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1、水资源规划及利用,沈阳农业大学 水资源规划及利用课程组,Integrated water resources planning,第十三讲,第二节,水电站及水库的主要参数选择,本讲主要内容：,第六章,以发电为主水库特征水位的选择,一、水库正常蓄水位的选择,二、设计死水位的选择,三、水库防洪特征水位的选择,一、水库正常蓄水位的选择,水库正常蓄水位：水库在正常运用情况下，为满足设计兴利要求，在开始供水时应蓄到的最高水位。,一、水库正常蓄水位的选择,水库调节性能不同，蓄到正常蓄水位的时间也是不一样的。,无调节水库：任何时候水库水位原则上保持在正常蓄水位不变。,日调节水库：每天水电站在调节峰荷以前应维持
2、在正常蓄水位。,年调节水库：在每年供水期前可蓄到正常蓄水位。,多年调节水库：在连续发生若干个丰水年后才能蓄到正常蓄水位。,（一）正常蓄水位与各水利部门效益之间的关系：,正常蓄水抬高 汛后期蓄水量多 减少汛后期下游洪峰流量 提高汛后期下游防洪标准,发电：,防洪：,正常蓄水抬高 兴利库容增大 增加下游调节流量和供水量，有利于上游自流灌溉,正常蓄水位的增高,提高航运能力,上、下游水位差加大、使船闸结构或过坝通航设备均将复杂化,航运：,灌溉和城镇供水：,（二）正常蓄水位与有关的经济和工程技术问题：,综上：,正常蓄水位选择时，要看有利的一面，也要看不利的一面，要进行技术经济的比较论证,（三）正常蓄水位比
3、较方案拟定：,以发电为主的水库，尽可能满足电力系统对拟建水电站所提出的最低发电容量与电量要求；,（三）正常蓄水位比较方案拟定：,以灌溉或城镇供水为主的水库，尽可能满足地区发展规划及最必需的工农业供水量；,（三）正常蓄水位比较方案拟定：,对多泥沙河流上的水库，要考虑泥沙淤积的影响，保证水库有一定的使用寿命。,（三）正常蓄水位比较方案拟定：,上限值：,（1）库区淹没、浸没损失,（2）坝址及库容的地形地质条件,（3）对于河流梯级开发，不能淹没上一个梯级水库、电站,（4）蒸发、渗漏损失,（5）人力、物力、财力、及工期限制,（三）正常蓄水位比较方案拟定：,坝式年调节水电站，h消=（2530%）H 坝式多
4、年调节水电站，h消=（3035%）H 混合式水电站，h消=40%H H为坝所集中的最大水头,（四）选择正常蓄水位的步骤和方法,1.拟定水库消落深度：,（四）选择正常蓄水位的步骤和方法,通过径流调节及水能计算，求出各方案水电站的保证出力、多年平均年发电量、装机容量以及其他水利动能指标如灌溉面积、城镇供水量等。,1.拟定水库消落深度：,（四）选择正常蓄水位的步骤和方法,为保证各个方案对国民经济作出同等的贡献，上述各方案之间的差值，应以替代方案补充。 例如，水电站可选火电站作为替代电站，水库自流灌溉可根据当地条件选择提水灌溉或井灌作为替代方案，工业及城市供水可选择开采地下水作为替代方案等。,计算各个
5、方案水利枢纽各部分的工程量、各种建筑材料的消耗量及所需的机电设备。,（四）选择正常蓄水位的步骤和方法,（四）选择正常蓄水位的步骤和方法,根据不同防洪标准的回水资料，估算各方案的淹没耕地亩数、房屋间数和必须迁移的人口数及铁路、公路改线里程等指标。根据移民安置规划方案，求出所需的开发补偿费、工矿企业和城镇的迁移费和防护费用等。为防止库区耕地浸没和盐碱化，也须逐项估算所需费用。,（四）选择正常蓄水位的步骤和方法,根据各水利部门的效益指标及其应分摊的投资费用，结合各方案水电站本身的动能经济指标及电力系统年费用，选出经济上最有利的正常蓄水位。,注意：,对国民经济评价优选出来的正常蓄水位方案还要进行财务评
6、价，论证本方案在财务上的可行性。,在国民经济和财务评价的基础上，最后还须从政治、社会、技术以及其他方面综合评价，保证所选方案符合地区经济发展要求，在技术上正确、经济上合理、财务上可行。,二、设计死水位选择,死水位：水库在正常运行情况下允许消落的最低水位。,正常情况下，水库在正常蓄水位死水位之间，其变幅为消落深度。,设计枯水年时，水位降至死水位，满足用水要求,丰水年，水位可以不降至死水位满足供水要求,特枯年份或特殊情况时，水位可以低于死水位（极限死水位）,（一）选择设计死水位的意义,确定极限死水位时要考虑泥沙淤积高程、冲沙水位、灌溉引水高程等要求。,随着河流梯级水电站的建成，各水库的死水位应相应
7、作出调整，使梯级水电站群的总保证出力或总发电量最大。,（一）选择设计死水位的意义,随着河流的不断开发，上下游梯级水库相继建成，对本水电站的死水位将有不同的要求。,上游各梯级水库要求本水电站的死水位提高一些，以便上游梯级水库的调节流量获得较高的平均水头；,下游梯级水库则要求本水电站的死水位适当降低一些，以便下游梯级电站获得较大的调节流量。,（二）各水利部门对死水位的要求,(1)发电的要求,消落深度越大（死水位越低）,死水位越低,越大,越小,为便于分析，把水电站供水期的电能分为两部分：,供水期,供水期,比较这几根曲线可以看出：中水年相应最大电能的消落深度比枯水年相应的消落深度小一些，即要求死水位高
8、一些。同理，丰水年相应最大电能的死水位更高些。只有遇到设计枯水年，供水期末水库水位才消落至死水位。,在实际运行时要根据入库的天然来水情况，适当调整死水位,即在运行期内水库死水位不是固定不变的。,(2)其他综合利用要求,根据径流调节所需兴利库容选择设计死水位,以发电为主的综合利用水库：兼顾综合利用要求以发电要求选择死水位,以综合利用兼顾发电水库：照顾发电要求下以综合利用要求选择死水位,（三）选择死水位的步骤方法,（1）确定死水位上限与下限,考虑最大多年平均电能的影响,保证水库的调节库容（日调节、多年调节库容等）,上限时,综合利用要求,泥沙淤积要求,下限时,最低水头要求（水轮机要求的保证最低水头）
9、,（三）选择死水位的步骤方法,（1）确定死水位上限与下限,（2）在上下限之间拟定若干方案,（3）计算各方案的水能计算，N保 ，E水,（4）计算投资及年运行费及动能补偿费用,（5）年费用最小原则选择死水位,（三）选择死水位的步骤方法,效益相同时，费用最小的方案为经济上的最优方案。最终方案要综合考虑社会、政治、技术及其他综合利用要求而定。,注意：,三、水库防洪特征水位的选择,水库防洪特征水位,防洪限制水位,防洪高水位与水库下游安全泄量,设计洪水位及校核洪水位,（一）防洪限制水位的选择,1.概述-防洪限制水位的动态控制,汛期时间、长短不同，一般整个汛期内仅有一段时间发生大洪水，其他时间仅为较小洪水。
10、,汛限水位动态控制 的根据：,汛限水位动态控制 的方法：,在可能发生大洪水的主汛期内，防洪限制水位低些；而在仅发生小洪水的时期内，可将防洪限制水位适当抬高。,汛限水位动态控制 的意义：,汛限水位动态控制，在主汛期内不降低防洪风险；在小洪水时期内，抬高汛限水位，增加兴利库容，使防洪库容和兴利库容尽可能多的结合起来。,2.防洪限制水位的选择,防洪限制水位与正常蓄水位重合： （兴利库容与防洪库容完全不结合）,设计洪水位与正常蓄水位重合：防洪库容与兴利库容完全结合,正常蓄水位在设计洪水位以下：防洪库容与兴利库容部分结合,综合利用水库中，防洪限制水位的选择有两种情况：,防洪限制水位在正常蓄水位以下：（有结合库容）,（二）防洪高水位与下游安全泄量的选择,1.假定若干个下游安全泄量方案,2.进行调洪计算得Z防 对应的大坝、泄洪工程投资、年运行费及下游堤防费用,3.做出Z防 -总费用关系曲线,4.费用最小原则得出Z防、 Q安,（二）防洪高水位与下游安全泄量的选择,防洪高水位与下游安全泄量关系,（二）防洪高水位与下游安全泄量的选择,防洪高水位与总年费用的关系：,（三）设计洪水位及校核洪水位的选择,从防洪限制水位开始泄洪，来多少泄多少，qmax =q安 在水位超过防洪高水位后入库洪水仍在上涨则不限制下泄流量,调节设计洪水时设计洪水位,调节校核洪水时校核洪水位,
