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1、工程水文与水力计算课程设计赋石水库水利水电规划一、设计任务1、 选择水库死水位；2、 选择正常蓄水位；3、 计算电站保证出力和多年平均发电量；4、 选择水电站装机容量；5、 推求设计标准和校核标准的设计洪水过程线；6、 推求洪水特征水位和大坝坝址顶高程。二、流域自然地理简况，流域水文气象资料概况：1、流域和水库情况简介西苕溪为太湖流域一大水系（图 KS2-1） ，流域面积为 2260km2，发源于浙江省安吉县天目山，干流全长 150km，上游陡坡流急，安城以下堰塘遍布，河道曲折，排泄不畅，易遭洪涝灾害，又因流域拦蓄工程较少，灌溉水源不足，易受灾害。图 KS2-1 西苕溪流域水系及测站分布 1赋
2、石水库是一座防洪为主，结合发电、灌溉、航运及水产养殖的综合利用水库，位于安吉县丰城西 10km，控制西苕溪主要支流西溪，坝址以上流域面积328km2。流域内气候温和、湿润，多年平均雨量 1450km。流域水系及测站分布见图 KS2-1。1、 水文气象资料情况在坝址下游 1Km 处设有潜渔水文站，自 1954 年开始有观测的流量资料。通过频率计算，得各设计频率的设计年径流量，选择典型年，计算缩放比，成果见表 KS2-3。典型年径流过程见表 KS2-4。根据调查 1922 年 9 月 1 日在坝址附近发生一场大洪水，推算得潜渔站洪峰流量为 1350m3/s。这场洪水是发生年份至今最大的一次洪水。缺
3、测年份内，没有大于 1160m3/s 的洪水发生。经初步审查，可降雨和径流等实测资料可用于本次设计。表 KS2-3 设计年径流量及典型年径流量代表年 设计频率 设计年径流量（m 3/s） 典型年 典型年径流量 缩放比枯水年 P=85% 5.56 1973 5.35 1.039中水年 P=50% 7.50 1957 7.11 1.055丰水年 P=15% 10.37 1967 9.95 1.042表 KS2-4 潜渔站设计年径流过程月 枯水典型年 Q 中水典型 丰水典型 月 枯水典型年 Q 中水典型 丰水典型份 年 Q 年 Q 份 年 Q 年 Q3 14.00 6.47 11.10 9 0.04
4、 4.32 23.204 18.60 6.93 12.80 10 0.41 2.81 7.655 19.50 20.80 23.00 11 1.70 1.42 1.366 1.31 8.24 27.60 12 0.75 3.60 0.447 5.21 21.80 3.97 1 0.70 1.10 0.848 0.06 5.50 1.24 2 1.88 2.33 6.11三、设计年径流量及其年内分配的推求1、设计年径流量的计算由已知资料得，频率为 85%、50% 、15%的年径流量如下表 1表 1 潜渔站设计径流量代表年 设计频率 设计年径流量（m 3/s） 典型年 典型年径流量 缩放比枯水年
5、P=85% 5.56 1973 5.35 1.039中水年 P=50% 7.50 1957 7.11 1.055丰水年 P=15% 10.37 1967 9.95 1.0422、设计年径流量的年内分配根据年、月径流资料和代表年的选择原则，确定丰、中、枯三个代表年。并按设计年径流量为控制用同倍比方法缩放各代表年的逐月年内分配如下表 2.表 2 潜渔站典型年径流量年内分配设计枯水年 设计中水年 设计丰水年月份 典型年缩放比设计年典型年缩放比设计年典型年缩放比设计年3 月 14.00 1.039 14.56 6.47 1.055 6.82 11.10 1.042 11.584 月 18.60 1.0
6、39 19.34 6.93 1.055 7.31 12.80 1.042 13.355 月 19.50 1.039 20.28 20.80 1.055 21.94 23.00 1.042 23.996 月 1.31 1.039 1.36 8.24 1.055 8.69 27.60 1.042 28.797 月 5.21 1.039 5.42 21.80 1.055 23.00 3.97 1.042 4.148 月 0.06 1.039 0.06 5.50 1.055 5.80 1.24 1.042 1.299 月 0.04 1.039 0.04 4.32 1.055 4.56 23.20 1.
7、042 24.2010月 0.41 1.039 0.43 2.81 1.055 2.96 7.65 1.042 7.9811月 1.70 1.039 1.77 1.42 1.055 1.50 1.36 1.042 1.4212月 0.75 1.039 0.78 3.60 1.055 3.80 0.44 1.042 0.461 月 0.70 1.039 0.73 1.10 1.055 1.16 0.84 1.042 0.882 月 1.88 1.039 1.96 2.33 1.055 2.46 6.11 1.042 6.37四、水库死水位的选择1、绘制水库水位容积曲线表 3 水位容积曲线水位（m
8、） 48 50 52 55 60 65 70 75 80 81容积（10 6m3） 0 0.1 0.6 2.3 8 18 35.7 60.3 94.4 102.8水位（m） 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91容积（10 6m3） 111.3 120 129 138.6 148.3 158.8 170 181.5 194.5 2072、 绘制水电站下游水位流量关系曲线表 4 水位流量关系曲线水位（m） 46.0 46.2 46.4 46.6 46.8 47.0 47.2流量（m 3/3） 0 1.0 3.6 7.3 11.9 16.2 20.53、 根据泥沙资料计算水库的
9、淤积体积和水库相应的淤积高程（按 50 年为设计年限）343330 107./1650).( 260%9/7/2.)1( mmkgsmkgrpWV 悬 ， 年所以 648250VT悬 ， 年悬 ， 总所以推移质 36610. 悬 ， 总推 ， 总可得 365.2310852m推 ， 总悬 ， 总淤 ， 总根据水位容积曲线，由内插法（程序见附录程序 1）求得 h.94 淤 ， 积在此基础上加上安全值 ,得mh794.淤 ， 积淤 ， 死4、 根据水轮机的情况确定水库的最低死水位由于每月的设计流量不同，在这里取最大的流量作为设计流量基准，又由水轮机的水位流量关系可得 mh2.631.47水 轮 机
10、 ， 死5、 综合各方面情况确定水库死水位 mhMaxh2.63)(水 轮 机 ， 死淤 ， 死死 ，五、选择正常蓄水位根据本地区的兴利要求，发电方面要求保证出力不低于 800kw，发电保证率为 85%，灌溉及航运任务不大，均可利用发电尾水得到满足，因此，初步确定正常蓄水位为 79.9m。六、保证出力和多年平均发电量的计算各月平均流量代表年 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10月 11月 12月 1 月 2 月全年平均流量丰水年11.10 12.80 23.00 27.60 3.97 1.24 23.20 7.65 1.36 0.44 0.84 6.11 9.94中水年
11、6.47 6.93 20.80 8.24 21.80 5.50 4.32 2.81 1.42 3.60 1.10 2.33 7.11枯水年14.00 18.60 19.50 1.31 5.21 0.06 0.04 0.41 1.70 0.75 0,70 1.88 5.771、 保证出力的计算以死水位为起始水位，按等流量调节方式计算各设计年的出力过程和发电量过程，其各个时期的平均出力就是该时期的保证出力。在这里，我们分别对丰、中、枯三个设计年以月为时段进行水能计算，计算出各月的水流出力。其中枯水年的水能计算见下表，丰水年、中水年的水能计算见附表 1 和附表 2。且由上面，我们求得正常蓄水位为 7
12、9.9，死水位为 63.2m，由水位容积曲线用内插法（分别见程序附录 2，3）得水库的兴利库容为 65.4 百万 m3，即25.2m3/s月；死库容为 28.18 百万 m3 ，即 10.9m3/s月。计算步骤：（1）用试算法计算各月的发电用水；（2）由余缺水量和死库容计算水库各月末水库蓄水，其时段初、末值平均值填入表中，并且查水位容积曲线即得上游月平均水位。（3）由发电用水查下游水位流量关系曲线得下游水位。（4）用上游水位减去下游水位，减去预留水头损失，得水头。（5）根据公式：出力 N=AQH 净 求得各月出力，其中 A=7.5。表 5 枯水年出力计算（保证出力）时段 天然 发电用 余水量
13、不足水量 月末 平均蓄 月平 下游 水头 平均 出力 Ni (月份)来水(m3/s)水(m 3/s )流量(m3/s)水量(万m3)流量(m3/s)水量(万m3)水库蓄水(106m3)水(106m3)均水位(m)水位(m)损失（m）水头(m) (KW)2 月 28.183 月 14.56 9.66 4.90 1270 40.88 34.53 69.81 46.71 0.5 22.6 1637.374 月 19.34 9.66 9.68 2509 65.97 53.43 73.58 46.71 0.5 26.37 1910.515 月 20.28 9.66 10.62 2753 93.5 79.
14、74 78.16 46.71 0.5 30.95 2242.336 月 1.36 4.04 2.68 695 86.55 90.03 79.47 46.42 0.5 32.55 986.277 月 5.42 5.42 86.55 86.55 79.04 46.50 0.5 32.04 1302.438 月 0.06 4.04 3.98 1032 76.23 81.39 78.38 46.42 0.5 31.46 953.249 月 0.04 4.04 4.00 1037 65.86 71.05 76.88 46.42 0.5 29.96 907.7910 月 0.43 4.04 3.61 93
15、6 56.5 61.18 75.17 46.42 0.5 28.25 855.9811 月 1.77 4.04 2.27 588 50.62 53.56 73.61 46.42 0.5 26.69 808.7112 月 0.78 4.04 3.26 845 42.17 46.40 72.08 46.42 0.5 25.16 762.351 月 0.73 4.04 3.31 858 33.59 37.88 70.38 46.42 0.5 23.46 710.842 月 1.96 4.05 2.09 541 28.18 30.89 69.20 46.42 0.5 22.28 676.76合计 66
16、.73 13754.54均值 10.27 1146.21取设计枯水年供水期的平均出力为保证出力，则该水库的保证出力为：N 枯 =（1637.37 +1910.51 +2242.33）/3=1930.07 (KW)出力历时曲线如下：2、 多年平均年发电量及装机容量的确定枯水年年平均出力为 N1=1146.21 (KW)又由附表 1，2 得，丰水年年平均出力为 N2=1985.40 (KW)中水年年平均出力为 N3=1528.29 (KW)则多年平均年发电量为E= hkwN 1036.2453128.995.4016.453 721 装机容量为 N 装 =1.36 107/3440=3953(KW)七、推求各种设计标准的设计洪水过程线本水库为大（2）型水库，工程等级为级，永久性水工建筑级别为 2 级。下游防洪标准为 5%，设计标准为 5%，校核标准为 0.1%，需要
