水利水电规划课程设计说明书.docx

水利水电规划课程设计说明书.docx

《水利水电规划课程设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水利水电规划课程设计说明书.docx（72页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

水利水电规划课程设计说明书

《水利水电规划》大作业

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

①对流量资料进行处理,进行年径流量频率计算。

②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：

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

①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：

图2枯水年选择

图3丰水年选择

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（m3/s）

月份

设计枯水年（1979）

设计丰水年（1993）

设计丰水年（1984）

典型年Q

设计年Q

典型年Q

设计年Q

典型年Q

设计年Q

5

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

三、水库死水位与正常蓄水位的选择

1、死水位的选择

①有泥沙淤积计算

计算公式：

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）

γ（kg/m3）

V（m3）

H（m）

H（m）

H死（m）

617.93

90%

0.3

1650

0.13

13.12

62.56

64.56

64.56

②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（m3/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（m3/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

9

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7.5m³/s，则将用水量定为7.5m³/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23.938m³/s；

（5）根据（4）中求得的结果可计算得兴利库容为64.96百万m³；

（6）根据水位库容曲线查得死库容为17.12百万m³

（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m³

（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）

①根据来水量及兴利用水量，对发电用水进行调试，确定12～3月为供水期，7～8月为蓄水期；

②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；

③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；

④根据月平均蓄水量及水位容积曲线求得月平均水位；

⑤根据发电用水量及水位流量曲线求得下游水位；

⑥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；

⑦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

①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）；

②绘制年平均出力频率曲线及年平均出力历时曲线（见图5—9）；

③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；

④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；

⑤计算电量增量，即出力增量乘以平均持续时间；

⑥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）；

⑦将累计电量除以出力即得年利用小时数；

⑧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kW·h。

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（106m3）

月平均蓄水（106m3）

月平均水位（m）

下游水位（m）

水头（m）

净水头（m）

出力（kW）

4

0.000

5

26.755

26.755

0.000

0.000

0.000

0.000

17.120

64.56

47.30

17.26

16.76

3363

6

26.213

26.213

0.000

0.000

0.000

0.000

17.120

64.56

47.30

17.26

16.76

3295

7

65.855

53.707

12.148

12.148

6.074

15.974

33.094

69.26

47.40

21.86

21.36

8604

8

65.497

53.707

11.790

23.937

18.043

47.452

64.572

86.63

47.40

39.23

38.73

15601

9

20.416

20.416

0.000

23.937

0.000

23.937

62.956

80.076

77.90

47.20

30.70

30.20

4624

10

11.602

11.602

0.000

23.937

23.937

62.956

80.076

77.90

46.79

31.11

30.61

2663

11

19.482

19.482

0.000

23.937

23.937

62.956

80.076

77.90

47.20

30.70

30.20

4413

12

8.000

13.381

-5.381

18.556

21.247

55.879

72.999

76.86

46.87

29.99

29.49

2960

1

6.661

13.381

-6.720

11.836

15.196

39.966

57.086

74.35

46.87

27.48

26.98

2708

2

9.890

13.381

-3.492

8.345

10.091

26.538

43.658

71.62

46.87

24.75

24.25

2434

3

5.036

13.381

-8.345

0.000

4.172

10.973

28.093

64.56

46.87

17.69

17.19

1725

4

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

m3/s.月

m3/s.月

设供水期为12～4月

供水期来水总量

49.389

供水期调节流量

14.665

设供水期为12～3月

供水期来水总量

29.587

供水期调节流量

13.381

设蓄水期为5～11月

蓄水期来水总量

253.819

蓄水期调节流量

32.840

设蓄水期为5～9月

蓄水期来水总量

204.736

蓄水期调节流量

36.160

设蓄水期为7～8月

蓄水期来水总量

131.351

蓄水期调节流量

53.707

确定供水期为12～3月，蓄水期为7～8月

表6枯水年水能计算表

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（106m3）

月平均蓄水（106m3）

月平均水位（m）

下游水位（m）

水头（m）

净水头（m）

出力（kW）

4

0.000

5

20.111

20.111

0.000

0.000

0.000

0.000

17.120

64.56

47.20

17.36

16.86

2543

6

51.141

27.833

23.308

23.308

11.654

30.649

47.769

72.45

47.30

25.15

24.65

5146

7

28.464

27.833

0.631

23.938

23.623

62.128

79.248

77.78

47.30

30.48

29.98

6258

8

8.749

8.749

0.000

23.938

23.938

62.957

80.077

77.90

46.66

31.24

30.74

2017

9

32.826

32.826

0.000

23.938

0.000

23.938

62.957

80.077

77.90

47.20

30.70

30.20

7435

10

4.234

7.5

-3.266

20.672

22.305

58.662

75.782

77.27

46.60

30.67

30.17

1697

11

2.184

7.5

-5.316

15.356

18.014

47.376

64.496

75.62

46.60

29.02

28.52

1604

12

2.107

7.5

-5.393

9.963

12.659

33.294

50.414

73.59

46.60

26.99

26.49

1490

1

3.101

7.5

-4.399

5.564

7.763

20.418

37.538

70.37

46.60

23.77

23.27

1309

2

3.000

7.5

-4.500

1.064

3.314

8.715

25.835

67.21

46.60

20.61

20.11

1131

3

6.436

7.5

-1.064

0.000

0.532

1.399

18.519

65.15

46.60

18.55

18.05

1015

18.8

0.000

0.000

0.000

0.000

17.120

64.56

47.13

17.43

16.93

2388

兴利库容23.938m3/s.月

m3/s.月

m3/s.月

设供水期为9～4月

供水期来水总量

72.697

供水期调节流量

12.079

设供水期为10～4月

供水期来水总量

39.871

供水期调节流量

9.116

设供水期为10～3月

供水期来水总量

21.062

供水期调节流量

7.500

设蓄水期为5～9月

蓄水期来水总量

141.290

蓄水期调节流量

28.152

设蓄水期为6～9月

蓄水期来水总量

121.179

蓄水期调节流量

24.310

设蓄水期为6～7月

蓄水期来水总量

79.604

蓄水期调节流量

27.833

确定枯水年供水期为10～3月，蓄水期为6～7月。

表7平水年水能计算表

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（106m3）

月平均蓄水（106m3）

月平均水位（m）

下游水位（m）

水头（m）

净水头（m）

出力（kW）

4

0.000

5

24.122

24.122

0.000

0.000

0.000

0.000

17.120

64.56

47.30

17.26

16.76

3032

6

42.025

27.650

14.375

14.375

7.187

18.903

36.023

70.07

47.30

22.77

22.27

4618

7

37.214

27.650

9.564

23.938

19.156

50.382

67.502

76.06

47.30

28.76

28.26

5860

8

24.911

24.911

0.000

23.938

23.938

62.958

80.078

77.90

47.30

30.60

30.10

5624

9

12.805

12.805

0.000

23.938

23.938

62.958

80.078

77.90

46.84

31.06

30.56

2935

10

26.785

26.785

0.000

23.938

0.000

23.938

62.958

80.078

77.90

47.30

30.60

30.10

6047

11

6.524

11.652

-5.128

18.811

21.374

56.215

73.335

76.91

46.79

30.12

29.62

2588

12

11.107

11.652

-0.545

18.266

18.538

48.756

65.876

75.82

46.79

29.03

28.53

2493

1

2.942

11.652

-8.710

9.556

13.911

36.586

53.706

73.66

46.79

26.87

26.37

2304

2

2.096

11.652

-9.556

0.000

4.778

12.567

29.687

68.30

46.79

21.51

21.01

1836

3

15.274

15.274

0.000

0.000

0.000

0.000

17.120

64.56

46.96

17.60

17.10

1959

4

22.433

22.433

0.000

0.000

0.000

0.000

17.120

64.56

47.20

17.36

16.86

2837

兴利库容23.938m3/s.月

m3/s.月

m3/s.月

设供水期为10～3月

供水期来水总量

64.927

供水期调节流量

14.811

设供水期为11～2月

供水期来水总量

22.670

供水期调节流量

11.652

设蓄水期为5～10月

蓄水期来水总量

167.861

蓄水期调节流量

23.987

设蓄水期为6～7月

蓄水期来水总量

79.238

蓄水期调节流量

27.650

确定供水期为11～2月，蓄水期为6～7月

表8出力计算表

序号

出力（kW）

频率

持续时间（h）

出力增量（kW）

持续时间增量

电量增量（万kW·h）

电量累积（万kW·h）

装机容量（kW）

多年平均发电量（万kW·h）

年利用小时数（h）

m

N

P（%）

T=P*8760

∆N

[T（m）+T（m+1）]/2（h）

∆E

∑∆E

出力

电量累积

1

15601

2.70

237

6997

355

248.48

3275.61

15601

3275.61

2099.68

2

8604

5.41

474

1169

592

69.18

3027.13

8604

3027.13

3518.34

3

7435

8.11

710

1177

829

97.52

2957.95

7435

2957.95

3978.37

4

6258

10.81

947

211

1065

22.53

2860.44

6258

2860.44

4570.66

5

6047

13.51

1184

186

1302

24.27

2837.91

6047

2837.91

4693.23

6

5860

16.22

1421

237

1539

36.44

2813.64

5860

2813.64

4801.09

7

5624

18.92

1657

478

1776

84.88

2777.20

5624

2777.20

4938.45

8

5146

21.62

1894

521

2012

104.95

2692.32

5146

2692.32

5232.25

9

4624

24.32

2131

6

2249

1.32

2587.37

4624

2587.37

5595.37

10

4618

27.03

2368

206

2486

51.11

2586.05

4618

2586.05

5599.64

11

4413

29.73

2604

1050

2723

285.76

2534.94

4413

2534.94

5744.70

12

3363

32.43

2841

68

2959

20.15

2249.18

3363

2249.18

6687.79

13

3295

35.14

3078

263

3196

84.03

2229.03

3295

2229.03

6764.83

14

3032

37.84

3315

73

3433

24.92

2145.00

3032

2145.00

7074.26

15

2960

40.54

3551

25

3670

9.08

2120.08

2960

2120.08

7163.55

16

2935

43.24

3788

98

3906

38.33

2111.01

2935

2111.01

7193.00

17

2837

45.95

4025

129

4143

53