水資源規(guī)劃畢業(yè)設(shè)計全部

1、水資源規(guī)劃沅水五強溪水庫水利計算姓名：覃楊科學(xué)號：GDG2011179專業(yè)：水工學(xué)習(xí)形式：函授時間：目錄131.131.231.341.441.551.652102.1102.2102.3132.4152.5162.6203243.1243.2264294.1294.2324.3394.4404570基本狀況1.1流域大概五強溪水電站位于湖南省沅陵縣境內(nèi)，上離沅陵縣城73km，下距常德市130km。壩址控制流域面積83800km2，占沅水總流域面積的93%，流域雨量充分，水量豐富，壩址多年均勻流量2060m3/s，年水量649108m3，并有1925年以來的水文資料和核實的歷史洪水資料。壩址位

2、于沅水干流最后一段峽谷出口處，巖性堅硬，地形地質(zhì)條件優(yōu)異。具備了修筑高壩的自然條件。在沅水規(guī)劃中，五強溪水電站為沅水干流最后第二個梯級，上游接虎皮溪及酉水的風(fēng)灘（已建成）梯級，是一個以發(fā)電為主，兼有防洪、航運效益的綜合利用水庫，系湖南省最大的水電電源點。1.2開發(fā)任務(wù)五強溪水電站是以發(fā)電為主、兼有防洪、航運和澆灌等效益的綜合利用工程。其開發(fā)任務(wù)分述以下：1發(fā)電五強溪水電站建成后投入華中電網(wǎng)，主要供電范圍為湖南省。2防洪沅水下游赤山以西的桃源、常德、漢壽三縣及常德市所屬平原河網(wǎng)地區(qū)，統(tǒng)稱沅水尾閭。這個地區(qū)地勢低洼。全靠防備保護，共保護人口106萬，農(nóng)水159萬畝。現(xiàn)有河流的泄洪能力20000m3

3、/s，如遇1927、1931、1933、1935、1943、1949、1954、1969等年洪水重現(xiàn)，河流均不能完整承泄，防洪標(biāo)準(zhǔn)僅為5年一遇。五強溪水庫湊近沅水尾閭，控制全流域面積的93%，解決尾閭防洪問題，是它的基本防洪任務(wù)。3航運五強溪水電站的航運效益為改進水庫區(qū)和壩下游河流的通航條件。沅水是湘西的水上交通動脈，其干流全長1550km，通航里程為640km，但航道險灘很多。五強溪水庫修筑今后，壩址以上，沅水以下河段成為常年深水區(qū)，其險灘都將淹沒。下游航道，確立五強溪航運基荷按10萬kw相應(yīng)流量考慮，枯水流量加大，上、下游航道均可改進。4澆灌每年自5月下旬至9月下旬為澆灌季節(jié)，在該季節(jié)自水

4、庫上游直接引走的澆灌溉量均勻為35m3/s。1.3設(shè)計任務(wù)本次設(shè)計任務(wù)是對五強溪水電站的諸方案（即正常蓄水位）已給的狀況下，進行水庫的興利與防洪計算，確立各方案水利設(shè)備的參數(shù)，水庫的調(diào)理操作方式及計算水利指標(biāo)，并經(jīng)過經(jīng)濟分析，比較方案之好壞。1.4設(shè)計前提1本水利樞紐是以發(fā)電、防洪為主要目標(biāo)的綜合利用水庫；2水電站參加系統(tǒng)工作，發(fā)電設(shè)計保證率P=87.5%（按年份計）；3水電站的備選方案（正常蓄水位）見表1.1；表1.1備選方案正常蓄水位表方案正常蓄水位（m）1201151081004本水利樞紐依據(jù)國家規(guī)定屬一級，以千年一遇洪水為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，萬年一遇洪水為校核標(biāo)準(zhǔn)，電站使用年限為50年計；5水庫

5、庫區(qū)蒸發(fā)滲漏等水量損失不大，故在初步設(shè)計階段暫時不考慮；6水庫下游有防洪要求，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為二十年一遇洪水，安全泄洪流量q安=20000m3/s。1.5設(shè)計內(nèi)容1水電站死水位選擇及保證專心NP計算；2水電站裝機容量選擇；3繪制水電站調(diào)換圖的防破壞線，加大專心輔助線，確立汛限期制水位；4求重復(fù)容量，計算水電站多年均勻電能；5進行防洪計算，確立各種防洪特色水位及壩頂高程；6求水利指標(biāo)；7經(jīng)濟計算，比較方案好壞。1.6設(shè)計原始資料1壩址以上流域面積F=83800km2；2壩址斷面歷年月均勻流量資料（見附表一）；3水庫水位面積、庫容曲線見表1.2；4壩址下游水位流量關(guān)系曲線見表1.3；5為改進下游通航條件

6、，確立五強溪航運基荷按10kw計；6船閘操作需要耗用10m3/s，此部分流量不可以用來發(fā)電；表1.2水庫水位面積、庫容曲線表高程（m）5060708090100110120130140面積07.24020.50339.49164.988111.184187.915297.288462.987647.004（km2）10800.2411.5924.52149.69218.49033.34657.34995.058151.578容m3積m3/s09.17560.65172.13369.0703.961269.572183.433619.115770.97.月表1.3壩址下游水位流量關(guān)系曲線表水位流

7、量水位流量水位流量水位流量mm3/smm3/smm3/smm3/s48.520453.0332057.5947066.02520049.035053.5336058.01030067.02720049.554554.0442059.01200068.02930050.079554.5504060.01370069.03160050.5112055.0572061.01560070.03380051.0149055.5645062.01750071.03600051.5190056.0720063.01930072.03830052.0235056.5795064.02120073.040300

8、52.5282057.0970065.02320074.0434007每年5月下旬至9月下旬為澆灌季節(jié)，在該季節(jié)自水庫上游直接引走的澆灌溉量均勻為35.0m3/s，此部分流量亦不可以用來發(fā)電；8在沅水規(guī)劃中，五強溪水電站上游將干流的虎皮溪及酉水的風(fēng)灘（已建成）梯級，其尾水水位124m及114.2m，各正常蓄水位方案對上游風(fēng)灘的影響見表1.4；表1.4各正常蓄水位方案對上游風(fēng)灘的影響方案（正常蓄水位）（120m）(115m)(108m)(100m)減少N(kw)0.2840.0200風(fēng)灘E（億kw.h）0.2280009沅水尾閭洪災(zāi)狀況、洞庭湖分分蓄洪防備基本狀況見表1.5、1.6；表1.5沅水

9、尾閭歷年洪災(zāi)狀況年份常德最大洪災(zāi)情況流量(m3/s)192724800酉水特大洪水，尾閭未見災(zāi)情記錄193129700尾閭淹田100萬畝，淹死3049人193330400桃源淹田11.4萬畝，漢壽受災(zāi)11.5萬人193529900尾閭淹田93萬畝，淹死3430人193820600黔陽淹5萬余畝，尾閭未見災(zāi)情記錄194328600沅陵、桃源災(zāi)情較重，常德、漢壽未見災(zāi)情記錄194924700尾閭淹田71萬畝，受災(zāi)35萬人195424300尾閭淹田73萬畝196927300尾閭淹田4.7萬畝，受災(zāi)3.3萬人197022900安江一帶災(zāi)情嚴(yán)重，尾閭無災(zāi)197421700表1.6歷年較大洪水所需攔洪量單

10、位：108m3年份193319311935194919691954197019741938攔洪量15.213.610.1待算6.56.22.311.380.3110五強溪水庫入庫設(shè)計洪水過程線（見附表二）；11水庫最大吹程15km，設(shè)計風(fēng)速12km/s；12各方案泄洪建筑物參數(shù)見表1.7；表1.7各方案泄洪建筑物參數(shù)表方案(120m)(115m)(108m)(100m)泄洪建筑物溢孔數(shù)10121214洪壩頂高程(m)1081019484壩孔口尺寸（寬高）1512151415141516孔數(shù)1110中底坎高程(m)8282820孔8880孔口尺寸（寬高）13131313經(jīng)濟估量資料：（1）永久建

11、筑物（含閘門設(shè)備）：包含：攔河壩、水道廠房、航道建筑、魚道建筑、交通建筑、房屋建筑及其余。壩底高程30m。各方案投資估量見表1.8。表1.8各方案投資估量表（樞紐土建）最大壩高（）10494.587.578.5m投資估量（萬元）61850563505381721019（2）機電設(shè)備各方案投資估量見表1.9。表1.9各方案投資估量表（機電設(shè)備）裝機容量（萬瓦電投資估量（萬元）288052798125808181903）各方案的暫時工程、其余工程和花費（包含施工機械、其余花費）、預(yù)備花費各方案投資估量見表1.10。表1.10各方案投資估量表（其余花費）方案(120m)(1

12、15m)(108m)(100m)投資（萬元）71333658166285456028（4）水庫賠償（移民及淹沒賠償）各方案投資估量見表1.11。表1.11各方案投資估量表（賠償花費）方案(120m)(115m)(108m)(100m)賠償費（萬元）8000057093385472498914泥沙資料壩址多年均勻含沙量0.258kg/m3，多年均勻輸沙率513kg/s，風(fēng)灘建庫后，五強溪壩址多年含沙量0.19kg/m3，年淤積669萬m3。興利計算沅水五強溪水電站水庫正常蓄水位共有120m、115m、108m、100m四個方案，本次設(shè)計將對這四個方案進行比較，并選定最優(yōu)方案。2.1基本資料整理設(shè)

13、計原始資料給定的流量是壩址斷面歷年均勻流量，考慮工程實際，現(xiàn)對其均勻流量（附表一）數(shù)據(jù)進行辦理：扣除澆灌和船閘用水。澆灌用水按5月下旬至9月下旬的澆灌季節(jié)每個月扣除35m3（5月扣除/s11.7m3/s，七、八月扣除35m3/s，9月扣除22.3m3/s）；船閘運轉(zhuǎn)用水按每個月10m3/s的流量扣除，從而獲取新的年均勻發(fā)電流量表（附表三）。2.2死水位的確定死水位影響要素比較復(fù)雜，需考慮保證水庫澆灌要求、滿足泥沙淤積要求、保證水電站最低水頭要求以及航運、養(yǎng)殖等其余要求。本次設(shè)計對死水位的確定采納簡化辦理的方法，主要考慮水庫的使用壽命及泥沙淤積；澆灌、航運、養(yǎng)殖及旅行等綜合利用要求；水輪機最小水

14、頭的限制三個要素。各方案分述以下：2.2.1正常蓄水位120m方案（方案一）1水庫的使用壽命及泥沙淤積使用壽命T按50年計，年淤積量V年為669萬m3V淤=V年T=66950=33450萬m3查庫容水位曲線表，確立水庫在使用年限內(nèi)滿足防淤要求的死水位Z1=76.20m；2澆灌、航運、養(yǎng)殖及旅行等綜合利用要求，水庫削落的最低水位不得小于Z2=82.00m;3水輪機最小水頭的限制，水庫削落深度不大于水電站最大水頭的35%。（1）任意假設(shè)最小發(fā)電流量q（）Z下（）0，并相應(yīng)下游0。最小發(fā)電流量取q（0）=800m3/s，查表得下游水位Z下（0）=50.05m。（2）極限削落深度（0）hm=（Z正Z下

15、）35%=(12050.05)35%=24.48m死水位：Z3=Z正hm=12024.48=95.52m3）Z死(0)=max(Z1，Z2，Z3)=max(76.80，82.00，95.52)=95.52m；（4）依據(jù)Z(0)長系列計算各年供水期調(diào)理流量q3，并3p=799.28m/s滿足|q（0）q33，則Z死=Z死（0）。即死水p|=0.72m/s=1m/s=95.52m位為95.52m，相應(yīng)死庫容14.002億m3。2.2.2正常蓄水位115m方案（方案二）1水庫的使用壽命及泥沙淤積水庫在使用年限內(nèi)滿足防淤要求的死水位Z1=76.20m；2澆灌、航運、養(yǎng)殖及旅行等綜合利用要求，水庫削落的

16、最低水位不得小于Z2=82.00m;3水輪機最小水頭的限制，水庫削落深度不大于水電站最大水頭的35%。（1）任意假設(shè)最小發(fā)電流量q（）Z下（）0，并相應(yīng)下游0。最小發(fā)電流量取q（0）=733m3/s，查表得下游水位Z下（0）=49.88m。（3）極限削落深度hm=（Z正Z下（0）35%=22.79m）35%=(11549.88)死水位：Z3=Z正hm=11522.79=92.21m3）Z死(0)=max(Z1，Z2，Z3)=max(76.80，82.00，92.21)=92.21m；（4）依據(jù)Z(0)長系列計算各年供水期調(diào)理流量q3，并3p=733.08m/s滿足|q（0）q33，則Z死=Z死

17、（0）。即死水p|=0.08m/s=1m/s=92.21m位為92.21m，相應(yīng)死庫容11.353億m3。2.2.3正常蓄水位108m方案（方案三）1水庫的使用壽命及泥沙淤積水庫在使用年限內(nèi)滿足防淤要求的死水位Z1=76.20m；2澆灌、航運、養(yǎng)殖及旅行等綜合利用要求，水庫削落的最低水位不得小于Z2=82.00m;3水輪機最小水頭的限制，水庫削落深度不大于水電站最大水頭的35%。（1）任意假設(shè)最小發(fā)電流量q（）Z下（）0，并相應(yīng)下游0。最小發(fā)電流量取q（0）=644m3/s，查表得下游水位Z下（0）=49.70m。（4）極限削落深度（0）hm=（Z正Z下）35%=(10849.70)35%=2

18、0.41m死水位：Z3=Z正hm=10820.41=87.59m3）Z死(0)=max(Z1，Z2，Z3)=max(76.80，82.00，87.59)=87.59m；（4）依據(jù)Z(0)長系列計算各年供水期調(diào)理流量q3，并3p=644.32m/s滿足|q（0）q33，則Z死=Z死（0）。即死水p|=0.32m/s=1m/s=87.59m位為87.59m，相應(yīng)死庫容8.346億m3。2.2.4正常蓄水位100m方案（方案四）1水庫的使用壽命及泥沙淤積水庫在使用年限內(nèi)滿足防淤要求的死水位Z1=76.20m；2澆灌、航運、養(yǎng)殖及旅行等綜合利用要求，水庫削落的最低水位不得小于Z2=82.00m;3水輪

19、機最小水頭的限制，水庫削落深度不大于水電站最大水頭的35%。（1）任意假設(shè)最小發(fā)電流量q（）Z下（）0，并相應(yīng)下游0。最小發(fā)電流量取q（0）=568m3/s，查表得下游水位Z下（0）=49.55m。（5）極限削落深度（0）hm=（Z正Z下）35%=(10049.55)35%=17.66m死水位：Z3=Z正hm=10017.66=82.34m3）Z死(0)=max(Z1，Z2，Z3)=max(76.80，82.00，82.34)=82.34m；（4）依據(jù)Z(0)長系列計算各年供水期調(diào)理流量q3，并3p=567.79m/s滿足|q（0）q33，則Z死=Z死（0）。即死水p|=0.21m/s=1m/

20、s=82.34m位為82.34m，相應(yīng)死庫容5.55億m3。2.3保證專心計算本次設(shè)計要求長系列等專心操作；用試算法逐年求解以下方程組：Vt=Vt-1+(Qtqt)tNp=KqtHtV0=V死Vt-I,Vtt時段初、末水庫蓄水量；Qtt時段均勻入庫流量（新系列）；qtt時段均勻發(fā)電流量；Htt時段均勻水頭；Vt供水期末水庫蓄水量。2.3.1計算方法對某一特定年份求解步驟以下：1設(shè)Np=N(0)（1）設(shè)qt=q(0)(qt為t時段發(fā)電流量)；（2）Vt=Vt-1+(Qtqt)t(當(dāng)VtV興+V死，取Vt=V興+V死)（3）由V均=(Vt+Vt-1)/2查水位庫容曲線獲取Z上；由qt查壩址下游水位

21、流量關(guān)系曲線獲取Z下；4）Nt=Kqt(Z上Z下)5）若|NtNp|1,轉(zhuǎn)下時段；不然qt=q(0)+(tNpNt)/K(Z上Z下)，轉(zhuǎn)（2）步驟計算。2求年最小水庫蓄水量Ve;3若|VeV死|2，轉(zhuǎn)下一年；不然Np=N(0)+K(Z正+Z死)/2Z下(Z死Ve)/T供轉(zhuǎn)（1）步驟計算。求出各年的供水期均勻?qū)Ｐ暮?，?jù)設(shè)計保證率可求出Np。2.3.2計算結(jié)果本次設(shè)計采納程序計算，各方案詳細(xì)參數(shù)及結(jié)果以下：1方案一：正常庫容57.349億m3，死庫容14.002億m3，興利庫容43.347億m3。設(shè)計保證專心Np=41.33萬kw。2方案二：正常庫容43.357億m3，死庫容11.353億m3，興

22、利庫容32.004億m3。設(shè)計保證專心Np=35.34萬kw。3方案三：正常庫容29.424億m3，死庫容8.346億m3，興利庫容21.078億m3。設(shè)計保證專心Np=27.84萬kw。4方案四：正常庫容18.490億m3，死庫容5.55億m3，興利庫容12.94億m3。設(shè)計保證專心Np=21.46萬kw。2.4水電站必需容量選擇必需容量包含工作容量與備用容量兩部分。2.4.1工作容量計算本設(shè)計缺乏電力均衡的資料，采納經(jīng)驗方法確立工作容量以下（按方案一計算）：1保證專心中部分擔(dān)當(dāng)航運基荷：N工基=10（萬kw）2N峰為擔(dān)當(dāng)峰荷工作容量N峰=NpN工基=41.3310=31.33（萬kw）3按

23、以下關(guān)系確立峰荷工作容量N工峰=3.08N峰7=103.50（萬kw）4水電站工作容量N工=N工峰N工基=103.5010=113.50（萬kw）2.4.2備用容量計算本設(shè)計電站擔(dān)當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷用及事故備用容量，各方案取值見表2.1。表2.1各方案備用容量表方案115m108m100m120mN備（萬kw）302520152.4.3電站必需工作容量經(jīng)計算，沅水五強溪水電站各方案必需工作容量見表2.2。表2.2各方案必需工作容量表方案120m115m108m100mN（萬kw）10101010工基N工峰（萬kw）103.5085.0561.9542.30N工（萬kw）113.5095.0571.95

24、52.30N備（萬kw）30252015N（萬kw）143.50120.0591.9567.30必需2.5水電站調(diào)換圖繪制本次畢業(yè)設(shè)計要求從興利要求出發(fā)對水電站調(diào)換要求作兩條線，一條是基本調(diào)換線防破壞線；一條是加大專心輔助線。2.5.1防破壞線防破壞線按以下步驟計算確立。1選擇設(shè)計保證率范圍內(nèi)的徑流系列（新系列）資料。（從原始系統(tǒng)中剔除來水小于設(shè)計枯水年的年份）2逐年從供水期水期末開始，按Np等專心逆時序操作，求得各年遲蓄方案水庫蓄水量過程線。詳細(xì)求解方程組：Vt-1=Vt(Qtqt)tNp=KqtHt式中符號意義同前。其詳細(xì)求解流程以下：1）設(shè)qt=q(0)；（2）Vt-1=Vt(Qtqt)

25、t(Vt初步值為V死)（當(dāng)Vt-1V死，取Vt-1=V死）；（3）V均=(Vt+Vt-1)/2查水庫水位庫容曲線獲取Z下；4）Nt=Kqt(Z上Z下)；5）若|NtNp|，轉(zhuǎn)前時段，不然qt=q(0)+(NpNt)/K(Z上Z下)，轉(zhuǎn)（）步驟3將各年遲蓄方案水庫蓄水量過程線點在一張圖，并取其外包線，即為防破壞線。其余包線，其實是各條蓄水量過程線的同時縱坐標(biāo)最大值，在具體操作時，可在計算機算完第（）步后，直接給出外包線各點坐標(biāo)，自然最后采納值，還應(yīng)輸出結(jié)果作合適分析修正，使防破壞線更靠譜。經(jīng)采納程序計算，各方案防破壞線的結(jié)果見表2.3。表2.3各方案防破壞線計算結(jié)果表水庫蓄水量（m3月）月份/s

26、.方案一方案二方案三方案四3716.68541.85331.42218.224553.31442.91321.63218.225767.66592.51373.99218.2261243.28960.96633.81358.672181.741630.32988.87523.4182059.141555.93973.69565.5792183.441726.51156.45662.73102029.041631.081141.32703.961118301440.75974.09639.54121587.241264.13863.24545.3411260.191005.4689.5432.9

27、321015.32824.85599.12406.143553.31442.91321.63218.222.5.2防洪限制水位確立防洪限制水位是表現(xiàn)防洪與興利互相結(jié)合的重要參數(shù)。選擇合適，可在不影響興利靠譜性前提下，降低大壩高度，節(jié)約投資。本設(shè)計以獲得最大結(jié)合庫容為原則選擇。依據(jù)五強溪水電站洪水資料分析，該庫洪水最遲發(fā)生在月尾，月初：故防洪限制水位取值為月尾，月初防洪線上的坐標(biāo)值。經(jīng)計算并查水庫水位庫容曲線，各方案防洪限制水位和相應(yīng)庫容分別為：方案一：防洪限制水位為120.00m，庫容為57.349億m3；方案二：防洪限制水位為115.00m，庫容為43.67億m3；方案三：防洪限制水位為10

28、5.99m，庫容為26.49億m3；方案四：防洪限制水位為95.67m，庫容為14.02億m3。防洪限制水位作為調(diào)洪演算的起調(diào)水位，并據(jù)此可求出結(jié)合庫容。2.5.3加大專心輔助線的繪制在防破壞圖中，在汛期防洪限制水位與破壞線間，為加大專心區(qū)，但加大專心范圍較大，為減少操作的任意性，在該區(qū)中增添三條輔助線，采納簡化的方法確立該組輔助線。詳細(xì)以下：Zit=Z死+（Z防限Z死）i/4式中：Zit為第i條加大專心線t時刻的坐標(biāo)。經(jīng)計算各方案結(jié)果見表2.4。表2.4各方案加大專心輔助線參數(shù)表正常水位120m115m108m100m死水位（m）95.5292.2187.5982.34汛限水位（m）120.

29、00115.00105.9995.67Z1t（m）101.6497.9292.1985.67Z2t（m）107.76103.6396.7989.01Z3t（m）113.88109.33101.3992.34V1t（億m3）20.4516.2911.257.11V2t（億m3）28.9423.0415.199.05V3t（億m3）41.4832.1420.1211.36由表2.4繪出加大專心輔助線。三條輔助線將加大專心值計算公式以下：Ni=Np+（NyNp）4i各方案計算結(jié)果見表2.5。表2.5各方案加大出值計算表正常水位120m115m108m100mNp(萬kw)41.3335.3427.8

30、421.46Ny(萬kw)143.50126.05120.1267.30N1(萬kw)66.8758.0250.9132.92N2(萬kw)92.4280.7073.9844.38N3(萬kw)117.96103.3797.0555.842.6重復(fù)容量選擇與多年均勻電能計算2.6.1重復(fù)容量選擇水電站在洪水期常常會產(chǎn)生大批棄水，為了利用棄水增發(fā)季節(jié)性電能，節(jié)約火電站的燃料耗費，增添一部分裝機容量，因為它不可以代替火電站的工作容量，因此稱它為重復(fù)容量。本次設(shè)計N重采納經(jīng)濟利用小時數(shù)h經(jīng)濟=2500h。增補千瓦利用小時數(shù)計算是確立重復(fù)容量的要點，但其核心是計算不一樣重復(fù)容量的多年平均電能，多年均勻

31、電能的計算與調(diào)換圖或調(diào)換規(guī)劃有關(guān)，本次設(shè)計調(diào)換按以下規(guī)則操作：1當(dāng)時段初水位位于防破壞線內(nèi)時，時段專心Nt=Np。2汛期時段初水位位于加大專心區(qū)時，按加大專心線工作，即Nt=Ni。3段初水位在防破壞線以上時，使時段水位盡可能向防破壞線上靠，同時要考慮裝機容量的限制。4當(dāng)滿裝機發(fā)電，且水位超出Z防限或Z正時，才同意棄水?，F(xiàn)以方案一計算重復(fù)容量的選擇及多年均勻電能計算。假設(shè)重復(fù)容量N重等于0、5、10、15、20萬kw時，分別計算新系列多年均勻發(fā)電量E及重復(fù)容量年利用小時數(shù)h，計算結(jié)果見表2.6。因重復(fù)容量年利用小時數(shù)h均小于h經(jīng)濟=2500h，故方案一重復(fù)容量為0。表2.6重復(fù)容量計算表（方案一

32、）必需容量重復(fù)容量裝機容量多年均勻發(fā)年發(fā)電量差E利用小(萬kw)(萬kw)(萬kw)電量(億kw.h)值(億kw.h)時數(shù)(h)143.500143.5075.24143.505148.5076.241.002000143.5010153.5077.251.012020143.5015158.5078.311.062120143.5020163.5079.210.901800其余三個方案的多年均勻發(fā)電量E及重復(fù)容量年利用小時數(shù)h計算結(jié)果見表2.7表2.9。從表2.9可以看出，方案四的重復(fù)容量年利用小時數(shù)h均小于h經(jīng)濟=2500h，故方案四重復(fù)容量為0。依據(jù)表2.7和表2.8被騙算結(jié)果，點繪N重

33、h利曲線，再依據(jù)h經(jīng)濟=2500h確立方案二N重=6萬kw；方案三N重=28.17萬kw。表2.7重復(fù)容量計算表（方案二）必需容量重復(fù)容量裝機容量多年均勻發(fā)年發(fā)電量差E利用小(萬kw)(萬kw)(萬kw)電量(億kw.h)值(億kw.h)時數(shù)(h)120.050120.0569.15120.052122.0569.610.462300120.054124.0570.120.512550120.056126.0570.620.502500120.058128.0571.040.422100表2.8重復(fù)容量計算表（方案三）必需容量重復(fù)容量裝機容量多年均勻發(fā)年發(fā)電量差E利用小(萬kw)(萬kw)(萬

34、kw)電量(億kw.h)值(億kw.h)時數(shù)(h)91.95091.9558.6791.9510101.9562.073.40340091.9520111.9566.354.28428091.9530121.9568.632.28228091.9540131.9570.642.012010表2.9重復(fù)容量計算表（方案四）必需容量重復(fù)容量裝機容量多年均勻發(fā)年發(fā)電量差E利用小(萬kw)(萬kw)(萬kw)電量(億kw.h)值(億kw.h)時數(shù)(h)67.30067.3034.3767.30269.3034.810.44220067.30471.3035.230.42210067.30673.303

35、5.630.40200067.30875.3036.010.3819002.6.2裝機容量的確定裝機容量由一定容量和重復(fù)容量確立，但因為回水對上游風(fēng)灘電站的影響，應(yīng)在方案一和方案二中扣除風(fēng)灘電站的多年均勻減少電能。各方案的裝機容量分別為：方案一：Ny=N必+N重=143.50+0=143.50萬kw；方案二：Ny=N必+N重=120.05+6=126.05萬kw；方案三：Ny=N必+N重=91.95+28.17=120.12萬kw；方案四：Ny=N必+N重=67.30+0=67.30萬kw。2.6.3多年均勻電能計算利用上述計算結(jié)果點繪Ny（Ny=N必+N重）E的關(guān)系圖，查得各方案多年均勻發(fā)電

36、量。方案一：E=75.240.228=75.012億kw.h；方案二：E=70.620=70.62億kw.h；方案三：E=68.29億kw.h；方案四：E=34.37億kw.h；防洪計算3.1水庫調(diào)洪計算五強溪水庫工程等別為一等，按P=0.1%洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計、P=0.01%洪水標(biāo)準(zhǔn)校核。水庫下游防洪標(biāo)準(zhǔn)為P=5%，安全泄洪量q安=20000m3/s。本次設(shè)計防洪計算的任務(wù)包含上述三種洪水標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)洪計算。利用五強溪水庫入庫典型洪水，調(diào)洪計算采納多級調(diào)理方法，詳細(xì)的調(diào)洪規(guī)則以下：1起調(diào)水位為汛前限制水位。2當(dāng)水庫洪水流量小于汛前限制水位相應(yīng)的下泄能力，且小于安全泄量時，控制閘門，讓泄流量等于來水量水

37、庫水位保持在汛期水位不變。3當(dāng)水庫入流量超出汛前限制水位相應(yīng)的下泄能力，而小于下游安全泄量時，打開閘門自由泄流，水庫水位上升，下泄量隨之增大。4當(dāng)自由泄流量超出安全泄量時，控制qt=q安，直至調(diào)理計算結(jié)束，所得最高水位為防洪高水位。5當(dāng)水庫水位不及防洪高水位時，控制qt=q安，當(dāng)水庫水位高升至防洪高水位時，閘門全開，自由泄流，得調(diào)洪后的最高水位。溢洪設(shè)備的選擇自己是一個經(jīng)濟問題，它是衡量上下游洪災(zāi)損失的重要參數(shù)，并且泄洪設(shè)備還受資料最大應(yīng)力強度及閘門結(jié)構(gòu)限制、下游巖基狀況及消能設(shè)備狀況的影響。自由泄流時采納公式：Q=1.77nBH3/2；孔口出流是采納公式：Q=n(2gH)1/2；=0.990

38、.53a/H對于千年一遇洪水調(diào)理計算得設(shè)計洪水水位及相應(yīng)最大下泄流量，對萬年一遇洪水進行調(diào)理計算得校核水位及相應(yīng)最大下泄流量，并依據(jù)求得的校核洪水位，確立總庫容。在調(diào)洪計算過程中，對閘門控制泄流情況，利用水量均衡方程式推求求得，但對于自由泄流情況則需求解隱式方程組。Vt=Vt1+(Qt+Qt1)/2(qt+qt1)/2tq=f(v)本次設(shè)計按以下步驟試算求解：、假設(shè)qt=q(0)；、Vt=Vt1+(Qt+Qt1)/2(qt+qt1)/2t；、由Vt查q=f(v)曲線得相應(yīng)下泄流量q(1)；、若|q(0)q(1)|，轉(zhuǎn)下時段，不然假設(shè)q(0)=q(1)重新進行計算。、確立防洪高水位、設(shè)計洪水位及

39、校核洪水位，確立相應(yīng)庫容。各方案水庫調(diào)洪計算結(jié)果見表3.1。各方案水庫調(diào)洪計算詳細(xì)結(jié)果見附表。表3.1水庫各方案調(diào)洪計算成就表項目單位方案一方案二方案三方案四正常蓄水位m120115108100正常庫容億m357.34943.35729.42418.490汛限水位m120115105.9995.67汛限庫容億m357.34943.35726.4914.02死水位m95.5292.2187.5982.34死庫容億m314.00211.3538.3465.550防洪高水位m122.40115.89108.90100.07防洪庫容億m37.5612.7534.8344.549設(shè)計洪水位m131.74

40、124.41118.81109.41校核洪水位m135.29128.37122.51112.78調(diào)洪庫容億m365.45144.31738.78524.913總庫容億m3122.8087.67465.27538.9333.2壩頂高程的確定壩頂高程計算公式以下：壩頂高程1=設(shè)計洪水+風(fēng)波高+安全超高1壩頂高程2=校核洪水+風(fēng)波高2+安全超高2壩頂高程=max壩頂高程1，壩頂高程2風(fēng)波高的計算公式；h=0.0208V5/4D1/3式中V為風(fēng)速，以m/s計，設(shè)計風(fēng)速12m/s，校核洪水時風(fēng)速乘以0.8；D為吹程，為15km計。安全超高由規(guī)范據(jù)壩質(zhì)、壩型而規(guī)定（0.51.0m）。設(shè)計洪水時取0.7m，

41、校核洪水時取0.5m。經(jīng)計算：h設(shè)計=1.15m；h校核=0.87m。則各方案壩頂高程為：方案一：壩頂高程1=133.59m；壩頂高程2=136.66m。壩頂高程=max壩頂高程1，壩頂高程2=136.66m。方案二：壩頂高程1=126.26m；壩頂高程2=129.74m。壩頂高程=max壩頂高程1，壩頂高程2=129.74m。方案三：壩頂高程1=120.66m；壩頂高程2=123.88m。壩頂高程=max壩頂高程1，壩頂高程2=123.88m。方案四：壩頂高程1=111.26m；壩頂高程2=114.15m。壩頂高程=max壩頂高程1，壩頂高程2=114.15m。五強溪水電站各項水利指標(biāo)見表3

42、.2。表3.2水利指標(biāo)成就統(tǒng)計表序號項目單位指標(biāo)方案一方案二方案三方案四1正常高水位m1201151081002設(shè)計洪水位m131.74124.41118.81109.413校核洪水位m135.29128.37122.51112.784死水位m95.5292.2187.5982.345防洪限制水位m120115105.9995.676防洪高水位m122.40115.89108.90100.077總庫容108m3122.8087.67465.27538.9338興利庫容108m343.34732.00421.07812.949防洪庫容108m37.5612.7534.8344.54910結(jié)合庫容

43、108m3002.9344.4711設(shè)計洪水最大泄流量m3/s3557440732439934920512校核洪水最大泄流量m3/s4294050267532905900413保證專心104kw41.3335.3427.8421.4614工作容量104kw113.5095.0571.9552.3015備用容量104kw3025201516重復(fù)容量104kw0628.17017重復(fù)容量年利用小時h0250025000徑流利用系數(shù)19裝機容量104kw143.50126.05120.1267.3020多年均勻發(fā)電量108kw.h75.01270.6268.2934.3721庫容系數(shù)0.0670.0

44、490.0320.020調(diào)理系數(shù)r0=0.1；對代經(jīng)濟計算投資、運轉(zhuǎn)費、效益是進行經(jīng)濟分析的三大主要經(jīng)濟指標(biāo)。經(jīng)濟建設(shè)追求的目標(biāo)是凈經(jīng)濟效益最大化。當(dāng)不一樣工程方案的效益相同時，該目標(biāo)等價于花費最小。依據(jù)“電力工程經(jīng)濟分析條例”規(guī)定，水電工程的經(jīng)濟比較采納年花費最小法，即在同時滿足向電網(wǎng)供給的電力、電量要乞降其余綜合效益的前提下，所選最優(yōu)方案的投資、運轉(zhuǎn)費的總花費為最小。因為不一樣工程規(guī)模生產(chǎn)電力、電量是不一樣的，為滿足方案的可行性，必需選擇最優(yōu)等效取代方案，本設(shè)計采納火電站作為取代措施。本次畢業(yè)設(shè)計要求考慮資本的時間價值，采納折現(xiàn)率替火電站使用壽命與水電站不一樣樣長，采納等額重置辦理。本工程

45、計算資本流程是進行經(jīng)濟分析的主要內(nèi)容，以年花費最小為經(jīng)濟比較準(zhǔn)則，平常以效益最大方案為基準(zhǔn)，效益最大的方案只需計算本方案自己的投資與運轉(zhuǎn)費；而對其余效益較小的方案，不但要計算本方案自己的投資與運轉(zhuǎn)費，并且要計算等效取代措施的投資和運轉(zhuǎn)費。4.1方案一工程花費4.1.1工程投資本工程最大壩高106.66m，永久建筑物投資估量63388萬元；裝機容量143.50萬kw，機電設(shè)備投資估量27628萬元；暫時工程、其余工程和花費（包含施工機械、其余花費）、預(yù)備花費71333萬元，合計162349萬元。永久性建筑物、機電及暫時工程、預(yù)備花費等的總和稱為總投資，總投資的逐年分配比率見表4.1。表4.1總投

46、資的逐年分配表（方案一）年份1234567891011合計投資比率0.1270.120.0810.1080.070.1130.1450.1150.0970.0210.003100%投資額487.05162349（萬元）設(shè)備回收額0.000.000.000.000.000.000.000.000.00-33119.2-33119.20.00（萬元）小計（萬元）20618.3219481.8813150.2717533.6911364.4318345.4423540.6118670.1415734097.85.33-32632.15129229.8工程投資為每年年初支出，設(shè)備回收殘值為年關(guān)回收。4

47、.1.2水庫賠償投資水庫淹沒及移民賠償投資80000萬元。水庫賠償投資于第一臺機組發(fā)電前一年結(jié)束，施工第二年開始移民，賠償投資總值逐年分配見表4.2。賠償投資為每年年初支出。表4.2賠償投資總值逐年分配表（方案一）年份2345678合計分配比率0.1250.1250.1670.1630.1630.1290.128100%賠償投資額1000010000133601304013040103201024080000（萬元）工程年運轉(zhuǎn)費工程正常年運轉(zhuǎn)費包含電站運轉(zhuǎn)費、大修費、水庫賠償提成三個部分。運轉(zhuǎn)費為年關(guān)投入。1水電站運轉(zhuǎn)費u1u1=運轉(zhuǎn)費定額裝機容量=2元/kw143.50104kw=287萬元

48、。2大修費u2大修費包含水工建筑物、房屋交通工程和機電設(shè)備三部分構(gòu)成。水工建筑物大修費u21查畢業(yè)設(shè)計供給的基礎(chǔ)資料得u21=362萬元。房屋、交通工程大修費u22查畢業(yè)設(shè)計供給的基礎(chǔ)資料得u22=17.7萬元。機電設(shè)備大修費u23查畢業(yè)設(shè)計供給的基礎(chǔ)資料得u23=471.2萬元。u2=u21+u22+u23=362+17.7+471.2=850.9萬元。3水庫賠償提成費u3查畢業(yè)設(shè)計供給的基礎(chǔ)資料得u3=1328萬元。則工程年運轉(zhuǎn)費u=u1+u2+u3=287+850.9+1328=2465.9萬元。4.1.4水電站早期運轉(zhuǎn)費本工程初始運轉(zhuǎn)期為三年，在第十一年關(guān)進入正常運轉(zhuǎn)期，早期運行階段各

49、年的發(fā)電量為正常運轉(zhuǎn)時發(fā)電量的比率及早期運轉(zhuǎn)費見表4.3。表4.3早期運轉(zhuǎn)階段各年運轉(zhuǎn)費表年份9101112Et/E020%70%90%100%Et（108kw.h）15.00252.50867.51175.012運轉(zhuǎn)費（萬元）493.21726.12219.32465.94.2其余方案工程花費4.2.1工程投資方案二：工程最大壩高99.74m，永久建筑物投資估量59386萬元；裝機容量126.05萬kw，機電設(shè)備投資估量26680萬元；暫時工程、其它工程和花費（包含施工機械、其余花費）、預(yù)備花費65816萬元，合計151882萬元。方案三：工程最大壩高93.88m，永久建筑物投資估量5613

50、1萬元；裝機容量120.12萬kw，機電設(shè)備投資估量26358萬元；暫時工程、其它工程和花費（包含施工機械、其余花費）、預(yù)備花費62854萬元，合計145343萬元。方案四：工程最大壩高84.15m，永久建筑物投資估量41609萬元；裝機容量67.3萬kw，機電設(shè)備投資估量7736萬元；暫時工程、其余工程和花費（包含施工機械、其余花費）、預(yù)備花費56028萬元，合計105373萬元。永久性建筑物、機電及暫時工程、預(yù)備花費等的總和稱為總投資，總投資的逐年分配比率見表4.4。工程投資為每年年初支出，設(shè)備回收殘值為年關(guān)回收。4.2.2水庫賠償投資方案二、三、四水庫淹沒及移民賠償投資分別為57093萬

51、元、38547萬元、24989萬元。水庫賠償投資于第一臺機組發(fā)電前一年結(jié)束，施工第二年開始移民，賠償投資總值逐年分配見表4.5。賠償投資為每年年初支出。表4.4總投資的逐年分配表（其余方案）年份234567891011合計投資比率0.1250.1180.0850.1440.0540.1210.1330.1440.0530.023100%方案二投資額18985179221291021871820218378202002187180503493151882（萬元）設(shè)備回收額000000000-31288-31288小計1898517922129102187182021837820200218718

52、050-27794120594投資比率0.1280.1180.0910.130.0720.1240.1210.1070.0550.054100%方案三投資額186041715013226188951046518023175871555279947849145343（萬元）設(shè)備回收額000000000-30377-30377小計18604171501322618895104651802317587155527994-22528114966投資比率0.1310.1250.0960.1360.0730.1330.1480.1020.0450.011100%方案四投資額1380413172101161

53、4331769214015155951074847421159105373（萬元）設(shè)備回收額000000000-23182-23182小計1380413172101161433176921401515595107484742-2202382191表4.5賠償投資總值逐年分配表（其余方案）年份345678合計分配比率0.050.100.200.250.200.20100%方案二（萬元）賠償投資額2854.75709.311418.614273.311418.611418.657093分配比率0.050.100.200.250.200.20100%方案三（萬元）賠償投資額1927.43854.77

54、709.49636.87709.47709.438547分配比率0.050.100.200.250.200.20100%方案四（萬元）賠償投資額1249.52498.94997.86247.34997.84997.8249894.2.3工程年運轉(zhuǎn)費工程正常年運轉(zhuǎn)費包含電站運轉(zhuǎn)費、大修費、水庫賠償提成三個部分。運轉(zhuǎn)費為年關(guān)投入。1水電站運轉(zhuǎn)費u1方案二：u1=運轉(zhuǎn)費定額裝機容量=2元/kw126.05104kw=252.1萬元。方案三：u1=運轉(zhuǎn)費定額裝機容量=2元/kw120.12104kw=240.2萬元。方案四：u1=運轉(zhuǎn)費定額裝機容量=2元/kw67.3104kw=134.6萬元。2大修

55、費u2大修費包含水工建筑物、房屋交通工程和機電設(shè)備三部分構(gòu)成。水工建筑物大修費u21查畢業(yè)設(shè)計供給的基礎(chǔ)資料得：方案二：u21=337.5萬元；方案三：u21=317.9萬元；方案四：u21=298.0萬元；房屋、交通工程大修費u22查畢業(yè)設(shè)計供給的基礎(chǔ)資料得：方案二：u22=17.5萬元。方案三：u22=17.4萬元。方案四：u22=17.1萬元。機電設(shè)備大修費u23查畢業(yè)設(shè)計供給的基礎(chǔ)資料得：方案二：u23=455.4萬元。方案三：u23=450.1萬元。方案四：u23=239.1萬元。則各方案大修費分別為：方案二：u2=u21+u22+u23=337.5+17.5+455.4=810.4

56、萬元。方案三：u2=u21+u22+u23=317.9+17.4+450.1=785.4萬元。方案四：u2=u21+u22+u23=298.0+17.1+239.1=554.2萬元。3水庫賠償提成費u3查畢業(yè)設(shè)計供給的基礎(chǔ)資料得：方案二：u3=974.7萬元。方案三：u3=647.6萬元。方案四：u3=442.3萬元。則工程年運轉(zhuǎn)費分別為：方案二：u=u1+u2+u3=252.1+810.4+974.7=2037.2萬元。方案三：u=u1+u2+u3=240.2+785.4+647.6=1673.2萬元。方案四：u=u1+u2+u3=134.6+554.2+442.3=1131.1萬元。4.2

57、.4水電站早期運轉(zhuǎn)費本工程初始運轉(zhuǎn)期為三年，在第十一年關(guān)進入正常運轉(zhuǎn)期，早期運行階段各年的發(fā)電量為正常運轉(zhuǎn)時發(fā)電量的比率及早期運轉(zhuǎn)費見表4.6。表4.6早期運轉(zhuǎn)階段各年運轉(zhuǎn)費表年份9101112Et/E020%70%90%100%Et（108）14.1249.4363.5670.62kw.h方案二407.41426.01833.52037.2運轉(zhuǎn)費（萬元）Et（108kw.h）13.6647.8061.4668.29方案三334.61171.21505.91673.2運轉(zhuǎn)費（萬元）Et（108kw.h）6.8724.0630.9334.37方案四226.2791.81018.01131.1運轉(zhuǎn)

58、費（萬元）4.2.5代替火電站方案投資以方案一為基準(zhǔn)，其余各方案與方案一發(fā)電效益之差需要由系統(tǒng)中修筑火電站來代替。因為火電站廠用電較水電站大，故代替電站容量差值為必需容量差值的1.1倍。代替電站的發(fā)電量差值為五強溪電站多年均勻電能差值的1.05倍（電能差值應(yīng)試慮各方案對風(fēng)灘電站的影響）。代替電站的經(jīng)濟指標(biāo)以下：火電站單位千瓦投資750元/kw；煤礦投資0.07元/kw.h；代替方案的投資除興建必需規(guī)模的火電站自己投資外，還應(yīng)計劃與之配套的煤礦投資。方案i與方案一必需容量差值為Ni；多年均勻電能的差值為E，則代替電站的投資為：1方案二N2=(143.500.284)(120.050.02)=23

59、.186萬kw；E2=75.01270.62=4.392億kw.h=43920萬kw.h；K電2=750N21.1=75023.1861.1=19128.5萬元；K礦2=E21.050.07=439201.050.07=3228.1萬元；2方案三N3=(143.500.284)91.95=51.266萬kw；E3=75.01268.29=6.722億kw.h=67220萬kw.h；K電3=750N31.1=75051.2661.1=42294.5萬元；K礦3=E31.050.07=672201.050.07=4940.7萬元；3方案四N4=(143.500.284)67.3=75.916萬kw

60、；E4=75.01234.37=40.642億kw.h=406420萬kw.h；K電4=750N41.1=75075.9161.1=62630.7萬元；K礦4=E41.050.07=4064201.050.07=29871.9萬元；此三個方案代替工程的投資流程見表4.7。4.2.6代替火電站方案年運轉(zhuǎn)費火電站的運轉(zhuǎn)費包含電站運轉(zhuǎn)費和燃料費，電站的運轉(zhuǎn)費按投資的8%計；燃料費按0.02元/kw.h計算。三個方案計算結(jié)果見表4.8。4.2.7代替火電站方案早期運轉(zhuǎn)費火電站早期運轉(zhuǎn)費應(yīng)計算電站與燃料兩部分，但因為本設(shè)計火電站投資流程不知，所以，只計算各方案燃料費。計算結(jié)果見表4.9。表4.7其余方案