湖南镇水电站水能规划及调度图绘制说明书

1 摘摘 要要 湖南镇水电站位于中国浙江省衢州市境内，钱塘江支流乌溪江上，是一个以 发电为主兼有航运、灌溉，防洪、供水等综合利用效益的较大水电站。也是乌溪 江两级开发中的第一级。 本次设计给定了三个水库正常蓄水位方案：227m，230m，233m,根据水利动 能指标，按照费用最小原则，最终选择正常蓄水位为 233m。继而假定三个死水位 方案：195m，197m，199m,对其进行兴利调节及水能计算，综合各方面因素选 195m 作为死水位最终方案。调洪演算时取防洪限制水位等于正常蓄水位为 233m，根据下游防护标准（百年一遇） ，确定水库的防洪高水位，根据千年一遇 洪水资料，确定水库的设计洪水位, 根据万年一遇洪水资料，确定水库的校核洪 水位，最后定出防洪高水位 234.82m，相应的最大下泄流量不超过 4500。sm / 3 设计洪水位 236.01m，相应的最大下泄流量不超过 6185。校核洪水位sm / 3 （P=0.01%）为 239m，相应的最大下泄流量不超过 8232。sm / 3 利用电力电能平衡的方法确定水电站装机容量为 34 万 kW，四台机组，单机容 量 8.5 万 kW。厂房为坝后式厂房，主厂房总宽定为 21m，总长 89m。起重机选用电 动双钩桥式起重机，最大起重量选 2 150 吨，跨度选用 19m。装配场长度取 24m。 副厂房是为保证水电站正常运行需要，设置在主厂房下游侧。主要布置各种机电 辅助设备、房间、生产间和必要生活设施房间。 厂房附近布置开关站，主变等。受地形限制，坝址与厂区通过公路连接，形成 枢纽体系。 关键词：关键词：正常蓄水位，死水位；装机容量；防洪设计；挡水建筑物；泄水建筑物； 稳定；应力；水轮机；选型；厂房 2 ABSTRACT Hunan Hydropower Station is located in the town of Quzhou City in Zhejiang Province, China, Qiantang River on the Wu River tributary, is both a power-based navigation, irrigation, flood control, water supply and other large hydropower utilization efficiency. Wuxijiang levels is the first stage of development. Given this design, three reservoir normal water level: 227m, 230m, 233m, under the water momentum indicator, in accordance with the principle of minimum cost, and ultimately select the normal water level is 233m. Then the program assumes that the three dead water level: 195m, 197m, 199m, its regulation and energy calculation for Hennessy, Taking all factors selected as a dead water level 195m final plan. Flood Routing flood control level when the take is equal to the normal water level is 233m, according to the downstream protection standards (hundred years) to determine the high water level of flood control reservoir, a flood of the Millennium data to determine the reservoir design flood level, according to one million years flood data, flood check to determine the reservoir, the last set of high flood water level of 234.82m, the corresponding maximum discharge for not more than 4500. Design flood level 236.01m, the corresponding maximum discharge for not more than 6185. Check flood level (P = 0.01%) for the 239m, corresponding to the maximum discharge for not more than 8232. Using energy balance method to determine the power station installed capacity of 340,000 kW, four units, single capacity of 85,000 kW. Plant for the dam toe power house, the main plant as the total width of 21m, total length of 89m. Electric hook crane used crane, the largest selection from the weight of 2 150 tons, span selection 19m. Field length of the assembly to take 24m. Vice-plant station to ensure the normal operation is necessary, set the downstream side in the main plant. Various electrical and mechanical auxiliary equipment, the main layout, rooms, production rooms and the necessary room amenities. Plant layout switching station near the main transformer and so on. The terrain, dam and plant connected by road to form a hub system. Key words: normal water level, dead level; capacity; flood control design; water retaining structures; discharge structure; stability; stress; turbine; selection; plant 3 目目 录录 摘摘 要要 1 第一章第一章 绪论绪论 .6 1.1 基本资料 .6 1.1.1 地理位置.6 1.1.2 水位与气象.6 1.1.3 电力系统负荷资料10 1.1.4 工程地质10 1.1.5 交通状况11 1.2 设计任务 11 第二章第二章 水能规划水能规划 1313 2.1 径流调节 13 2.1.1 水量差积曲线13 2.1.1.1 水库调节性能的判断 13 2.1.1.2 水库设计保证率 14 2.1.1.3 水量差积曲线 14 2.1.1.4 正常蓄水位的确定 15 2.2 死水位的选择 24 2.3 装机容量的选择 27 2.3.1 最大工作容量的确定27 2.3.1.1 典型日负荷图及日电能累积曲线的绘制 29 2.3.1.2 最大工作容量的确定35 2.3.2 备用容量的确定38 2.3.2.1 负荷备用容量 38 2.3.2.2 事故备用容量 39 2.3.2.3 检修容量的确定 39 2.3.3 重复容量的确定39 2.3.4 装机容量的确定39 2.4 电力电能平衡图 40 2.4.1 受阻容量的确定.40 2.4.1.1 出力限制线的绘制 40 2.4.1.2 受阻容量 .40 2.4.2 电力电能平衡.41 2.5 水库防洪设计 43 2.5.1 设计标准43 2.5.2 调洪演算.43 2.5.3 泄流量计算45 2.5.4 防洪设计成果47 2.6 水库调度图的绘制.47 4 第三章第三章 枢纽布置及挡水、泄水建筑物设计枢纽布置及挡水、泄水建筑物设计 5151 3.1 枢纽布置 51 3.1.1 坝轴线选择51 3.1.2 坝型51 3.1.3 枢纽布置51 3.2 挡水建筑物设计.51 3.2.1 坝顶高程确定.51 3.2.2 坝底高程确定52 3.2.3 坝顶宽度52 3.2.4 上游折坡点高程.52 3.2.5 基本剖面设计.52 3.2.6 实用剖面设计53 3.2.7 廊道及排水布置54 3.2.8 荷载计算.54 3.2.9 稳定和应力分析 .55 3.3 泄水建筑物.56 3.3.1 溢流坝剖面设计.56 3.3.2 荷载计算58 3.3.3 稳定和应力分析59 3.3.4 消能设计60 3.3.5 细部构造61 第四章第四章 水电站厂房设计水电站厂房设计 62 4.1 特征水头选择 62 4.2 水轮机型号选择.62 4.3 蜗壳设计.65 4.4 尾水管设计.66 4.5 水轮发电机外形尺寸设计.66 4.6 水轮发电机重量估算 70 4.7 油压与调速设备选择 70 4.8 厂房起重设备 72 4.9 厂房布置.73 4.9.1 厂房各层高程确定73 4.9.2 厂房宽度的确定75 4.9.2.1 主厂房宽度的确定 75 4.9.2.2 装配场宽度的确定 76 4.9.3 主厂房长度76 4.9.3.1 机组段长度 76 4.9.3.2 端机组长 76 4.9.3.3 装配场长度 77 4.9.3.4 厂房总长度 L.77 4.10 副厂房以及其他的相关的尺寸见水轮机层发电机层的剖面图。 .77 5 4.11 油系统的布置 .77 4.12 供水系统 .77 4.13 排水系统 .77 4.14 厂区布置 .77 附附 表表 7979 参考书目参考书目 8080 6 第一章第一章 绪论绪论 1.1 基本资料基本资料 1.1.1 地理位置地理位置 乌溪江属衢江支流，发源于闽、浙、赣三省交界的仙霞岭，于衢县樟树潭附 近流入衢江，全长 170 公里，流域面积 2623 平方公里。 流域内除黄坛口以下属衢江平原外，其余均属山区、森林覆盖面积小，土层 薄，地下渗流小，沿江两岸岩石露头，洪水集流迅速，从河源至黄坛口段，河床 比降为 1/1000，水能蕴藏量丰富。 1.1.2 水位与气象水位与气象 1.1.2.1 水文条件水文条件 湖南镇坝址断面处多年平均流量为 89.6 立米/秒。实测最大洪峰流量为 5440 立方米/秒（1954 年） ，千年一遇洪水总量（4 日）为 11 亿立方米，洪峰流量为 11300 立方米/秒。万年一遇洪水（4 日）总量 16.2 亿立方米/，洪峰流量 16600 立方米/秒。保坝洪水总量为 17.2 亿立方米，洪峰流量为 22000 立方米/秒。 表 1 坝址断面处山前峦水位流量关系曲线 水位（m） 122.71123.15123.5124.04125.4126.6128.5 流量（m3/s） 105010020050010002000 水位（m） 130.1132.6135.3137.6139.8141.8 流量（m3/s） 300050007500100001250015000 表 2 电站厂房处获青水位流量关系曲线 水位（m） 115115.17115.39115.57115.72115.87116 流量 （m3/s） 1020406080100120 7 水位（m） 116.13116.25116.37116.47117.05117.9118.5 流量 （m3/s） 1401601802004007001000 水位（m） 119.45120.3121.97123.2125.65127.8129.8 流量 （m3/s） 15002000300040006000800010000 1.1.2.2 气象条件气象条件 乌溪江流域是副热带季风气候，多年平均气温 10.4 摄氏度，多年平均降雨 为 1710 毫米，雨季年内分配很不均匀，4，5，6 三个月受台风影响，时有台风暴 雨出现，其降雨量占全年的 25%左右。下表给出了该流域的部分气象特征。其中 降雨量按 1952-1965 年统计，蒸发量按 1952-1956 年统计。 表 3 坝区部分气象特征值统计表 降水量月份 平均值占全年% 蒸发量平均值 一月 68.23.827 二月 133.97.527.2 三月 179.910.048.7 四月 221.112.382.2 五月 356.419.980.8 六月 294.316.4110.6 八月 123.86.9141.1 九月 121.26.7128.8 十月 110.96.2100 十一月 67.43.771.5 十二月 54.23.027 表 4 坝址逐月流量表 年份一二三四五六七八九十十一十二 195018.310393.590.820229189.177.91252313.216.7 195135.974.821323968.218236.215.946.12423.331.1 8 195231.312421410528927724183.811836.911.49.5 195350.454.510110220830922.687.392.738.616668 195473.435.469.721335045222962.38.554.963.835.17 19554.8463.110489.718240734.526.813.82.934.042.48 19565.221.310697.729110511.666.719925.37.075.36 195711.447.980.621321810016.240.416.836.413.616.2 195812.334.517112935645.226.925.882.435.98.734.92 195910.426257.320.821123868.735.41104.5390519.06 196032.311.37410812617842.210127.14.353.894.96 19616.5411110489.51402681920.626.82.9317.915.3 196222.49.412018828127017098.462.343.525.513.2 19635.765.7620.762.919616528.53967.77.4322.112.3 196462.948.980.472.221031627.428.111.7387.343.21 19652.8432.752.618794.21705549.415.939.270.285.2 196656.963.711819955.313817211.826.28.186.5715.6 19676.7240.693.510529528238.48.633.591.843.213.61 19682.8315.256.493.413522722710.913.79.253.4115.4 196951.411299.48.7827317617937.53114.19.127.01 197027.236.617917021825812525.150.436.716.541.8 197115.413.925.170.913318410.38.9137.810.65.4411.3 197260.411239.263.696.116341.199.919.422.743.833 19735939.4971943423239215.566.422.56.783.91 19746.8842.434.632.898.615675.91049.8216.432.975.2 1975379811637532922151.811732.761.34345 197611.146.115517414831323720.7263014.811.6 9 197753.449.545.923122530555.549.347.223.479.9 197827.760116122632263126.413.94.43.52.5 1979724.2 表 5 设计洪水过程线 时间 5%1%0.10% 时间 5%1%0.10% 040048060025460058507500 155070090026375048506200 28801200155027305039506100 315501950256028245031504100 425003200420029190024503250 541005200675030155020502600 638004900640031130017002100 730003850500032110014501750 82350300039003395012501500 91850240031503485011001300 10160020002600357509501150 11130017002200367008801050 121150145018503785012001400 139501200160038110015002100 148501100140039120016002450 157501000130040105014002250 16750105013504190012001900 171000130016504280010501650 18215028503700437009001400 19290032004800446007001200 20320041505350455206501050 2139005100660046450550900 2252006800870047620520820 23610082501130048400500750 24560073009400 表 6 湖南镇水库水位库容关系曲线 水位(m) 150160170180185190195200 总库容（亿 m3） 0.55721.13771.93923.05223.74794.54625.44876.4669 水位(m) 205210215220225230235240 总库容（亿 m3） 7.60278.917710.396212.032413.842415.842418.038220.4354 水位(m) 245250 总库容（亿 m3） 23.056925.9254 10 1.1.3 电力系统负荷资料电力系统负荷资料 1.1.3.1 年负荷图（年最大负荷的百分比）年负荷图（年最大负荷的百分比） 年负荷图（年最大负荷百分比） 月份 123456 最大负荷百分比 989694929088 月份 789101112 最大负荷百分比 9092949698100 1.1.3.2 设计负荷水平年最大负荷设计负荷水平年最大负荷 设计负荷水平年最大负荷为 90 万 kW 1.1.3.3 典型日负荷图（年最大负荷的百分比）典型日负荷图（年最大负荷的百分比） 时序（小时） 123456789101112 12 月 747270687274808896928884 3、9 月 706866646670747886848078 7 月 676563616367717582807775 时序（小时） 131415161718192021222324 12 月 8082848690941009894908278 3、9 月 768082848690949288868074 7 月 737779808286908884827770 1.1.4 工程地质工程地质 本工程曾就获青、项家、山前峦三个坝址进行地质勘测工作，经分析比较， 选用了山前峦坝址。 山前峦坝址河谷狭窄，河床仅宽 110m 左右，两岸地形对称，覆盖层较薄，厚 度一般在 0.5m 以下，或大片基岩出露，河床部分厚约 24m。岩石风化普遍不深， 大部分为新鲜流纹斑岩分布，局部全风化岩层仅 1m 左右，半风化带厚约 212m， 坝址地质构造条件一般较简单，经坝基开挖仅见数条挤压破碎带，产状以西北和 北西为主，大都以高倾角发育，宽仅数厘米至数十厘米。坝址主要工程地质问题 为左岸顺坡裂隙、发育，差不多普及整个山坡，其走向与地形地线一致，影响边 坡岩体的稳定性。 11 坝址地下水埋置不深，左岸为 1126m，右岸 1534m。岩石透水性小，相对 抗水层（条件吸水量 0.01L/dm）埋深不大，一般在开挖深度范围内，故坝基和坝 肩渗透极微，帷幕灌奖深度可在设计时根据扬压力对大坝的影响考虑选用。 坝址的可利用基岩的埋置深度，在岸 1012m，右岸 69m，河中 68m，坝 体与坝基岩石的摩擦系数采用 0.68。 引水建筑物沿线为流纹斑岩分布。岩石新鲜完整，地质条件良好。 有十余条挤压破碎带及大裂隙，但宽度不大，破碎程度不严重。 厂房所在位置地形陡峻，覆盖极薄，基岩大片出露，岩石完整，风化浅，构 造较单一。有两小断层，宽 0.50.8m，两岸岩石完好。 本区地震烈度小于 6 度。 1.1.5 交通状况交通状况 坝址至衢县的交通依靠公路，衢县以远靠浙赣铁路。 1.2 设计任务设计任务 1 1） 水能规划水能规划 已知三个设计蓄水位（227m,230m,233m）方案，从三个方案中选取最经济 的方案。 由已定的正常蓄水位按定流量计算按保证出力最大值原则选择死水位。 装机容量的选择（电力电能平衡法） 进行防洪设计（B=60m） 。 水库调度图的绘制 2 2） 挡水及泄水建筑物挡水及泄水建筑物 枢纽组成建筑物，工程等级，拟定挡水、泄水建筑物形式和尺寸，进行枢纽 布置，绘制枢纽布置图和挡水、泄水建筑物的典型剖面图。 12 3 3） 水电站厂房水电站厂房布置布置 选择机组机型、台数，拟定厂房轮廓尺寸，绘制厂房的横剖面图、水轮机层 和发电机层的平面图。 4 4） 其它其它 水电站单位千瓦投资 k 水=6500 元/千瓦，水电站增加单位千瓦投资 k 水 =4200 元/千瓦，水电站增加单位千瓦容量的年费用率 p 水=3%；额定投资效益 系数 r0=0.08，水电站单位电能消耗燃料 0.10 公斤/度，燃料到厂价格为 310 元/吨。a=1.05。 编写计算书和说明书。 13 第二章第二章 水能规划水能规划 2.1 径流调节径流调节 2.1.1 水量差积曲线水量差积曲线 2.1.1.12.1.1.1 水库调节性能的判断水库调节性能的判断 通常用库容系数 （）反映水库兴利调节能力。当 36 万 kW,所以系统中还应增加火电站的装机容量，以备N火工“ 使用。水电站的事故备用容量为： （2-13） N“ N= N“N N水工事备，系 事备，水 水工火工（+ “) =26.79/90x9.0=2.679 万 kWN事备，水 2.3.2.3 检修容量的确定检修容量的确定 系统中的各种机组设备，都要进行有计划的检修，需设置检修容量，本设计采 用电力电能平衡法，经计算系统的检修容量由火电站承担。 2.3.3 重复容量的确定重复容量的确定 由于本水电站是多年调节水电站，水库库容很大，极少发生弃水，故不需设 置重复容量。 2.3.4 装机容量的确定装机容量的确定 水电站的装机容量=最大工作容量+备用容量+检修容量+重复容量=34 万 kw， 故选择 4 台8.5 万 kW 机组。 40 2.4 电力电能平衡图电力电能平衡图 2.4.1 受阻容量的确定受阻容量的确定 在枯水系列年组里，水电站会由于水量和水头不足，而使得容量受阻，故选 用最枯枯水年组的最后一年 1971 年进行验算，检查水电站是否需要设置受阻容 量。 2.4.1.1 出力限制线的绘制出力限制线的绘制 出力限制线表示水轮机在不同水头下实际允许发出的最大出力。发电机额定 出力的限制即为水轮机额定出力的限制，因此，在运转综合特性曲线上，HrN 时的出力限制线为 N=Nr 的一段垂直线。由于是水轮机发出额定出力的最小rHrH 水头，所以当 HHr 时，水轮机的出力受 5%出力储备线的限制。在相应的模型综 合特性曲线图中的 5%出力储备线上找出相应于 Hmin 的工况点，然后求出对应的 （2-14） 23/2 min 11min 9.81ND Q H 式中 水轮机效率； 水轮机直径，m； 1 D 水轮机引用流量，L/S； 1 Q 最小水头，m min H 根据以上公式出力限制图如下： 出力限制值 水头（m)68.0385.52 出力（万 kW)6.808.67 出力限制图如下图 41 2.4.1.2 受阻容量受阻容量 本设计选用 1971 年来验算是否需要设置受阻容量，根据电能平衡表可知各 月的实际出力，则对 1971 年进行径流调节，使其发出实际出力，然后计算水头 低于设计水头的受阻容量。 根据计算可得 1 月、2 月有受阻容量分别为 0.27 万 kW、1.12 万 kW。 2.4.2 电力电能平衡电力电能平衡 为了检验所选的机组是否合适，需要绘制系统的电力平衡图,见附图。系统中火电 站装机容量为 77 万千瓦，其机组为 11 台5 万 kW；11 台2 万 kW。 根据已经求出的电力系统、水电站及火电站装机容量等其它容量，可得电力系统 的容量平衡及电能平衡表如下： 水电站容量平衡表 单位：万 kw 季度冬春夏秋冬 42 月份 123456789101112 装机容量 343434343434343434343434 工作容量 24.9923.19 21.39 19.5924.79 22.99 24.79 19.59 21.39 23.19 24.99 26.79 受阻容量 0.27 1.120000000000 负荷备用容 量 4.54.53.54.54.54.54.54.53.54.54.54.5 事故备用容 量 2.6792.679 0.611.412.679 2.679 2.679 1.410.61 2.679 2.679 2.679 检修及空闲 容量 1.5612.511 8.58.52.031 3.831 2.0318.58.5 3.631 1.831 0.031 检修容量 008.58.50008.58.5000 空闲容量 1.5612.511002.031 3.831 2.031003.631 1.831 0.031 火电站容量平衡表 单位：万 kw 季度冬春夏秋冬 月份 123456789101112 装机容量 777777777777777777777777 工作容量 63.21 63.21 63.21 63.2156.2156.2156.21 63.2 1 63.21 63.21 63.21 63.21 受阻容量 00000000000 负荷备用容 量 001000001000 事故备用容 量 6.321 6.321 8.397.596.3216.3216.321 7.59 8.39 6.321 6.321 6.321 检修及空闲 容量 7.469 7.469 4.46.214.469 14.469 14.469 6.24.47.469 7.469 7.469 检修容量 774412121222555 空闲容量 0.469 0.469 0.42.22.4692.4692.4694.22.42.469 2.469 2.469 电力系统容量平衡表 单位：万 kw 季度冬春夏秋冬 月份 123456789101112 装机容量 111111111111111111111111111111111111 工作容量 88.286.484.682.88179.28182.884.686.488.290 受阻容量 0.271.120000000000 负荷备用 容量 4.54.54.54.54.54.54.54.54.54.54.54.5 事故备用 容量 999999999999 检修及空 闲容量 9.039.9812.914.716.518.316.514.712.911.19.37.5 检修容量 7712.512.512121210.510.5555 空闲容量 2.032.980.42.24.56.34.54.22.46.14.32.5 43 电力电能平衡图如下： 44 2.52.5 水库防洪设计水库防洪设计 2.5.1 设计标准设计标准 湖南镇水电站属于多年调节水电站，水库库容大于 10 亿 m根据水利水电枢纽 工程等级划分及设计标准 ，确定该工程属于大（1）型工程，永久建筑物等级为 1 级，据此，永久性水工建筑物的防洪高水位取为 100 年一遇（P=1%）,设计洪水 的标准取为千年一遇（P=0.1%）,校核洪水标准取为万年一遇（P=0.01%） 。本设 计已给定水电站水库坝址断面频率分别为 1%、0.1%、0.01% 的洪水过程线。具体 表格见绪论。 2.5.2 调洪演算调洪演算 考虑本流域的暴雨特性及相应的洪水特性等因素，拟取水库防洪限制水位为 233.0m，作为起调水位。根据给定资料溢流坝前缘总宽 B=60m，故取 5 孔，每孔 净宽 12 米，根据规范取闸门高为 8 米，则堰顶高程为 225 米。 根据以上的计算结果，对湖南镇水电站采用瞬态法分别求防洪高水位、设计 洪水位及校核洪水位。计算公式如下： (2-15) 121221 22 QQqqVVV Q q tt 式中： 、分别为计算时段初末的入库流量，m3/s； 1 Q 2 Q 45 计算时段中的平均入库流量，m3/s；Q 、分别为计算时段初末的下泄流量，m3/s； 1 q 2 q 计算时段中的平均下泄流量，m3/s；q 、分别计算时段初末水库的蓄水量，m3； 1 V 2 V 为、之差，m3；V 2 V 1 V 计算时段，ht q=f（V） （2-16） 联立求解上述二式，即可求出 V2、q2两个未知数。具体计算步骤如下： （1）根据水库容积水位关系曲线和泄洪建筑物方案，求出水库下泄流量和库 容之间的关系。同时，考虑水电站满负荷发电方式运行，求水库水位与水电站发 电流量之间的关系。进而求得水库水位与水库总泄量之间的关系 Zq。 （2）选取适当的计算时段，通常以秒为计算单位。 （3）对第一个时段进行试算。该时段水位 Z1，和相应的蓄水量 V1，据此，由 Zq 查得相应的水库总泄流量 q1。在此基础上，即可按以下步骤进行试算：先假 设一个 Z2值由 Zq 查得相应的水库总泄流量 q2，代入式（2-13）中求得时段末蓄 水量 V2值。然后按此 V2值在库容曲线上查出一个新的 Z2,再从 Zq 上查得新的 q2，将 Z2与所设的 Z2值比较。若两者相等或近似相等，则该 Z2为所求的时 段末水位，其所对应的总泄量 q2值为时段末泄流量；否则重新假定 Z2值，并重 复这一试算过程，直至两者相等或近似相等为止。 （4）将第一时段的 Z2、V2、q2值作为第二时段末的 Z1、V1、q1值，并按（3） 的方法进行试算，依次类推，直到求出整个调洪过程。 湖南镇水电站水库具体调洪过程如下： 首先根据水库下游水位流量关系进行试算，确定上游水位、总下泄流量及相 应库水位所对应的下泄能力，据此进行百年一遇、千年一遇和万年一遇洪水的调 洪计算。 对百年一遇洪水进行调洪计算时，起调水位为防洪限制水位 233m，相应下泄 能力可通过试算确定。当入流量小于相应下泄能力时，可通过闸门控制下泄流量， 使下泄流量等于来水量，维持防洪限制水位。当来水量大于相应下泄能力时，不 能再维持防洪限制水位，水位被迫上升，水库按下泄能力下泄。考虑到下游的安 46 全，需确定安全泄量，安全泄量取为 4500m3/s。 对千年一遇洪水进行库调洪计算时，起调水位为防洪限制水位 233m，相应下 泄能力可通过试算确定。当入流量小于相应下泄能力时，可通过闸门控制下泄流 量，使下泄流量等于来水量，维持防洪限制水位。当来水量大于相应下泄能力时， 不能再维持防洪限制水位，水位被迫上升，水按下泄能力下泄。当下泄流量大于 下游允许泄流量时，控制闸门，使流量维持在安全下泄流量。来水量继续增大， 水位抬高至防洪高水位以上，打开闸门，按下泄能力下泄，可得设计洪水位。 对万年一遇洪水进行调洪计算时，方法与千年一遇相同，可得校核洪水位。 2.5.3 泄流量计算泄流量计算 水电站除溢流坝顶泄洪外，坝身还考虑设置泄洪孔、以及水轮机发电向下排 水。泄洪孔断面取直径为 7x7 米的矩形，高程为 200 米。根据以上计算条件，分 别对下游防护对象及湖南镇水电站设计洪水、校核洪水过程进行调洪计算，即可 确定相应的水库设计洪水位和校核洪水位。 分别用下列公式计算泄流量： 排沙孔 1 1 2 1111 5 . 2343. 45 . 114 . 3 75 . 0 2hhghwuq 泄洪孔 222222 78.16243 . 4 7775 . 0 2hhghwuq 溢洪道 5 . 1 2 5 . 1 3 5 . 1 223 584.12781 . 9 26048 . 0 2hhhgBvq 水轮机 444 /300005 . 8/8500035 . 8/hhHNq 式中 ； 1 0.75u ； 2 0.48u B=60； ； 下上 z- 1 zh ；200- 2上 zh 225- 3上 zh 给定一个上游水位，试算水库下游水位。首先假设一个水库下游水位，然 后根据上述泄流量计算公式计算总下泄流量，由已知资料中水库下游的水位流量 关系曲线可以插值求出下游水位，若与假设的水库下游水位等同或者十分接近， 则认为假设的下游水位是对的。否则，重新假设水库下游水位。 47 再给定一个上游水位，重复上述步骤，可得到水库上游水位与下泄流量的关系 见表 库水位下泄流量计算表 库水位下泄流量关系曲线如下： 水库 上游 水位 Z 上 水库下 游水位 Z 下 水头 h1 排沙孔 流量 q1 水头 h2 泄洪孔 流量 q2 水头 h3 溢洪道 流量 q3 水头 h4 水轮机 流量 q4 总下泄流 量 下游水 位 229129.1999.81 234.78 29.00 876.60 4.00 1020.67 99.81 300.57 2432.62 129.19 231130.49100.51 235.60 31.00 906.32 6.00 1875.09 100.51 298.48 3315.49 130.49 233131.79101.21 236.42 33.00 935.10 8.00 2886.90 101.21 296.41 4354.83 131.79 235134.15100.85 236.00 35.00 963.02 10.00 4034.56 100.85 297.47 5531.05 134.15 237136.22100.78 235.91 37.00 990.15 12.00 5303.57 100.78 297.68 6827.31 136.22 239135.97103.03 238.53 39.00 1016.56 14.00 6683.26 103.03 291.18 8229.53 135.97 241137.36103.64 239.24 41.00 1042.30 16.00 8165.38 103.64 289.46 9736.38 137.36 243138.78104.22 239.91 43.00 1067.42 18.00 9743.28 104.22 287.85 11338.45 138.78 48 2.5.4 防洪设计成果防洪设计成果 下游堤防安全泄量为 4500，防洪高水位为 234.82m,相应的库容为sm / 3 17.96 亿。设计洪水位为 236.01m，相应的库容为 18.52 亿。校核洪水位为 3 m 3 m 239m，相应的库容为 19.95 亿。详细过程见计算书。 3 m 水库防洪设计成果见表 3-2。 表 3-2 特征水位 防洪特征水位特征水位（m) 对应最大下泄流量 （m3/s) 防洪限制水位 2334354.83 防洪高水位 234.824500 设计洪水位 236.016185 校核洪水位 2398232 2.6 水库调度图的绘制水库调度图的绘制 （1）首先选择合适的水文年,基本思路是所选择的水文年的水量符合按照保证 出力图的要求,对水文年的天然来水进行必要的修正后进行逆时序定出力计算,得 到各个水文系列的各月的水位,再做包络图得到最后的水库调度全图。所选的代 表年如下表所示： 用于绘制调度线的水文年系列 由，得出Q 调=108.3m/s 保下上调 ）（NZZkQ- 选代表年为 1953-1954, 1962-1963, 1976-1977 (2)典型年修正： 由，得出 Q1=93.3m/s 保下正 ）（NZZkQ- 1 由，得出 Q2=143.3m/s 保下死 ）（NZZkQ- 2 49 1953-1954 的流量修正表（第一典型年修正系数为 93.3/108.67=0.859) 1962-1963 的流量修正表(第一典型年修正系数为 93.3/106.95=0.872) 1976-1977 的流量修正表(第一典型年修正系数为 93.3/102.75=0.908) 1953-1954 的流量修正表（第二典型年修正系数为 143.3/108.67=1.319) 1962-1963 的流量修正表（第二典型年修正系数为 143.3/106.95=1.34) 年份 流量三月四月五月六月七月八月九月十月十一月 十二 月一月二月 195310110220830922.687.392.738.61666873.435.4 修正后 86.71 87.57 178.58 265.30 19.40 74.95 79.59 33.14 142.52 58.38 63.02 30.39 年份 流量三月四月五月六月七月八月九月十月 十一 月 十二 月一月二月 196212018828127017098.462.343.525.513.25.7635.4 修正后 104.68 164.01 220.23 235.54 148.30 85.84 54.35 37.95 22.25 11.52 5.02 30.39 年份 流量三月四月五月六月七月八月九月十月 十一 月 十二 月一月二月 197615517414831323720.7263014.811.653.449.5 修正后 140.74 158.00 134.39 284.21 215.20 18.80 23.61 27.24 13.44 10.53 48.49 44.95 年份 流量三月四月五月六月七月八月九月十月十一月 十二 月一月二月 195310110220830922.687.392.738.61666873.435.4 修正后 133.19 134.50 274.28 407.47 29.80 115.12 122.24 50.90 218.90 89.67 96.79 46.68 年份 流量三月四月五月六月七月八月九月十月十一月 十二 月一月二月 196212018828127017098.462.343.525.513.25.765.76 修正后 160.79 251.90 376.51 361.77 227.78 131.84 83.47 58.28 34.17 17.69 7.72 7.72 50 1976-1977 的流量修正表(第二典型年修正系数为 143.3/102.75=1.395） 年份 流量三月四月五月六月七月八月九月十月 十一 月 十二 月一月二月 197615517414831323720.7263014.811.653.449.5 修正后 216.17 242.67 206.41 436.52 330.53 28.87 36.26 41.84 20.64 16.18 74.47 69.04 各个典型年的指示线的绘制按照保证出力图，定出力调节得到各个时段的水位 作为最后的绘制依据。 第一计算典型年： 1953.3-1954.2 水文系列水位变化过程 1962.3-1964.2 水文系列水位变化过程 月份 345678910111212 水位 204.96 209.14 220.45 229.76 233.00 238.04 236.09 234.49 230.20 224.46 216.90 206.92 1976.3-1977.2 水文系列水位变化过程 月份 345678910111212 水位 206.34 210.06 211.61 225.50 233.00 237.89 234.13 230.13 224.52 217.43 212.05 204.69 第二典型年： 1953.3-1954.2 水文系列水位变化过程 月份 345678910111212 水位 196.01 195.00 185.74 216.98 209.70 209.32 209.66 201.89 211.71 209.13 206.70 196.93 1962.3-1963.2 水文系列水位变化过程 1976.3-1977.2 水文系列水位变化过程 月份 345678910111212 水位 218.18 216.46 222.02 233.00 233.13 232.01 231.12 227.05 230.03 227.49 225.10 219.81 月份 345678910111212 水位 165.38 158.55 197.69 220.95 229.71 231.94 231.28 228.97 224.69 218.23 209.07 195 51 月份 345678910111212 水位 170.00 179