祗血兴I《水利水能规划》课程设计学生姓名：___________________________学号：_______________________________专业班级：____________________________指导教师：___________________________年月曰目录1.概述一、工程特性表 (3)二、流域自然地理状况（包括社会经济概况 (5)三、工程概况 (6)2. 设计过程及设计成果一、设计年径流 (7)二、设计洪水 (10)三、正常蓄水位选择 (15)四、死水位选择 (15)五、水能设计 (18)（1）保证出力、保证电能计算（2）装机容量选择与多年平均发电量计算六、设计洪水位、校核洪水位确定 (26)3•报告总结 (29)水位、校核洪水位确、工程特性表、河流特性、水库特性三、电站特性二•流域自然地理状况（包括社会经济概况）自然地理状况：闽江流域形状呈扇形，支流与干流多直交成方格状水系。

水量丰富，年径流量621亿立方米，水力蕴藏量632万瓩。

南平以下是重要的水运通道，马尾是福州的内河港。

闽江支流众多，水量丰富，多年平均径流量为1980立方米/秒，流域面积在中国主要河流中居第十二位，年平均径流量居全国第七位。

流域面积比闽江大11倍多的黄河，水量只及闽江的92%。

闽江上游有三支：北源建溪，中源富屯溪，正源沙溪。

三大溪流蜿蜒于武夷山和戴云山两大山脉之间，最后在南平附近相会始称闽江，以下又分为中游剑溪尤溪段和下游水口闽江段。

上游水系发达，流域面积占整个闽江流域的70%，水量占整个闽江水量的75%。

支流南平以上：沙溪、富屯溪、崇阳溪、南浦溪、松溪、建溪。

南平以下：尤溪、古田溪、梅溪、大樟溪。

中、上游滩多水急，水力资源丰富，理论蕴藏量641.8万千瓦，占全省河流水力资源理论蕴藏量的60%。

可开发水力装机容量约468万千瓦。

目前闽江流域已建成大中型水电站23个，装机容量达316万千瓦。

社会经济概况：闽江是我省最长的河流，闽江流域历史悠久，文化繁荣，经济发达，是我省重要的经济区之一。

但是，闽江流域的环境污染和生态破坏正日益加剧，已经威胁到流域人民生活条件和身体健康，影响流域改革开放的形象和流域经济的持续发展。

闽江流域拥有全省一半的国土，三分之一的人口，五分之二的经济总量和大量的资源。

闽江流域的经济和社会发展，对全省经济和社会发展有决定性影响。

闽江流域自然资源丰富。

森林蓄积量2.86亿立方米，占全省的66.5%。

毛竹蓄积量5.9亿根，约占全省毛竹总积蓄量8.40亿根的3/4。

主要矿产有煤、铁、石灰石、硫铁矿、重晶石及钨、铌、钽等有色、稀有金属。

闽江水系可供发电的装机容量468万千瓦，已开发的有古田溪水电站、沙溪口水电站和水口水电站，后者装机容量为140万千瓦。

闽江系山区型河流，航道滩多流急，航槽窄，弯曲半径小，航运能力较低。

闽江上游及主要支流只能通行小型机帆船。

南平至水口通60吨客货轮，莪洋至马尾通300吨顶推船队，马尾以下通6000吨海轮。

三、工程概况1. 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。

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。

水口水电站位于闽清县上游14km处，坝址上游距南平市94km，下游距福州市84km。

2 •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19.6°C,极端最高气温40.3°C，极端最低气温-5.0°C。

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。

3．地形与地质①地形坝址两岸地形基本对称，山体雄厚。

常水位河面宽约380m。

左岸岸坡20°,右岸岸坡在70m高程以下为30°，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5~10m,最深达29m。

库区为狭长河道型库区。

②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。

4．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X高）为：15X 22m,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X高）为：5X8m发电厂房位于坝后河床，为坝后式地面厂房，主厂房尺寸（长X 宽）304.2X 34.5。

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X宽X水深）135X 12X 3m，升船机承船箱尺寸（长X宽X水深）124X 12X2.5m。

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。

二.设计过程及设计成果1.设计年径流根据实测年径流资料，用同倍比法推求设计丰水年和设计中水年，用同频率法推求设计枯水年。

设计保证率P=90%。

步骤：对年平均流量系列和枯水期平均流量系列（10~3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设计年径流及枯水期平均流量频率分析后可得年平均径流分析].左… .......... .:庐亠迈生熟*…卜尸二建希率计!0.S12510ZD 30 W30洌3& 33 53 田 5 35.3 3&35 9339图（1）枯水期平均流量分析可得选择代表年，用同倍比法和同频率法推求设计代表年年内分配:IH -17JT.B8o D o o o -U 0-0 -u o D D ODO _un-oo-Doon-O OUOQn-DOHUO on-o EJnR 购ER .1(J m5.JnRmn 问耳耳^耳闕眄砂碍离却规血冋阿叫的加初刃利®®^ -3 3 3 3 3 3 3- 3 5- 2 2 2 ? J ni - -2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1p s-s mlK设计中水年、丰水年（同倍比法）设计枯水年（同频率法）：枯水期：K枯Q枯P K汛Q枯DQ P:K中（丰）QQ DQ p 12 Q枯P T枯Q D12 Q枯D T枯汛期：将缩放倍比分别乘以对应代表年的各月流量，即为设计代表年枯水年代表年年总和枯水年代表年设计枯水年16011 543.67 566.67设计枯水年K枯二Q p/Q 枯D=566.67/543.67=1.042Kft=12*C P-Q 枯 p*T 枯/12*Q D-Q枯D*T枯= 1222.36*12-566.67*6/ ( 16011-543.67*6)=0.884K枯=1.042 K H=0.884丰水年代表年平均设计丰水年2280 2276.22K 丰二Q/Q D=2280*12/2276.22*12=1.002K丰=1.002中水年代表年平均设计中水年1730 1694.4Kh 二Q/Q D=1730*12/1694.4*12=1.021K中= 1.021枯水、中水、丰水年缩放后如下2、设计洪水设计洪水标准：设计标准P = 0.1% 校核标准P = 0.01%V\*\\ \ \1\\**\\:、XVCVk 5、步骤：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（需作特大值处理），求出洪水的统计参数： 及相应的C V 、C S值，并推求符合设计洪水标准的设计值： Qm p， 弘P，W P骨口，丿序号 实测值 PMa洪峰流量 P 皿配线成果I 41600 .00270 均值：17457.241 n34200 .00541 Cv: .302 川30200 .00811 Cv/Cs:3.0IV 30200 .01081V29400 .01351对洪峰流量分析决峰流量频率曲线图（三）40000 紂阿3600035000 25000 24000 230604SOCO 44000 4SOOO41000340CO 3SOOO 32000 scooo 2^060 26000 jroco 2€OO0 22060《枯水期三天洪量频率计算》计算成果样本均值Ex=33.17变差系数Cv=0.32 偏态系数Cs=0.96 倍比系数Cs/Cv=3三天洪量分析三天洪量频率计算9590S5eti757065iq—I V0.Q1 0.05 □.$ 1-I■=!■=■-£==・i“1"1—f・ir.............✓一理论頻率t iEx33_170.3ZUS =3GuIIM ■ ■■ M ■■»—---- i~II I-10 20 30 40 50 60 70 SQ 90 95 3B 99SS.5 993 9日£9頻率⑷图（四）七天洪量分析《七天洪量频率计算》计算成果样本均值Ex=58.15变差系数Cv=0.31 偏态系数Cs=0.93倍比系数Cs/Cv=3七无洪量频率计算16015014013012011010090別70604030201020 30 40 50 60 70 SO 频率⑻90 95 96 的曲59.®7 *经验频率RII Infill T” I MUI !-->—L一=■-m*・•■■■■■-■"■.Ex = 58-1?CU = a.31I-iiCs = 3Cu... ifi[iP'一理论频牽0.01 0.C5 05 1i 5 10图（五）推求出洪峰三天洪量七天洪量设计(0.1%) 40601.702 80.66 138.03 校核（0.01%）47666.298 95.43 162.66利用竹岐水文站典型洪水过程推求典型洪水过程线W 七日PW 三日PK 七三日三W 七日D 弘日DW 三日PK 三日W 三日 D洪峰：Q mP 坝) Q mP 竹F 竹)KQm QmD 竹 F 竹F 坝二 F 竹二52438km 254500km 2图（六）利用竹岐典型洪水过程线，用同频率法推求设计洪水过程线，放大倍比:QmP Gm &mD设计K Qr =C Mp /Q Md F 1.3810102721K 三日=V 三日P /W 三日D = 1.4035148773K b -三日=W 七日P -W 三日P /W 七日P -W 三日D =1.9375211077校核K Qn =C Mp /Q Md F 1.6213026531 K三日=V 三日P /W 三日D = 1.6605185314K b -三日=W 七日P -W 三日p/W 七日P -W 三日D ==2.2705167173上述求出的是竹岐水文站的放大倍比，还需换算到坝址断面:0.5洪量:F 坝F 坝W 三日p 坝W 三日P 竹K 三日W 三日D 竹典型洪水过程线* 流量F竹F竹W七三日p坝F竹K七三日（W七日 D竹W三日D竹）F 坝=52438km? F竹= 54500km? n= 0.5D=F K /F 竹= C=（F坝/F 竹）0.9621= 0.981K K K设计V三日P坝= 77.59492 亿m 3/s Q 校核W三日p坝= 91.80366 亿m 3/s设计V七-三日p坝= 55.18994 亿m 3/s校核V七-三日p坝= 64.67526 亿m 3/s（坝址）设计Qm=1.381*0.981=1.356 K三日=1.403*0.962=1.349 K 七日-三日=1.938*0.9621.864 K mp3=C*K o Qn竹=39829.9734 m3/s经缩放后校核、设计洪水过程（坝址）校核Qm=1.621*0.981=1.59三日=1.661*0.962=1.598七日-三日=2.271*0.962=2.185Q m坝=C*K oi Qn竹=46752 mf/s洪水过程线—校核洪水过程线——设计洪水过程线图（七）①动力能最优h消i h消2 h消nZ死i Z死2 Z死nV兴1 V兴2 V兴n兴1 兴2 兴n ------ -- 判别调节类型Q HI Q H2Q HnN供i N供2 N供nE供i E供2 E供n ① 水电为主电网年调节：设计枯水年；多年调节：设计枯水系列②火电为主电网年调节：设计中水年；多年调节：设计中水系列3、正常蓄水位Z蓄选择Z 蓄二65 m4、死水位Z死选择（消落深度h消的选择）死水位选择需考虑以下因素：下流流量水位曲线图（八）水库面积容积特性曲线120图（九）使用简算法:序号1 2 3 4 Z 蓄（m ） 65 65 65 65 h 消（m ） 5 10 15 20 Z 死（m ）= 60 55 50 45 V 兴（m3/s ）= 4.698.3611.61 14.23 B 兴（%）= 0.86055045872 1.5339449541 2.1302752294 2.6110091743 Q H （ m3/s ）= 511.7456654 558.26024081 599.45162231 632.65821293 Z 下（m ） 8.1313737562 8.2303409379 8.3179821751 8.3886344956 V 死+V 兴/2亿m l 21.035 19.2 17.575 16.265 Z 上（m ） 62.560.658.5 56.3 N （ KW236494.72492 248505.13707 255694.38196 257647.91047 E 供（KW h ）345282298.38544226250.19559970696.5564248923.9380 70 60 50 40 30 20 10 00 20 40 60 80 100 ——水位面积特性曲线 —水位容积特性曲线水位面积（容积）特性曲线面积（容积）△ h 1 :底槛厚度，取0.5 ~ 1.0 m △ h 2 :淹没水深，取 1.5 ~ 2.0 mD : 压力管经济管径求D;设计流量（最大引用流量）：Q m 出 或AH P2/ 4Q mQ m V 经济 D V 经济，D .. -------------------- , V 经济 4~6m/s4 \ VQ mQ mN预min AH minN y AH PH P 0.9HH 消=14m Z 死i =65-14=51m② 水轮机正常运行对消落深度的限制h 消二（20 ~ 30） % H max下游生态流量为300m/s 查表得下游最小水位为7.6m H max =65-7.6=57.4 h 消=57.4*0.2=11.48 Z 死2=53.52m③ 淤沙水位对取水口高程的限制 Z 死Z 淤沙h 1 D h 2确定压力管径时，水口电站采用每台机单独一条引水管，故计算时应采用单机最 大引用流量。