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1、 水利水能规划课程设计学生姓名： 学 号： 专业班级： 水利水电(1)班 指导教师： 朱颖元 目 录第一章 流域自然地理概况2 1. 概述2 2. 地貌2 3. 气候、水文2 4. 水资源3第二章 工程概况3 1. 概述3 2. 水文与气象3 3. 地形与地质3 4. 枢纽布置及主要建筑物4第三章 设计年径流4 1. 年径流频率分析42. 设计年径流及其年内分配7第四章 设计洪水8 1. 洪水频率分析8 2. 推求洪水过程线11第五章 正常蓄水位选择13第六章 死水位选择131. 动能最优132. 水轮机正常运行对消落深度的限制15 3. 泥沙淤积及进水口布置对死水位的限制15第七章 设计洪水
2、位校核洪水位确定18 1. 泄流方案的拟定182. 水库调洪计算193. 下泄流量过程线19 4. 调洪计算成果21 5. 特征水位和特征库容的确定25第八章 水能设计25 1. 保证出力和保证电能计算25 2. 装机容量选择与多年平均发电量计算30第九章 结束语41附录42第一章 流域自然地理概况11 概述 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。12 地貌 闽江流域位于东经116。23119
3、。35，北纬25。2328。16。流域地势西北高东南低，呈波浪式下降。西部西北部一线中山带为武夷山脉，北连仙霞岭，南接九连山，走向NNE，蜿蜒闽赣边界，全长约530km，平均高度约1000l100m，是闽江水系与鄱阳湖水系、汀扛水系的分水岭。其支脉向东南伸向闽浙边境，成为闽江水系与钱塘江、瓯扛水系的分水岭。流域中部中低山带，北段为鹫峰山脉，南段为戴云山脉，全长约400km，山峰高度在10001200m，成为闽江水系与闽东诸河和晋江、九龙江的分水岭。由于山脉走向多与海岸线大致平行，造成闽江许多支流与干流相垂直。 闽江流域境内支流流经地区，由于构造和岩性不同，以及外力作用的差异，河网呈格子状，河谷
4、盆地似串珠状，形成内陆地区的河谷盆地既与峡谷相间排列，又与山丘陵地相交错。山岭耸峙、丘陵起伏，地势自西北向东南倾斜降落，其中中低山区面积占59，丘陵面积占31平原河谷仅占10。福州平原面积489km2为流域内最大的平原区。13 气候、水文 闽江流域由陆海之间的热力差异而造成季风气候十分显著，年平均温度1720C，表现在随季节有明显的风向、冷热、干湿变化。冬半年闽江流域适处高空东亚大槽的西南部，地面蒙古冷高压的东南侧，气候特征是北风多、气温低、雨量少；夏半年则相反，气压形势场东面高、西南低，闽江流域介于地面印度低压和高空太平洋副热带高压之间，南风多、气温高、雨量多，气候四季分明，高温高湿同期，降
5、水有明显的季节变化。多年平均降雨量为1700mm，山区最大达2200mm。全流域径流深达1029mm，年际变化较小，但年内分配不均，3日月占全年765。降水的时空分布，主要是受到气候和地形的影响。武夷山脉加强了夏半年暖湿空气的降水，因而在流域河源地带形成了高雨区，建阳县坳头雨量站多年平均年降水深2672mm，为全流域最大值。随着流域地势高程从西北向东南方向递减，年降水深也随之递减。闽江下游地区则为低雨区，长乐梅花雨量站多年平均年降水深只有1189mm，为全流域最小值，两地相差超过一倍。全流域降水的年内分配比较集中，汛期(49月)降水量占年降水量的70%-80，其余半年时间降水量只占年降水量的2
6、030。 福州上游竹岐实测最大洪水为29400m3s(1968年6月)，历史记载的最大洪水在1609年，流量约3850041600m3s。相当于300年一遇；一般洪水持续仅5lld。14 水资源 闽江全流域地表水资源586亿m3(19561979年)，径流量年际变化相对不大，但径流量年内分配比较集中。水能资源理论蕴藏量为632万kW，可能开发的水电站装机容量为463万kW。已开发18。此外还有500kW以下的小水电总蕴藏量226万kW。第二章 工程概况21 概述 水口水电站是福建闽江干流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。水口水电
7、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. 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1934 1977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。2. 3 地形与地质 地形 坝址两岸地形基本对
8、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。24 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
9、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-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
10、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。第三章 设计年径流3.1 年径流频率分析对年平均流量系列 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。将各水文年的平均流量（枯水期平均流量）按从大到小的顺序重新排列，得到频率分析所需的年径流系列，在此基础上按 计算系列中每一项的经验频率。式中：m为系列中每一项按从大到小排列的序号，m=1,2,3, ，n；n为样本系列的容量，本设计中n=42；P为第m项对应的经验频率。将系列中的年平均流量（枯水期平均流量）值与其对
11、应的经验频率值点绘到概率格纸上，绘出年平均流量（枯水期平均流量）经验频率曲线。图3-1 年平均流量频率曲线图3-2 枯水期平均流量频率曲线 3.2 设计年径流及其年内分配按照年径流量接近及年内分配对工程不利的选择典型年的原则，本设计从水文年平均流量系列中，选出水口水电站坝址断面设计丰、中、枯水年的代表年分别为：丰水年代表年35-36年；中水代表年38-39年；枯水代表年71-72年。其相应的年平均流量分别为：；用同倍比法和同频率法推求设计代表年年内分配：设计丰水年（同倍比法）： 设计中水年（同倍比法）： 设计枯水年(同频率法)：枯水期: 汛期： 将各代表年逐月流量分别乘以相应的缩放倍比，即得设
12、计丰，中，枯水年的代表年，见表3-3。表3-3 水口水电站设计代表年逐月流量表（）月份456789设计枯水年17582548243413002288840设计中水年21173087479232341431974设计丰水年359367076537171712771208月份101112123设计枯水年612643313663827402设计中水年107810004994253781264设计丰水年49040137068513272954第四章 设计洪水4.1 洪水频率分析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（洪峰流量作特大值处理），求出洪水的统计参数。将各水文年的洪峰流量（三天洪量、七天洪量）按从大到小的顺序重新排列，得到频率分析所需的年径流系列，在此基础上按 计算系列中每一项的经验频率。式中：m为系列中每一项按从大到小排列的序号，m=1,2,3, ，n；n为样本系列的容量，P为第m项对应的经验频率。将
