水利水能课程设计水电站水能设计.docx
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水利水能课程设计水电站水能设计
水利水能规划课程设计
学生姓名:
学号:
学院:
土木建筑工程
专业:
水利水电工程
题目:
**水电站水能设计
指导教师:
2012年6月25日
目录
第一节基本概况3
一、流域概况3
二、基本资料3
第二节正常蓄水位方案的选择4
一、正常蓄水位方案的拟定4
二、消落深度的初步选定5
三、判断水库调节性能5
四、消落深度的确定6
五、设计历时保证率的确定6
六、各方案水能计算6
七、初步确定各方案装机容量10
八、多年平均发电量计算12
九、各方案经济计算12
十、综合分析及最优正常蓄水位方案的选定14
第三节死水位的选择26
第四节装机容量的最后确定26
附图：
1、**水电站流域位置示意图（缺）
2、**水电站水库水位～库容关系曲线（35*50）cm
3、**水电站水库水位～流量关系曲线（35*50）cm
4、**水电站出力保证率曲线（50*75）cm
5、出力～发电量曲线（50*75）cm
6、**水电站正常蓄水位～枢纽建设总投资关系曲线（25*35）cm
7、**水电站正常蓄水位～枢纽工程量关系曲线（25*35）cm
工程特性表
序号
指标名称
单位
数量
备注
1
流域面积
平方公里
3180
2
利用水文系列
年
24
3
多年平均径流量
亿立米
26.037
4
代表性流量
多年平均流量
秒立米
82.5
实测最枯旬平均流量
秒立米
5.46
设计洪峰流量
秒立米
校核洪峰流量
秒立米
5
水库特征水位
校核洪水位
米
设计洪水位
米
正常蓄水位
米
229.9
死水位
米
228.1
6
水库特征库容
总库容
万立米
调洪库容
万立米
兴利库容
万立米
280
死库容
万立米
3060
7
库容系数
8
调节性能β
（%）
0.1
日调节
9
水量利用系数
10
水电站特性指标
装机容量
万千瓦
2.6
保证出力
万千瓦
0.32
多年平均年发电量
亿度
1.42
年利用小时数
小时
5479
多年平均电量/装机容量
11
水电站水头
米
49.5
最大水头
米
58.2
最小水头
米
36.0
12
河道特征水位
下游校核洪水位
米
下游设计洪水位
米
正常尾水位
米
179.40
Qp×台数相应下游水位
最低尾水位
米
179.01
Qp相应下游水位
第一节基本概况
一、流域概况
黑水河发源于我国靖西县的新圩，经岳圩流入越南境内，再从德天沿越分界线流入我国大新县的硕龙镇，经**、太平流到崇左县的新和、屯峒汇入左江，见**水电站流域位置示意图。
黑水河上游坡陡水急，水力资源丰富。
**水电坝址位于河道中游，在大新县的太平张**村王屯附近。
坝址控制流域面积3180平方公里（不包括越南境内面积），坝下游4公里处设有**水文站，集雨面积3210平方公里，自1957年至1981年有实测水文资料24年。
二、基本资料
（1）年径流资料：
表1给出**水文站历年（1957-1981年）实测水文年（5-4月）旬平均流量~保证率统计表，经分析后能直接移用至坝址，其多年平均流量Q=8235秒立米。
Qmin=5.46m3/sQmax=741m3/s
表1**水文站历年实测水水文年（5-4月）旬平均流量分组大小排列
累积出现次数（m）和相应经验频率（P=
）
≥Q
（m3/s）
m
P（%）
≥Q
（m3/s）
m
P（%）
≥Q
（m3/s）
m
P（%）
150
153
17.69
71
287
33.18
19
552
63.82
141
169
19.54
61
311
35.95
17
590
68.21
131
184
21.27
51
350
40.46
15
629
72.72
121
199
23.01
41
389
44.97
13
696
80.46
111
212
24.51
36
415
47.98
11
740
85.55
101
230
26.60
31
441
50.98
9
795
91.91
91
244
28.21
26
481
55.61
7
843
97.46
81
267
30.87
21
526
60.81
5
864
99.88
（2）坝址下游水位与流量关系曲线：
**电站厂房尾水处原设置水尺，有短期（1975-1979年）观测资料，根据观测的水位与对应时间**水文站观测流量资料比较，可绘制厂房尾水水位与流量关系曲线，即坝址水位流量关系曲线。
见表3-1、表3-2。
（3）水位库容曲线：
由水库实测地形图计算得。
见表2.
（4）水库水量损失：
库区两岸高山陡峻，水库面积较小，水量损失不大。
根据地质人员提供的资料水库渗漏量也很少，帮电站进行水能计算时水量损失可忽略不计。
表2**水电站水库水位~库容关系表
水位
（米）
190
195
200
205
210
215
220
225
230
235
240
245
250
库容
（万立米）
200
330
500
765
1080
1470
1970
2580
3370
4370
5600
7060
8540
表3-1**水电站坝址水位~流量关系表（高水部分）
水位
（米）
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
流量
（秒立米）
199
415
655
900
1150
1430
1730
2030
2350
2700
3080
3500
3950
表3-2**水电站坝址水位~流量关系表（低水部分）
水位
（米）
178.8
178.9
179.0
179.1
179.2
179.3
179.4
179.5
179.6
179.7
179.8
179.9
180.0
180.1
180.2
流量
（秒立米）
0
6.00
14.5
25.3
38.0
51.8
67.0
86.0
107.5
130.0
152.0
175.5
199.0
225.0
247.5
表4**水电站正常蓄水位~枢纽建设总投资关系表
正常蓄水位（米）
205
210
215
220
225
230
240
250
枢纽总投资（万元）
2820
3080
3360
3690
4060
4470
5550
7000
表5**水电站正常蓄水位~枢纽工程关系表
正常蓄水位（米）
205
210
215
220
225
230
240
250
枢纽工程量（万立方）
10.0
13.8
17.6
21.4
25.2
29.0
36.6
44.1
第二节正常蓄水位方案的选择
一、正常蓄水位方案的拟定
1、正常蓄水位上限的确定
由水库的淹没限制高程286米可知，正常蓄水位不能高于286米；因在高程270米以上分布有溶洞，在高程250米的沙屯有暗河，故正常蓄水位不可高于250米；根据坝址处河床高程在175米左右，且不宜修筑高坝（≤70米），可以判定正常蓄水位不能高于245米。
综合各条件可最终确定正常蓄水位的上限值为245米。
2、正常蓄水位下限的确定
已知**水电站的最低出力为Nmin=2~4万千瓦。
为计算出正常蓄水位的下限值，现取Nmin=2来计算。
由公式
，得
（1）
将Nmin=2万千瓦，A=8.0，Q=82.5m3/s，代入
（1）式，求得
=30.30m
由Q=82.5m3/s查水位~流量关系曲线（低水部分），量得相应的水位
=179.48m。
故正常蓄水位下限值为
=
+
=179.48+30.30=209.78m
3、正常蓄水位方案的拟定
由正常蓄水位的取值范围[209.78m,245m]，选取205m，215m，225m，235m，245m五个水位作为初拟方案的正常蓄水位，列表如下：
表6：
方案
方案一
方案二
方案三
方案四
方案五
正常蓄水位
（m）
205
215
225
235
245
二、消落深度的初步选定
由Qmin=5.46m3/s查水位~流量关系曲线（低水部分）可得相应的水位
=178.88m。
水库调节性能未确定，消落深度只可按经验取值：
多年调节
年调节
日调节
其中
，
为初拟方案选取的正常蓄水位
三、判断水库调节性能
列表计算各方案的库容系数β，再由β的范围确定水库的调节性能
表7水库调节性能计算列表
方案
（m）
（万m3）
（m）
（m）
（万m3）
（万m3）
（万m3）
β=
（%）
备注
方案一
205
765
0.3Hmax
7.86
197.14
400
365
260370
0.14%
β<2%
日调节
0.25Hmax
6.55
198.45
460
305
0.12%
2.00
2.00
203.00
660
105
0.04%
方案二
215
1470
0.3Hmax
10.86
204.14
720
750
260370
0.29%
β<2%
日调节
0.25Hmax
9.05
205.95
820
650
0.25%
2.00
2.00
213.00
1280
190
0.07%
方案三
225
2580
0.3Hmax
13.86
211.14
1140
1440
260370
0.55%
β<2%
日调节
0.25Hmax
11.55
213.45
1300
1280
0.49%
2.00
2.00
223.00
2320
260
0.10%
方案四
235
4370
0.3Hmax
16.86
218.14
1780
2590
260370
0.99%
β<2%
日调节
0.25Hmax
14.05
220.95
1980
2390
0.92%
2.00
2.00
233.00
3960
410
0.16%
方案五
245
7060
0.3Hmax
19.86
225.14
2580
4480
260370
1.72%
β<2%
日调节
0.25Hmax
16.55
228.45
3040
4020
1.54%
2.00
2.00
243.00
6440
620
0.24%
四、消落深度的确定
已知判定水库的调节为日调节，故选取消落深度
=2.00米。
五、设计历时保证率的确定
由于**水电站初步规划N=2~4万千瓦，系统总容量为8.1万千瓦，**水电站在总系统中的水电容量的比重为[24.69%，49.38%]，查水电站设计保证率规范，取**水电站的设计历时保证率P=90%。
六、各方案水能计算
1、计算并绘制水电站出力~保证率曲线。
由表1**水文站历年（1957-1981年）实测水文年（5-4月）旬平均流量~保证率统计表列表计算出水电站出力~保证率的关系曲线，具体计算过程如表8所示：
表8出力保证率计算表
Q旬
Q旬均
Z下
H净=H正-H下-H损（0.5）
N旬=A*Q旬均*H净
m
P（%）
P（%）均
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
150
153
17.69
145.5
179.78
25.22
35.22
45.22
55.22
65.22
2.94
4.10
5.26
6.43
7.59
18.62
141
169
19.54
136.0
179.74
25.26
35.26
45.26
55.26
65.26
2.75
3.84
4.92
6.01
7.10
20.41
131
184
21.27
126.0
179.69
25.31
35.31
45.31
55.31
65.31
2.55
3.56
4.57
5.58
6.58
22.14
121
199
23.01
116.0
179.64
25.36
35.36
45.36
55.36
65.36
2.35
3.28
4.21
5.14
6.07
23.76
111
212
24.51
106.0
179.60
25.40
35.40
45.40
55.40
65.40
2.15
3.00
3.85
4.70
5.55
25.56
101
230
26.6
96.0
179.55
25.45
35.45
45.45
55.45
65.45
1.95
2.72
3.49
4.26
5.03
27.41
91
244
28.21
86.0
179.50
25.50
35.50
45.50
55.50
65.50
1.75
2.44
3.13
3.82
4.51
29.54
81
267
30.87
76.0
179.45
25.55
35.55
45.55
55.55
65.55
1.55
2.16
2.77
3.38
3.99
32.03
71
287
33.18
66.0
179.39
25.61
35.61
45.61
55.61
65.61
1.35
1.88
2.41
2.94
3.46
34.57
61
311
35.95
56.0
179.33
25.67
35.67
45.67
55.67
65.67
1.15
1.60
2.05
2.49
2.94
38.21
51
350
40.46
46.0
179.26
25.74
35.74
45.74
55.74
65.74
0.95
1.32
1.68
2.05
2.42
42.72
41
389
44.97
38.5
179.21
25.79
35.79
45.79
55.79
65.79
0.79
1.10
1.41
1.72
2.03
46.48
36
415
47.98
33.5
179.16
25.84
35.84
45.84
55.84
65.84
0.69
0.96
1.23
1.50
1.76
49.48
31
441
50.98
28.5
179.12
25.88
35.88
45.88
55.88
65.88
0.59
0.82
1.05
1.27
1.50
53.30
26
481
55.61
23.5
179.08
25.92
35.92
45.92
55.92
65.92
0.49
0.68
0.86
1.05
1.24
58.21
21
526
60.81
20.0
179.05
25.95
35.95
45.95
55.95
65.95
0.42
0.58
0.74
0.90
1.06
62.32
19
552
63.82
18.0
179.03
25.97
35.97
45.97
55.97
65.97
0.37
0.52
0.66
0.81
0.95
66.02
17
590
68.21
16.0
179.01
25.99
35.99
45.99
55.99
65.99
0.33
0.46
0.59
0.72
0.84
70.47
15
629
72.72
14.0
178.99
26.01
36.01
46.01
56.01
66.01
0.29
0.40
0.52
0.63
0.74
76.59
13
696
80.46
12.0
178.97
26.03
36.03
46.03
56.03
66.03
0.25
0.35
0.44
0.54
0.63
83.01
11
740
85.55
10.0
178.95
26.05
36.05
46.05
56.05
66.05
0.21
0.29
0.37
0.45
0.53
88.73
9
795
91.91
8.0
178.92
26.08
36.08
46.08
56.08
66.08
0.17
0.23
0.29
0.36
0.42
94.69
7
843
97.46
6.0
178.90
26.10
36.10
46.10
56.10
66.10
0.13
0.17
0.22
0.27
0.32
98.67
5
864
99.88
\
2、确定各保证出力
由水电站出力~保证率的关系曲线图以及设计历时保证率P=90%可确定各初拟方案的保证出力分别为：
方案一保证出力：
0.199万KW
方案二保证出力：
0.277万KW
方案三保证出力：
0.352万KW
方案四保证出力：
0.429万KW
方案五保证出力：
0.505万KW
3、计算并绘制出力~发电量（N~E）关系曲线，计算如表9示：
表9-1方案一电能计算
表9-2方案二电能计算
T=8760*p%
N旬
⊿N
⊿E
E（万kw*h）
T=8760*p%
N旬
⊿N
⊿E
E（万kw*h）
8643.49
0.13
1082.86
8643.49
0.17
1497.74
8294.41
0.17
0.04
345.31
1428.17
8294.41
0.23
0.06
478.02
1975.77
7772.75
0.21
0.04
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