推荐水利水能规划课程设计报告.docx

1、推荐水利水能规划课程设计报告水利水能规划课程设计报告水利水能规划课程设计学生姓名： 学号： 专业班级： 指导教师： 年月日35671015151826291.概述一、工程特性表二、流域自然地理状况（包括社会经济概况三、工程概况2.设计过程及设计成果一、设计年径流二、设计洪水三、正常蓄水位选择四、死水位选择五、水能设计（1）保证出力、保证电能计算（2）装机容量选择与多年平均发电量计算六、设计洪水位、校核洪水位确定3.报告总结一、工程特性表一、河流特性序号项目单位数量备注1坝址以上流域面积km2524382主河道长度km5413主河道比降0.584多年平均气温oC19.65多年平均降水量mm175

2、86多年平均流量m3/s17287多年平均径流量亿m35458多年平均径流深mm10399CV0.2410CS0.4811枯水期平均流量m3/s870.512CV0.2913CS0.5814实测最大流量m3/s3020015实测最小流量m3/s11716年最大洪峰流量均值m3/s17457.2417CV0.30218CS0.90619年最大三天洪量均值亿m333.1720CV0.3221CS0.9622年最大七天洪量均值亿m358.1523CV0.3124CS0.9325设计洪峰流量m3/s3983026校核洪峰流量m3/s4675227设计三天洪量亿m377.59528校核七天洪量亿m315

3、6.479二、水库特性序号项目单位数量备注1正常蓄水位m652死水位m53.523淤沙水位m274汛期限制水位m615设计洪水位m65.16校核洪水位m67.467堰顶高程m438坝顶高程m709总库容亿m325.97710兴利库容亿m39.3811死库容亿m31412库容系数%1.7213水库调节性能差14拦河坝坝型混凝土重力坝15最大坝高m10016坝顶长度m78317溢洪道型式坝顶溢洪道18溢洪道孔数1219闸门尺寸（宽高）、形式m15*2220消能方式m鼻坎挑流21泄水底孔孔数222闸门尺寸（宽高）、形式m5*823最大下泄流量m3/s37393设计24最大下泄流量m3/s43569校

4、核三、电站特性序号项目单位数量备注1装机容量万kW1402机组台数73单机容量（水轮机）万kW204多年平均发电量万kW-h52.85装机年利用小时数h38006保证出力万kW23.67水轮机型式型号ZZ-LJ-8008发电机型式型号Sf200-56/119509第一台机组发电日期1993.6.3010七台机组全部发电日期1995.5.3111最大水头m57.412最小水头m46.82513平均水头m15.9914设计水头m51.115设计流量m3/s359816引水建筑物型式埋藏式压力管道17引水管数量718钢管内径m11.4419厂房型式坝后式地面厂房20水量利用系数%0.75二.流域自然

5、地理状况（包括社会经济概况）自然地理状况：闽江流域形状呈扇形，支流与干流多直交成方格状水系。水量丰富，年径流量621亿立方米，水力蕴藏量632万瓩。南平以下是重要的水运通道，马尾是福州的内河港。闽江支流众多，水量丰富，多年平均径流量为1980立方米/秒，流域面积在中国主要河流中居第十二位，年平均径流量居全国第七位。流域面积比闽江大11倍多的黄河，水量只及闽江的92。闽江上游有三支：北源建溪，中源富屯溪，正源沙溪。三大溪流蜿蜒于武夷山和戴云山两大山脉之间，最后在南平附近相会始称闽江，以下又分为中游剑溪尤溪段和下游水口闽江段。上游水系发达，流域面积占整个闽江流域的70，水量占整个闽江水量的75。支

6、流南平以上：沙溪、富屯溪、崇阳溪、南浦溪、松溪、建溪。南平以下：尤溪、古田溪、梅溪、大樟溪。中、上游滩多水急，水力资源丰富，理论蕴藏量641.8万千瓦，占全省河流水力资源理论蕴藏量的60%。可开发水力装机容量约468万千瓦。目前闽江流域已建成大中型水电站23个，装机容量达316万千瓦。社会经济概况：闽江是我省最长的河流，闽江流域历史悠久，文化繁荣，经济发达，是我省重要的经济区之一。但是，闽江流域的环境污染和生态破坏正日益加剧，已经威胁到流域人民生活条件和身体健康，影响流域改革开放的形象和流域经济的持续发展。闽江流域拥有全省一半的国土，三分之一的人口，五分之二的经济总量和大量的资源。闽江流域的经

7、济和社会发展，对全省经济和社会发展有决定性影响。闽江流域自然资源丰富。森林蓄积量2.86亿立方米，占全省的66.5%。毛竹蓄积量5.9亿根，约占全省毛竹总积蓄量8.40亿根的3/4。主要矿产有煤、铁、石灰石、硫铁矿、重晶石及钨、铌、钽等有色、稀有金属。闽江水系可供发电的装机容量468万千瓦，已开发的有古田溪水电站、沙溪口水电站和水口水电站，后者装机容量为140万千瓦。闽江系山区型河流，航道滩多流急，航槽窄，弯曲半径小，航运能力较低。闽江上游及主要支流只能通行小型机帆船。南平至水口通60吨客货轮，莪洋至马尾通300吨顶推船队，马尾以下通6000吨海轮。三、工程概况1.概述水口水电站是福建闽江干流

8、上的一座大型水电站，是国家“七五”重点建设项目，是以发电为主，兼有航运等综合效益的大型水利水电工程。闽江是福建省最长的河流，发源于闽赣交界的武夷山脉，上游有建溪富屯溪和沙溪三大支流，于南平附近汇合后称为闽江。南平以下沿程纳尤溪古田溪梅溪大樟溪等支流，最后流经福州马尾入海。干支流流经32个县市，流域面积60992km2，河长541km。水口水电站位于闽清县上游14km处，坝址上游距南平市94km，下游距福州市84km。2水文与气象坝址以上集水面积52438km2，全流域多年平均降水量1758mm，坝址处多年平均流量1728m3/s，年径流总量545亿m3，实测最大流量30200m3/s，实测最小

9、流量117m3/s。多年平均气温19.6OC，极端最高气温40.3OC，极端最低气温-5.0OC。多年平均相对湿度78%。坝址断面下游竹岐水文站，集水面积54500km2，具有19341977年实测年、月径流和洪水资料，并具有1900、1877、1750、1609年调查考证洪水资料。3地形与地质地形坝址两岸地形基本对称，山体雄厚。常水位河面宽约380m。左岸岸坡20O，右岸岸坡在70m高程以下为30O，以上略平缓。两岸山坡大部分基岩裸露，河床基岩面存在两个深槽，砂卵石冲击层一般厚510m，最深达29m。库区为狭长河道型库区。地质坝址处基岩主要为黑云母花岗岩，岩性致密，坚硬，完整。由于后期岩浆活

10、动，有少量岩脉侵入。岩脉主要为细晶花岗岩，花岗斑岩，辉绿岩等。所有岩脉与黑云母花岗岩接触紧密，胶接良好。坝址区在构造上属于相对稳定区，未发现较大的断层，仅有较小断裂及挤压破碎带，倾角陡。4枢纽布置及主要建筑物电站枢纽由大坝、发电厂房、三级船闸、升船机和开关站组成。大坝坝型为混凝土重力坝，最大坝高100m，坝顶长度783m。溢洪道布置在河中，为坝顶溢洪道，共12孔，设弧形闸门，尺寸（宽高）为：1522m，消能方式为鼻坎挑流。两侧各设置一个泄水底孔，设弧形闸门，尺寸（宽高）为：58m。发电厂房位于坝后河床，为坝后式地面厂房，主厂房尺寸（长宽）304.234.5。水轮机型式型号为轴流转桨ZZ-LJ-

11、800，发电机型式型号为伞式SF200-56/11950。引水建筑物采用埋藏式压力钢管，每台机组单独一条引水钢管。500T级三级船闸和500T垂直升船机布置靠右岸，船闸闸室尺寸（长宽水深）135123m，升船机承船箱尺寸（长宽水深）124122.5m。220千伏开关站和预留500千伏变电站布置在左岸发电厂房下游的山坡上。工程于1987年3月9日开工建设，第一台机组于1993年6月30日发电，全部机组于1995年5月31日建成并网发电。二.设计过程及设计成果1.设计年径流根据实测年径流资料，用同倍比法推求设计丰水年和设计中水年，用同频率法推求设计枯水年。设计保证率P=90%。步骤：对年平均流量系

12、列和枯水期平均流量系列（103月）进行频率分析，求出符合设计保证率的设计年径流量和设计枯水期流量设计年径流及枯水期平均流量频率分析后可得年平均径流分析图（1）枯水期平均流量分析可得图（二）选择代表年，用同倍比法和同频率法推求设计代表年年内分配：设计中水年、丰水年（同倍比法）：设计枯水年（同频率法）：枯水期：汛期：将缩放倍比分别乘以对应代表年的各月流量，即为设计代表年。计算时段均值CvCv/CsP=10%P=50%P=90%12个月17280.2422276.221694.941222.36枯水期六个月870.50.292566.67丰水年中水年枯水年枯水年代表年年总和枯水年代表年设计枯水年16

13、011543.67566.67设计枯水年K枯=Q枯P/Q枯D=566.67/543.67=1.042K讯=12*QP-Q枯P*T枯/12*QD-Q枯D*T枯=1222.36*12-566.67*6/（16011-543.67*6）=0.884K枯=1.042K汛=0.884丰水年代表年平均设计丰水年22802276.22K丰=QP/QD=2280*12/2276.22*12=1.002K丰=1.002中水年代表年平均设计中水年17301694.4K中=QP/QD=1730*12/1694.4*12=1.021K中=1.021枯水、中水、丰水年缩放后如下K枯=1.042枯水年(*)K讯=0.88

14、4中水年K中=1.021丰水年K丰=1.002四2060*1821.0421602205.3636003607.2五2800*2475.231503216.1567206733.44六4090*3615.5648904992.6965506563.1七1070*945.8833003369.317201723.44八1820*1608.8814601490.6612801282.56九909*803.5569941014.87412101212.42十549572.05811001123.1491491.982十一458477.23610201041.42402402.804十二436454.

15、312509519.689371371.742一551574.142434443.114686687.372二340354.28386394.10613301332.66三928966.97612901317.0929602965.922、设计洪水设计洪水标准：设计标准P=0.1%校核标准P=0.01%步骤：对竹岐水文站实测及调查的洪水资料（洪峰流量、三天洪量、七天洪量）进行频率分析（需作特大值处理），求出洪水的统计参数：及相应的CV、CS值，并推求符合设计洪水标准的设计值：进行洪水频率分析时有五个特大洪水序号实测值PMa洪峰流量P配线成果41600.00270均值:17457.2413420

16、0.00541Cv:.30230200.00811Cv/Cs:3.030200.0108129400.01351对洪峰流量分析图（三）枯水期三天洪量频率计算计算成果样本均值Ex=33.17变差系数Cv=0.32偏态系数Cs=0.96倍比系数Cs/Cv=3三天洪量分析图（四）七天洪量分析七天洪量频率计算计算成果样本均值Ex=58.15变差系数Cv=0.31偏态系数Cs=0.93倍比系数Cs/Cv=3图（五）推求出洪峰三天洪量七天洪量设计(0.1%)40601.70280.66138.03校核（0.01%）47666.29895.43162.66利用竹岐水文站典型洪水过程推求典型洪水过程线图（六）

17、利用竹岐典型洪水过程线，用同频率法推求设计洪水过程线，放大倍比：上述求出的是竹岐水文站的放大倍比，还需换算到坝址断面：洪峰：F坝=52438km2F竹=54500km2n=0.5洪量：经缩放后校核、设计洪水过程图（七）3、正常蓄水位Z蓄选择Z蓄=65m4、死水位Z死选择（消落深度h消的选择）死水位选择需考虑以下因素：动能最优判别调节类型下流流量水位曲线图（八）水库面积容积特性曲线图（九）使用简算法：序号1234Z蓄（m）65656565h消（m）5101520Z死（m）=60555045V兴（m3/s）=4.698.3611.6114.23B兴(%)=0.860550458721.533944

18、95412.13027522942.6110091743QH（m3/s）=511.7456654558.26024081599.45162231632.65821293Z下（m）8.13137375628.23034093798.31798217518.3886344956V死+V兴/2亿m321.03519.217.57516.265Z上（m）62.560.658.556.3N（Kw）236494.72492248505.13707255694.38196257647.91047E供（KWh）345282298.38544226250.19559970696.5564248923.93求得E

19、供h消图（十）H消=14mZ死1=65-14=51m水轮机正常运行对消落深度的限制h消=（2030）%Hmax下游生态流量为300m/s查表得下游最小水位为7.6mHmax=65-7.6=57.4h消=57.4*0.2=11.48Z死2=53.52m淤沙水位对取水口高程的限制h1：底槛厚度，取0.51.0mh2：淹没水深，取1.52.0mD：压力管经济管径求D;设计流量（最大引用流量）：确定压力管径时，水口电站采用每台机单独一条引水管，故计算时应采用单机最大引用流量。装机容量用装机年利用小时数估算：h装=3500h多年平均发电量用下式估算：E=0.000272*利*W电*H=504786666

20、6.7Kwh利=0.75Ny=E/h装=1442247.619KwV经济=5m/sD=11.44m淤积水位确定：水库使用T年后泥沙淤积总库容V总淤：V总淤=V年淤TV年淤=V悬移+V推移式中V总淤-水库使用T年后泥沙淤积总量，m3V年淤-多年平均年淤沙容积，m3/aV悬移-多年平均悬移质泥沙淤积容积，m3/aV推移-多年平均推移质泥沙淤积容积，m3/aT-设计淤积年限为100年V悬移=（0W0m）/(1-P)V推移=V悬移0-多年平均悬移质含沙量，kg/m3，由实测资料确定；W0-多年平均径流量，m3m-悬移质泥沙沉积率，与库容大小有关，水库越大，下泄沙量越少。P-悬移质泥沙孔隙率，一般为0.

21、30.4-悬移质泥沙干容重，26002700kg/m3-推移质和悬移质泥沙沉积量的比值，一般平原地区为0.010.05，丘陵地区为0.050.15，山区0.150.300=0.143kg/m3W0=545亿m3=2600kg/m3m=0.5=0.2V悬移=0.02498亿m3V推移=0.00500亿m3V年於=V推移+V悬移=0.02998亿m3V总於=100*V年於=2.998亿m3查水位库容曲线可得Z於=27mh2=1.5mh1=0.5mZ死3=27+11.44+1.5+0.5=40.44mZ死=Max（Z死1、Z死2、Z死3）=Max（51m、53.52m、40.44m）=53.52m5

22、、保证出力NP和保证电能EP计算等出力调节（图解法），需考虑水量损失和水头损失。水量损失：（各月取一样）渗漏：（按中等地质条件考虑）蒸发：年蒸发水深水头损失：H损=0.04H毛H净=H毛H损=0.96H毛K0.92W损月=W渗月+W蒸月（m3）21725742.667h水Max（mm）1172.448W渗=1%V（m3）18690000h陆=X-Y（mm）718.78782562Q损月（m3/s）8.2670253679年降雨量X（mm）1758Y（mm）1039.21h年蒸（mm）453.66W蒸年（m3）36428912.00W蒸月（m3）3035742.67月份Qe（m3/s）Q净（m3

23、/s）月份Qe（m3/s）Q净（m3/s）四1821.041812.773十572.058563.791五2475.22466.933十一477.236468.969六3615.563607.293十二454.312446.045七945.88937.613一574.142565.875八1608.881600.613二354.28346.013九803.556795.289三966.976958.709取六个月为供水期计算Qh=590m3/s月查得下游水位Z下=8.298mZ上=60mH毛=51.70mh净=49.633mNp=AQ净H简算Np=24.91万Kw等出力调节计算保证出力NP（图

24、解法）：先用简算法估算出NP，然后根据NP的大小在其上下假定3各方案，NP1=22万KwNP2=23万KwNP3=24万Kw。取坐标系统及作水库工作曲线作固定出力线假定：图（十一）图（十二）图（十三）求得死水位与保证出力关系图（十四）死水位53.52m=532.3m3/s月故保证出力为23.6万Kw6、装机容量及多年平均发电量计算不供不蓄期Q净=QeQ损月列表法：然后将36个月出力Ni从大到小排列，作出力历时曲线。t=730hn=3图（十六）作关系图。图（十七）技术设计阶段：电力电量平衡Ny=N工+N备+N重(1)最大工作容量=N工电力电量平衡原理，水口电站按承担峰荷确定。方法：试算法假定N工

25、，划分水电、火电和其它电站的工作范围求水电站供水期各月峰荷工作容量（峰荷出力）图（十八）求供水期系统峰荷总需电量E供需供水期系统峰荷总需电量为：电量平衡确定最大工作容量如果，则即为所求；如果，重新假设，返回。图（十九）解得N工E供需1501416.35（100万Kwh）100697.14（100万Kwh）70346.44（100万Kwh）50174.63（100万Kwh）图（二十）Np=23.6万KwEp=Np*T供=1034（100万Kwh）由图可得N工=120万Kw(2)备用容量N备=N负荷+N事故+N检修N负荷系=5%N系”，由靠近负荷中心，调节性能较好的水电站承担；N事故系=10%N系”，但不得小于系统中最大的单机容量（福建最大单机35万kW（设计时）。N检修：在负荷图上平衡确定。此次只考虑N事故=0.1*120=12万KwN必=N工”+N备=132万Kw(3)重复容量N重复重复容量用重复容量经济利用小时数h经济确定：经验确定：蓄水式:20003000h径流式:30004000h在出力持续曲线上，由h经济在N必之上确定N重复。图（二十一）(4)求装机容量及多年平均发电量Ny最终选择140万Kw水电站共有七台机组则单机容量20万Kw*7=Ny=140万Kw由关系曲线图（十七）可得h装=3800h多年平均发