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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 水資源規(guī)劃與利用</b></p><p> --------- 沅水五強(qiáng)溪水庫(kù)水利計(jì)算 </p><p> 姓 名: </p><p> 學(xué) 號(hào): </p><p> 專 業(yè):
2、 </p><p> 時(shí) 間: </p><p><b> 目 錄</b></p><p> 1 基本情況…………………………………………………………………3</p><p> 1.1 流域概況………………………………………………………………3</
3、p><p> 1.2 開(kāi)發(fā)任務(wù)………………………………………………………………3</p><p> 1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)………………………………………………………………4</p><p> 1.4 設(shè)計(jì)前提………………………………………………………………4</p><p> 1.5 設(shè)計(jì)內(nèi)容………………………………………………………………5&
4、lt;/p><p> 1.6 設(shè)計(jì)原始資料…………………………………………………………5</p><p> 2 興利計(jì)算………………………………………………………………10</p><p> 2.1 基本資料整理………………………………………………………10</p><p> 2.2 死水位的確定………………………………………………………
5、10</p><p> 2.3 保證出力計(jì)算………………………………………………………11</p><p> 2.4 水電站必需容量選擇………………………………………………12</p><p> 2.5 水電站調(diào)度圖繪制…………………………………………………14</p><p> 2.6 重復(fù)容量選擇與多年平均電能計(jì)算……………………
6、…………17</p><p> 3 防洪計(jì)算………………………………………………………………20</p><p> 3.1 水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算………………………………………………………20</p><p> 3.2 壩頂高程的確定……………………………………………………22</p><p> 附表…………………………………………………………
7、……………25</p><p> 附圖………………………………………………………………………32</p><p><b> 1 基本情況</b></p><p><b> 1.1 流域概況</b></p><p> 五強(qiáng)溪水電站位于湖南省沅陵縣境內(nèi),上離沅陵縣城73km,下距常德市130
8、km。壩址控制流域面積83800km2,占沅水總流域面積的93%,流域雨量充沛,水量豐富,壩址多年平均流量2060m3/s,年水量649×108m3,并有1925年以來(lái)的水文資料和核實(shí)的歷史洪水資料。壩址位于沅水干流最后一段峽谷出口處,巖性堅(jiān)硬,地形地質(zhì)條件良好。具備了修筑高壩的自然條件。</p><p> 在沅水規(guī)劃中,五強(qiáng)溪水電站為沅水干流最后第二個(gè)梯級(jí),上游接虎皮溪及酉水的風(fēng)灘(已建成)梯級(jí),是
9、一個(gè)以發(fā)電為主,兼有防洪、航運(yùn)效益的綜合利用水庫(kù),系湖南省最大的水電電源點(diǎn)。</p><p><b> 1.2 開(kāi)發(fā)任務(wù)</b></p><p> 五強(qiáng)溪水電站是以發(fā)電為主、兼有防洪、航運(yùn)和灌溉等效益的綜合利用工程。其開(kāi)發(fā)任務(wù)分述如下:</p><p><b> 1.發(fā)電</b></p><p&g
10、t; 五強(qiáng)溪水電站建成后投入華中電網(wǎng),主要供電范圍為湖南省。</p><p><b> 2.防洪</b></p><p> 沅水下游赤山以西的桃源、常德、漢壽三縣及常德市所屬平原河網(wǎng)地區(qū),統(tǒng)稱沅水尾閭。這個(gè)地區(qū)地勢(shì)低洼。全靠提防保護(hù),共保護(hù)人口106萬(wàn),農(nóng)水159萬(wàn)畝?,F(xiàn)有河道的泄洪能力20000m3/s,如遇1927、1931、1933、1935、1943、1
11、949、1954、1969等年洪水重現(xiàn),河道均不能完全承泄,防洪標(biāo)準(zhǔn)僅為5年一遇。五強(qiáng)溪水庫(kù)靠近沅水尾閭,控制全流域面積的93%,解決尾閭防洪問(wèn)題,是它的基本防洪任務(wù)。</p><p><b> 3.航運(yùn)</b></p><p> 五強(qiáng)溪水電站的航運(yùn)效益為改善水庫(kù)區(qū)和壩下游河道的通航條件。</p><p> 沅水是湘西的水上交通動(dòng)脈,其干
12、流全長(zhǎng)1550km,通航里程為640km,但航道險(xiǎn)灘很多。五強(qiáng)溪水庫(kù)修建以后,壩址以上,沅水以下河段成為常年深水區(qū),其險(xiǎn)灘都將淹沒(méi)。下游航道,確定五強(qiáng)溪航運(yùn)基荷按10萬(wàn)kw相應(yīng)流量考慮,枯水流量加大,上、下游航道均可改善。</p><p><b> 4.灌溉</b></p><p> 每年自5月下旬至9月下旬為灌溉季節(jié),在該季節(jié)自水庫(kù)上游直接引走的灌溉流量平均為3
13、5m3/s。</p><p><b> 1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p> 本次設(shè)計(jì)任務(wù)是對(duì)五強(qiáng)溪水電站的諸方案(即正常蓄水位)已給的情況下,進(jìn)行水庫(kù)的興利與防洪計(jì)算,確定各方案水利設(shè)備的參數(shù),水庫(kù)的調(diào)節(jié)操作方式及計(jì)算水利指標(biāo),并通過(guò)經(jīng)濟(jì)分析,比較方案之優(yōu)劣。</p><p><b> 1.4 設(shè)計(jì)前提</b>
14、;</p><p> 1.本水利樞紐是以發(fā)電、防洪為主要目標(biāo)的綜合利用水庫(kù);</p><p> 2.水電站參加系統(tǒng)工作,發(fā)電設(shè)計(jì)保證率P=87.5%(按年份計(jì));</p><p> 3.水電站的備選方案(正常蓄水位)見(jiàn)表1.1;</p><p> 表1.1 備選方案正常蓄水位表</p><
15、;p> 4.本水利樞紐根據(jù)國(guó)家規(guī)定屬一級(jí),以千年一遇洪水為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),萬(wàn)年一遇洪水為校核標(biāo)準(zhǔn),電站使用年限為50年計(jì);</p><p> 5.水庫(kù)庫(kù)區(qū)蒸發(fā)滲漏等水量損失不大,故在初步設(shè)計(jì)階段暫時(shí)不考慮;</p><p> 6.水庫(kù)下游有防洪要求,設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為二十年一遇洪水,安全泄洪流量q安=20000m3/s。</p><p><b> 1.5
16、設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p> 1.水電站死水位選擇及保證出力NP計(jì)算;</p><p> 2.水電站裝機(jī)容量選擇;</p><p> 3.繪制水電站調(diào)度圖的防破壞線,加大出力輔助線,確定汛期限制水位;</p><p> 4.求重復(fù)容量,計(jì)算水電站多年平均電能;</p><p> 5.進(jìn)行防洪
17、計(jì)算,確定各種防洪特征水位及壩頂高程;</p><p><b> 6.求水利指標(biāo);</b></p><p> 7.經(jīng)濟(jì)計(jì)算,比較方案優(yōu)劣。</p><p> 1.6 設(shè)計(jì)原始資料</p><p> 1.壩址以上流域面積F=83800km2;</p><p> 2.壩址斷面歷年月平均流量資
18、料(見(jiàn)附表一);</p><p> 3.水庫(kù)水位~面積、庫(kù)容曲線見(jiàn)表1.2;</p><p> 4.壩址下游水位流量關(guān)系曲線見(jiàn)表1.3;</p><p> 5.為改善下游通航條件,確定五強(qiáng)溪航運(yùn)基荷按10kw計(jì);</p><p> 6.船閘操作需要耗用10m3/s,此部分流量不能用來(lái)發(fā)電;</p><p>
19、表1.2 水庫(kù)水位~面積、庫(kù)容曲線表 </p><p> 表1.3 壩址下游水位流量關(guān)系曲線表</p><p> 7.每年5月下旬至9月下旬為灌溉季節(jié),在該季節(jié)自水庫(kù)上游直接引走的灌溉流量平均為35.0m3/s,此部分流量亦不能用來(lái)發(fā)電;</p><p> 8.在沅水規(guī)劃中,五強(qiáng)溪水電站上游將干流的虎皮溪及酉水的
20、風(fēng)灘(已建成)梯級(jí),其尾水水位124m及114.2m,各正常蓄水位方案對(duì)上游風(fēng)灘的影響見(jiàn)表1.4;</p><p> 表1.4 各正常蓄水位方案對(duì)上游風(fēng)灘的影響</p><p> 9.沅水尾閭洪災(zāi)情況、洞庭湖分分蓄洪提防基本情況見(jiàn)表1.5、1.6;</p><p> 表1.5 沅水尾閭歷年洪災(zāi)情況</
21、p><p> 表1.6 歷年較大洪水所需攔洪量 單位:108m3</p><p> 10.五強(qiáng)溪水庫(kù)入庫(kù)設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線(見(jiàn)附表二);</p><p> 11.水庫(kù)最大吹程15km,設(shè)計(jì)風(fēng)速12km/s;</p><p> 12.各方案泄洪建筑物參數(shù)見(jiàn)表1.7;</p><p&
22、gt; 表1.7 各方案泄洪建筑物參數(shù)表</p><p><b> 2 興利計(jì)算</b></p><p> 沅水五強(qiáng)溪水電站水庫(kù)正常蓄水位共有120m、115m、108m、100m四個(gè)方案,本次設(shè)計(jì)將對(duì)這四個(gè)方案進(jìn)行比較,并選定最優(yōu)方案。</p><p> 2.1 基本資料整理</p><
23、;p> 設(shè)計(jì)原始資料給定的流量是壩址斷面歷年平均流量,考慮工程實(shí)際,現(xiàn)對(duì)其平均流量(附表一)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理:扣除灌溉和船閘用水。灌溉用水按5月下旬至9月下旬的灌溉季節(jié)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); 船閘運(yùn)行用水/按每月10 m3/s的流量扣除,從而得到新的年平均發(fā)電流量表(附表三)。</p><p> 2.2 死水位的確定<
24、;/p><p> 死水位影響因素比較復(fù)雜,需考慮保證水庫(kù)灌溉要求、滿足泥沙淤積要求、保證水電站最低水頭要求以及航運(yùn)、養(yǎng)殖等其它要求。本次設(shè)計(jì)對(duì)死水位的確定采用簡(jiǎn)化處理的辦法,主要考慮水庫(kù)的使用壽命及泥沙淤積;灌溉、航運(yùn)、養(yǎng)殖及旅游等綜合利用要求;水輪機(jī)最小水頭的限制三個(gè)因素。各方案分述如下:</p><p> 2.2.1 正常蓄水位120m方案(方案一)</p><p&
25、gt; 1.水庫(kù)的使用壽命及泥沙淤積</p><p> 使用壽命T按50年計(jì),年淤積量V年為669萬(wàn)m3</p><p> V淤=V年×T =669×50=33450萬(wàn)m3</p><p> 查庫(kù)容~水位曲線表,確定水庫(kù)在使用年限內(nèi)滿足防淤要求的死水位Z1=76.20m;</p><p> 2.灌溉、航運(yùn)、養(yǎng)殖及
26、旅游等綜合利用要求,水庫(kù)削落的最低水位不得小于Z2=82.00m;</p><p> 3.水輪機(jī)最小水頭的限制,水庫(kù)削落深度不大于水電站最大水頭的35%。</p><p> ?。?)任意假定最小發(fā)電流量q(0),并相應(yīng)下游Z下(0)。</p><p> 最小發(fā)電流量取q(0)=800 m3/s,查表得下游水位Z下(0)=50.05m。</p>&l
27、t;p><b> 極限削落深度</b></p><p> hm=(Z正-Z下(0))×35%=(120-50.05) ×35%=24.48m</p><p> 死水位:Z3=Z正-h(huán)m=120-24.48=95.52m</p><p> ?。?)Z死(0)=max(Z1,Z2,Z3)=max(76.80,82.0
28、0,95.52)=95.52m;</p><p> ?。?)根據(jù)Z3(0)長(zhǎng)系列計(jì)算各年供水期調(diào)節(jié)流量qp=799.28 m3/s,并滿足| q(0)- qp|=0.72 m3/s<ε=1m3/s,則Z死=Z死(0)=95.52m。即死水位為95.52m,相應(yīng)死庫(kù)容14.002億m3。</p><p> 2.2.2 正常蓄水位115m方案(方案二)</p><p>
29、; 1.水庫(kù)的使用壽命及泥沙淤積</p><p> 水庫(kù)在使用年限內(nèi)滿足防淤要求的死水位Z1=76.20m;</p><p> 2.灌溉、航運(yùn)、養(yǎng)殖及旅游等綜合利用要求,水庫(kù)削落的最低水位不得小于Z2=82.00m;</p><p> 3.水輪機(jī)最小水頭的限制,水庫(kù)削落深度不大于水電站最大水頭的35%。</p><p> (1)任意
30、假定最小發(fā)電流量q(0),并相應(yīng)下游Z下(0)。</p><p> 最小發(fā)電流量取q(0)=733 m3/s,查表得下游水位Z下(0)=49.88m。</p><p><b> 極限削落深度</b></p><p> hm=(Z正-Z下(0))×35%=(115-49.88) ×35%=22.79m</p>
31、<p> 死水位:Z3=Z正-h(huán)m=115-22.79=92.21m</p><p> ?。?)Z死(0)=max(Z1,Z2,Z3)=max(76.80,82.00,92.21)=92.21m;</p><p> ?。?)根據(jù)Z3(0)長(zhǎng)系列計(jì)算各年供水期調(diào)節(jié)流量qp=733.08 m3/s,并滿足| q(0)- qp|=0.08 m3/s<ε=1m3/s,則Z死=Z死(
32、0)=92.21m。即死水位為92.21m,相應(yīng)死庫(kù)容11.353億m3。</p><p> 2.2.3 正常蓄水位108m方案(方案三)</p><p> 1.水庫(kù)的使用壽命及泥沙淤積</p><p> 水庫(kù)在使用年限內(nèi)滿足防淤要求的死水位Z1=76.20m;</p><p> 2.灌溉、航運(yùn)、養(yǎng)殖及旅游等綜合利用要求,水庫(kù)削落的最
33、低水位不得小于Z2=82.00m;</p><p> 3.水輪機(jī)最小水頭的限制,水庫(kù)削落深度不大于水電站最大水頭的35%。</p><p> ?。?)任意假定最小發(fā)電流量q(0),并相應(yīng)下游Z下(0)。</p><p> 最小發(fā)電流量取q(0)=644m3/s,查表得下游水位Z下(0)=49.70m。</p><p><b>
34、 極限削落深度</b></p><p> hm=(Z正-Z下(0))×35%=(108-49.70) ×35%=20.41m</p><p> 死水位:Z3=Z正-h(huán)m=108-20.41=87.59m</p><p> ?。?)Z死(0)=max(Z1,Z2,Z3)=max(76.80,82.00,87.59)=87.59m;&
35、lt;/p><p> ?。?)根據(jù)Z3(0)長(zhǎng)系列計(jì)算各年供水期調(diào)節(jié)流量qp=644.32 m3/s,并滿足| q(0)- qp|=0.32 m3/s<ε=1m3/s,則Z死=Z死(0)=87.59m。即死水位為87.59m,相應(yīng)死庫(kù)容8.346億m3。</p><p> 2.2.4 正常蓄水位100m方案(方案四)</p><p> 1.水庫(kù)的使用壽命及泥沙淤積&
36、lt;/p><p> 水庫(kù)在使用年限內(nèi)滿足防淤要求的死水位Z1=76.20m;</p><p> 2.灌溉、航運(yùn)、養(yǎng)殖及旅游等綜合利用要求,水庫(kù)削落的最低水位不得小于Z2=82.00m;</p><p> 3.水輪機(jī)最小水頭的限制,水庫(kù)削落深度不大于水電站最大水頭的35%。</p><p> (1)任意假定最小發(fā)電流量q(0),并相應(yīng)下游
37、Z下(0)。</p><p> 最小發(fā)電流量取q(0)=568m3/s,查表得下游水位Z下(0)=49.55m。</p><p><b> 極限削落深度</b></p><p> hm=(Z正-Z下(0))×35%=(100-49.55) ×35%=17.66m</p><p> 死水位:Z3
38、=Z正-h(huán)m=100-17.66=82.34m</p><p> ?。?)Z死(0)=max(Z1,Z2,Z3)=max(76.80,82.00,82.34)=82.34m;</p><p> ?。?)根據(jù)Z3(0)長(zhǎng)系列計(jì)算各年供水期調(diào)節(jié)流量qp=567.79 m3/s,并滿足| q(0)- qp|=0.21 m3/s<ε=1m3/s,則Z死=Z死(0)=82.34m。即死水位為82.3
39、4m,相應(yīng)死庫(kù)容5.55億m3。</p><p> 2.3 保證出力計(jì)算</p><p> 本次設(shè)計(jì)要求長(zhǎng)系列等出力操作;用試算法逐年求解以下方程組:</p><p> Vt-I,Vt——t時(shí)段初、末水庫(kù)蓄水量;</p><p> Qt——t時(shí)段平均入庫(kù)流量(新系列);</p><p> qt —— t時(shí)段平
40、均發(fā)電流量;</p><p> Ht ——t時(shí)段平均水頭;</p><p> Vt——供水期末水庫(kù)蓄水量。</p><p> 2.3.1 計(jì)算方法</p><p> 對(duì)某一特定年份求解步驟如下:</p><p> 1.設(shè) Np=N(0)</p><p> (1)設(shè)qt=q(0) (
41、qt為t時(shí)段發(fā)電流量);</p><p> ?。?)Vt=Vt-1+(Qt-qt)Δt (當(dāng)Vt>V興+V死,取Vt=V興+V死)</p><p> (3)由 V均=(Vt+Vt-1)/2查水位庫(kù)容曲線得到Z上;</p><p> 由qt查壩址下游水位流量關(guān)系曲線得到Z下;</p><p> ?。?)Nt=Kqt(Z上-Z下)</
42、p><p> ?。?)若|Nt-Np|<ε1,轉(zhuǎn)下時(shí)段;否則</p><p> qt=q(0)+(tNp-Nt)/[K(Z上-Z下)],轉(zhuǎn)(2)步驟計(jì)算。</p><p> 2.求年最小水庫(kù)蓄水量Ve;</p><p> 3.若|Ve-V死|<ε2,轉(zhuǎn)下一年;否則</p><p> Np=N(0)+K[(Z正+Z死
43、)/2-Z下](Z死-Ve)/T供轉(zhuǎn)(1)步驟計(jì)算。</p><p> 求出各年的供水期平均出力后,據(jù)設(shè)計(jì)保證率可求出Np。</p><p> 2.3.2 計(jì)算結(jié)果</p><p> 本次設(shè)計(jì)采用程序計(jì)算,各方案具體參數(shù)及結(jié)果如下:</p><p> 1.方案一:正常庫(kù)容57.349億m3,死庫(kù)容14.002億m3,興利庫(kù)容43.3
44、47億m3。設(shè)計(jì)保證出力Np=41.33萬(wàn)kw。</p><p> 2.方案二:正常庫(kù)容43.357億m3,死庫(kù)容11.353億m3,興利庫(kù)容32.004億m3。設(shè)計(jì)保證出力Np=35.34萬(wàn)kw。</p><p> 3.方案三:正常庫(kù)容29.424億m3,死庫(kù)容8.346億m3,興利庫(kù)容21.078億m3。設(shè)計(jì)保證出力Np=27.84萬(wàn)kw。</p><p>
45、 4.方案四:正常庫(kù)容18.490億m3,死庫(kù)容5.55億m3,興利庫(kù)容12.94億m3。設(shè)計(jì)保證出力Np=21.46萬(wàn)kw。</p><p> 2.4 水電站必需容量選擇</p><p> 必需容量包括工作容量與備用容量?jī)刹糠帧?lt;/p><p> 2.4.1 工作容量計(jì)算</p><p> 本設(shè)計(jì)缺少電力平衡的資料,采用經(jīng)驗(yàn)方法確
46、定工作容量如下(按方案一計(jì)算):</p><p> 1.保證出力中部分擔(dān)任航運(yùn)基荷:</p><p> N工基=10 (萬(wàn)kw)</p><p> 2.N峰為擔(dān)任峰荷工作容量</p><p> N峰= Np- N工基=41.33-10=31.33 (萬(wàn)kw)</p><p> 3.按以下關(guān)系確定峰荷工作容量&
47、lt;/p><p> N工峰= 3.08N峰+7=103.50 (萬(wàn)kw)</p><p><b> 4.水電站工作容量</b></p><p> N工= N工峰+N工基=103.50+10=113.50 (萬(wàn)kw)</p><p> 2.4.2 備用容量計(jì)算</p><p> 本設(shè)計(jì)電站擔(dān)
48、任系統(tǒng)負(fù)荷用及事故備用容量,各方案取值見(jiàn)表2.1。</p><p> 表2.1 各方案?jìng)溆萌萘勘?lt;/p><p> 2.4.3 電站必需工作容量</p><p> 經(jīng)計(jì)算,沅水五強(qiáng)溪水電站各方案必需工作容量見(jiàn)表2.2。</p><p> 表2.2 各方案必需工作容量表
49、</p><p> 2.5 水電站調(diào)度圖繪制</p><p> 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求從興利要求出發(fā)對(duì)水電站調(diào)度要求作兩條線,一條是基本調(diào)度線——防破壞線;一條是加大出力輔助線。</p><p> 2.5.1 防破壞線</p><p> 防破壞線按下列步驟計(jì)算確定。</p><p> 1.擇設(shè)計(jì)保證率范圍內(nèi)的徑流系
50、列(新系列)資料。(從原始系統(tǒng)中剔除來(lái)水小于設(shè)計(jì)枯水年的年份)</p><p> 2.年從供水期水期末開(kāi)始,按Np等出力逆時(shí)序操作,求得各年遲蓄方案水庫(kù)蓄水量過(guò)程線。具體求解方程組:</p><p><b> 式中符號(hào)意義同前。</b></p><p> 其具體求解流程如下:</p><p> ?。?)設(shè)qt=q(
51、0);</p><p> ?。?)Vt-1=Vt-(Qt-qt)Δt (Vt起始值為V死) (當(dāng)Vt-1<V死,取Vt-1=V死);</p><p> V均=(Vt+Vt-1)/2查水庫(kù)水位庫(kù)容曲線得到Z下;</p><p> ?。?)Nt=Kqt(Z上-Z下);</p><p> ?。?)若|Nt-Np| <ε,轉(zhuǎn)前時(shí)段,否則</
52、p><p> qt=q(0)+(Np-Nt)/〔K(Z上-Z下)〕,轉(zhuǎn)(2)步驟</p><p> 3.將各年遲蓄方案水庫(kù)蓄水量過(guò)程線點(diǎn)在一張圖,并取其外包線,即為防破壞線。</p><p> 此外包線,實(shí)際上是各條蓄水量過(guò)程線的同時(shí)縱坐標(biāo)最大值,在具體操作時(shí),可在計(jì)算機(jī)算完第(2)步后,直接給出外包線各點(diǎn)坐標(biāo),當(dāng)然最后采用值,還應(yīng)輸出結(jié)果作適當(dāng)分析修正,使防破壞
53、線更可靠。</p><p> 經(jīng)采用程序計(jì)算,各方案防破壞線的結(jié)果見(jiàn)表2.3。</p><p> 表2.3 各方案防破壞線計(jì)算結(jié)果表</p><p> 2.5.2 防洪限制水位確定</p><p> 防洪限制水位是體現(xiàn)防洪與興利相互結(jié)合的重要參數(shù)。選擇恰當(dāng),可在不影響興利可靠性前提下,降低大壩高度,節(jié)省投資。
54、本設(shè)計(jì)以獲得最大結(jié)合庫(kù)容為原則選擇。根據(jù)五強(qiáng)溪水電站洪水資料分析,該庫(kù)洪水最遲發(fā)生在7月底,8月初:故防洪限制水位取值為7月底,8月初防洪線上的坐標(biāo)值。</p><p> 經(jīng)計(jì)算并查水庫(kù)水位庫(kù)容曲線,各方案防洪限制水位和相應(yīng)庫(kù)容分別為:</p><p> 方案一:防洪限制水位為120.00m,庫(kù)容為57.349億m3;</p><p> 方案二:防洪限制水位為
55、115.00m,庫(kù)容為43.67億m3;</p><p> 方案三:防洪限制水位為105.99m,庫(kù)容為26.49億m3;</p><p> 方案四:防洪限制水位為95.67m,庫(kù)容為14.02億m3。</p><p> 防洪限制水位作為調(diào)洪演算的起調(diào)水位,并據(jù)此可求出結(jié)合庫(kù)容。</p><p> 2.5.3 加大出力輔助線的繪制&l
56、t;/p><p> 在防破壞圖中,在汛期防洪限制水位與破壞線間,為加大出力區(qū),但加大出力范圍較大,為減少操作的任意性,在該區(qū)中增加三條輔助線,采用簡(jiǎn)化的方法確定該組輔助線。具體如下:</p><p> Zit=Z死+(Z防限- Z死)×i/4</p><p> 式中:Zit為第i條加大出力線t時(shí)刻的坐標(biāo)。</p><p> 經(jīng)計(jì)
57、算各方案結(jié)果見(jiàn)表2.4。</p><p> 表2.4 各方案加大出力輔助線參數(shù)表</p><p> 由表2.4繪出加大出力輔助線。</p><p> 三條輔助線將加大出力值計(jì)算公式如下:</p><p> Ni=Np+(Ny-Np)÷4×i</p><p> 各方
58、案計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2.5。</p><p> 表2.5 各方案加大出值計(jì)算表</p><p> 2.6 重復(fù)容量選擇與多年平均電能計(jì)算</p><p> 2.6.1 重復(fù)容量選擇</p><p> 水電站在洪水期往往會(huì)產(chǎn)生大量棄水,為了利用棄水增發(fā)季節(jié)性電能,節(jié)省火電站的燃料消耗,增加一部分裝機(jī)容量,由于它不能替
59、代火電站的工作容量,因而稱它為重復(fù)容量。</p><p> 本次設(shè)計(jì)N重采用經(jīng)濟(jì)利用小時(shí)數(shù)h經(jīng)濟(jì)=2500h。補(bǔ)充千瓦利用小時(shí)數(shù)計(jì)算是確定重復(fù)容量的關(guān)鍵,但其核心是計(jì)算不同重復(fù)容量的多年平均電能,多年平均電能的計(jì)算與調(diào)度圖或調(diào)度規(guī)劃有關(guān),本次設(shè)計(jì)調(diào)度按以下規(guī)則操作:</p><p> 1.當(dāng)時(shí)段初水位位于防破壞線內(nèi)時(shí),時(shí)段出力Nt=Np。</p><p> 2
60、.汛期時(shí)段初水位位于加大出力區(qū)時(shí),按加大出力線工作,即Nt=Ni。</p><p> 3.段初水位在防破壞線以上時(shí),使時(shí)段水位盡可能向防破壞線上靠,同時(shí)要考慮裝機(jī)容量的限制。</p><p> 4.當(dāng)滿裝機(jī)發(fā)電,且水位超過(guò)Z防限或Z正時(shí),才允許棄水。</p><p> 現(xiàn)以方案一計(jì)算重復(fù)容量的選擇及多年平均電能計(jì)算。假設(shè)重復(fù)容量N重等于0、5、10、15、20
61、萬(wàn)kw時(shí),分別計(jì)算新系列多年平均發(fā)電量E及重復(fù)容量年利用小時(shí)數(shù)h,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2.6。因重復(fù)容量年利用小時(shí)數(shù)h均小于h經(jīng)濟(jì)=2500h,故方案一重復(fù)容量為0。</p><p> 表2.6 重復(fù)容量計(jì)算表(方案一)</p><p> 其余三個(gè)方案的多年平均發(fā)電量E及重復(fù)容量年利用小時(shí)數(shù)h計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2.7~表2.9。</p><p>
62、; 從表2.9可以看出,方案四的重復(fù)容量年利用小時(shí)數(shù)h均小于h經(jīng)濟(jì)=2500h,故方案四重復(fù)容量為0。</p><p> 根據(jù)表2.7和表2.8中計(jì)算結(jié)果,點(diǎn)繪N重~h利曲線,再根據(jù)h經(jīng)濟(jì)=2500h確定方案二N重=6萬(wàn)kw;方案三N重=28.17萬(wàn)kw。</p><p> 表2.7 重復(fù)容量計(jì)算表(方案二)</p><p>
63、 表2.8 重復(fù)容量計(jì)算表(方案三)</p><p> 表2.9 重復(fù)容量計(jì)算表(方案四)</p><p> 2.6.2 裝機(jī)容量的確定</p><p> 裝機(jī)容量由必須容量和重復(fù)容量確定,但由于回水對(duì)上游風(fēng)灘電站的影響,應(yīng)在方案一和方案二中扣除風(fēng)灘電站的多年平均減少電能。</p>
64、<p> 各方案的裝機(jī)容量分別為:</p><p> 方案一:Ny=N必+N重=143.50+0=143.50萬(wàn)kw;</p><p> 方案二:Ny=N必+N重=120.05+6=126.05萬(wàn)kw;</p><p> 方案三:Ny=N必+N重=91.95+28.17=120.12萬(wàn)kw;</p><p> 方案四:Ny
65、=N必+N重=67.30+0=67.30萬(wàn)kw。</p><p> 2.6.3 多年平均電能計(jì)算</p><p> 利用上述計(jì)算結(jié)果點(diǎn)繪Ny(Ny=N必+N重)~E的關(guān)系圖,查得各方案多年平均發(fā)電量。</p><p> 方案一:E=75.24-0.228=75.012億kw.h;</p><p> 方案二:E=70.62-0=70.6
66、2億kw.h;</p><p> 方案三:E=68.29億kw.h;</p><p> 方案四:E=34.37億kw.h;</p><p><b> 3 防洪計(jì)算</b></p><p> 3.1 水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算</p><p> 五強(qiáng)溪水庫(kù)工程等別為一等,按P=0.1%洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、P=
67、0.01%洪水標(biāo)準(zhǔn)校核。水庫(kù)下游防洪標(biāo)準(zhǔn)為P=5%,安全泄洪量q安=20000m3/s。本次設(shè)計(jì)防洪計(jì)算的任務(wù)包括上述三種洪水標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)洪計(jì)算。</p><p> 利用五強(qiáng)溪水庫(kù)入庫(kù)典型洪水,調(diào)洪計(jì)算采用多級(jí)調(diào)節(jié)方法,具體的調(diào)洪規(guī)則如下:</p><p> 1.起調(diào)水位為汛前限制水位。</p><p> 2.當(dāng)水庫(kù)洪水流量小于汛前限制水位相應(yīng)的下泄能力,且小于安
68、全泄量時(shí),控制閘門(mén),讓泄流量等于來(lái)水量水庫(kù)水位維持在汛期水位不變。</p><p> 3.當(dāng)水庫(kù)入流量超過(guò)汛前限制水位相應(yīng)的下泄能力,而小于下游安全泄量時(shí),打開(kāi)閘門(mén)自由泄流,水庫(kù)水位上升,下泄量隨之增大。</p><p> 4.當(dāng)自由泄流量超過(guò)安全泄量時(shí),控制qt=q安,直至調(diào)節(jié)計(jì)算結(jié)束,所得最高水位為防洪高水位。</p><p> 5.當(dāng)水庫(kù)水位不及防洪高水
69、位時(shí),控制qt=q安,當(dāng)水庫(kù)水位升高至防洪高水位時(shí),閘門(mén)全開(kāi),自由泄流,得調(diào)洪后的最高水位。</p><p> 溢洪設(shè)備的選擇本身是一個(gè)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題,它是權(quán)衡上下游洪災(zāi)損失的重要參數(shù),而且泄洪設(shè)備還受材料最大應(yīng)力強(qiáng)度及閘門(mén)結(jié)構(gòu)限制、下游巖基狀況及消能設(shè)備情況的影響。</p><p> 自由泄流時(shí)采用公式:Q=1.77nBH3/2;</p><p> 孔口出流是采用
70、公式:Q=nωμ (2gH)1/2;</p><p> μ=0.99-0.53a/H</p><p> 對(duì)于千年一遇洪水調(diào)節(jié)計(jì)算得設(shè)計(jì)洪水水位及相應(yīng)最大下泄流量,對(duì)萬(wàn)年一遇洪水進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算得校核水位及相應(yīng)最大下泄流量,并根據(jù)求得的校核洪水位,確定總庫(kù)容。</p><p> 在調(diào)洪計(jì)算過(guò)程中,對(duì)閘門(mén)控制泄流情形,利用水量平衡方程式推求求得,但對(duì)于自由泄流情形則需
71、求解隱式方程組。</p><p> Vt=Vt-1+[(Qt+Qt-1)/2-(qt+qt-1)/2]×Δt</p><p><b> q=f(v)</b></p><p> 本次設(shè)計(jì)按如下步驟試算求解:</p><p> ?、?、假定qt=q(0);</p><p> ②、Vt=
72、Vt-1+[(Qt+Qt-1)/2-(qt+qt-1)/2]×Δt;</p><p> ?、?、由Vt查q=f(v) 曲線得相應(yīng)下泄流量q(1) ;</p><p> ?、?、若|q(0)-q(1)| <ε,轉(zhuǎn)下時(shí)段,否則假定q(0)=q(1)重新進(jìn)行計(jì)算。</p><p> ?、?、確定防洪高水位、設(shè)計(jì)洪水位及校核洪水位,確定相應(yīng)庫(kù)容。</p>
73、;<p> 各方案水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.1。</p><p> 各方案水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算詳細(xì)結(jié)果見(jiàn)附表。</p><p> 表3.1 水庫(kù)各方案調(diào)洪計(jì)算成果表</p><p> 3.2 壩頂高程的確定</p><p> 壩頂高程計(jì)算公式如下:</p><p> 壩頂高程1
74、=設(shè)計(jì)洪水+風(fēng)浪高+安全超高1</p><p> 壩頂高程2=校核洪水+風(fēng)浪高2+安全超高2</p><p> 壩頂高程=max{壩頂高程1,壩頂高程2}</p><p><b> 風(fēng)浪高的計(jì)算公式;</b></p><p> Δh=0.0208V5/4D1/3</p><p> 式中V
75、為風(fēng)速,以m/s計(jì),設(shè)計(jì)風(fēng)速12m/s,校核洪水時(shí)風(fēng)速乘以0.8;D為吹程,為15km計(jì)。安全超高由規(guī)范據(jù)壩質(zhì)、壩型而規(guī)定(0.5~1.0m)。設(shè)計(jì)洪水時(shí)取0.7m,校核洪水時(shí)取0.5m。</p><p> 經(jīng)計(jì)算:Δh設(shè)計(jì)=1.15m;Δh校核=0.87m。則各方案壩頂高程為:</p><p> 方案一:壩頂高程1=133.59m;壩頂高程2=136.66m。壩頂高程=max{壩頂高
76、程1,壩頂高程2}=136.66m。</p><p> 方案二:壩頂高程1=126.26m;壩頂高程2=129.74m。壩頂高程=max{壩頂高程1,壩頂高程2}=129.74m。</p><p> 方案三:壩頂高程1=120.66m;壩頂高程2=123.88m。壩頂高程=max{壩頂高程1,壩頂高程2}=123.88m。</p><p> 方案四:壩頂高程1
77、=111.26m;壩頂高程2=114.15m。壩頂高程=max{壩頂高程1,壩頂高程2}=114.15m。</p><p> 五強(qiáng)溪水電站各項(xiàng)水利指標(biāo)見(jiàn)表3.2。</p><p> 表3.2 水利指標(biāo)成果統(tǒng)計(jì)表</p><p><b> 附表1~附表24</b></p><p> 附
78、表1 壩址斷面歷年月平均流量表</p><p> 附表2 五強(qiáng)溪水庫(kù)入庫(kù)洪水1970年洪水典型《合成流量法》</p><p> 附表3 壩址斷面扣除灌溉與船閘用水后歷年月平均流量表</p><p> 附表12 防破壞線計(jì)算成
79、果表</p><p><b> 附表19</b></p><p><b> 附表20</b></p><p><b> 附表21</b></p><p><b> 附表22</b></p><p><b> 附表
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