水利水能计算课程设计报告.docx
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水利水能计算课程设计报告
《隔河岩水库水文水利计算》任务书
一，任务
（一）水文计算
1，设计年径流计算
（1）资料审查分析
（2）设计保证率选择
（3）频率计算确定设计丰水年、设计中水年、设计枯水年的年径流量
（4）推求各设计代表年的径流过程
2，设计洪水过程线及校核洪水过程线的推求
（1）审查资料
（2）确定设计标准及校核标准
（3）频率计算求设计洪峰设计流量
（4）求出设计洪水及校核洪水过程线
（二）水能计算
（1）了解水库兴利运用方式
（2）计算保证出力
（3）计算多年平均发电量
（4）装机容量的选择（最大工作容量、备用容量和重复容量）
二，成果要求
（1）课程设计报告组成：
A、封面；B、任务书；C、目录；D、正文；E、参考文献；
（2）课程设计要求：
要求条理清楚，书写工整，数据正确，表格整齐、清楚。
计算必须写明计算条件、公式来源、符号的含义、计算方法及计算过程，并附有必要的图纸。
第一章参考资料
1.1流域概况.5
1.2水文资料.................................6
1.2.1径流资料……………………………………6
1.2.2洪水资料……………………………………..7
1.3水能资料................................10
第二章水文计算
2.1设计年径流计算……….13
2.1.1资料审查分析………….13
2.1.2设计保证率选择14
2.1.3频率计算确定设计丰、中、枯水年年径流量15
2.1.4推求各设计代表年的径流过程17
2.2设计洪水过程线及校核洪水过程线的推求21
2.2.1审查资料21
2.2.2确定设计标准和校核标准22
2.2.3频率计算求设计洪峰、设计洪量24
2.2.4求出设计洪水及校核洪水过程线26
第三章水能计算
3.1水库运行方式44
3.2保证出力的计算45
3.2.1Q调的计算45
3.22H的计算50
3.3装机容量的计算51
3.3.1最大工作容量的确定51
3.3.2备用容量的确定62
3.3.3重复容量的确定62
3.3.4装机容量的确定62
3.4多年平均发电量的计算63
3.4.1设计枯水年年平均发电量的计算64
3.4.2设计中水年年平均发电量的计算64
3.4.3设计丰水年年平均发电量的计算64
3.4.4确定多年平均发电量64
第一章参考资料
《隔河岩水库水文水利计算》参考资料
1.1流域概况
清江是长江出三峡后的第一条大支流，发源于湖北省恩施土家族自治州境内的齐岳山隆冬沟。
自西向东流经利川、恩施、建始、咸丰、宣恩、巴东、鹤峰、五峰、长阳、枝城十县市，于枝城市境内注入长江。
干流长423km，总落差1430km。
清江流域面积17000km2，形状呈南北窄、东西长的狭长形，属羽毛型河系。
流域内气候温和，雨量充沛，平均年雨量约1400mm，平均流量440㎥／s。
清江流域资源丰富，除水资源外，还有铁矿、森林及珍贵土特产，但工业基础薄弱，交通不便。
开发清江，可获得丰富的电能，还可减轻长江防洪负担，改善鄂西南山区水运交通，对湖北省及鄂西南少数民族地区的发展具有重要意义。
坝址拟定于近南北向河谷下段，河床高程60m左右，两岸山岩对峙，十分陡峭。
岩石主要为下、中寒武系的浅海相碳酸盐，总厚度约1700m。
坝址以下，右岸较平坦、开阔，左岸较陡峭。
现场及附近砂、石料丰富，土料缺乏。
坝址一下15km有公路浆砌石桥一座，连通左、右两岸。
公路由长阳县城通达坝下3km的居民点（沿右岸）。
枢纽主要开发任务是发电、航运和防洪。
1.2水文资料
1.2.1径流资料
隔岩河历年实测径流资料详见表1
表1.1隔河岩年月平均流量统计表单位：
m³/s
月份
年份
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
1月
2月
3月
51-52
307.7
490.9
203.9
833.6
259.6
448.4
174.6
102.9
58
36.8
55.1
255
52-53
304
893
215.2
387
861.8
953.4
485.2
219.9
151
71.7
108.6
193.5
53-54
258.7
245.4
243.6
575.8
440.8
164.3
355.9
80.1
153.9
133.1
163.3
119.9
54-55
624.9
1105
832.6
2105
1161
165.2
355.9
80.1
153.9
133.1
125.6
317.2
55-56
249.2
275.6
165.2
751.4
715.6
499.4
134
57.7
45.8
49.7
75.9
204
56-57
410.6
729.7
906.2
825.1
890.2
209.6
142.5
65.3
49.6
143.5
134
153
57-58
320
753.3
375.7
766.5
375.7
58.3
498.4
150.1
106.9
55.9
36
108.6
58-59
636.3
1057
694.8
1199
775.9
211.5
575.8
152
74.2
66.3
184
535
59-60
763.7
695.7
525.8
241.7
56.6
87.3
115.2
271.9
163.4
70
108
359
60-61
296.4
414.4
825.1
864.7
151
421.9
151
281.3
86.1
52.1
75.4
578
61-62
340.8
375.7
349.3
337
314.4
196.4
386.1
500
223.7
86.7
156
269
62-63
535.2
755.2
944
818.4
614.5
358.7
230.3
343.6
187.9
75
46
137
63-64
353.1
1218
509.8
708.9
1416
273.8
328.5
337.9
116.1
130
130
230
64-65
437.1
896.8
708
257.7
429.5
792.9
920.4
310.6
94.4
86
127
83
65-66
373.8
270.9
590
317.2
270.9
688.2
672
165.2
192.6
93
101
107
66-67
273.8
658
522
294.5
128.4
97.2
187.9
179.4
80.2
55
195
319
67-68
269
872.3
839.2
932.7
268.1
325.7
498.4
640
198.2
70
67
370
68-69
598.5
452.2
129.3
1746
310.6
847.7
314.4
159.5
139.7
78
86
135
69-70
354.9
437.1
576.8
1954
463.5
953.4
100.1
184.1
60.2
50
86
145
70-71
520.1
641.9
893
727.8
244.5
962.9
248.3
111.4
102
122
141
100
71-72
473.9
518
1595
326.6
296.4
870.4
733.5
220
56.5
36
86
176
72-73
275.6
604.2
584.3
196.4
127.4
227.5
594.7
338
69.7
72
161
132
73-74
528.6
1048
821.3
815.6
341.7
1558
323.8
68.6
45
36
86
176
74-75
227.5
1010
260.5
534.3
697.6
519.2
446.5
170.9
89.2
141
83
123
75-76
700.4
740.1
1378
890.2
464.4
467.3
471.1
243.4
110.4
64
171
271
76-77
431.4
625.9
586.2
926.1
122.7
184.1
208.6
216.2
70.9
50
100
481
77-78
829.8
875.1
512.6
1284
294.5
75.5
199.2
304
99.1
123.7
75.6
143
78-79
387
609.8
852.4
338.9
431.4
220
115.2
233.2
83.6
50.4
100.1
48.1
平均
431.5
688.2
630
784.2
461.6
458.8
356
221
109.4
79.7
109.4
235.7
2.2洪水资料
1，实测洪水资料见表2
表1.2实测洪水资料
年份
洪峰流量
m3/s
24h洪量
亿m3
72h洪量
亿m3
168h洪量
亿m3
1951
6380
4.38
8.18
10.04
1952
8800
6.06
11.29
14.03
1953
5260
3.51
6.14
8.04
1954
7810
5.41
11.29
20.18
1955
10620
8.14
14.21
24.68
1956
10200
6.26
12.45
16.27
1957
4720
3.30
7.45
10.13
1958
7960
5.56
12.7
20.23
1959
3370
2.44
5.58
11.21
1960
6230
4.18
8.80
13.78
1961
3140
2.10
3.92
7.04
1962
8010
5.50
13.21
19.60
1963
11500
7.84
15.28
22.44
1964
5460
5.76
11.70
20.42
1965
4850
3.37
6.04
9.88
1966
5150
3.39
6.92
10.88
1967
8400
5.75
11.04
17.11
1968
10472
7.84
15.59
21.61
1969
18158
12.95
20.42
29.56
1970
6283
4.407
7.88
16.03
1971
11721
7.67
17.59
20.76
1972
6081
3.99
7.88
11.38
1973
6081
4.90
10.72
17.35
1974
5880
4.66
10.62
15.78
1975
8031
6.17
15.28
22.83
1976
7983
5.35
9.80
14.69
1977
12201
7.93
17.60
24.47
1978
5754
4.50
10.50
15.50
1979
9088
7.10
16.00
23.20
2，历史洪水情况
据历史洪水调查和文献考证，近300年中，1788年，1883年，1935年，1920年曾发生特大洪水。
1788年因年代久远，无法定量，确认比1969年洪水大，排第一位。
1969年则为次大，1883年第三。
1935年确认为200年来第五大洪水，1920年确认为60年来第三大洪水。
历史洪水洪峰流量如下：
年份洪峰流量
1788------
188317800
193515000
192013640
经预测，1883年，1935年，1920年的最大24h，最大72h洪量及最大168h洪量见表3。
表1.3历史洪水资料
年份（年）
洪峰流量
m3/s
24h洪量
亿m3
72h洪量
亿m3
168h洪量
亿m3
1883
17800
12.30
22.95
31.70
1935
15000
10.42
19.68
27.56
1920
13640
9.50
18.09
25.54
表1.4典型洪水过程
日时
典型洪水m3/s
日时
典型洪水m3/s
239
3750
24
10200
12
4390
273
9780
15
4900
6
8480
18
5910
9
8240
21
7000
12
6240
24
7150
15
5540
243
6400
18
5000
6
5400
21
4530
9
4860
24
4120
12
5420
283
3820
15
6910
6
3550
18
6020
9
3350
21
5010
12
3270
24
5380
15
3230
253
4830
18
3230
6
4570
21
3230
9
4690
24
3380
12
5050
293
3440
15
6180
6
3440
18
7200
9
3370
21
7650
12
3280
24
7730
15
3310
263
7580
18
3520
6
7800
21
4210
9
8270
24
4650
12
8200
303
4530
15
8980
6
4320
18
9390
9
4070
21
9810
1.3水能资料
水库的兴利运用体现在枢纽的主要任务上：
隔河岩枢纽主要任务是发电，在华中电网中主要起调峰调频作用，改善供电质量。
枢纽的第二个任务是防洪，清江流域地处长江中游暴雨中心，历史上洪水灾害频繁，又恰好在长江的荆江段上游约20km，加之清江洪水常与长江洪水遭遇，更加重了荆江河段的洪水威胁，清江洪峰流量最大可达长江洪峰流量的15%.隔阂岩水库留有7~8亿m3的防洪库容，亿1969年清江洪水为例。
可将洪峰流量18600m3/s消减至13000m3/s，大大减轻了对清江下游及长江河段的威胁。
枢纽的第三个任务是航运，清江滩多流急，陡涨陡落，航运十分困难，在其下游的反调节枢纽----高霸州枢纽建成后，水库将淹没先谈，形成长达150km的深水航道，300t级船队可从长江直达库区，将有利于促进鄂西地区的经济社会发展。
1、水库特征水位
在确定隔岩河水电站大坝正常蓄水位时，应不影响上游水布垭水利枢纽的发电尾水。
又已知水布垭水电站的高程为200m，且隔河岩水电站的淹没损失较小，可取隔河岩水电站的正常蓄水位为200m。
根据要求，取隔河岩水电站的消落深度为40m，由此确定隔河岩水电站水库的死水位高程为160m。
2、库容曲线见表5
表1.5水库库容曲线
Z（m）
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
V亿m3
0
0.1
0.8
1.9
3
5
7
10
13
16
19
22
25
29
34
42
3、坝址水文流量关系见表6
表6坝址水位流量关系曲线
水位高程（m）
77.75
78
78.5
79
80.1
81
82.1
83.6
84.55
相应流量（m3/s）
50
69
179
330
920
1590
2460
3680
4490
4、湖北省电网资料
湖北省水电比重为57%，设计水平年定为2010年。
负荷情况见表7—表9
表1.72010年湖北电网夏季日负荷图单位：
万KW
小时
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
负荷
580
573
566
558
566
600
641
679
711
731
721
672
小时
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
负荷
664
671
688
680
688
731
770
773
759
702
659
595
表1.82010年湖北电网冬季日负荷图单位：
万KW
小时
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
负荷
609
602
583
558
595
622
673
714
747
763
754
705
小时
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
负荷
690
705
714
705
737
796
821
812
783
769
693
622
表1.9湖北电网2010年最大负荷表单位：
万KW
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
负荷
821
811
802
792
781
773
781
792
792
802
811
821
5、经济效益基本资料
隔岩河水电站总投资105亿元，其中发电投资占60%防洪投资占,20%，其他投资占20%，上网电价为0.45元/度。
第二章水文计算
2.1设计年径流计算
2.1.1资料审查分析
水文资料是水文分析计算的依据，它直接影响着工程设计的精度和工程的安全。
因此必须对所用资料慎重审查。
资料审查的内容可以概括为“三性”审查，即可靠性、一致性、代表性。
1）对资料可靠性进行审查
主要包括：
①去伪存真，重点放在观测及整编质量较差的年份；②主要观察发生特大洪水和政治动乱的年份的可靠性；③水位做标准，流量测验情况，水位—流量关系合理性，历年流量资料整编成果；可用历年Z—Q对照，流域暴雨过程和洪水过程对照等方法。
本材料中，主要是流量的审查，通过上下游站，干支流站的年、月径流对照等，检查其可靠性。
2）对资料代表性进行审查
资料代表性审查表主要是确定样本特征接近整体特征程度，主要用上下游站或临近测站与设计站洪水有成因联系的水文资料进行审查或者用参证站短期的实测资料的代表性来评定设计站代表性。
样本与总体的接近程度越高，资料的代表性越好。
可以用统计参数来检验资料的代表性好坏采取以下方法进行：
看系列中是指该样本对总体的相似程度，若系列的代表性好，频率分析的成果精度较高，反之较低。
一般从以下几方面考察系列的代表性：
①看系列中是否包含丰、中、枯各种年份。
②找一个与设计变量系列有成因联系的更长系列进行类比计算，看一看参证变量长系列的分布参数与设计变量同期的参证变量短系列的分布参数是否接近。
③通过历史旱涝现象的调查和对气候特性的分析来论证年径流系列的代表性。
3）对资料一致性进行审查
在同分布的前提下主要包括：
流域的下垫面条件，气象因素的是否一致；流域是否建有大坝；利用产汇流原理对其进行还原计算；主要方法是利用本流域不同时段的前后对比或者自然条件相似，治理水平不同的流域之间对比等。
对不一致的系列要进行一致性修正，也就是根据水量平衡法进行还原计算。
经分析经分析，资料来自水文站，观测质量较好，无不合理现象，可靠性较好；流域人类活动很少，下垫面条件比较稳定，通过采用单累计曲线分析其一致性，绘制出该河年平均径流单累计曲线，分析结果知资料一致性较好；资料中有枯水年，丰水年，平水年，代表性较好。
故可以使用。
2.1.2设计保证率的选择
因为湖北省的水电比重为57%，查《水利水电工程动能设计规范》，根据表6.0.4水电站设计保证率可知，该水电站的设计保证率在95%—98%之间。
选取95%作为设计保证率。
故，设计枯水年的频率为95%，设计中水年的频率为50%，设计丰水年的频率为5%
表2-1
系统中水电站的容量比重（%）
25以下
25-50
50以上
水电站设计保证率（%）
80-90
90-95
95-98
2.1.3频率计算确定设计丰水年、设计中水年、设计枯水年的年径流量
1、对经过审查后的数值进行频率计算，计算表格见表2-2：
计算过程说明：
首先对均值进行排序（由大到小），并标出各值的序号。
计算出均值系列的平均值，计算模比系数Ki值，其中Ki=Xi/X‾,是各个值和均值的比值，然后根据模比系数Ki值，来计算另外两个统计参数变差系数Cv和偏态系数Cs。
其中用标出的序列号，用无偏估计的方法来计算频率P值，P=m/（n+1）。
为了在海森格纸上绘出与经验频率点距相拟合的PⅢ型曲线，用NORMSINV公式转换为格纸对应的横坐标X值。
2、配线计算
实测系列的统计参数和配线统计参数值如下
表2-3
计算值
假定值
均值X=∑Xi/n
379.43
379.43
379.43
取值
变差系数Cv
0.24
0.20
0.25
取值
偏态系数Cs
0.35
0.35
0.50
取值
年（月/日）份
水（流）量Y
序号n
Xi大→小
模比系数Ki=Xi/（X/n）
Ki-1
（Ki-1）^2
（Ki-1）^3
P=m/（n+1）*100%
至P=50%处的水平距离
X
合计
10624.158
28
10624.2
28
1.5814
0.1196
0.01
-3.719
0.00
51-52
268.875
1
596.63
1.57
0.57
0.3276
0.1875
3.45
-1.819
1.90
52-53
403.692
2
513.48
1.35
0.35
0.1248
0.0441
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