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文檔簡(jiǎn)介
1、.武漢大學(xué)水利水電學(xué)院工程水文設(shè)計(jì)報(bào)告書 專業(yè)班級(jí):2014級(jí)水電x班指導(dǎo)老師:xx姓 名:xxx學(xué) 號(hào):20143日 期:2016.05目 錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)3二、流域資料概況31、流域和水庫簡(jiǎn)介32. 水文氣象資料4三、設(shè)計(jì)年徑流及其年內(nèi)分配51、設(shè)計(jì)年徑流量計(jì)算52、設(shè)計(jì)年徑流的年內(nèi)分配6四、水庫死水位選擇71、由泥沙淤積計(jì)算72、死水位確定8五、正常水位的選擇(附表912)8六、裝機(jī)容量及多年平均發(fā)電量101、選取豐水年對(duì)應(yīng)的年內(nèi)分配進(jìn)行水能計(jì)算(附表1315)102、用同樣的方法對(duì)平水年和枯水年進(jìn)行出力計(jì)算(附表1621)11七、設(shè)計(jì)洪水過程線的推求12 1、設(shè)計(jì)要求 122、流域洪水資
2、料12 3、資料三性審查及延展洪水系列154、設(shè)計(jì)洪峰及洪量計(jì)算16八、水庫特征水位及壩頂高程的計(jì)算211、調(diào)洪規(guī)則及起調(diào)水位212、防洪高水位計(jì)算213、設(shè)計(jì)洪水位計(jì)算214、校核洪水位計(jì)算215、壩頂高程選擇216、結(jié)論21一、設(shè)計(jì)任務(wù)在太湖流域的西苕溪支流西溪上,擬修建一水庫,因而要進(jìn)行水庫規(guī)劃的水文水利計(jì)算,其具體任務(wù)是:1.設(shè)計(jì)年徑流及其年內(nèi)分配;2.選擇水庫死水位;3.選擇正常蓄水位;4.計(jì)算保證出力和多年平均發(fā)電量;5.選擇水電站裝機(jī)容量;6.推求各種洪水特征水位和確定大壩高程。二、流域資料概況1、流域和水庫簡(jiǎn)介西苕溪為太湖流域一大水系,流域面積為2260km2,發(fā)源于浙江省安吉
3、縣天目山,干流全長(zhǎng)150km,上游坡陡流急,安城以下堰塘遍布,河道曲折,排泄不暢,易遭洪澇災(zāi)害,又因流域攔蓄工程較少,灌溉水源不足,易受旱災(zāi)。該水庫為根治西苕溪流域水旱災(zāi)害骨干工程之一,控制西苕溪主要支流西溪,壩址以上流域面積328km2。流域內(nèi)氣候溫和、濕潤(rùn)、多年平均雨量孝豐站為1450mm,國(guó)民經(jīng)濟(jì)以農(nóng)、林業(yè)為主,流域內(nèi)大部為山區(qū),小部為丘陵,平地較少。流域水系及測(cè)站分布見圖1。圖1 西苕溪流域水系及測(cè)站分布圖水庫以防洪為主,結(jié)合發(fā)電、灌溉、航運(yùn)及水產(chǎn),是一座綜合利用水庫。2.水文氣象資料在壩址下游1公里處設(shè)有潛漁水文站,自1954年開始有觀測(cè)的流量資料,見表1。表1 年徑流過程(單位:m
4、3/s)年份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月19793 33 1521 45 29 18 20 4 2 2 19803 3 7 19 33 67 77 101 31 117 6 19813 47 26 2831 1911 5 5 4 3 19822 6 12 21 31 56 23 45 41 16 26 11 19839 78 273846 9322 28 23 12 4 19843 2 3 11 2544 39 26 18 28 12 7 19855 6824 29 30 31 18 12 6 7 7 19866 6 8 23 21 46 63 11 10 6 6 5
5、 19874 33 16 32 4458 43 16 26 10 5 19885 3 6 1024 24 15 20 37 7 4 3 19893 6 1040 2237 23 17 28 24 26 719906 71023 34 38 27 21 12 7 75 19917101219 41 32 8623 17 6 3 319922 4101635 3821 14 6 5 3 3 19937 10 1317 27 2666 65 20 19 12 8 19944 4 5 20 18 34 22 168 8 7 5 19951113819 36 74 43 30 17 117 4 1996
6、4 3 7 1023 63 93 2322 19 28619975 111329 201933 13 78 68 1998871829 48 34 82 71 13 12 5 3 199932 2 23 27 87 72 2216 1496 20005 7 11152145 24 25 181411 11 三、設(shè)計(jì)年徑流及其年內(nèi)分配1、設(shè)計(jì)年徑流量計(jì)算進(jìn)行年徑流量頻率計(jì)算,表2;表2 進(jìn)行年徑流量頻率計(jì)算繪制年徑流頻率曲線(圖2);圖2 流量頻率分析曲線2、設(shè)計(jì)年徑流的年內(nèi)分配根據(jù)年、月徑流資料和代表年的選擇原則及由頻率曲線查得的結(jié)果確定豐、中、枯三個(gè)代表年(見表3);按設(shè)計(jì)年徑流量為控制用同
7、倍比方法縮放各代表年的逐月年內(nèi)分配(見表4)表3 不同頻率的設(shè)計(jì)年徑流特征年頻率P年徑流(m3/s)豐水年10%26.95中水年50%19.43枯水年90%13.32表4 代表年的逐月年內(nèi)分配(單位:m3/s)四、水庫死水位選擇1、由泥沙淤積計(jì)算根據(jù)實(shí)測(cè)泥沙資料分析,河流多年平均年徑流量W0=6.28X108m3 ,多年平均含沙量 kg/m3,泥沙干容重kg/m3,泥沙沉積率m90,孔隙率0.3,推移質(zhì)與懸移質(zhì)淤積量之比值15,水庫設(shè)計(jì)使用年限為T=50年。根據(jù)水庫年淤積計(jì)算公式和以及對(duì)照表進(jìn)行插值(圖3),得確定死水位(表5)表5 由泥沙淤積計(jì)算死水位成果V沙,年V沙,總初步確定水位 H1最
8、終確定水位 H20.133X106m36.65X106m358.82m60.82m圖3 由泥沙淤積計(jì)算死水位插值圖2、由水輪機(jī)運(yùn)行允許最低水頭計(jì)算死庫容(圖4、表3)圖4 水庫下游水位流量關(guān)系曲線插值圖表6 根據(jù)水輪機(jī)最小運(yùn)行水頭推求水庫最低水位流量(m3/s)流量水位(m)最終水位(m)13.3246.8747.372、死水位確定 根據(jù)上述兩種計(jì)算方法,選擇較大者為設(shè)計(jì)水位為H=57.81m。五、正常水位的選擇(1)設(shè)計(jì)保證率為90%,則選取枯水年對(duì)應(yīng)的年內(nèi)分配為來水量;(2)興利要求調(diào)節(jié)流量不低于13m³/s;(3)興利計(jì)算,確定水庫興利庫容:代表年法確定興利庫容,根據(jù)作業(yè)一設(shè)計(jì)
9、枯水年(P=90%)查的來水流量為Q=13.32 m3/s,滿足設(shè)計(jì)水平年用水量取13 m3/s,忽略庫容損失。用代表年法確定興利庫容,設(shè)計(jì)保證率為90%,則選取枯水年對(duì)應(yīng)的年內(nèi)分配為來水量,計(jì)算過程如下表7: 表7 水庫興利庫容由以上計(jì)算結(jié)果可以看出,枯水年存在缺水狀況,為保證90%發(fā)電效益,興利庫容應(yīng)為V興= 147.09X106m3。(4)由(3)中計(jì)算得興利庫容為V興 =147.09X106m3;按照插值法計(jì)算死庫容V死=10.86 X106m3(計(jì)算插值如下圖5)圖5 由死水位確定死庫容插值圖正常蓄水庫容為V正=V死+V興=157.95X106m3,插值計(jì)算對(duì)應(yīng)的正常蓄水位圖6:圖6
10、 正常蓄水位的插值計(jì)算最終的正常蓄水位為H正=86.9m。六、裝機(jī)容量及多年平均發(fā)電量1、選取豐水年對(duì)應(yīng)的年內(nèi)分配進(jìn)行水能計(jì)算選取枯水年對(duì)應(yīng)的年內(nèi)分配進(jìn)行水能計(jì)算(表8)(已知興利庫容應(yīng)為V興= 147.09X106m3,即55.9m3/(s*月),死庫容V死=10.86 X106m3,即4.1m3/s.)(1)根據(jù)來水量及興利用水量,對(duì)發(fā)電用水進(jìn)行調(diào)試,確定8-3月為供水期,其它月為蓄水期;(2)根據(jù)天然來水量及發(fā)電用水量求得各月份余水量及不足水量;(3)根據(jù)水庫死庫容、各月天然來水入庫量及水庫放水量確定月末水庫蓄水量,并求得月平均蓄水量;(4)根據(jù)月平均蓄水量及水位容積曲線求得月平均水位;
11、(5)根據(jù)發(fā)電用水量及水位流量曲線求得下游水位;(6)月平均水位減去下游水位及預(yù)留水頭損失(0.5m)即得到水頭差;(7)出力系數(shù)為7.5,則根據(jù)水電站出力公式計(jì)算出各月的水流出力。表8 水庫出力計(jì)算月份天然來水 (m3/s)發(fā)電用水 (m3/s)余水量不足水量月末水庫蓄水 (萬m3)平均蓄水 (萬m3)月平均水位 (m)下游水位(m)水頭 (m)出力(kw)流量 (m3/s)水量 (萬m3)流量(m3/s)水量 (萬m3)31086426.65 12.6813.97 3669 47552921 66.1 46.8 18.8 1787.9 528.70 12.6816.02 4208 8963
12、 6859 77.4 46.8 30.1 2862.5 631.78 12.6819.10 5015 13978 11470 82.4 46.8 35.1 3338.0 719.48 12.686.80 1785 15763 14871 86.0 46.8 38.7 3680.4 811.28 13.14 1.87 490 15273 15518 86.9 46.9 39.5 3892.7 95.13 13.14 8.02 2105 13168 14220 85.4 46.9 38.0 3744.9 105.13 13.14 8.02 2105 11063 12115 83.0 46.9 35
13、.6 3508.4 114.10 13.14 9.04 2374 8688 9875 80.5 46.9 33.1 3262.0 123.08 13.14 10.07 2644 6045 7366 77.0 46.9 29.6 2917.1 12.05 13.14 11.09 2913 3132 4588 70.9 46.9 23.5 2315.9 26.15 13.14 6.99 1836 1296 2214 64.1 46.9 16.7 1645.8 312.30 13.10 0.80 210 1086 1191 61.1 46.9 13.7 1346.0 計(jì)算年發(fā)電量:E=2858.5X
14、365X24=25.04X106kw*h。按照枯水年的最大出力作為保證出力,即N保=3892.7kw。2、保證出力倍比法選擇裝機(jī)容量 N1=cN保=2.5*3892.7=9371.8kw 進(jìn)而求得裝機(jī)個(gè)數(shù)N=9371.8/12507臺(tái)。裝機(jī)發(fā)電出力為N裝=8500kw.2、用同樣的方法對(duì)中水年進(jìn)行出力計(jì)算(表9)表9 中水年出力計(jì)算月份天然來水 (m3/s)發(fā)電用水 (m3/s)余水量不足水量月末水庫蓄水 (萬m3)平均蓄水 (萬m3)月平均水位 (m)下游水位(m)水頭 (m)出力(kw)流量 (m3/s)水量 (萬m3)流量(m3/s)水量 (萬m3)31086 417.5817.5810
15、86 108660.6 47.113.0 0539.9331.798.1421383224 2155.0163.9 47.216.2 3862.5 629.629.603224 3224.0267.0 47.119.4 4306.8 779.5531.7947.761254415768 9496.2579.1 47.730.9 7367.3 821.2821.2815768 15768.586.9 47.2239.2 6253.1 915.7315.7315768 15768.586.9 4739.4 4648.2 105.5513.648.092125 13644 1470685.9 46.
16、8838.5 3940.6 112.7813.6410.862852 10791 12217.483.2 46.8835.8 3664.4 122.7813.6410.862852 7939 9364.9279.9 46.8832.5 3326.8 11.8513.6411.793097 4842 6390.347646.8828.6 2927.8 23.713.649.942611 2231 3536.5867.846.8820.4 2089.0 39.2513.644.391153 1078 1654.6562.446.8815.0 0四月份和次年3月份水頭小于16m,故出力為0.計(jì)算結(jié)果
17、中各月出力無超過裝機(jī)出力者,不需要切頭。故中水年平均出力計(jì)算N=3532.2kw.進(jìn)一步計(jì)算多年平均發(fā)電量E=N*T309.4x106kw*h.七、設(shè)計(jì)洪水過程線的推求1、設(shè)計(jì)要求規(guī)劃水庫為大(2)型水庫,工程等別為等,永久性水工建筑物級(jí)別為2級(jí)。下游防洪標(biāo)準(zhǔn)為5%,水庫設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為1,校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為0.1%。2、流域洪水資料壩址處有19541977年實(shí)測(cè)洪峰資料(見表2)。另據(jù)調(diào)查,1922年在壩址附近發(fā)生一場(chǎng)大洪水,推算洪峰流量為1350m3/s。這場(chǎng)洪水是發(fā)生后至今最大的一次洪水。缺測(cè)年份內(nèi),沒有大于1160m3/s的洪水發(fā)生。根據(jù)代表性和不利性原則,選取1963年的一場(chǎng)洪水作為典型(
18、見表10)。表10 潛漁站洪峰資料統(tǒng)計(jì)表年洪峰Qm(m3/s)年洪峰Qm(m3/s)1954702196623219552841967244195674819681671957402196938719582001970305195923719715001960478197210819616591973484196258519742871963116019751661964409197611919655101977238表11 典型洪水過程線(1963年) 時(shí)段(t1h)流量(m3/s)時(shí)段(t1h)流量(m3/s)時(shí)段(t1h)流量(m3/s)0634106067130173595068118
19、273686469118383776070103415386607197523396177292634404707385743413707482857423067579973432607665101004423577551113045227784312171462407941132304725380331426048269813615317492778243163355028683491736251295845318373522908550193505326386482033054277874721315552658846223055625289442329357245904324293582
20、35914125445592249239265756021293372767561205943528805621929534299156318096333010006416197323110606515598313211306614599303311603、資料三性審查(1)資料可靠性的審查與改正對(duì)實(shí)測(cè)洪水資料的測(cè)驗(yàn)與整編方法要進(jìn)行檢查,檢查的重點(diǎn)應(yīng)放在觀測(cè)與整編質(zhì)量較差的年份,特別是建國(guó)以前和整治動(dòng)亂時(shí)期,以及對(duì)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果影響較大的大洪水年份。審查時(shí)要注意了解水尺位置、零點(diǎn)高程、水準(zhǔn)基面的變動(dòng)情況,測(cè)流斷面沖淤變化情況和浮標(biāo)系數(shù)的選用、水位流量關(guān)系曲線的高水延長(zhǎng)是否合理等。除此之外,還
21、應(yīng)通過歷年水位流量關(guān)系曲線的對(duì)比、上下游干支流的水量平衡及洪水過程線的對(duì)照、暴雨資料及降雨徑流關(guān)系的分析等方面進(jìn)行檢查。如發(fā)現(xiàn)問題,應(yīng)會(huì)同原資料整編單位研究和修正。歷史洪水資料的審查,一是調(diào)查計(jì)算的洪峰流量;二是審查洪水發(fā)生的年份。對(duì)于前者,主要審查歷史洪水痕跡是否可靠、上下游是否一致以及流量計(jì)算采用的方法、參數(shù)等是否合理。對(duì)于后者,主要要了解確定歷史洪水發(fā)生年份的依據(jù)是否充分、與上下游和臨近流域是否一致,有無當(dāng)時(shí)的氣象資料旁證。通過熟悉流域的自然地理情況,廣泛搜集有關(guān)水文氣象資料(見流域資料概況),對(duì)實(shí)測(cè)資料可靠性進(jìn)行初步審查,證實(shí)此資料可用于本次設(shè)計(jì)。(2) 資料一致性的審查與還原所謂洪水
22、資料的一致性,就是產(chǎn)生各年洪水的流域產(chǎn)流和匯流條件在調(diào)查觀測(cè)期中應(yīng)基本相同。若這些條件發(fā)生了較大的變化,以致明顯地影響到各年洪水資料的一致性時(shí),需要將變化后的資料還原到原先天然狀態(tài)的基礎(chǔ)上,以保證抽樣的隨機(jī)性(消除人為的控制)和能與歷史洪水組成一個(gè)具有一致性的系列。通過熟悉流域的自然地理情況,廣泛搜集有關(guān)水文氣象資料(見流域資料概況),對(duì)實(shí)測(cè)資料一致性進(jìn)行初步審查,證實(shí)此資料可用于本次設(shè)計(jì)。(3) 資料代表性的審查與插補(bǔ)延長(zhǎng)洪水資料代表性的概念與年徑流資料代表性的概念是一致的。當(dāng)洪水資料的頻率分布能近似反映洪水的總體分布時(shí),則認(rèn)為具有代表性;否則,則認(rèn)為缺乏代表性。由于總體的概率分布為未知,代表性的鑒別一般只能通過與更長(zhǎng)期的其他系列(近似代表總體作做較來衡量。實(shí)際工作中,為保證洪水系列具有一定的代表性,常要求連續(xù)實(shí)測(cè)的洪水年數(shù)一般不少于2030年,并有若干個(gè)調(diào)查的歷史洪水。本次實(shí)測(cè)資料為24年,符合要求。另外根據(jù)調(diào)查1922年9月1日在壩址附近發(fā)生一場(chǎng)大洪水,推算得水文站洪峰流量為1350m³/s。這場(chǎng)洪水是發(fā)生后至今最大的一次洪水。缺測(cè)年份內(nèi),沒有大于1160m³/s的洪水發(fā)生。4、洪水過程計(jì)算 按照統(tǒng)一
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