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课程设计初稿
基本情况:
一、工程概况图1工程地理位置图
(一)、拟建的夕昌水库位于循化县东南部清水河上的夕昌沟中
,清水河位于青海省的东南部,为循化县境内除黄河干流以外最大的一条河流,它是黄河右岸的一级支流。
夕昌沟为清水河的干流,它在离清水河入黄河口以上11.9km处与道帏沟汇合。
拟建的夕昌水库坝址处位于夕昌沟与道帏沟汇合处以上15km左右的地方,在其右岸阿且阔合沟汇入口下游约500m处。
(二)、水库建设的任务主要为县城积石镇进行城镇供水,并兼顾下游的农业灌溉供水,同时为该区域的城乡居民生活提供电能。
该水库将承担着下游防洪任务,下游的防洪标准为20年一遇洪水,水库设计标准为50年一遇洪水,校核标准为1000年一遇洪水。
(三)、根据统计资料和现场调查情况,2005年项目效益区清水、白庄、道帏三乡总计耕地面积49753.0亩,根据水库的位置和高程,水库可以控制总计耕地面积的76.57%,即38095.7亩。
其中,可以改善水浇地面积30113.5亩,新增水浇地面积7982.2亩。
另在道帏乡的格达村新开发500亩耕地,在三乡总计还可以发展4000亩林地。
总计效益面积42595.7亩,约2840公顷。
城镇、农村供水及工业用水的设计保证率为90%,灌区用水设计保证率为50%。
二、基本资料
1、径流:
清水水文站有还原后的1980~2007年逐月径流资料
2、洪水:
清水水文站有实测的1980~2007年洪水要素资料。
3、农业用水:
根据水库的位置和高程,水库的总效益面积42595.7亩,约2840公顷。
其中耕地38595.7亩,林地4000亩。
鉴于当地灌溉渠道的分级比较少,输水距离较短,且今后节水灌溉逐步推行,则取渠系水利用系数为0.6。
当地田间的田块布置形式使田间水利用系数比较高,取0.92。
渠道和田间综合后灌溉水利用系数为0.552,设计选用值为0.55。
根据现状种植比例和《青海省用水定额》,适当参考邻近地区灌溉情况,并结合灌区内群众的灌水经验,计算的平水年(P=50%)各月灌溉用水量见表1
表1夕昌水库灌区平水年(P=50%)各月灌溉用水量表
月份
3
4
5
6
7
8
9
10
11
全年
用水量(万m3)
345.23
418.18
298.85
285.8
8.3
24.14
24.14
78.46
335.74
1818.84
4、城镇生活供水:
拟建水库城镇生活供水量根据预测的2020年城镇生活总缺水量要求确定,水库主要供给城镇居民日常生活用水,城镇公共服务和城镇生态环境用水以来其它水源供水,在节水条件下城镇居民日常生活年用水总计53.97万m3。
5、农村生活供水:
农村生活供水包括农村居民生活和牲畜需水,在节水条件下年总计81.44万m3。
6、水库特性:
(1)水库特性曲线:
水库库容曲线见表2。
从安全角度考虑,溢流坝的堰顶高程取正常蓄水位,采用无闸门形式,调洪计算的起调水位取正常蓄水位,只考虑溢流坝泄洪,而不考虑排沙洞的泄洪,溢流坝的宽度取10m,溢流坝的泄流能力采用下式计算:
式中:
q——溢流坝的泄流量,m3/s;B——溢流坝的宽度,m;H——溢流坝顶的水头,m。
表2夕昌水库水位~面积和水位~库容关系表
水位
Z
(m)
面积
A
(104m2)
库容
V
(104m3)
水位
Z
(m)
面积
A
(104m2)
库容
V
(104m3)
2960
43.52
1636.92
2905
10.55
155.12
2955
40.56
1426.75
2900
8.43
107.76
2950
37.85
1230.75
2895
6.07
71.66
2945
35.23
1048.09
2890
4.10
46.39
2940
32.32
879.28
2885
2.81
29.21
2935
28.65
726.96
2880
2.02
17.19
2930
25.09
592.73
2875
1.46
8.53
2925
21.87
475.42
2870
0.82
2.89
2920
18.82
373.78
2865
0.23
0.39
2915
15.77
287.41
2860
0.00
0.00
2910
13.34
214.71
(2)水库渗漏损失:
根据本地区气象资料和地质资料,水库渗漏量按当月水库蓄水量的1%计。
(3)水库蒸发损失:
蒸发损失量按下式计算:
式中
—计算时段内水库的蒸发损失量,万m3;
—计算时段内水面蒸发量,mm;
—计算时段内陆面蒸发量,mm;
——计算时段内水库平均蓄水面积,km2;
—原天然河道水面面积,km2,本次忽略不计
①水面蒸发
根据清水水文站1991~2007年实测的E601型蒸发器资料,其多年平均水面蒸发量为1107mm,多年平均的月分配如表3第
(2)行,本次将其直接移用到夕昌水库。
由于本地区没有设置大水面蒸发场,本次根据该地区已成水库的实际观测资料,并参考相邻的甘肃和宁夏情况,确定的E601蒸发量与大水面蒸发量之间的折算系数如表3第(3)行。
据此计算的夕昌水库水面蒸发量列于表3第(4)行。
表3夕昌水库水面蒸发量分析结果表单位:
mm
项目
⑴
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
全年
E601蒸发量
⑵
28.4
34.2
87.1
124.4
142.0
143.9
147.0
138.8
100.4
78.7
53.0
29.1
1107
折算系数K
⑶
0.73
0.73
0.74
0.80
0.76
0.77
0.81
0.86
0.91
0.92
0.80
0.73
大水面蒸发量
⑷
20.7
25.0
64.5
99.5
107.9
110.8
119.1
119.4
91.4
72.4
42.4
21.2
894.3
②陆面蒸发
陆面蒸发采用闭合流域水量平衡方程估算,即:
式中
——闭合流域多年平均年降水量,mm;夕昌水库控制流域根据清水站1980~2007年实测资料计算的多年平均年降水量为263.6mm;
——闭合流域多年平均年径流深,mm,根据清水站1980~2007年实测资料计算的多年平均年径流深为104.5mm。
计算的多年平均路面蒸发量为159.1mm,各月按照水面蒸发量的年内分配计算,结果如表4。
表4夕昌水库多年平均逐月蒸发损失增量表
月份
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
全年
蒸发量(mm)
17.0
20.6
53
81.8
88.7
91.1
97.9
98.2
75.1
59.5
34.9
17.4
735.2
7、尾水断面
根据1:
1000的库区地形图绘制的夕昌水库上坝址横断面如图2,计算的该河段纵比降i=43‰,根据该河段的基本情况,河床糙率n=0.067。
8、出力系数可行性研究阶段,根据定性机组并参考同类电站,出力系数取8.5。
9、坝顶高程计算公式
Z坝=Z设+h浪,设+△1
Z坝=Z校+h浪,校+△2
波浪爬高的计算公式为h浪=3.2KhBtgα浪高hB的计算公式为hB=0.0208V5/4D1/3
库区多年平均最大风速V=18m/s,水面吹程D=3km,大坝浆砌石重力坝,倾斜坝坡,其迎水面坡比tgα=1/3,有浆砌石块石护坡(K=0.77)。
设计条件下的设计风速取多年平均最大风速的1.5倍,校核条件下的设计风速即为多年平均最大风速。
安全超高△按三级浆砌石坝计算。
附表5永久性挡水建筑物安全加高(m)
建筑物类型及运用情况
永久性挡水建筑物级别
1
2
3
4、5
土石坝
设计
1.5
1.0
0.7
0.5
校核
山区、丘陵区
0.7
0.5
0.4
0.3
平原、滨海区
1.0
0.7
0.5
0.3
混凝土闸坝、浆砌石闸坝
设计
0.7
0.5
0.4
0.3
校核
0.5
0.4
0.3
0.2
三、水文分析计算成果
1、采用典型年推求的不同频率设计年径流量的年内分配见表6。
表6夕昌水库不同频率设计年径流年内分配表
月份
频率
7月
8月
9月
10月
11月
12月
1月
2月
3月
4月
5月
6月
合计
备注
25%
729
496
350
266
137
76
42
39
87
112
247
221
2802
1989~1990
50%
671
389
325
204
115
51
34
28
38
96
61
112
2124
1999~2000
75%
223
248
203
169
78
36
27
24
41
128
136
253
1566
1993~1994
2、设计洪水
选取1989洪水作为典型洪水,采用同频率放大法推求的不同频率设计洪水过程见表7。
表7夕昌水库不同频率设计洪水过程
年
月
日
时间
流量Q(m3/s)
年
月
日
时间
流量Q(m3/s)
5%
2%
0.1%
5%
2%
0.1%
1989
7
22
7:
24
4
8
24
13:
40
32
26
45
7:
48
5
8
24
14:
00
32
26
45
8:
00
6
8.6
25
15:
21
35
26
45
8:
48
7
11.7
28
16:
00
93
125
236
9:
12
8
14.5
32
17:
00
45
21
43
9:
18
9
18.3
37
17:
18
25
21
43
9:
54
10
20.4
38
18:
18
12
21.2
33
10:
00
11
20.4
38
18:
24
12
21.2
33
10:
30
12
18.1
37
19:
00
12
19.9
30
11:
00
13
18.1
37
19:
12
12
19.9
30
11:
24
14
23.8
40
20:
00
10
19.4
29
11:
30
30
24
40
22:
00
8
14.9
26
12:
30
30
24
42
23:
00
6
14.9
28
12:
36
30
24
43
23
0:
00
4
12.2
26
13:
00
30
24
44
5:
00
3
9.7
22
13:
02
30
24
44
7:
24
2
7.6
20
3.泥沙
计算水库坝址处的多年平均输沙量为3.65万t,推移质泥沙按悬移质的20%计,则多年平均输沙量为4.38万t,工程按50年运行计算。
四、设计任务
1.分析确定水库的死库容及死水位。
2.分析确定水库的正常蓄水位及兴利库容。
3.分析确定水库防洪限制水位。
4.分析确定水电站的保证出力、装机容量及多年平均发电量。
5.分析确定水库防洪高水位及防洪库容。
6.分析确定水库的设计洪水位及拦洪库容。
7.分析确定水库的校核洪水位及调洪库容。
8.确定大坝高程。
水库坝址横断面图如下:
一、确定死水位及死库容
水库多年输沙量为4.38万吨,运行50年,其中,悬移质3.65万吨,推移质按悬移质的20%算,根据堆积密度,沙子:
1.3-1.6t/m3,碎石:
1.6-1.9t/m3,砾石:
0.4-1.7t/m3,悬移质按10%排除计,推移质全部入库不排除,取砂的密度1.35t/m3,石的堆积密度1.9t/m3,,则所需的死库容为:
V1=3.65/1.45*50=125.9(104m3),V2=0.73*50/1.9=19.2(104m3)
V死=V1+V2=146(104m3)
可根据Z-A与Z-V查得对应的水位为:
2904m
取95%时的年径流量:
883(10^4m^3)
二、确定水库的正常蓄水位及兴利库容:
如表格2所示:
由坝址横断面图可得出下游水位流量关系表1如下
表1下游水位流量关系
下游水位流量关系
下游水位(m)
2857.85
2858
2858.5
2859
2860
2861
2862
2863
2864
2865
流量(m3/s)
0
0.147
2.80
17.99
106.83
314.89
607.28
973.48
1417.68
1988.26
表2年调节水库兴利调节计算表
月份
水量损失
考虑损失
来水(万m^3)
用水(万m^3)
来水-用水(万m^3)
月末蓄水量(万m^3)
月平均蓄水
月蒸发量
渗漏损失
总损失量
后的用水
来水-用水(万m^3)
月末蓄水
弃水量
余水
缺水量
量(万m^3)
(万m^3)
量(万m^3)
(万m^3)
(万m^3)
余水
缺水
量(万m^3)
(万m^3)
146
146
7
671
19.80
651.20
797.2
471.6
2.13
4.72
6.85
26.65
644.35
790.35
8
389
35.64
353.36
1150.56
973.88
3.33
9.74
13.07
48.71
340.29
1130.64
9
325
35.27
289.73
1384.58
1267.57
2.88
12.68
15.56
50.83
274.17
1404.81
10
204
89.96
114.04
1384.58
1384.58
2.38
13.85
16.22
106.18
97.82
1469.24
33.39
11
115
346.87
231.87
1152.71
1268.645
1.34
12.69
14.03
360.90
-245.90
245.90
1223.34
12
51
11.50
39.50
1192.21
1172.46
0.64
11.72
12.37
23.87
27.13
1250.47
1
34
11.50
22.50
1214.71
1203.46
0.64
12.03
12.67
24.17
9.83
1260.30
2
28
10.39
17.61
1232.32
1223.515
0.78
12.24
13.01
23.40
4.60
1264.90
3
38
356.73
318.73
913.59
1072.955
1.89
10.73
12.62
369.35
-331.35
331.35
933.55
4
96
429.31
333.31
580.28
746.935
2.38
7.47
9.85
439.16
-343.16
343.16
590.39
5
61
310.35
249.35
330.93
455.605
1.89
4.56
6.44
316.79
-255.79
255.79
334.60
6
112
296.93
184.93
146
238.465
1.29
2.38
3.67
300.60
-188.60
188.60
146.00
合计
2124
1954.25
1487.94
1318.19
21.56
114.80
136.36
2090.61
33.39
1364.80
V兴
1323.24
得:
V兴=1323.24,查得对应的正常蓄水位为2956.01m
三、确定水库的防洪限制水位:
水库的防洪限制水位等于正常蓄水位为:
2956.01m
四、确定水电站的保证出力、装机容量及多年平均发电量
表350%平水年的等流量调节的水能计算表
等流量调节的水能计算表
水库蓄水或供水
时段初末水
时段平均水
水电站出力
月份△t
天然流量
去损失后流
引用流量
流量△Q
水量△V
弃水流量
库存水量V
库存水量v
上游平均
下游平均
平均水头
N=8.5QH
(m^3/s)
量(m^3/s)
(m^3/s)
(m^3/s)
(10^4m^3)
(m^3/s)
(10^4m^3)
(104m^3)
水位(m)
水位(m)
H(m)
(kW)
146
7
2.51
2.48
0.07
2.41
644.35
790.35
468.18
2924.64
2857.92
66.72
41.92
8
1.45
1.40
0.13
1.27
340.29
1130.64
960.50
2942.41
2857.98
84.42
95.49
9
1.25
1.20
0.14
1.06
274.68
1405.32
1267.98
2950.95
2857.99
92.96
107.52
10
0.76
0.70
0.34
0.37
97.82
1467.09
1436.21
2955.22
2858.01
97.21
277.54
11
0.44
0.39
1.34
-0.95
-245.44
1221.65
1344.37
2952.90
2858.07
94.83
1078.70
12
0.19
0.14
0.04
0.10
27.13
1248.78
1235.22
2950.11
2857.89
92.22
33.66
1
0.13
0.08
0.04
0.04
9.83
1258.61
1253.70
2950.59
2857.89
92.69
33.83
2
0.12
0.07
0.04
0.02
5.86
1264.47
1261.54
2950.79
2857.89
92.89
33.91
3
0.14
0.09
1.33
-1.24
-331.35
933.12
1098.79
2946.39
2857.92
88.47
1001.58
4
0.37
0.33
1.66
-1.32
-342.84
590.28
761.70
2936.14
2857.94
78.21
1101.01
5
0.23
0.20
1.16
-0.96
-255.79
334.48
462.38
2924.36
2857.91
66.45
654.48
6
0.43
0.42
1.15
-0.73
-188.48
146.00
240.24
2911.76
2857.91
53.85
524.35
求和
8.02
7.44
4983.99
50%保证率时,年发电量为3638168.97Kw.h保证出力:
57.72Kw
表425%丰水年的等流量调节的水能计算表
等流量调节的水能计算表
水库蓄水或供水
时段初末水
时段平均水
水电站出力
月份△t
天然流量
去损失后流
引用流量
流量△Q
水量△V
弃水流量
库存水量V
库存水量v
上游平均
下游平均
平均水头
N=8.5QH
(m^3/s)
量(m^3/s)
(m^3/s)
(10^4m^3)
(m^3/s)
(10^4m^3)
(104m^3)
水位(m)
水位(m)
H(m)
(kW)
146
7
2.72
2.70
0.50
2.19
587.18
733.18
439.59
2923.24
2858.07
65.17
279.15
8
1.85
1.80
0.50
1.30
348.19
1081.37
907.28
2940.83
2858.07
82.76
353.90
9
1.35
1.29
0.40
0.90
232.28
1313.65
1197.51
2949.09
2858.05
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