五强溪水电站设计(方案三)水工专业毕业设计

'河海丸学继续教育学晓毕业设计——水资源规划（方案III）专业年级：站点名称：姓名：学号：扌旨导老0帀：1基本情况1 1.1流域概况11.2开发任务11.3设计任务21.4设计前提21.5设计内容31.6设计原始资料32兴利计算62.1基本资料整理62.2死水位的确定62.3保iiF出力计算72.4水电站必需容量选择82.5水电站调度图绘制92.6重复容量选择与多年平均电能计算123防洪计算153.1水库调洪计算153.2坝顶高程的确定17附表19附图25 摘要:沅水五强溪水库位于湖南省沅陵县境内，是一个以发电为主，兼有防洪、航运和灌溉等效益的综合利用大型水库。流域雨量充沛，水量丰富,坝址多年平均流量2060m：7s,年水量649亿n?,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，具备修建高坝的自然条件。本次毕业设计是在给定备选方案III（即正常蓄水位为1082情况下,进行五强溪水库的兴利计算、防洪计算。在兴利计算中，主要包括对设计原始资料进行整理，绘制各类曲线；录入调试计算机程序；考虑三方面因素，确定水库死水位；计算保证出力；采用经验方法确定水电站必须容量;绘制水电站防破坏线，确定水库防洪限制水位；选择重复容量、计算多年平均电能以及确定水库有关参数等内容。在防洪计算中，利用水库调节计算程序求得本方案的防洪高水位、设计洪水位。校核洪水位及相应的最大下泄流量；根据计算公式求得坝顶高程。关键词：水库；兴利计算；防洪计算 1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649X10m3,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、常徳、汉寿三县及常徳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20000m7s,如遇1927、1931、1933、1935、1943、1949、1954、1969等年洪水重现，河道均不能完全承泄，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。 1.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35m7so1.3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、防洪为主要冃标的综合利用水库；2.水电站参加系统工作，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III正常蓄水位（m）1082.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；1.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;2.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安二20000n?/s。1.5设计内容1.水电站死水位选择及保证出力2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；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10m：7s,此部分流量不能用来发电；表1.2水库水位〜面积、库容曲线表高程(m)5060708090100110120130140面积(km2)07.24020.50339.49164.988111.184187.915297.288462,987647.004 容积10V0a2411.5924.5219.69218.49033.34657.34995.05815L578m7s.月09.17560.65172.13:mo703.961269.572183.433619.115770.97 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/s4&520453.0332057.5947066.02520049.035053.5336058.01030067.02720049.554554.0442059.01200068.02930050.079554.5504060.01370069.03160050.5112055.0572061.01560070.03380051.0149055.5645062.01750071.03600051.5190056.0720063.01930072.03830052.0235056.5795064.02120073.04030052.5282057.0970065.02320074.0434001.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35.0m：7s,此部分流量亦不能用来发电；2.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•加，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）III(108m)减少N(kw)0风滩E(亿kw.h)03.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水尾闾历年洪灾情况年份常德最大流量（代/s）洪灾情况192724800西水特大洪水，尾闾未见灾情记载193129700尾闾淹田100万亩，淹死3049人193330400桃源淹田11・4万亩，汉寿受灾11.5万人193529900尾闾淹田93万亩，淹死3430人193820600黔阳淹5万余亩，尾闾未见灾情记载194328600沅陵、桃源灾情较重，常徳、汉寿未见灾情记载194924700尾闾淹田71万亩，受灾35万人195424300尾闾淹H73万亩196927300尾闾淹田4.7万亩，受灾3.3万人197022900安江一带灾情严重，尾闾无灾197421700表1・6历年较大洪水所需拦洪量单位:10W年份193319311935194919691954197019741938拦洪量15.213.610.1待算6.56.22.311.380.311.五强溪水库入库设计洪水过程线（见附表二）;2.水库最大吹程15km,设计风速12km/s；3.方案泄洪建筑物参数见表1・7；表1.7洪建筑物参数表泄洪建筑物III(108m)孑L数12坝顶高程（山）94孑LU尺寸（宽x高）15X14中孔孑L数1底坎高程（m）82孑L口尺寸（宽X高）13X8 2兴利计算沅水五强溪水电站水库正常蓄水位108m。1.1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35m7s（5月扣除11.7m3/s,七、八月扣除35m7s,9月扣除22.3m7s）；船闸运行用水按每月10m：7s的流量扣除，从而得到新的年平均发电流量表（附表三）。1.2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：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V淤二V年XT=669X50=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Zi二76.20m；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不得小于Z2=82.00m; 1.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%O（1）任意假定最小发电流量q⑹，并相应下游ZT（0）o最小发电流量取q（0）=644m7s，查表得下游水位Z下（0）=49.70m。（2）极限削落深度山二（Z正一Z下⑹）X35%=（108-49.70）X35%=20.41m死水位：Z3二Z正一1%二108—20.41二87.59m（3）Z死（0）=max（Zi,Z2,Z3）=max（76.80,82.00,87.59）=87.59m；（4）根据Z畀长系列计算各年供水期调节流量q尸644.32n）7s,并满足丨q⑹一qP|=0.32m3/sV兴+V死,取也二V兴+V死)(3)由V均二(Vt+VV/2查水位库容曲线得到Z上；Ftl查坝址下游水位流量关系曲线得到Z下；(4)N二KqXZ上一Z下)(5)若|Nt-Np|; ①、Vt=Vt-i+[(Qt+Qt-i)/2—(qt+qt-i)/2]XAt；②、由也查q二f(v)曲线得相应下泄流量q⑴;③、若lq⑹一q⑴丨〈£，转下时段，否则假定q5q⑴重新进行计算。④、确定防洪高水位、设计洪水位及校核洪水位，确定相应库容。方案III水库调洪计算结果见表3.lo方案III水库调洪计算详细结果见附表。表3.1水库调洪计算成果表项目单位方案III正常蓄水位m108正常库容亿m330.13汛限水位m105.99汛限库容亿n?27.39死水位m87.59死库容亿m38.445防洪高水位m109.24防洪库容亿代4.827设计洪水位m118.84校核洪水位m122.66调洪库容亿n?3&980总库容亿m367.3793.2坝顶高程的确定坝顶高程计算公式如下：坝顶高程1二设计洪水+风浪高+安全超高1坝顶高程2二校核洪水+风浪高2+安全超高2坝顶高程-max{坝顶高程1,坝顶高程2}风浪高的计算公式； △h二0.0208V5/4D1/3式中V为风速，以m/s计，设计风速12m/s,校核洪水时风速乘以0.8；D为吹程，为15km计。安全超高由规范据坝质、坝型而规定(0.5〜l・0m)。设计洪水时取0.7m,校核洪水时取0.5mo经计算：△h设计二0.0208*12^15^I15m；Ah校核=0.0208*(12*0.8)5/4151/3=0.87m。则各方案坝顶高程为： 方案III：坝顶高程1=11&84+1.15+0.7=120.69m；坝顶高程2=122.66+0.87+0.5=124.03mo坝顶高程二max{坝顶高程1,坝顶高程2}=124.03m。五强溪水电站各项水利指标见表3.2O表3.2水利指标成果统计表序号项目单位指标方案III1正常高水位m1082设计洪水位m118.843校核洪水位m122.664死水位m87.595防洪限制水位m105.996防洪高水位m109.247总库容iov67.3798兴利库容10W21.6859防洪库容10W4.82710结合库容10m32.98611设计洪水最大泄流量m3/s44061.7912校核洪水最大泄流量m3/s53246.9813保证出力104kw27.8414工作容量104kw71.9515备用容量10"kw2016重复容量1O*kw28.1717重复容量年利用小时h250018径流利用系数19装机容量104kw120.1220多年平均发电量108kw.164.24 21库容系数0.03222调节系数 附表附表1正常蓄水位108m调节流量计算表（方案III）（单位:m3/s•月）年份供水期初供水期末供水期来水量兴利库容调节流量频率19518164922.5834.82959.5525195212232106.6834.82980.4721.8819538921895.6834.821365.213.13195410252381.8834.82643.3287.5195512231572.4834.82802.4165.6319569152186.9834.82604.3490.63195791131660.3834.82831.7156.25195811131407834.82747.2771.8819598274427.7834.82751.796&7519609152157.4834.8259&4496.88196171043199.7834.82100&6318.7519621331575.8834.82803.5462.5196391021399.8834.821117.319.38196412231611.2834.82815.3459.3819651332534.7834.821123.176.2519668163173.2834.8266884.38196712232433.7834.821089.5112.5196812343496.3834.821082.7815.6319691223200&6834.82947.8131.25197010142887.4834.82930.5537.5197110142136.7834.82742.887519727821079834.82956.9128.13197311352673.1834.82701.587&13197411241559834.82598.4593.75197512231673.3834.82836.0450197612231957.3834.82930.7134.38197712342505.7834.82835.1353.13197812342838.7834.8291&3840.63197910141849.2834.8267181.25198011242731.6834.82891.643.7519818164504831.82889.846.88 年份保证出力(kw)频率1951390895.531.251952412937.2251953568284.63.131954278408.887.51955337219.865.631956262809.590.631957345870.859.381958326163.371.881959321367.5751960260506.793.75196112628321.881962338899.862.51963431780.715.631964348135.656.2519654817266.251966301559.381.251967477472.89.381968468534.812.51969385386.537.5197038826734.381971326679.36&751972426669.31&751973303932.778.131974254277.496.88197535822353.131976383148.843.751977363590.9501978396516.12&131979297155.384.381980384149.540.63 1981379629.146.88 月份水库蓄水量（m3/s•月）方案III3331.444321.635374.016633.837988.948110091156.45101141.3711974.1312863.281689.532599.143321.63 节点入库流量下泄流量库蓄水量库蓄水位149804980168748.9108255305530168748.9108369006900168748.9108490909090168748.910851020010200168748.9108699809980168748.9108796109610168748.9108893209320168748.9108990609060168748.91081084508450168748.91081177607760168748.91081293809380168748.9108131320013200168748.9108141550015500168748.9108151640016400168748.9108161760017600168748.9108171900019000168748.9108182040020864.65168948.910&02192210020942.27169295.4108.07202350021317.94170965.310&27212450021864.24173374.2108.56222530022488.2176098108.89232450022988.12178259.8109.15242310023157.23178987.2109.24252110022937.08178040109.13261850022288.03175227.5108.79271640021299.49170883.7108.26281510015100168433.9107.96291490014900168433.9107.96301400014000168433.9107.96311290012900168433.9107.96321190011900168433.9107.96331100011000168433.9107.963499309930168433.9107.963588408840168433.9107.963688208820168433.9107.963775707570168433.9107.963874907490168433.9107.96 节点入库流量下泄流量库蓄水量库蓄水位11360013600168748.910821510015100168748.910831880018800168748.910842480021293.3417114&910&2952760022296.98175553.7108.8262760023398.96180305.8109.472720024242.06183885.2109.8382680021736.17186396.1110.0992620024979.38188038.4110.21102550025099.73188848.8110.27112490025113.621我将感到快慰OmytimecomestogetoffthetrainshallImissit?IthinkIwill.ltisasufferingwhenIpartwithmyfriends.Iwillbesorryforleavingmykidsgoingalone.Ifirmlyholdthatwhenwegettotheterminalswewillhaveanotherreunion.19.Whenmykidsgetonthetrainoflife，theyhaveonlylittleluggageintheirtravellingbags.HoweverjfIcanleavethebeautifulmemoryinthem,Iwillbehappy.20.Aftergettingoffthetrainoflife,Iwillbecontentifmyfellow passengerswill19.献给你，我生命列车上的同行者，祝您彖途:愉快！ remembermeandmissme.19.Toyou，thecompanionsonmytrainoflife.Mayyouhaveagoodjourney!'