水电站项目毕业设计报告文档格式.docx
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IV
正常蓄水位（m）
120
115
108
100
以下说明书对每方案简称为方案I、方案II、方案III、方案IV。
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、安全泄洪量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、绘制水电站高度图的防破坏线，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1-1）。
3、水库水位～面积、库容曲线（表1-2）。
高程（m）
50
60
70
80
90
110
130
140
面积（Km2）
7.240
20.503
39.491
64.988
111.184
187.915
297.288
462.987
647.004
容积
108m3
0.241
1.592
4.521
9.692
18.490
33.346
57.349
95.058
151.578
m3/s
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（表1-3）；
水位
（m）
流量（m3/s）
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xx航运基荷按10万千瓦计。
6、船闸操作需要耗用流量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起的灌溉流量平均为35.0m3/s，此部分流量亦不能用来发电。
8、在xx规划中，xx水电站上游将接干流的xx及xx的xx（已建成）梯级，其尾水水位分别为124米及114.2米，各正常蓄水位方案对上游xx的影响如下（表1-4）：
方案（正常蓄水位）
I（120m）
II（115m）
III（108m）
IV（100m）
减少
xx
N（万元）
0.284
0.02
E（亿度）
0.228
9、xxxx洪灾情况、洞庭湖部分分蓄洪堤垸基本情况：
xxxx历年洪灾情况（表1-5）
年份
xxxx流量
洪灾情况
1927
24800
xx特大洪水，xx未见灾情记载。
1931
29700
xx淹田100万亩，淹死3094人。
1933
30400
xx淹田11.4万亩，汉涛受灾11.5万人。
1935
29900
xx淹田93万余亩，淹死3430人
1938
20600
黔阳淹5万余亩，xx未见灾情记载。
1943
28600
xx、xx灾情较重，xx、xx未见灾情记载。
1949
24700
xx淹田71万亩，受灾35万人。
1954
24300
xx淹田73万亩。
1969
27300
xx淹田4.7万亩，受灾3.3万人。
1970
22900
安江一带灾情严重，xx无灾。
1974
21700
表1-6历年较大洪水所需拦洪量单位：
拦洪量
15.2
13.6
10.1
待算
6.5
6.2
2.31
1.38
0.31
10、xx水库入库设计洪水过程线；
（见附表1-2）
11、水库xx吹程15Km，设计风速12m/s。
12、各方案泄洪建筑览表（表1-7）：
泄洪建筑物方案
溢
洪
坝
孔数
10
12
14
坝顶高程（m）
101
094
84
孔口尺寸（宽×
高）
94
中
孔
15×
16
底坎高程（m）
1
13×
8
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30米。
（表1-8）
xx坝高（m）
104
94.5
87.5
78.5
投资估算（万元）
61850
56350
53817
21019
（2）机电设备（表1-9）：
装机容量（万瓦）
175
150
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（表1-10）：
方案
I（▽120m）
II（▽115m）
III（▽108m）
IV（▽100m）
投资（万元）
71333
65816
62854
56028
（4）水库补偿（移民及淹没补偿）（表1-11）：
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，xx建库后，xx坝址多年平均含沙量0.19kg/，年淤积669万m3方。
六、设计成果
本次毕业设计的主要任务是利用已有的水文资料，对已给定的四个正常蓄水位方案进行水库兴利及防洪计算，确定各方案的水利设备参数及水库运行高度方式，然后再利用已知的概算投资，进行经济分析，比较选择出最优方案作为本次设计的推荐方案（即方案II）。
xx水电站推荐方案的水利部分工程特征值见下表（表1-12）：
表1-12xx水电站工程特性表
项次
项目
单位
数量
一
水文
坝址以上流域面积
Km2
83800
2
多年平均流量
2060
3
多年平均径流量
亿m3
649
4
资料年限
1925～1981
5
使用的径流系列
1951～1981
6
使用系列年平均流量
7
新系列年平均流量
2038
大坝设计洪水流量
57700
9
大坝校核洪水流量
69300
下游防洪标准流量
21850.32
11
下游河道安全流量
20000
水库xx吹程
Km
15
13
设计风速
m/s
坝址多年平均含沙量
Kg/m3
0.258
上游风滩建库后含沙量
0.198
水库年泥沙淤积量
万m3
669
续表1-12xx水电站工程特性表
二
水库
正常蓄水位
M
设计洪水位
124.38
校核洪水位
128.29
死水位
92.7
防洪限制水位
114.8
防洪高水位
115.94
总库容
88.61
兴利库容
33.7
防洪库容
2.74
兴利防洪结合库容
0.48
设计洪水xx泄流量
40718.16
校核洪水xx泄流量
50265.94
库容系数β
0.05
三
水能指标
装机容量
万kw
128.84
工作容量
95.04
备用容量
25
重复容量
8.8
多年平均发电量
亿度
69.20
保证出力
35.34
调节流量
733.08
调节系数α
0.64
折算年费用
万元
38163
第二章兴利计算
一、基本资料整理
1、整理xx1925年以来的径流资料。
本次提供进行设计的系列从1951年—1982年（水利年）共31年，经过月流量与年平均流量作初步校对。
坝址断面历年月平均流量按《设计任务书》所给定的年均值与计算的均值有个别年份不符，由于无资料对照，按本设计要求作了部分改动使之相符，得其多年平均流量为1936m3/s。
对坝址断面历年月平均流量（见附表1-1：
坝址断面历年月平均流量表）按5月下旬至9月下旬的灌溉季节每月扣除35m3/s，其中5月份以10天计，扣除11.7m3/s，9月份以上20天计，扣除22.3m3/s。
航运要求操作每月按10m3/s的流量扣除后，形成设计计算的新的径流资料序列（见附表2-1：
坝址断面扣除灌溉与船闸用水后历年平均流量表）。
统计得其多年平均流量为1914m3/s，并在此基础上进行径流调节计算。
2、绘制水库库容曲线
经点绘法绘制水库库容曲线，并出50-140m每米的库容值表（附图一），以备待查。
3、坝址下游水位流量关系
从设计资料反映，xx电站为坝后式电站。
因此，其坝址的下游水位流量关系即为厂房的尾水位流量关系。
同时作为径流调节及洪水调节的资料使用。
按点绘法绘制关系曲线。
二、死水位的确定
死水位影响因素比较复杂，通常需要通过方案比较才能确定，而且
它与正常蓄水位、装机容量等其它兴利指标相互制约，相互影响，严格求解必须利用系统分析方法。
本课程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）水库的使用寿命及泥沙淤积
使用寿命T按50年计，年淤积量V年为669×
104m3/年，则水库使用寿命内的总淤积量为：
V淤=V年×
T=669×
50=33450×
104m3=3.345×
根据V淤查库容曲线（附图一、附图二），确定水库在使用年限内满足防淤要求的死水位Z1=76.80m
（2）根据灌溉、航运、养殖及旅游等综合利用要求，水库消落的最低水位Z2=82.00m为死水位。
（3）水轮机最小水头的限制，水库消落深度不大于水电站xx水头的35%。
xx水头与下泄量有关，而下泄又与消落深度有关，需试算求解，死水位Z3确定步骤如下：
①任意假定最小发电流量q（0），查附图三得相应下游水位Z下（0）。
②根据选定方案Z正，求极限消落深度hm。
hm=（Z正－Z下（0））×
35%
Z3=Z正－hm
③选取Z1、Z2、Z3xx值为死水位：
Z死（0）=max（Z1,Z2,Z3）
查附图一、附图二取得相应库容。
④根据附表2-1新径流资料系列确定供水期。
选取28年的枯水资料进行调节计算供水期的调节流量，并根据试算法求出qp，本设计要求ε=1m3/s。
根据死水位试算程序各种方案试算，并结合Z1、Z2，取Z死（0）=max（Z1,Z2,Z3）得死水位、相应死库容、兴利库容（见附表2-2）。
根据附表三新径流资料系列确定供水期。
选取28年的枯水资料进行调节计算供水期的调节流量见附表2-2（设计保证率P=87.5%）。
三、保证出力计算
对于年调节水电站的保证出力计算，可用长系列操作法和设计枯水年法，本次设计要求采用等出力长系列法操作计算设计保证率P=87.5%的保证出力N87.5%。
经过计算机保证出力计算程序计算得成果如下（表2-1）（详细计算过程见附表2-3）：
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
保证出力（KW）
413258.80
353375.80
279660.80
214617.90
四、水电站必须容量选择
必须容量N必包括工作容量和备用容量两部分。
1、工作容量
此次设计缺乏电力电量平衡资料，采用经验方法确定工作容量。
保证出力中部分担任航运基荷N工基=10万KW。
担任峰荷的保证出力N峰=Np－N工基
峰荷工作容量N工峰=3.08N峰+7
2、备用容量
xx水电站各方案担任系统负荷的备用及事故备用容量如下表：
表2-2
备用容量（KW）
30
20
3、水电站必须容量和工作容量
必需容量N必=N工+N备
工作容量N工=N工峰工+N航基
4、经过计算机重复容量计算程序计算得成果如下表（表2-3）：
表2-3水电站必需容量选择计算表
保证出力NP（KW）
413258.8
353375.8
279660.8
214617.9
航运基荷N航,基（万KW）
N峰（万KW）
31.33
25.34
17.97
11.46
N工,峰（万KW）
103.48
85.04
62.34
42.30
N工（万KW）
113.48
95.04
72.34
52.30
N备（万KW）
N必（万KW）
143.48
120.04
92.34
67.30
N重（万KW）
30.1
N装（万KW）
128.84
122.44
68.30
五、水电站调度图绘制
水电站水库调度图是指导年或多年调节水库运行的工具，它是根据过去的径流资料能反映未来水文情势的假定，以蓄水量（库水位）为纵坐标，包含有一些指标线和指示区的曲线图。
根据本次设计的要求只作两条线，一条是基本调度线——防破坏线；
一条是加大出力辅助线。
1、防破坏线的绘制
防破坏线的作用是保证来水在设计保证率范围内的年份，当水库水位低于此线时，水电站供电不得大于保证出力，使设计枯水年正常供水
不遭受破坏，只有来水量小于设计枯水年的特枯年份才允许破坏。
防破坏线制作分为以下三个步骤：
A、将原始资料系列来水小于设计的枯水年份剔除，利用新系列资料选择设计保证率范围内的径流系列。
B、逐年从供水期末开始，按Np等出力逆时序操作，求得各年迟蓄方案水库蓄水量过程线。
利用水量平衡公式V1/△t－Q/2=V/△t－q/2及出力计算公式Np=KqH计算，并点绘V1/△t－q/2～q工作曲线。
C、利用该工作曲线逐年进行调节计算。
点绘各年的逐年蓄水过程线，取其外包线即为防破坏线。
本设计将原始资料系列来水小于设计的枯水年份剔除，利用新系列资料选择设计保证率范围内的径流系列，用防破坏线制作程序进行计算，输出各月份的水库蓄水量过程线，并通过适当修正，点绘出各方案的防破坏线（附图四～附图六）。
2、防洪限制水位的确定
防洪限制水位是体现防洪与兴利相结合的重要参数。
选择恰当，可在不影响兴利可靠性前提下，降低大坝高度，节省投资。
本设计以获得xx结合库容为原则选择。
根据xx水电站洪水资料分析，该库洪水最迟发生在7月底、8月初；
故防洪限制水位为7月底、8月初防破坏线的坐标值见下表（计算过程见附表2-6）。
防洪限制水位作为调洪演算的起调水位，且由此计算出结合库容V结合。
（表2-4）
防洪限制水位（m）
114.80
105.60
95.00
库蓄水量m3/s.月
2181.39
1630.10
999.25
523.52
3、加大出力线的绘制
在防破坏线图中（见附图六），在汛期防洪限制水位与破坏线间，为加大出力区，但加大出力区范围较大，为减少操作的任意性，在该区中增加三条辅助线，采用简化的方法确定该组辅助线。
具体如下：
Zit=Z死+（Z防限－Z死）÷
4×
i（Zit为第i条加大出力线t时刻的坐标）。
经计算得Z1、Z2、Z3，由此绘出加大力辅助线（见附图六）。
Ni=Np+（Ny-Np）×
i
Ni—第i区加大出力；
Ny—装机容量（见多年平均电能计算）。
经计算结果见附表2-7。
六、重复容量选择与多年平均电能计算
1、重复容量选择
水电站在洪水期往往会产生大量弃水。
为了利用弃水增发季节性电能，增加装机容量，由于它不能替代火电站的工作容量，因而称它为重复容量，用N重表示。
重复容量选择是一个经济问题，因为N重越大，增发的电能和节省的火电站燃料越多，电能的增值就会越来越小。
另一方面N重增加，弃水越来越少，设备利用率将越来越低。
本次设计用N重经济利用小时数取h经济=2500小时。
补充千瓦利用小时数计算是确定重复容量的关键，但其核心是计算不同重复容量的多年平均电能，多年平均电能的计算与调度图或调度规则有关，具体操作如下：
①当时段初水位位于防破坏线内时，时段出力：
Nt=Np。
②汛期时段初水位位于加大出力区时，按加大出力线工作，即
Nt=Ni。
③时段初水位在防破坏线以上时，使时段水位尽可能向防破坏线上靠，同时要考虑装机容量的限制。
④当满装机发电，且水位超过Z防限或Z正时，才允许弃水。
其选择步骤如下：
1）假定若干重复容量0，△N，3△N等万千瓦；
2）按调度原则对每装机容量（Ny=N必+N重）计算多年平均电能（用新系列长系列操作）；
3）计算补充千瓦年利用小时数h利=△E/△N；
4）点绘N重～h经济关系线（见附图七）；
5）据h经济，确定重复容量N重。
各方案的重复容量见表2-3。
重复容量计算表见附表2-8
2、装机容量的确定
装机容量由必须容量和重复容量确定（Ny=N必+N重），但由于回水的影响，使上游xx电站的多年平均电能减少了0.02万KW，应扣除，各方案成果见表2-3。
3、多年平均电能计算
利用上述计算结果点绘Ny（Nyi=N必+N重i）～E的关系图（见附图八），可求出多年平均电能E（见附表2-9）。
对于第Ⅰ、Ⅱ方案，由于回水的影响，减少了上游xx电站的多年平均电能，应从xx电站多年平均电能中扣除。
4、水库有关系数的计算
当装机容量确定之后，按调度图与调度原则进行长系列调节计算，求出各年的弃水量进而求出多年平均弃水量Q弃，则径流利用系数
径流系数η=（Q0-Q弃）/Q0
库容系数β=V兴/W0
调节系数α=（Q0-Q调）/Q0
Q0—xx电站多年平均流量。
求得各系数见下表2-5
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