1、1河海大学文天学院课程设计-水资源规划与利用姓 名： * 学 号： 专 业： 时 间： 水资源规划及利用课程设计2目 录1 基本情况31.1 流域概况31.2 开发任务31.3 设计任务41.4 设计前提41.5 设计内容51.6 设计原始资料52 兴利计算92.1 基本资料整理92.2 死水位的确定92.3 保证出力计算102.4 水电站必需容量选择112.5 水电站调度图绘制132.6 重复容量选择与多年平均电能计算173 防洪计算203.1 水库调洪计算203.2 坝顶高程的确定22附表25附图32水资源规划及利用课程设计31 基本情况1.1 流域概况五强溪水电站位于湖南省沅陵县境内，上
2、离沅陵县城 73km，下距常德市 130km。坝址控制流域面积 83800km2，占沅水总流域面积的 93%，流域雨量充沛，水量丰富，坝址多年平均流量 2060m3/s，年水量649108m3，并有 1925 年以来的水文资料和核实的历史洪水资料。坝址位于沅水干流最后一段峡谷出口处，岩性坚硬，地形地质条件良好。具备了修筑高坝的自然条件。在沅水规划中，五强溪水电站为沅水干流最后第二个梯级，上游接虎皮溪及酉水的风滩（已建成）梯级，是一个以发电为主，兼有防洪、航运效益的综合利用水库，系湖南省最大的水电电源点。1.2 开发任务五强溪水电站是以发电为主、兼有防洪、航运和灌溉等效益的综合利用工程。其开发任
3、务分述如下：1发电五强溪水电站建成后投入华中电网，主要供电范围为湖南省。2防洪沅水下游赤山以西的桃源、常德、汉寿三县及常德市所属平原河网地区，统称沅水尾闾。这个地区地势低洼。全靠提防保护，共保护人口 106万，农水 159 万亩。现有河道的泄洪能力 20000m3/s，如遇1927、1931、1933、1935、1943、1949、1954、1969 等年洪水重现，河道水资源规划及利用课程设计4均不能完全承泄，防洪标准仅为 5 年一遇。五强溪水库靠近沅水尾闾，控制全流域面积的 93%，解决尾闾防洪问题，是它的基本防洪任务。3航运五强溪水电站的航运效益为改善水库区和坝下游河道的通航条件。沅水是湘
4、西的水上交通动脉，其干流全长 1550km，通航里程为640km，但航道险滩很多。五强溪水库修建以后，坝址以上，沅水以下河段成为常年深水区，其险滩都将淹没。下游航道，确定五强溪航运基荷按10 万 kw 相应流量考虑，枯水流量加大，上、下游航道均可改善。4灌溉每年自 5 月下旬至 9 月下旬为灌溉季节，在该季节自水库上游直接引走的灌溉流量平均为 35m3/s。1.3 设计任务本次设计任务是对五强溪水电站的诸方案（即正常蓄水位）已给的情况下，进行水库的兴利与防洪计算，确定各方案水利设备的参数，水库的调节操作方式及计算水利指标。1.4 设计前提1本水利枢纽是以发电、防洪为主要目标的综合利用水库；2水
5、电站参加系统工作，发电设计保证率 P=87.5%（按年份计） ；3水电站的备选方案（正常蓄水位）见表 1.1；表 1.1 备选方案正常蓄水位表方 案 正常蓄水位（m） 108水资源规划及利用课程设计54本水利枢纽根据国家规定属一级，以千年一遇洪水为设计标准，万年一遇洪水为校核标准，电站使用年限为 50 年计；5水库库区蒸发渗漏等水量损失不大，故在初步设计阶段暂时不考虑；6水库下游有防洪要求，设计标准为二十年一遇洪水，安全泄洪流量 q 安 =20000m3/s。1.5 设计内容1水电站死水位选择及保证出力 NP计算；2水电站装机容量选择；3绘制水电站调度图的防破坏线，加大出力辅助线，确定汛期限制
6、水位；4求重复容量，计算水电站多年平均电能；5进行防洪计算，确定各种防洪特征水位及坝顶高程；6求水利指标；7经济计算，比较方案优劣。1.6 设计原始资料1坝址以上流域面积 F=83800km2；2坝址断面历年月平均流量资料（见附表一） ；3水库水位面积、库容曲线见表 1.2；4坝址下游水位流量关系曲线见表 1.3；5为改善下游通航条件，确定五强溪航运基荷按 10kw 计；6船闸操作需要耗用 10m3/s，此部分流量不能用来发电；水资源规划及利用课程设计6表 1.2 水库水位面积、库容曲线表 高程（m） 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140面积（ km2） 0 7
7、.240 20.503 39.491 64.988 111.184 187.915 297.288 462.987 647.004108m3 0 0.241 1.592 4.521 9.692 18.490 33.346 57.349 95.058 151.578容积 m3/s.月 0 9.175 60.65 172.13 369.0 703.96 1269.57 2183.43 3619.11 5770.97表 1.3 坝址下游水位流量关系曲线表水位m流量m3/s水位M流量m3/s水位m流量m3/s水位m流量m3/s48.5 204 53.0 3320 57.5 9470 66.0 2520
8、049.0 350 53.5 3360 58.0 10300 67.0 2720049.5 545 54.0 4420 59.0 12000 68.0 2930050.0 795 54.5 5040 60.0 13700 69.0 3160050.5 1120 55.0 5720 61.0 15600 70.0 3380051.0 1490 55.5 6450 62.0 17500 71.0 3600051.5 1900 56.0 7200 63.0 19300 72.0 3830052.0 2350 56.5 7950 64.0 21200 73.0 4030052.5 2820 57.0
9、9700 65.0 23200 74.0 434007每年 5 月下旬至 9 月下旬为灌溉季节，在该季节自水库上游直接引走的灌溉流量平均为 35.0m3/s，此部分流量亦不能用来发电；水资源规划及利用课程设计78在沅水规划中，五强溪水电站上游将干流的虎皮溪及酉水的风滩（已建成）梯级，其尾水水位 124m 及 114.2m，各正常蓄水位方案对上游风滩的影响见表 1.4；表 1.4 各正常蓄水位方案对上游风滩的影响方案（正常蓄水位）(108m)N(kw) 0减少风滩E（亿kw.h）09沅水尾闾洪灾情况、洞庭湖分分蓄洪提防基本情况见表 1.5、1.6；表 1.5 沅水尾闾历年洪灾情况年份 常德最大流
10、量(m 3/s) 洪 灾 情 况1927 24800 酉水特大洪水，尾闾未见灾情记载1931 29700 尾闾淹田 100 万亩，淹死 3049 人1933 30400 桃源淹田 11.4 万亩，汉寿受灾 11.5 万人1935 29900 尾闾淹田 93 万亩，淹死 3430 人1938 20600 黔阳淹 5 万余亩，尾闾未见灾情记载1943 28600 沅陵、桃源灾情较重，常德、汉寿未见灾情记载1949 24700 尾闾淹田 71 万亩，受灾 35 万人1954 24300 尾闾淹田 73 万亩水资源规划及利用课程设计81969 27300 尾闾淹田 4.7 万亩，受灾 3.3 万人19
11、70 22900 安江一带灾情严重，尾闾无灾1974 21700表 1.6 历年较大洪水所需拦洪量 单位：10 8m3年份 1933 1931 1935 1949 1969 1954 1970 1974 1938拦洪量 15.2 13.6 10.1 待算 6.5 6.2 2.31 1.38 0.3110五强溪水库入库设计洪水过程线（见附表二） ；11水库最大吹程 15km，设计风速 12km/s；12各方案泄洪建筑物参数见表 1.7；表 1.7 各方案泄洪建筑物参数表方 案泄洪建筑物 (108m)孔 数 12坝顶高程(m) 94溢洪坝孔 口 尺 寸 （ 宽 高 ）1514孔 数 1底坎高程(m
12、) 82中孔 孔 口 尺 寸 （ 宽 高 ）138水资源规划及利用课程设计92 兴利计算沅水五强溪水电站水库正常蓄水位 108m。2.1 基本资料整理设计原始资料给定的流量是坝址断面历年平均流量，考虑工程实际，现对其平均流量（附表一）数据进行处理：扣除灌溉和船闸用水。灌溉用水按 5 月下旬至 9 月下旬的灌溉季节每月扣除 35 m3/s（5 月扣除 11.7 m3/s，七、八月扣除 35 m3/s，9 月扣除 22.3m3/s） ； 船闸运行用水按每月10 m3/s 的流量扣除，从而得到新的年平均发电流量表（附表三） 。2.2 死水位的确定死水位影响因素比较复杂，需考虑保证水库灌溉要求、满足泥
13、沙淤积要求、保证水电站最低水头要求以及航运、养殖等其它要求。本次设计对死水位的确定采用简化处理的办法，主要考虑水库的使用寿命及泥沙淤积；灌溉、航运、养殖及旅游等综合利用要求；水轮机最小水头的限制三个因素。各方案分述如下：2.2.1 正常蓄水位 108m 方案（方案三）1水库的使用寿命及泥沙淤积水库在使用寿命 T 按 50 年计，年淤积量 V 年 为 669 万 m3V 淤 =V 年 T =66950=33450 万 m3查库容水位曲线表，确定水库在使用年限内满足防淤要求的死水位Z1=76.20m；2灌溉、航运、养殖及旅游等综合利用要求，水库削落的最低水位水资源规划及利用课程设计10不得小于 Z
14、2=82.00m;3水轮机最小水头的限制，水库削落深度不大于水电站最大水头的35%。（1）任意假定最小发电流量 q（0） ，并相应下游 Z 下 （0） 。最小发电流量取 q（0） =644m3/s，查表得下游水位 Z 下 （0） =49.70m。（2） 极限削落深度hm=（Z 正 Z 下 （0） ）35%=(10849.70) 35%=20.41m死水位：Z 3=Z 正 h m=10820.41=87.59m（3）Z 死 (0)=max(Z1，Z 2，Z 3)=max(76.80，82.00，87.59)=87.59m；（4）根据 Z3(0)长系列计算各年供水期调节流量 qp=644.32 m3/s，并满足| q （ 0） qp|=0.32 m3/s=1m 3/s，则 Z 死 =Z 死 （0） =87.59m。即死水位为87.59m，相应死库容 8.445 亿 m3。2.3 保证出力计算本次设计要求长系列等出力操作；用试算法逐年求解以下方程组：Vt-I,Vtt 时段初、末水库蓄水量；Qtt 时段平均入库流量（新系列） ；qt t 时段平均发电流量；Ht t 时段平均水头；Vt供水期末水库蓄水量。Vt=Vt-1+(Qtq t) tNp=KqtHtV0=V 死
