.50 1316.92 0.856 -0.144 0.0208 59.09 199214.25 1416.75 0.847 -0.153 0.0233 63.64 199322.75 1515.33 0.776 -0.224 0.

17、0504 68.18 199414.17 1614.67 0.742 -0.258 0.0666 72.73 199521.25 1714.25 0.721 -0.279 0.0780 77.27 199626.33 1814.17 0.717 -0.283 0.0803 81.82 199714.67 1914.08 0.712 -0.288 0.0827 86.36 199825.33 2013.58 0.687 -0.313 0.0979 90.91 199924.92 2112.67 0.641 -0.359 0.1291 95.45 總計415.25415.2521.0040.004

18、1.3557理論頻率曲線選配計算表頻率第一次配線第二次配線Q平均=19.77 Cv=0.26 Cs=1.5CvQ平均=19.77 Cv=0.26 Cs=2CvpKpQppKpQp12.62 1.68 33.24 2.68 1.70 33.55 51.75 1.46 28.77 1.77 1.46 28.87 101.32 1.34 26.56 1.32 1.34 26.56 200.82 1.21 23.98 0.81 1.21 23.93 50-0.07 0.98 19.41 -0.08 0.98 19.36 75-0.71 0.82 16.12 -0.71 0.82 16.12 90-1.

19、23 0.68 13.45 -1.22 0.68 13.50 95-1.52 0.60 11.96 -1.49 0.61 12.11 99-2.03 0.47 9.34 -1.96 0.49 9.70 Cs=0.57，從表格中可以查得： 當P=10%時，QP=10%=26.56（m3/s）當P=50%時，QP=50%=19.36（m3/s） 當P=90%時，QP=90%=13.50（m3/s）3.4設計年內分配及典型年選擇3.4.1設計豐水年的選擇：從數(shù)據(jù)中可以看出，19831984年、19961997年、19981999年年流量分別為25.1m3、26.33m3、25.3m3，與年設計流量相

20、近，不過19961997年610月的來水量占全年的70%，為最典型豐水年。所以選擇其為豐水年典型年。3.4.2設計中水年的選擇：從數(shù)據(jù)中可以看出，19841985年、19891990年、19911992年年流量分別為19.08m3、20.6m3、20.5m3，與年設計流量相近，從年內分布情況來看，19841985年更符合典型中水年的選擇，所以選擇其為中水年典型年。3.4.2設計枯水年的選擇：從數(shù)據(jù)中可以看出，19791980年、19811982年、19881989年、19921993年、19941995年五個水利年的年流量分別為：14.08m3、12.67m3、13.58 m3、14.25 m

21、3、14.17 m3，都與年設計徑流量相近。從年內分布情況來分析，19791980年10月到第二年2月來水最枯，僅占全年的8.28%，年內分布最不利，所以選此年枯水年為典型年。3.5數(shù)據(jù)表格及系數(shù)選擇設計、典型年徑流量及其縮放系數(shù)年份縮放系數(shù)KP典型年平均流量Q典設計年平均流量QP199619971.008726.3326.56198419851.014719.0819.36197919800.958814.0813.50潛魚水文站設計枯水年流量各月分配表月份456789101112123年平均典型年月平均徑流量15.00 21.00 45.00 29.00 18.00 20.00 4.00

22、2.00 2.00 3.00 3.00 7.00 14.08 設計年月平均凈流量14.38 20.13 43.15 27.81 17.26 19.18 3.84 1.92 1.92 2.88 2.88 6.71 13.50 潛魚水文站設計中水年流量各月分配表月份456789101112123年平均典型年月平均徑流量11.00 25.00 44.00 39.00 26.00 18.00 28.00 12.00 7.00 5.00 6.00 8.00 19.08 設計年月平均凈流量11.16 25.37 44.65 39.57 26.38 18.26 28.41 12.18 7.10 5.07 6

23、.09 8.12 19.36 潛魚水文站設計豐水年流量各月分配表月份456789101112123年平均典型年月平均徑流量102363932322192865111326.33 設計年月平均凈流量10.09 23.20 63.55 93.81 23.20 22.19 19.17 28.24 6.05 5.04 11.10 13.11 26.56 四、水庫死水位及正常蓄水位的選擇4.1列表計算興利庫容表1 潛魚水文站設計枯水年（P=90%）流量各月分配表月份456789101112123年平均典型年月平均徑流量15.00 21.00 45.00 29.00 18.00 20.00 4.00 2.

24、00 2.00 3.00 3.00 7.00 14.08 設計年月平均凈流量14.38 20.13 43.15 27.81 17.26 19.18 3.84 1.92 1.92 2.88 2.88 6.71 13.50 表2 潛魚水文站水庫年調節(jié)計算表時間（年·月）來水量（單位：m³/s）用水量（單位：m³/s）來水量-用水量（單位：m³/s）興利庫容（單位：×106m³）余水（單位：m³/s）缺水（單位：m³/s）1979·414.38131.38151.371979·520.13137.13

25、1979·643.151330.151979·727.811314.811979·817.26134.261979·919.18136.181979·103.84139.161979·111.921311.081979·121.921311.081980·12.881310.121980·22.881310.121980·36.71136.29合計162.0615663.9157.85校核162.043-156=6.0663.91-57.85=6.064.2由泥沙資料確定死水位的計算過程（1）泥

26、沙淤積的需要V沙 年=1+0W0m1-r+V塌式中： V沙 年多年平均年淤沙容積, m³/年0 多年平均含沙量, kg/ m³ W0多年平均年徑流量, m³ m 淤積體的孔隙率,% 淤積體的孔隙率, =0.3-0.4 r 泥沙顆粒的干容重, kg/ m³ 根據(jù)實測泥沙資料分析，河流多年平均含沙量kg/m3，泥沙干容重kg/m3，泥沙沉積率m90，孔隙率0.3，推移質與懸移質淤積量之比值15，水庫設計使用年限為50年。又根據(jù)作業(yè)一，W0=6.25×108m³將上述數(shù)據(jù)代入，即可得V沙 年=1.33×105 m³/年T

27、年后的總淤沙容積為V沙 總=TV沙 年而T=50年，故 V沙 總=6.65×106m³再由V沙 總可查水位容積曲線得相應庫水位，另加安全值2米，即為淤沙需要的死水位。如表3-1為水庫水位容積曲線，插值即可得淤沙需要的死水位為58.82米，另加安全值2米，淤沙需要的死水位為60.82米.表3-1 水庫水位容積曲線表水位（m）48505255606570容積（106 m3）00.10.62.38.018.035.7水位（m）75808182838485容積（106 m3）60.394.4102.8111.3120.0129.0138.6水位（m）868788899091容積（1

28、06 m3）148.3158.8170.0181.5194.5207.0（2）水力發(fā)電的需要根據(jù)水輪機最小運行水頭推求水庫最低水位，其中下游水位采用設計多年平均流量確定。已知設計多年平均流量為19.81 m3/s，查表3-2水位流量關系曲線表并插值即可得下游水位為47.17米，水輪機適應最小水頭為16米，確定死水位時另加安全值0.5米，最終得發(fā)電所需死水位為63.67米。表3-2 水位流量關系曲線表水位（m）46.046.246.446.646.847.047.2流量（m3/s）01.03.67.311.916.220.5（3）死水位的確定綜合以上兩方面的要求，發(fā)電所需死水位為63.67米，淤

29、沙需要的死水位為60.82米，選擇高者為設計水庫的死水位，得出其死水位為63.67米。4.3確定正常蓄水位的計算過程（1）確定死庫容由上可知死水位為63.67米，查表3-1 水庫水位容積曲線表并插值的死庫容為15.34×106m³（2）確定正常蓄水位由上計算得興利庫容為151.37×106m³，死庫容為15.34×106m³，二者之和為166.71×106m³，再查表3-1 水庫水位容積曲線表并插值得正常蓄水位87.71米。五、裝機容量初選5.1枯水年的水能計算（1）采用等流量調節(jié)方式，進行水能計算假設10月次年3

30、月6個月為供水期，則：W供=3.84+1.92+1.92+2.88+2.88+6.71=20.2 m³/s·月，利用公式，Q供，調=（20.2+57.60）/6=12.97 m³/s；而10月次年3月的天然來水量小于12.97 m³/s，4月9月的天然來水量大于12.97 m³/s，該假設正確。同理假設4月9月6個月為蓄水期，則：W蓄= 14.38+20.13+43.15+27.81+17.26+19.18=141.91 m³/s·月，利用公式，Q蓄，調=（141.91-57.60）/614.05 m³/s；而4月

31、9月的天然來水量大于14.05 m³/s，10月次年3月的天然來水量小于14.05 m³/s，該假設正確。計算水庫各月蓄水和月平均水位（采用直線插值）；計算各月下游水位（并采用直線插值）；計算各月出力。由公式N=AQH；H=H水庫 + H下游 H損，取H損=0.5m,A=7.5。計算結果如表一所示。月份天然來水量（m³/s）發(fā)電用水（m³/s）余水量不足水量月末水庫蓄水量（萬m³）平均蓄水（萬m³）月平均水位（m）下游水位（m）水頭（m）出力（m）流量（m³/s）水量（萬m³）流量（m³/s）水量（萬m&

32、#179;）414.3814.050.3387 15811558 63.7946.90 16.39 1727.10 520.1314.056.081597 31782380 66.6446.90 19.24 2027.42 643.1514.0529.17643 108217000 76.4246.9029.02 3057.98 727.8114.0513.763614 1443512628 83.746.90 36.30 3825.11 817.2614.053.21843 1527814857 86.0346.90 38.63 4070.64 919.1814.055.131347 166

33、2515952 87.0646.90 39.66 4179.17 103.8412.979.132398 14227 15426 86.5746.85 39.22 3815.13 111.9212.9711.052902 11325 12776 83.8646.85 36.51 3551.51 121.9212.9711.052902 8450 9887 80.5346.85 33.18 3227.58 12.8812.9710.092650 5815 7133 76.6246.85 29.27 2847.24 22.8812.9710.092650 3178 4497 71.8846.85

34、24.53 2386.16 36.7112.956.241639 15342356 66.5746.85 19.22 1866.74 5.2中水年的水能計算計算方法與第一步完全相同，其計算結果如表所示。月份天然來水量（m³/s）發(fā)電用水（m³/s）余水量不足水量月末水庫蓄水量（萬m³）平均蓄水（萬m³）月平均水位（m）下游水位（m）水頭（m）出力（m）流量（m³/s）水量（萬m³）流量（m³/s）水量（萬m³）525.3719.595.7815183052229366.3947.1618.732751.91644.

35、6519.5925.066582 9634 6343 75.46 47.16 27.80 4084.52 739.5719.5919.985248 14882 12258 83.29 47.16 35.63 5234.94 826.3819.596.791783 16666 15774 86.90 47.16 39.24 5765.34 918.2618.2600 16666 16666 87.70 47.10 40.10 5491.70 1028.4128.4100 00 16666 16666 87.70 47.57 39.63 8444.16 1112.1817.895.711500 1

36、5166 15916 87.03 47.01 39.52 5302.60 127.117.8910.792834 12332 13749 84.88 47.01 37.37 5014.12 15.0717.8912.823367 8965 10648 81.43 47.01 33.92 4551.22 26.0917.8911.83099 5865 7415 77.03 47.01 29.52 3960.85 38.1217.899.772566 3299 4582 72.06 47.01 24.55 3294.00 411.1617.886.721765 15342417 65.35 47.

37、01 17.84 2392.34 5.3確定裝機容量及裝機臺數(shù)采用保證出力倍比法，以枯水年的供水期的平均出力即為保證出力，即NP =（3815.13+3551.51+3227.58+2847.24+2386.16+1866.74）/62949.06kw; 取c=2.5，由公式N裝=c NP可得，N裝=2.5×2949.067372.65kw由水輪機機型為HL263-LJ-100(即混流式263型)，單機容量為1250kw，確定裝機臺數(shù)，即n=7372.65÷12505.9（臺）實際生活中，機組只可能是整數(shù)，所以取n=6臺，則裝機容量修正為N裝=7500kw5.4確定多年平均

38、發(fā)電量 由中水年計算多年平均發(fā)電量，計算結果:年發(fā)電總量為：E=56287.67×30.4×244.11×107（kw·h）六、設計洪水過程線的推求6.1經(jīng)驗頻率計算原始數(shù)據(jù)洪峰流量從大到小排序經(jīng)驗頻率計算PM= Pm=年份洪峰流量Qm(m³/s)年份洪峰流量Qm(m³/s)序號MPM(%)序號mPm(%)192213501922135011.8 19547021963116023.5 1955284195674828.0 19567481954702312.0 19574021961659416.0 1958200196258552

39、0.0 19592371965510624.0 19604781971500728.0 19616591973484832.0 19625851960478936.0 1963116019644091040.0 196440919574021144.0 196551019693871248.0 196623219703051352.0 196724419742871456.0 196816719552841560.0 196938719672441664.0 197030519772381768.0 197150019592371872.0 197210819662321976.0 19734

40、8419582002080.0 197428719681672184.0 197516619751662288.0 197611919761192392.0 197723819721082496.0 備注：N=56，n=24,a=2,l=1, =399.13m3/s6.2洪峰樣本的最終配線圖圖1 潛魚水庫設計洪水頻率分析曲線圖6.3設計值、典型值及縮放系數(shù)歸納表表二 設計值、典型值及縮放系數(shù)歸納表頻率（%）設計流量（m3/s）典型流量（m3/s）縮放系數(shù)0.11914.69 11601.651 11327.71 11601.145 5916.06 11600.790 6.4.設計洪水過程線綜合

41、計算表時段（t1h）流量（m3/s）設計流量時段（t1h）流量（m3/s）設計流量P=0.1%P=1%P=5%P=0.1%P=1%P=5%Kq=1.651Kq=1.145Kq=0.790Kq=1.651Kq=1.145Kq=0.790069.906 6.870 4.740 50286472.186 327.470 225.940 1711.557 8.015 5.530 51295487.045 337.775 233.050 2711.557 8.015 5.530 52290478.790 332.050 229.100 3813.208 9.160 6.320 53263434.213

42、301.135 207.770 41524.765 17.175 11.850 54277457.327 317.165 218.830 52337.973 26.335 18.170 55265437.515 303.425 209.350 63456.134 38.930 26.860 56252416.052 288.540 199.080 74370.993 49.235 33.970 57245404.495 280.525 193.550 85794.107 65.265 45.030 58235387.985 269.075 185.650 973120.523 83.585 5

43、7.670 59224369.824 256.480 176.960 10100165.100 114.500 79.000 60212350.012 242.740 167.480 11130214.630 148.850 102.700 61205338.455 234.725 161.950 12171282.321 195.795 135.090 62192316.992 219.840 151.680 13230379.730 263.350 181.700 63180297.180 206.100 142.200 14260429.260 297.700 205.400 64161265.811 184.345 127.190 15317523.367 362.965 250.430 65155255.905 177.475 122.450 16335553.085 383.575 264.650 66145239.395 166.025 114.550 17362597.662 414.490 285.980 67130214.630 148.850 102.700 18373615.823 427.085 294.670 68118194.818 135.110 93.220 193505