水利水电规划课程设计说明书

水利水电规划 大作业2 / 70目录一、作业任务 .2二、设计年径流及其年分配 .21、设计年年径流的计算 .22、设计年内分配 .3三、水库死水位与正常蓄水位的选择 .61、死水位的选择 .62、兴利库容计算 .63、正常蓄水位的选择 .7四、装机容量及多年平均发电量. .71、代表年的水能计算 .7五、设计洪水过程线的推求 .161、设计洪峰及洪量计算 .162、设计洪水过程线的推求 .16六、水库防洪特征水位及坝顶高程的计算 .301、调洪规则及起调水位 .302、防洪高水位计算 .313、设计洪水位计算 .314、校核洪水位计算 .315、坝顶高程选择 .31七、结论 .39一、作业任务在太湖流域的西苕溪支流西溪上，拟修建一水库，因而要进行水库规划的水文水利计算，其具体任务是：1.设计年径流及其年内分配。2.选择水库死水位。3.选择正常蓄水位。4.计算保证出力和多年平均发电量。5.选择水电站装机容量。6.推求各种洪水特征水位和确定大坝高程。二、设计年径流及其年分配1、设计年年径流的计算对流量资料进行处理,进行年径流量频率计算。绘制年径流频率曲线（见图 1） ，由所得频率曲线得到标准频率对应的设计值， （见表 1） 。表 1 标准频率对应的设计值标准频率对应的设计值频率(%) 设计值 频率(%) 设计值 频率(%) 设计值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 由表查出频率为 20%、50%、80%的丰、平、枯年份的年径流量，即为设计年径流量。有如下结果：4 / 70当 P=20%时，得丰水年年径流量为 23.619m3/s；当 P=50%时，得平水年年径流量为 19.034m3/s；当 P=80%时，得枯水年年径流量为 15.264m3/s。图 1 年 径 流 频 率 曲 线2、设计年内分配典型年的选择：根据典型年的选择原则可选择典型年。选择过程如下： 5 / 70图 2 枯水年选择图 3 丰水年选择6 / 70图 4 平水年选择由上可以选择出典型枯水年为 1979 年，典型丰水年为 1993 年，典型平水年为 1984 年。对丰、平、枯年份个月份按流量进行缩放可得设计年各月分配表(见表)。表 2 设计年径流各月分配 单位（m 3/s）设计枯水年（1979） 设计丰水年（1993） 设计丰水年（1984）月份 典型年 Q 设计年 Q 典型年 Q 设计年 Q 典型年 Q 设计年 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、水库死水位与正常蓄水位的选择1、死水位的选择有泥沙淤积计算计算公式： )1(W0mTV）（沙 ， 总表 3 泥沙淤积确定死水位计算表年均年径流量泥沙沉积率孔隙率泥沙颗粒干容重比 值总淤沙容积淤积水位最终水位水库死水位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由水轮机运行允许最低水头计算死库容（见表 4）表 4 由水轮机运行允许最低水头计算死库容流量（m 3/s） 流量水位（m） 最终水位（m）7.5 46.61 63.21在泥沙淤积确定的死水位及水轮机运行允许最低水头确定的死水位中选择较大者，定为最终死水位，即泥沙淤积确定的死水位：64.56m。2、兴利库容计算兴利库容计算见表 4表 4 兴利库容确定 （m 3/s）月份 来水量 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 兴利用水 23.938 兴利库容 64.96m6 3、正常蓄水位的选择（1）设计保证率为 80%，选取枯水年对应的年内分配为来水量；（2）兴利要求调节流量不低于 7.5m/s，则将用水量定为 7.5m/s；（3）来水量减去用水量得余水量或缺水量；（4）求得总缺水量，其绝对值即为兴利用水量，即 23.938 m/s；（5）根据（4）中求得的结果可计算得兴利库容为 64.96 百万 m；（6）根据水位库容曲线查得死库容为 17.12 百万 m（7）死库容加上兴利库容得正常蓄水位所对应的库容：80.08 百万 m（8）根据（8）中求得的结果及水位库容曲线查得正常蓄水位为 77.9m。四、装机容量及多年平均发电量.1、代表年的水能计算（1）选取丰水年对应的年内分配进行水能计算（见表 5）根据来水量及兴利用水量，对发电用水进行调试，确定 123 月为供水期，78 月为蓄水期；根据天然来水量及发电用水量求得各月份余水量及不足水量；根据水库死库容、各月天然来水入库量及水库放水量确定月末水库蓄水量，并求得月平均蓄水量；9 / 70根据月平均蓄水量及水位容积曲线求得月平均水位；根据发电用水量及水位流量曲线求得下游水位；月平均水位减去下游水位及预留水头损失（0.5m）即得到水头差；出力系数为 7.5，则根据水电站出力公式计算出各月的水流出力。（2）用同样的方法对平水年和枯水年进行出力计算（见表 6、7）（3）取设计枯水年供水期的平均出力为保证出力：保证出力为 1374kW.（4）装机利用小时数法计算装机容量将丰、平、枯三年（36 个月）的出力列入表中，进行经验频率计算，并将其视作一年的出力情况进行持续时间的计算（见表 8） ；绘制年平均出力频率曲线及年平均出力历时曲线（见图 59） ；计算出力增量，即每行的出力减去下一行出力，最后行出力为本行出力值；计算平均持续时间，即每行的持续时间与下一行持续时间的均值，最后一行持续时间即为本行平均持续时间；计算电量增量，即出力增量乘以平均持续时间；计算累计电量，最后一行出力即为本行累计电量，然后将本行累计电量加上上一行的电量增量即为本行的累计电量（本列数据由下向上计算） ；将累计电量除以出力即得年利用小时数；利用调试法求得当年利用小时数为 3440h 时，装机容量为 6119kW，由于单机容量为 1250kW，则装机台数为 5，总装装机容量为 6250kW，多年平均发电量 2150 万 kWh。10 / 70表 5 丰水年水能计算表月份天然来水发电用水余水（+）或缺水（-）月末相对蓄水 弃水月平均相对蓄水月平均相对蓄水（10 6m3）月平均蓄水（10 6m3）月平均水位（m）下游水位（m）水头（m）净水头（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兴利库容 23.938m3/s.月