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1、注册土木工程师 水利水电 执业资格考试复习 规划专业 二00八年六月 2章防洪 治涝 含河道整治 3章水电站动能设计 4章供水 灌溉与综合利用水库 含跨流域引水和灌溉工程布置 5章经济评价 规划专业主要内容 防洪标准 确定原则 根据工程的重要性确定等别 再确定建筑物的级别 由级别定防洪标准 以洪水重现期表述 水库 自身安全 保护对象分蓄洪区 大于某种洪水时才使用 使用时机堤防的级别根据被保护对象的重要性确定 即堤防的防洪标准与最高保护对象的防洪标准一致 以一次实际发生的洪水表述的堤防的防洪标准 2 1防洪工程水利计算 防洪工程体系 堤防 水库 蓄滞洪区 河道整治 水土保持 堤防水利计算 已有堤
2、防 现状 的安全泄量 设计洪水位 历史上安全通过的最大流量及相应水位新建 加高堤防 未达到防洪标准 的安全泄量 设计洪水位 防洪标准对应的洪峰流量 水面线堤防分担的洪峰流量 洪水组合 水面线计算 分段恒定流 边界条件 糙率 由洪水水面线反推 分析 支流洪水与干流洪水组合 取外包 2 1防洪工程水利计算 分蓄洪工程水利计算 分洪量的计算 分洪区位于保护区上游 超过安全泄量的洪量分洪区位于保护区下游 降低水位需要分的洪量分洪闸与分蓄洪区堤防设计水位 自身安全 未分洪情况下的设计洪水位 圈堤不低于分洪口处堤防标准 分蓄洪区堤防要保证需要的时候才使用 分洪闸尺寸 闸前设计水位考虑分洪后降落 闸后水位考
3、虑蓄洪区回水 分洪设计流量 超额洪水过程中的峰值 2 1防洪工程水利计算 水库防洪水利计算 静库容调洪水量平衡公式需要的资料 洪水过程Q 泄流曲线q V 库容曲线V计算步骤 q2 v2两未知数 有控制时需迭代 确定水库下泄约束条件 标准 设计 校核洪水都必须一致 初拟汛限水位 调洪 确定防洪高水位 设计洪水位 校核洪水位 无控制 试算 有控制 考虑下泄约束 调整泄流曲线 汛限水位 重新进行上述计算 2 1防洪工程水利计算 水库调洪计算中的重要注意事项 入库洪水剔除了槽蓄的削峰作用 因此 一般比坝址洪水更恶劣 水位更高 流量更大 不能恶化防洪状况 最大下泄流量不能大于本次洪水的坝址洪峰流量 当洪
4、水组成复杂 防洪调度复杂时 可由防洪高水位起调 来量超允许泄量 超过部分蓄 来量小于允许泄量 补泄先期泄洪量 腾空库容 尽快回到防洪限制水位 2 1防洪工程水利计算 水库动库容调洪与洪水演进 基于圣维南方程组的 水力学 法 槽蓄曲线法 绘制出流 槽蓄曲线 以下步骤同静库容调洪 马斯京干法 P74 已知Q过程 递推求q过程 动库容调洪与静库容调洪相比 水位 流量均可能小 也有可能大 长的河道形水库 2 1防洪工程水利计算 2 2治涝工程水利计算 地表涝水 地表渍水 田间排水 输水沟道 蓄涝区 二级排水站 骨干排水沟道 客水 高水 截流沟 撇洪道 蓄涝区 敞排 顶托 排水闸 挡潮闸 排水站 回水堤
5、 下延排水出口 承泄区 蓄涝区可以明显减小工程规模 缓解承泄区的洪水压力 高水高排可以明显减小运行费 工程规模 隔断建筑物的设计条件复杂 排涝标准 灌溉与排水工程设计规范 GB50288 99 10年一遇3日暴雨5日排至作物耐淹深度 10年一遇24小时暴雨1日排完室外排水设计规范 GB50014 2006 某一重现期的暴雨不形成渍水 2 2治涝工程水利计算 涝灾 由本地降雨水过多 地面径流不能及时排除所引起的灾害 洪水主要为过境水 排涝水利计算 蓄涝区设计水位 容积 与自排 外排能力 蓄涝区周边条件有关 排涝设计流量排涝模数法Q M F P81 平均排除法 旱地 水田 适于小面积 Qs q F
6、系统分析方法 2 2治涝工程水利计算 排涝工程特征水位 排涝建筑物安全水位排涝建筑物 隔断 过流能力 水位自排闸前水位 排水沟末端水位 或蓄涝区正常蓄水位自排闸下水位 按水头0 1m 0 2m计算泵站外水位 排涝期同频率平均水位 或排涝天数最高水位平均值的多年平均泵站最高外水位 历年排涝期最高水位平均值泵站内水位 起排水位 死水位与正常蓄水位之间 泵站最低内水位 按排渍要求确定 2 2治涝工程水利计算 河床演变分析依据历史观测资料 分析各典型流量的主流位置 分析典型断面的冲淤变化 理论计算 含沙量 输沙率 饱和与非饱和输沙模式 河工模型试验 P112中的 I 应为 1 会变换 模型与实体换算
7、类比 2 3河道整治工程 洪水河床整治 为了行洪 设计洪水流量 设计洪水位 中水河床整治 控制河势 平滩流量及相应水位 枯水河床整治 为航运按航运保证率确定整治流量 或按设计枯水位及相应流量进行整治 2 3河道整治工程 P103 确定整治线 顺直河段整治 平衡状态非常脆弱 固定边滩 守护凹岸 蜿蜒型河段整治 控制弯曲程度的发展 保护凹岸 必要时裁弯取直 分汊河道整治 稳定节点 控制江心洲的头 尾 调整分流比 枯水期堵汊 游荡性河道整治 控制河势 固定险工段 2 3河道整治工程 基本工程措施 顺坝 护坡 护脚 丁坝 枯水河道整治和航道治理的主要措施 固定主流 保持航深 将主流挑离险工段 丁坝不利
8、行洪 可能影响对岸河床的稳定 应慎用 2 3河道整治工程 第三章水电站动能设计 开发方式与径流调节 电力负荷预测 电力电量平衡 水电站水库特征水位选择 装机容量选择 机组机型选择 输水系统断面尺寸选择 反调节水库 初期蓄水和装机程序 抽水蓄能水电站 3 1开发方式与径流调节 开发方式 抬水式 提高上游水位 获得较大水头 淹没损失 引水式 减水河段生态与环境影响大 混合式 抬高上游水位 引水 抽水蓄能 低谷时抽水 峰荷期发电 潮汐电站 双向 低水头大流量 3 1开发方式与径流调节 调节性能 多年调节 将丰水年组的水蓄至以后几个枯水年用 库容系数 0 25 年调节 将汛期水蓄至枯期用 完全年调节
9、设计枯水年不弃水 每年达正常蓄水位 径流式 不改变径流过程 长期正常蓄水位 日调节 改变日径流过程 满足系统要求 库容约为设计枯水期平均流量 10小时 每日达正常蓄水位 周调节 改变周径流过程 满足系统要求 每周达正常蓄水位 加剧径流过程不均匀性 向上兼容 3 1开发方式与径流调节 水能计算 年 日 调节水能计算 等流量法 P127 确定流量过程 试算起讫时间 公式为 按调节流量排频确定保证出力 取平均水头 等出力法 试算每年的出力 按供水期出力排频确定保证出力 基本公式 设计保证率 径流式电站水能计算 Q H已知绘制出力历时曲线 N P曲线 3 1开发方式与径流调节 水库调度图 防破坏线 确
10、保以后能按保证出力工作 限制出力线 减少以后供电破坏的深度 对若干典型枯水年逆时序按保证出力进行径流调节计算 其水位上包线即为防破坏线 线上的点表示以后发保证出力且不弃水的最大蓄水量 下包线即为限制出力线 发保证出力最低蓄水量 3 2电力负荷 日负荷图 P135 基荷 最小 尖峰负荷 平均以上 腰荷 最小负荷率 平均负荷率 分母均为Pm 年负荷图 由每月最大日负荷 日负平均值 组成 月不均衡系数 每月一个 注意各系数为常数时的式 3 2 4 P139例题 3 3电力电量平衡 装机容量 必需容量 工作容量 有调节能力的水电站宜调峰 备用容量 火电不宜为系统备 事故备用容量 负荷备用容量 重复容量
11、 丰水期多发电 水电站特有 受阻容量 检修备用容量 以已为主 水电不需 工作位置顺序 已建 在建 计划建 抽水蓄能 日调节尽量安排尖峰火电尽量安排在基荷有调节能力的水电尽量安排在峰荷 旋转备用 P负备 P事备 2 调节性能好 规模大的水电站多承担事故备用与负荷备用 3 3电力电量平衡 平衡要点 P148及表3 3 1 火电站工作容量 负备 事备 系统相应容量 水电站相应容量 各月各电站平均出力之和等于系统月平均出力 电力平衡 调峰容量平衡 针对典型日负荷 P193 火电站调峰能力 开机容量 最小技术出力 0 3 工作 旋转备用 水电站调峰能力 可调容量 强迫基荷 装机 检修 受阻 强迫各电源调
12、峰容量之和不小于系统峰谷差 负荷差 旋转备用 各电源技术出力最小值 振动 汽蚀 强迫 之和不大于系统最小负荷 调节性能差的电站 丰水期负荷备用 事故备用转移给火电 失去调节库容 或弃水调峰 火电站装机 累计各月工作 负备 事备之和 10 5 火电站检修容量 装机 工作 负备 事备 最小月的检修容量为 火电站检修备用容量 开机容量最小出力 0 7 开机容量 0 7 火电开机容量 强迫 3 4特征水位选择 此处仅涉及正常蓄水位 比选主要步骤 拟定正常蓄水位上 下限及若干中间值 按一致性 同比例 原则确定各方案水位消落深 按相同利用小时数或相同保证出力倍比定装机容量 在尽量保持机组台数 机型一致的前
13、提下选机型 估算淹没处理费用 调洪确定设计 校核洪水位 以上限正常水位方案为准 确定替代工程 投资估算 经济比较准则 P152 电力电量等效前提下 年费用 自身年费用与替代工程年费用之和 最小 正常蓄水位越高 本电站装机容量 保证出力 发电量均增加 一定高度后仅水头增加 受流域规划 上游电站尾水 淹没损失 技术条件 投资的限制 3 5装机容量选择 无调节电站装机容量 工作容量 重复容量 一般公式 略大于保证出力 补充投资与补充电量的财务净现值 0 用丰水电价 日调节电站装机容量 工作容量 重复容量 数倍于保证出力 保证出力为日平均概念 年调节电站装机容量中增加备用容量 不同装机容量方案比选准则
14、 在电力电量等效前提下 年费用 自身 替代 最小 3 6机组机型选择 台数多 调峰灵活且效率高 但投资增加 额定水头 全开启 发额定出力的最小水头 额定水头小 有利于调峰和低水头电站汛期运行 但转轮直径大 投资大 经验公式法 比选准则为总年费用最小 以最小额定水头方案为基准 水轮机分反击式与冲击式两大类 适用范围见表3 6 3 转轮直径与机型代表符号 P171 选型原则 平均效率高 抗汽蚀性能好 多沙时抗磨性能好 标准化 3 7输水系统断面尺寸选择 输水系统水头大 则工程投资减少 但发电效益下降 水头损失 一般情况下 在电力电量等效的前提下 总年费用 即含替代方案年费用 最小的方案为推荐方案
15、与流量的平方正比 能量损失 与流量的立方正比 3 8反调节水库 对上游电站调峰形成的大幅水流波动进行再调节 使其成为较均匀的流量过程 以满足航运及灌溉取水的要求 反 体现在抑制水流的波动 难以备用 主要带基荷 少量带腰荷 反调节计算 确定上游电站典型调峰运行的下泄流量过程 确定本反调节库的典型入库流量过程 区间 确定反调节流量过程反调节计算 来量大于反调节流量 蓄 来量小于反调节流量 供 3 9初期蓄水 初期蓄水 指封闭导游设施至蓄满死库容的过程 影响电站效益发挥过程 装机过程 选75 基本 50 争取 保证率来水进行调节计算 拟定下游需水过程 初期蓄水调节计算 扣除下游需水 扣除水库蒸发 渗
16、漏损失 多余水充蓄水库中 达到死水位时停止 3 10抽水蓄能 抽水蓄能电站具上库和下库 在电力系统负荷低谷期抽水至上库 在负荷高峰期发电 发电远不能抵抽水电能 但替代火电调峰使总煤耗降低 需要定期补水 分析抽水电能的可行性 水源可靠性按75 来水考虑 水源经济性 含沙情况 装机容量与上下库特征水位应同步选择 进行电力电量平衡和调峰容量平衡 确定装机规模 对各特征水位方案进行上下库调节计算 计算综合效率 发电量 抽水电量 与节煤效益 在电力电量等效的前提下 年费用最小 或总费用现值最小 的方案为经济合理 第四章城镇供水 灌溉和综合利用水库 水资源供需分析 城镇供水工程水利计算 灌溉工程水利计算 调水工程水利计算 综合利用水库水利计算 水库水力学计算 供需平衡 一定要留下河道最小的基流 水资源论证导则 4 1水资源供需 重要概念 人口 第三种统计口径 工业总产值 增加值 播种面积 灌溉面积 复种指数 河道内用水 河道外用水 需水量预测 注意规划水平年概念 趋势法 模型法定额法 用水量 人 日 万元产值 取水量弹性系数法 重复利用率 4 2城镇供水工程水利计算 城镇供水工程 水源部分 输水部
