内蒙古德伯斯发电厂水文气象分析计算

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1、 内蒙古德伯斯发电厂水文气象分析计算 第 1 章 绪论1.1 选题依据及研究意义水文气象分析计算对于控制发电厂投资成本，保证电厂设备安全 运行、产出最大经济效益意义重大。近些年在国内较复杂的核电工 程前期规划选址阶段，水文气象同环保、地质、总图是必须考虑的 四个建厂条件，对项目规划与选址的成立与否具有一票否决权。因 此，水文气象分析对于火力发电项目设计具有重要的理论和现实意 义。就电力系统建设而言，洪水、降水、温度等水文气象因素对火 电厂厂址的选择、厂房的设计有深远影响。灾害性天气会对电力生 产造成不利影响，如暴雨洪水导致厂房被淹及工人伤亡，研究表明 充分分析当地水文气象条件对于电厂的科学合理

2、布置具有重要意义 1。一般而言，水文气象项目主要包括厂址区域、取水设施、沟谷 型贮灰场设计洪水，取水工程所需设计枯水，常规气象指标、空冷 气象指标等。随着我国能源结构的调整，建设大型坑口发电项目， 将煤炭就地转化为电能，变输煤为输电，具有降低发电成本，缓解 煤炭运力紧张，节约能源等诸多优势2。北方许多煤炭基地，因为 水资源总量十分有限，不能满足大规模建设常规火力发电厂湿式冷 却系统用水需求，常采用空气冷却方式，既能够节约大量水资源， 满足北方能源基地的建厂要求，也符合国家经济可持续发展战略3,4。 空冷气象条件的确定是近年来火力发电厂水文气象专业新增工作内 容，这些重要的水文气象条件都对项目投

3、资与项目安全有着较大影 响。水文气象勘测是获取火力发电厂基础设计指标的重要手段。在 火力发电项目设计时，气象条件决定诸多设备的选型，同时更涉及 到厂区主要高大建筑物设计荷载与投资。对于主厂房与高大烟囱而 言，设计风速取值十分关键，既安全又经济的设计方案需要合理的 设计风速。设计风速取值偏大可能造成建构筑物设计偏于保守，造 成投资浪费；设计值偏小则可能存在安全隐患。1.2 国内外研究进展早在 5060 年代，研究者们就采用水文气象分析方法围绕电力 工程建设需要，进行了大量的专题研究和理论探讨8。华东电力设 计院辜俊波，黄勇等提出采用公开下载的卫星资料结合 SWAN 模 式计算海洋风浪的研究方法，

4、通过实例计算验证，计算值和观测值变化趋势一致，可以方便快捷地了解工程所在海域波浪特征9,10。 西南电力设计院郭新春提出将以计算机为基础的综合处理和空间数 据分析系统-地理信息系统 Geographic Information System，简称 GIS）技术运用于工程水文分析计算中，可以减少大量繁琐的计算工 作，提高计算速度和准确度11-24。华北电力设计院张晓民等提出 以 ASTER GDEM 为数据源，应用软件进行投影变换及流域参数提 取，为无资料地区的电力工程设计开辟了新途径25-31 。国核电力 规划设计研究院李志龙，李磊等探讨了关于遥感技术在电力工程水 文计算中的应用等问题32-4

5、0。河北电力勘测设计研究院李文林等 提出二维非恒定流洪水演进数值模拟法，从时间和空间角度模拟洪 水演进中不同时段、不同位置的设计水位、淹没深度、水流速度等 信息41-44。总体而言，关于电力工程水文气象分析计算问题，近 些年来进展很大。目前，电力工程水文技术规程、电力工程 气象勘测技术规程、电力工程水文气象计算手册、核电厂 水文计算规范等一系列规程、规范已修订、更新完成，代表着电 力工程水文气象已经发展成为独有一套体系、符合电力行业要求、 不可或缺的完整专业。.第 2 章 研究区概况2.1 工程概况内蒙古德伯斯发电厂位于内蒙古自治区兴安盟科尔沁右翼前旗境 内，规划装机容量 2600MW4100

6、0MW，本期装机 容量 2600MW 燃煤空冷发电机组。可行性研究阶段选择 3 个厂址作为备选方案，均位于洮儿河河谷地带，其中赛马场厂址与 苏门达拉厂址位于德伯斯镇南，呈东西向并列分布；景阳厂址位于 德伯斯镇北约 5km，景阳屯西约 1km 处。厂址位置示意图见图 2.1。.2.2 自然地理2.2.1 流域位置与社会经济洮儿河流域位于我国东北西部，内蒙古自治区、吉林省部分行政辖区范围内，发源于内蒙古自治区兴安盟科尔沁右翼前旗简称科右 前旗）大兴安岭高岳山海拔 1580m）。兴安盟地处内蒙古自治区东 北部、大兴安岭南麓、科尔沁草原深处，总面积近 6 万平方公里。 毗邻吉林省、黑龙江省和呼伦贝尔盟

7、、锡林郭勒盟、通辽市，西北 部与蒙古国接壤。科尔沁右翼前旗隶属兴安盟，地处内蒙古东北部、 大兴安岭南麓，西北与蒙古国接壤，位于东经 11931511225207，北纬 45420747136，境内有 国境线 32.55 公里，是内蒙古自治区 19 个边境旗县之一。该旗人 民政府所在地设在乌兰浩特市西北 5.8 公里处，与乌兰浩特市隔河 相望。兴安盟水资源比较丰富，河分布面广，大小河 200 多条，集 水面积在 200km2 以上的约有 100 条，大小湖泊约 70 个，水面大 于 1km2 的泡子有 20 多个。河流分属黑龙江流域的嫩江水系和额 尔古纳河水系、辽河流域的新开河水系及内陆河流的乌

8、拉盖河水系。 厂址所在区域属洮尔河流域归流河汇流区。兴安盟行政公署驻地为 乌兰浩特市，辖二市乌兰浩特市和阿尔山市）、一县突泉县）、三 旗科右中旗、扎赉特旗和科右前旗）、十个县级国营农牧场、两个 县级国营林业局，总人口 163 万人，有蒙古、汉、回、满、朝鲜、 达斡尔、锡泊、鄂伦春等 20 多个民族。兴安盟位于东北经济区的 西部，是东北亚经济圈的西出口，在经济发展中占有重要战略位置， 即将成为自治区和东北经济区的商品粮基地和畜产品主要产区之一。 兴安盟工业已形成了以钢铁、卷烟、机械、造纸、制酒、制糖、水 泥、化工、粮油加工、建材、乳制品、制药等产业发展较齐全的生 产体系。兴安盟是一个以蒙古族为主

9、体、多民族聚居的边疆少数民 族地区，地广人稀。地处大兴安岭向松嫩平原过渡带，呈现地形地 貌多样性和生物多样性，有中低山、丘陵和平原三种地貌，分林区、 牧区、农区、半农半牧区四类经济区域。科右前旗城乡人口 42 万 人，人口密度为 19.27 人/ km2，其中农牧业人口 33 万人。有蒙、 汉、回、满、朝鲜等 13 个民族，其中蒙古族 17.96 万人，占人口 总数的 43.5。科右前旗北部是大兴安岭山地，南部为浅山丘陵， 东部平缓，境内河流较多，较大的有洮儿河、归流河等。旗境内中 部、南部属温带大陆性季风气候，北部属寒温带大陆性季风气候。第 3 章 工程气象分析133.1 区域气候特征.13

10、3.2 气象站概况及气象特征值.133.3 设计风速及风向频率163.4 极端最低气温.213.5 冷却塔指标 213.6 空冷机组气象条件分析22第 4 章 设计洪水计算294.1 洪水成因 .294.2 洪水特性 .294.3 设计洪水 .30第 5 章 取水可行性分析.465.1 区域水资源概况465.2 供水水源分析465.3 本章小结 .50第 5 章 取水可行性分析5.1 区域水资源概况兴安盟水资源较为丰富，境内洮儿河、归流河年径流量为 0.6108m3，洮儿河上游察尔森水库最大蓄水量 12.53108m3，年分配给兴安盟农田用水 3.2108m3。 全盟地下水资源量 1.1108

11、m3，地下水可开采量 0.65108m3。全盟水资源总量 1.15108m3，全市水资 源可利用总量 4.51108m3，其中地表水可利用量 3.85108m3，地下水可利用量 0.65108m3。.5.2 供水水源分析德伯斯 2600MW 发电厂新建工程采用空冷机组，年用水 量约 300104m3。国家产业政策规定，新建大型火力发电厂 不得使用地下水作为补给水源，供水水源仅考虑中水或地表水，地 下水不在考虑范围之内。厂址附近无较大城镇，没有污水处理厂产 出中水，可作为电厂供水水源的仅洮儿河及其支流归流河地表水。 归流河发电厂所在河段属天然性河流上游区，有雨则洪，无雨则枯。 枯水期经常断流，冬

12、季受严寒影响联底冻结，无法满足电厂保证率 97%的取水要求，不能作为电厂的供水水源；洮儿河枯水期径流量较小，水深、水量均不能满足电厂取水要求，冬季河道连底冻结， 不具备给电厂供水条件。洮儿河及其支流归流河上建有察尔森、永 丰、勿布林等多座大中型水库，可考虑以流域内水库工程作为电厂 供水水源。结论本文以洮儿河干流察尔森水库以上区域为研究对象，利用收集的 索伦水文站 1957 年2002 年实测洪峰流量数据，以 P-型、极值 型频率曲线计算索伦水文站 100 年一遇洪峰流量，采用面积比法 推求拟选 3 厂址控制断面 100 年一遇设计洪峰流量。以实测水文 断面为基础，采用曼宁公式计算厂址设计洪水位

13、，结合厂区实测地 面标高判断厂址安全性。利用流域内索伦气象站最大 24 小时降水 量数据，以 P-型、极值型频率曲线计算不同频率设计点暴雨量， 以 1:50000 军用地形图量算小面积暴雨洪水地形参数，采用水科院 法分析计算厂址区内山洪沟及贮灰场小面积暴雨洪水。利用洮儿河 流域、察尔森水库水文、水利资料，对电厂取水可行性进行分析。 采用数理统计方法分析研究区域气温、降水量、气压、蒸发量、风 向频率等气象指标，并对空冷机组所需热季高温大风、典型年等气 象指标进行数理统计。主要结论有：1）索伦水文站 100 年一遇洪峰流量 1907m3/s，以此为依据推 求景阳厂址上、下游控制断面 100 年一遇

14、洪峰流量及洪水位分别为 1970 m3/s、1990 m3/s 和 466.32m、459.43m，厂址自然地面高程高 于洮儿河该河段 100 年一遇洪水位，不受河流洪水影响。赛马场、 苏门达拉厂址与洮儿河相对位置一致，上、下游断面 100 年一遇洪 峰流量及洪水位分别为 2108m3/s、2145 m3/s 和 444.09m、437.64m，苏门达拉厂址自然地面高程高于洮儿河该河段 100 年一遇洪水位，不受河流洪水影响；赛马场厂址东部地势稍低， 位于洮儿河 100 年一遇洪水洪泛区内，厂区整体规划时应考虑防洪 措施。2）景阳、赛马场、苏门达拉厂址内均有山洪沟，规划时应考虑 天然沟道被占用后上游雨洪向下宣泄问题，设置排洪沟渠。3）达勒 格代贮灰场设计频率 0.2%、1.0%、5.0%洪峰流量分别为 196.5m3/s、153.0m3/s、109.7m3/s；亚马扎拉嘎贮灰场设计频率 0.2%、1.0%、5.0%洪峰流量分别为 115.5m3/s、90.0m3/s、64.6m3/s。