水利计算及水资源规划.docx
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水利计算及水资源规划
任务书——沅水五强溪水库水利计算
一、流域概况、开发任务
五强溪水电站位于湖南省沅陵县境内,上离沅陵县城73km,下距常德市130km。
坝址控制流域面积83800km2,占沅水总流域面积的93%,流域雨量充沛,水量丰富,坝址多年平均流量2060m3/s,年水量649×108m3,并有1925年以来的水文资料和核实的历史洪水资料。
坝址位于沅水干流最后一段峡谷出口处,岩性坚硬,地形地质条件良好,具备了修筑高坝的自然条件。
在沅水规划中,五强溪水电站为沅水干流最后第二个梯级,上游接虎皮溪及酉水的风滩(已建成)梯级,是一个以发电为主,兼有防洪、航运效益的综合利用水库,系湖南省最大的水电电源点。
五强溪水电站开发的主要任务如下:
1.发电
五强溪水电站建成后投入华中电网,主要供电范围为湖南省。
2.防洪
沅水下游赤山以西的桃沅、常德、汉寿三县及常德市所属平原河网地区,统称沅水尾闾。
这个地区地势低洼。
全靠提防保护,共保护人口106万,农水159万亩。
现有河道的泄洪能力20000m3/s,如遇1927、1931、1933、1935、1943、1949、1954、1969等年洪水重现,河道均不能完全承泄,防洪标准仅为5年一遇。
五强溪水库靠近沅水尾闾,控制全流域面积的93%,解决尾闾防洪问题,是它基本防洪任务。
3.航运
五强溪水电站的航运效益为改善水库区和坝下游河道的通航条件。
沅水是湘西的水上交通动脉,其干流全长1550km,通航里程为640km,但航道险滩很多。
五强溪水库修建以后,坝址以上,沅陵以下河段成为常年深水区,其险滩都将淹没。
下游航道,确定五强溪航运基荷按10万kw相应流量考虑,枯水流量加大,上、下游航道均可改善。
4.灌溉
每年5月下旬至9月下旬为灌溉季节,该季节自水库上游直接引走的灌溉流量平均为35m3/s。
二、设计任务
本次设计任务是对五强溪水电站的诸方案(即正常蓄水位)已给的情况下,进行水库的兴利与防洪计算,确定各方案水利设备的参数,水库的调节操作方式及计算水利指标,并通过经济分析,比较方案之优劣。
三、设计前提
1.本水利枢纽是以发电、防洪为主要目标的综合利用水库;
2.水电站参加系统工作,发电设计保证率P=87.5%(按年份计);
3.水电站的备选方案(正常蓄水位)见表1.1;
表1.1备选方案正常蓄水位表
方案
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
正常蓄水位(m)
120
115
108
100
4.本水利枢纽根据国家规定属一级,以千年一遇洪水为设计标准,万年一遇洪水为校核标准,电站使用年限为50年计;
5.水库库区蒸发渗漏等水量损失不大,故在初步设计阶段暂时不考虑;
6.水库下游有防洪要求,设计标准为二十年一遇洪水,安全泄洪流量q安=20000m3/s。
四、设计内容
1.水电站死水位选择及保证出力NP计算;
2.水电站装机容量选择;
3.绘制水电站调度图的防破坏线,加大出力辅助线,确定汛期限制水位;
4.求重复容量,计算水电站多年平均电能;
5.进行防洪计算,确定各种防洪特征水位及坝顶高程;
6.求水利指标;
7.经济计算,比较方案优劣。
五、设计原始资料
1.坝址以上流域面积F=83800km2;
2.坝址断面历年月平均流量资料(见附表一);
3.水库水位~面积、库容曲线:
高程(m)
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
面积(km2)
0
7.240
20.503
39.491
64.988
111.184
187.915
297.288
462.987
647.004
容积
108m3
0
0.241
1.592
4.521
9.692
18.490
33.346
57.349
95.058
151.578
m3/s.月
0
9.175
60.65
172.13
369.0
703.96
1269.57
2183.43
3619.11
5770.97
4.坝址下游水位流量关系曲线:
水位m
流量m3/s
水位m
流量m3/s
水位m
流量m3/s
水位m
流量m3/s
48.5
204
53.0
3320
57.5
9470
66.0
25200
49.0
350
53.5
3360
58.0
10300
67.0
27200
49.5
545
54.0
4420
59.0
12000
68.0
29300
50.0
795
54.5
5040
60.0
13700
69.0
31600
50.5
1120
55.0
5720
61.0
15600
70.0
33800
51.0
1490
55.5
6450
62.0
17500
71.0
36000
51.5
1900
56.0
7200
63.0
19300
72.0
38300
52.0
2350
56.5
7950
64.0
21200
73.0
40300
52.5
2820
57.0
9700
65.0
23200
74.0
43400
5.为改善下游通航条件,确定五强溪航运基荷按10kw计;
6.船闸操作需要耗用10m3/s,此部分流量不能用来发电;
7.每年5月下旬至9月下旬为灌溉季节,在该季节自水库上游直接引走的灌溉流量平均为35.0m3/s,此部分流量亦不能用来发电;
8.在沅水规划中,五强溪水电站上游将干流的虎皮溪及酉水的风滩(已建成)梯级,其尾水水位124m及114.2m,各正常蓄水位方案对上游风滩的影响:
方案(正常蓄水位)
Ⅰ(120m)
Ⅱ(115m)
Ⅲ(108m)
Ⅳ(100m)
减少
风滩
N(kw)
0.284
0.02
0
0
E(亿kw.h)
0.228
0.00
0
0
9.沅水尾闾洪灾情况、洞庭湖分分蓄洪堤防基本情况:
沅水尾闾历年洪灾情况表
年份
常德最大流量(m3/s)
洪灾情况
1927
24800
酉水特大洪水,尾闾未见灾情记载
1931
29700
尾闾淹田100万亩,淹死3049人
1933
30400
桃源淹田11.4万亩,汉寿受灾11.5万人
1935
29900
尾闾淹田93万亩,淹死3430人
1938
20600
黔阳淹5万余亩,尾闾未见灾情记载
1943
28600
沅陵、桃源灾情较重,常德、汉寿未见灾情记载
1949
24700
尾闾淹田71万亩,受灾35万人
1954
24300
尾闾淹田73万亩
1969
27300
尾闾淹田4.7万亩,受灾3.3万人
1970
22900
安江一带灾情严重,尾闾无灾
1974
21700
历年较大洪水所需拦洪量单位:
108m3
年份
1931
1933
1935
1949
1969
1954
1970
1974
1938
拦洪量
13.6
15.2
10.1
待算
6.5
6.2
2.31
1.38
0.31
10.五强溪水库入库设计洪水过程线(附二);
11.水库最大吹程15km,设计风速12km/s;
12.各方案泄洪建筑表;
方案
泄洪建筑物
Ⅰ(120m)
Ⅱ(115m)
Ⅲ(108m)
Ⅳ(100m)
溢
洪
坝
孔数
10
12
12
14
坝顶高程(m)
108
101
94
84
孔口尺寸(宽×高)
15×12
15×14
15×14
15×16
中
孔
孔数
1
1
1
0
底坎高程(m)
82
82
82
0
孔口尺寸(宽×高)
13×8
13×8
13×8
0
13.经济预算资料:
(1)永久建筑物(含闸门设备):
包括:
拦河坝、水道厂房、航道建筑、鱼道建筑、交通工程、房屋建筑及其他。
坝底高程30m。
最大坝高(m)
104
94.5
87.5
78.5
投资估算(万元)
61850
56356
53817
21019
(2)机电设备:
装机容量(万瓦)
175
150
110
92
机电投资估算(万元)
28805
27981
25808
18190
(3)各方案的临时工程、其他工程和费用(包括施工机械、其他费用)、预备费用:
方案
Ⅰ▽120
Ⅱ▽115
Ⅲ▽108
Ⅳ▽100
投资(万元)
71333
65816
62854
56028
(4)水库补偿(移民及淹没补偿):
方案
Ⅰ▽120
Ⅱ▽115
Ⅲ▽108
Ⅳ▽100
补偿费(万元)
80000
57093
38547
24989
14.泥沙资料
坝址多年平均含沙量0.258kg/m3,多年平均输沙率513kg/s,风滩建库后,五强溪坝址多年含沙量0.19kg/m3,年淤积669万m3。
六、提交设计成果
1.课程设计说明书,主要内容包括:
a)综述,内容包括流域概况,水利开发要求及其在国民经济中的意义等;
b)设计的原始资料;
c)水电站主要的参变数选择结果;
d)水库调度图;
e)防洪计算结果;
f)水电站动能及水利指标计算结果;
g)经济计算及方案选择结果。
说明书力求文字精炼,叙述清晰,重点突出,着重于情况分析,考虑原则及成果结论,至于一般的计算方法及详细计算过程等不必列入。
2.附表及附图,设计中重要的图,曲线及表格(包括重要的原始资料及成果)计算程序及框图等作为附件,列入设计文件中。
附表一:
月
年
四
五
六
七
八
九
十
十一
十二
一
二
三
年平均
1951~1952
3919
3040
1976.3
2946.7
525.3
664.5
1341
683
1170
668.7
1187.7
2578.6
1720.9
1952~1953
2011
5444.3
3826.3
3722
4423.3
2813.3
2669.7
1028.3
703.3
590.3
843
3013.7
2590.7
1953~1954
2488
3562.3
2909.3
1710
920.3
1065.3
2296.4
2405
857.6
1459.3
1095.7
1082
1820.9
1954~1955
3471.7
5878.7
7006
9406.7
5411.7
913
556.3
417.7
433.7
417.7
606.4
1170.3
2974.2
1955~1956
1521
5353.7
5586.7
1722
2020.3
946.3
449
1200
462
521.3
619.4
925.3
1777.2
1956~1957
2443
6130
2825.7
967.7
1380
633.3
397
451.3
340.3
450
879
868.9
1479.7
1957~1958
2223.7
3908
2761.3
1127.3
3564.7
518.3
494
713
1248.2
729
850.8
1085.6
1435.2
1958~1959
1560.7
6833.3
2240.7
4025.3
3196.7
1726
1939
579.7
411
446.3
1660.5
2207.5
2152.2
1959~1960
2212.3
4300
4578
1985.7
712
494.7
435.3
356.6
321.7
603.3
644.1
1511
1596.2
1960~1961
1575.3
3072.3
3202
3640
809.7
447.1
357
604.3
442.3
391.7
644.2
2163.3
1450.8
1961~1962
4202.3
2124
2657
688.7
1067.3
581.3
1007.4
2678.3
936.7
929.7
568.7
1208.7
1554.2
1962~1963
2142.7
4897
4821
2914
1756.7
975.7
1159.7
1449.3
980
471
531.9
602.9
1891.8
1963~1964
2107.7
4116.7
835.7
2976
1653
361.3
1093.5
1516.3
1573.3
720
1222
2753
1748.4
1964~1965
5903.7
4110
5336.7
2034.7
2111
1276
1164
930
525.7
548
567.5
1060
2130.6
1965~1966
2641
4383.3
3616
2031
2198
1259
2377
1292
1190.4
716.7
1117.5
730.5
1962.5
1966~1967
2912
2320.7
3612.7
4739.3
622
431.3
854.2
528.7
448.3
416.7
801.6
1361.7
1587.6
1967~1968
2282.7
6630.7
5375.3
2471
2888.7
1894
1437
1569.7
1021.7
713.7
728.3
2372
2452.9
1968~1969
3669
3394.7
4110.3
4388.7
2167.7
2000.3
1004.7
1615.3
354.7
1037
617
1027.6
2157.3
1969~1970
1331.7
3544.7
3380
7640
4738.3
1718
1170.1
1543.3
566.7
518.7
953.8
1212
2364.0
1970~1971
3104
5891
2863.3
6740
1127.3
1997.7
666.7
5097
974.3
777.3
1146.3
1009
2235.3
1971~1972
2583
4146.3
5093
1599
1582
1023.7
746
605
387.7
438
753.2
1108.7
1072.1
1972~1973
3139.3
3834.3
2414
801.3
367.7
109.3
2668.7
2620
859.3
1026.9
1670.7
1324.7
1818.3
1973~1974
3671.3
4785.3
5870.3
2377.7
2104
3297.3
829.7
591
423.7
472.7
737.7
498
2135.7
1974~1975
2433.7
3548
3394.7
5636
1431.7
546.3
1115.7
363.3
371.3
381.7
482.7
671.7
1698.1
1975~1976
2463.3
7589.7
4170
1282
872.3
685.7
636.7
1643
650.7
404.3
648.3
1135.3
1848.4
1976~1977
2432.7
4407.3
5186.7
4108.3
1023.7
850.7
1219
1650
595.3
497
895
1228
2007.8
1977~1978
4926
5487
6752
4321
2253
1013
1399
1980
595
753.5
573.7
623.7
2556.4
1978~1979
1078.3
3137
3818
1170
934.7
901.7
730.3
1767.7
775
546.7
323
734
1368.0
1979~1980
868.3
2389
6567
3800
2096.3
2414.3
602.3
437.3
395.3
454.3
691.3
1096.7
1817.7
1980~1981
2772.7
3552
4572.7
4606.7
5776.7
1033.3
1615.3
712
684.3
574.3
801
1019.7
2313.1
1981~1982
3319.3
3333
2943
1286.7
667
582
739.7
1540.3
646
459
1680.3
1320.3
1543.0
附表二:
五强溪水库入库洪水1970年洪水典型《合成流量法》
月
日
时
QP=5%
QP=0.1%
QP=0.01%
月
日
时
QP=5%
QP=0.1%
QP=0.01%
7
10
0
4980
13600
16800
7
13
23
23500
49000
59600
5
5530
15100
18600
14
4
24500
53700
65300
10
6900
18800
23200
9
25300
57700
69300
12
7780
22200
28000
14
24500
53000
64400
15
9090
24800
32000
19
23100
47000
57100
20
10200
27600
35000
15
0
21100
41000
49900
11
1
9980
27600
34700
5
18500
31400
45500
6
9610
27200
34200
10
16400
33600
40800
11
9320
26800
33700
15
15100
31000
37700
16
9060
26200
32900
16
14900
30800
37500
21
8450
25500
32100
20
14000
30400
32200
12
2
7760
24900
31300
16
1
12900
30000
36800
7
9380
27400
34900
6
11900
29600
36500
12
13200
29500
36600
11
11000
29100
36200
16
15100
30800
37500
16
9930
28600
35900
17
15500
31100
37800
21
8840
28100
35600
22
16400
32600
39700
2
8220
27400
34400
13
3
17600
35000
42600
7
7570
26300
33400
8
19000
38700
47000
17
12
7490
24900
31200
13
20400
41400
50500
17
7460
22600
29400
18
22100
45100
55000
水利计算及水资源规划毕业设计指导书
§1概述
完成一项设计任务,一般需要经历以下几个步骤:
首先,从实际问题出发,抽象出本设计工序可供操作的具体任务;其次,确定完成各项具体任务的技术路线(方法、精度等);第三,根据技术路线,整理、收集基本资料,并根据资料情况对技术路线进行修正;第四,根据指示路线和基本资料进行计算;第五,对计算结果进行分析、归纳,给出必须的结论,提交设计报告。
§2具体设计任务
本课程设计按功能可分为兴利计算、防洪计算、经济计算三个部分;按成果可分为三类:
(1)水利指标,具体内容如下表:
项次
项目
单位
指标
项次
项目
单位
指标
1
正常高水位
12
校核洪水最大泄流量
2
设计洪水位
13
保证出力
3
校核洪水位
14
工作容量
4
死水位
15
备用容量
5
防洪限制水位
16
重复容量
6
防洪高水位
17
重复容量年利用小时
7
总库容(校核洪水位)
18
径流利用系数
8
兴利库容
19
装机容量
9
防洪库容
20
多年平均发电量
10
兴利防洪结合库容
21
库容系数β
11
设计洪水最大泄流量
22
调节系数α
(2)水电站水库调度图,为各项效益指标的计算,复核提供客观依据,具体包括:
防破坏线、加大出力辅助线、防洪调度线(其它线由于时间限制不作要求)。
(3)经济分析:
计算动态投资、运行费、效益,并选用适当经济比较方法进方案比较。
§3兴利计算
一、基本资料整理
从附表
(一)中扣除灌溉和船闸用水,得新的供发电计算使用的径流序列(以下称新序列)。
二、死水位确定
死水位的影响因素比较复杂,通常要通过方案比较才能确定,而且它与正常蓄水位、装机容量及其它兴利指标相互制约、相互影响,要严格求解必须利用系统分析方法。
本设计对死水位的确定采用简化处理,主要考虑以下三个因素:
(1)水库使用寿命及泥沙淤积
V淤=V年·T
V淤——水库使用寿命内的总淤积量;V年——年淤积量;T——使用寿命,50年计。
据V淤确定为防淤要求的死水位Z1。
(2)灌溉、航运、养殖及旅游等综合利用要求,水库消落的最低水位不小于Z2=82.00m。
(3)水轮机最小水头的限制,水库消落深度不大于水电站最大水头的35%。
以上三个因素中,前两个因素
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 水利 计算 水资源 规划