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1、目录一、设计任务2二、流域与资料概况2三、设计年径流及其分配6四、选择水库死水位6五、选择正常蓄水位8六、装机容量和多年平均发电量的计算8七、设计洪水的推求12八、洪水特征水位的计算和坝顶高程的确定25设计任务、在太湖流域的西苕溪支流西溪上，拟修建赋石水库，因而要进行水库规划的工程水文及 水利计算，其具体任务是：1. 设计年径流分析计算2. 选择水库死水位3. 选择正常蓄水位4. 计算保证出力，多年平均发电量和选择装机容量5. 推求防洪标准，设计标准和校核标准的设计洪水过程线6. 推求各种洪水特征水位和确定坝顶高程二、流域与资料概况1. 流域和水库自然地理简况西苕溪为太湖流域一大水系，如图1，
2、流域面积为2260km2,发源于浙江省安吉县天目 山，干流全长150km，上游坡陡流急，安城以下堰塘遍布，河道曲折，排泄不畅，易遭洪 涝灾害，又因流域拦蓄工程较少，灌溉水源不足，易受旱灾。图1西苕溪流域水系及测站分布赋石水库是一座防洪为主，结合发电、灌溉、航运及水产养殖的综合利用水库，位于安 吉县丰城以西十公里，控制西苕溪主要支流西溪，坝址以上流域面积328km2。流域内气候 温和、湿润，多年平均雨量孝丰站为1450mm，流域水系及测站分布见图1。2. 水文气象资料情况在坝址下游1公里处设有潜水渔文站，自1954年开始观测流量资料，通过频率计算， 得出各设计频率的设计年径流量，选择典型年，计算
3、缩放比，成果见表1。典型年径流过程 见表2。表1设计年径流量及典型年径流量代表年设计频率设计年径流量 m3/s典型年典型年径流量 m3/s缩放倍比枯水年P=85%5.5619735.351.039中水年P=50%7.519577.111.055丰水年P=15%10.3719679.951.042根据调查1922年9月1日在坝址福建发生了一场大洪水，潜渔站的洪峰流量是1350m3/s。这场洪水是最大的洪水，缺测年份无大于1160 m3/s的洪水发生。表2潜渔站设计年径流过程月份345678910111212枯水典 型年Q1418.619.51.315.210.060.040.411.70.750
4、.71.88中水典型年Q6.476.9320.88.2421.85.54.322.811.423.61.12.33丰水典型年Q11.112.82327.63.971.2423.27.651.360.440.846.113.根据地区用电要求和电站的可能情况，发电要求为保证出力不能低于800千瓦，发电保证率为85%，灌溉和航运任务不大，均可利用发电尾水得到满足。4.水库水位曲线如表3：表3 水文容积曲线水位(m)485052556065容积(106m3)00.10.62.38.018.0水位(m)707580818283容积(106 m3)35.760.394.4102.8111.3120.0水位
5、(m)848586878889容积(106 m3)129.0138.6148.3158.8170.0181.5水位(m)9091容积(106 m3)194.5207.05.水电站下游水位流量关系曲线如表4：表4水位流量关系曲线水位(m)4646.246.446.646.84747.2流量(m3/s)013.67.311.916.220.56.根据实测泥沙资料得多年平均含沙量P=0.237kg/m3,泥沙干容重Y= 1650kg/m3,泥沙沉积率m=90%，孔隙率p=0.3，推移质与悬移质淤积量之比值a=15%，加安全值2m。7. 本省生产的机型有HL263-LJ-100（即混流式263型，主轴
6、金属锅壳，转轮直径1米）, 单机容量为1250千瓦，适应最小水头为16m。8. 赋石水库属II级建筑物，因此设计洪水标准为1%，校核洪水标准为0.1%。水库 下游保护地区防洪标准为5%。9. 赋石水库原设计采用雨量资料推求设计洪水，现采用流量资料来推求设计洪水，以作比较。历年洪峰，一天洪量，三天洪量，七天洪量如表5所示。表5潜渔站洪峰及定时段洪量统计表年份洪峰Qm24小时洪量W1d三天洪量W3d七天洪量W7d195470227.9458.4019552848.1713.30195674829.836.00195740222.837.1952.4619582008.7215.8522.15195
7、923711.1319.832.90196047815.720.833.20196165952.579.188.20196258543.749.253.101963116055.686.695.90196440914.3231.740.70196551015.6224.427.0019662329.51425.40196724411.821928.0019681679.918.435.50196938720.932.848.40197030517.231.935.60197150023.431.835.3019721085.3410.212.23197348419.8742.851974287
8、16.1639.05197516611.5822.0519761198.2919.9519772387.6120.4510.典型洪水过程线如表6表6典型洪水过程线（1963）时段(At =1h)流量(m3/s)时段(At =1h)流量(m3/s)时段(At =1h)流量(m3/s)063410606713017359506811827368646911838377607010341538660719752339617729263440470738574341370748285742306757997343260766510100442357755111304522778431217146240
9、7941132304725380331426048269813615317492778243163355028683491736251295845318373522908550193505326386482033054277874721315552658846223055625289442329357245904324293582359141254455922492392657560212933727675612059435288056219295342991563180963330100064161973231106065155983132113066145993033116011.泄洪建筑
10、物型式尺寸溢洪道:实用堰型，净宽110m,堰顶高程88.3m。泄洪洞:洞径5m,进口底高程48.5m。根据以上尺寸计算得泄流曲线如表7所示。表7泄洪建筑物泄洪曲线水位(m)808182838485流量(m3/s)332336341347351354水位(m)868788899091流量(m3/s)3583623704818741460三、设计年径流及其分配1. 设计年径流量的计算由表1,得出P=85%、P=50%、P=15%的年径流量。表1设计年径流量及典型年径流量代表年设计频率设计年径流量 m3/s典型年典型年径流量 m3/s缩放倍比枯水年P=85%5.5619735.351.039中水年P
11、=50%7.519577.111.055丰水年P=15%10.3719679.951.0422.设计年径流量的年内分配根据年、月径流资料和代表年的选择原则，结合表1和表2,并按设计年径流量为控制用同倍比方法缩放各代表年的逐月年内分配，得出设计年径流量的年内分配，整理为表8。月份345678910111212枯水典型年Q1418.619.51.315.210.060.040.411.70.750.71.88枯水设计年Q14.5519.3320.261.365.410.060.040.431.770.780.731.95中水典型年Q6.476.9320.88.2421.85.54.322.811.
12、423.61.12.33中水设计年Q6.837.3121.948.6923.005.804.562.961.503.801.162.46丰水典型年Q11.112.82327.63.971.2423.27.651.360.440.846.11丰水设计年Q11.5713.3423.9728.764.141.2924.177.971.420.460.886.37具体计算公式为：Q设=Q 缩放倍比或,表8潜渔站设计年径流过程四、选择水库死水位1.绘出水库水文容积曲线和水电站下游水位流量关系曲线。由表3和表4,绘出水库水文容积曲线和水电站下游水位流量关系曲线，见图2和图3。图2水库水位容积（Z-V）曲线
13、45.84646.246.446.6水位（m）46.84747.247.45 0 5 0 52 2 11 流量图3水位流量（Z-Q）关系曲线2. 根据泥沙资料计算水库淤积体积和水库相应的淤积高程。由V= （1 + a） p0W0m + V :沙，年（l-p）Y 塌将 P=0.237kg/m3，Y= 1650kg/m3, m=90%, p=0.3,a =15% 代入得:V沙，0.237 X 7.5 X 90% X 365 X 24 X 3600=(1 + 15%)无不一 m3/年(1 - 0.3) X 1650年、小=50231.3m3/年T=50年，所以水库的淤积体积为:V总=V沙T = 50
14、 X50233.3m3 = 2.51 X 106m3利用内插法，根据水库水位容积曲线得出水库的淤积高程h=55.34m,加安全值2m 得：h 淤=55.34 + 2m = 57.34m则死水位为：h = 57.34 + 0.211m = 57.551m3. 根据水轮机的情况确定水库的最低死水位已知丰水年流量为10.37m3/s，利用内插法，根据水位流量关系曲线得出下游水位是46.73米，最小水头为：h = 0.211 +16m = 16.211m则水库的最低死水位为：h = 46.73 + 16.211m = 62.941m4. 综合各方面情况确定水库的最低死水位H=max (h,h 淤)=6
15、2.961m五、选择正常蓄水位根据地区用电要求和电站的可能情况，发电要求为保证出力不能低于800千瓦，发电 保证率为85%，灌溉和航运任务不大，均可利用发电尾水得到满足。因此，初步确定正常 蓄水位为79.9米，若通过水能计算之后还能满足保证出力要求就作为确定的正常蓄水位。六、装机容量和多年平均发电量的计算1. 计算枯、中、丰水年各月的水流出力计算(1)兴利库容与死库容的计算Z /62.961mZ 正常=79.9m根据水库水位容积曲线查出V 死=13.9*106m3V 正常=94.3*106m3V 兴=正常-V 死=94.3*106-13.9*106=80.4 *106m =30.61 m/s*
16、 月V 死=5.29 m3/s* 月由水位流量关系曲线(图3)得出流量对应的水位高度。将相应的水位减去HF=0.5即 为净水头h净，则由公式N=AQH净得出相应的出力N。具体计算结果如表9。其各个时期 的平均出力就是该时期的保证出力。(2)丰、中、枯水年水能计算与各月水流出力计算步骤：a. 用试算法计算各月的发电用水；b. 由余缺水量和死库容计算水库各月末水库蓄水，其时段初、末值平均值填入表中，并且查水位容积曲线即得上游月平均水位。c. 由发电用水查下游水位流量关系曲线得下游水位。d. 用上游水位减去下游水位，减去预留水头损失，得水头。e. 根据公式：出力N=AQH净求得各月出力，其中A=7.
17、5。计算各设计年的出力过程和发电量过程，列为表9。表9枯水年水能计算时 段 （ 月 份 ）天然 来水 （m3/s ）发电 用水 （m3/ s ）余水量不足水量月末 水库 蓄水 （百万m3）平均 蓄水 （百万m3）月平 均水 位（m）下游水位（m）水头 损失 （m）平均水头（m）出力Ni(KW)流量(m3/s)水量（百万m3）流量(m3/s)水量（百万m3）2 月13.93 月14.557.846.7117.6231.5222.7167.0846.630.519.951173.054 月19.337.8411.4930.1861.7046.6173.5146.630.526.381551.215
18、 月20.267.8512.4132.6094.3078.0077.2746.630.530.141774.756 月1.364.713.358.8085.5089.9078.7246.480.531.741121.337 月5.415.4185.5085.5078.1746.520.531.151263.738 月0.064.724.6612.2473.2679.3877.4346.480.530.451078.009 月0.044.724.6812.2960.9767.1176.0746.480.529.081029.6010 月0.434.724.2911.2749.7055.3374.
19、7246.480.527.74982.0711 月1.774.712.947.7241.9845.8473.3946.480.526.41932.7612 月0.784.723.9410.3531.6336.8071.6246.480.524.64872.351月0.734.723.9910.4821.1526.3968.5546.480.521.57763.492月1.954.712.767.2513.917.5264.5646.480.517.58621.02合计66.6713163.37均值5.5561096.95取设计枯水年供水期的平均出力为保证出力，则该水库的保证出力为:N 平均=(
20、1173.05 +1551.21 +1774.75)/3 = 1499.67kW图4枯水年出力历时曲线2000.001800.001600.00出力 Ni (KW)出力Ni (KW)1400.001200.001000.00800.00400.00200.000.00600.002468101214表10中水年水能计算时 段 ( 月 份 )天然 来水 (ms/s )发电 用水 (ma/s)余水量不足水量月末 水库 蓄水 (百万m3)平均 蓄水 (百万m3)月平 均水 位(m)下游 水位 (m)水头 损失 (m)平均水头(m)出力Ni (KW)流量(m3/ s)水量(百万m3)流量(m3/s)水
21、量(百万m3)2 月13.93 月6.837.450.621.6312.2713.0961.9246.620.514.80827.084月7.317.450.140.3711.9012.0961.2546.620.514.14789.925月21.947.6714.2737.4849.3830.6469.9846.620.522.851314.696月8.697.671.022.6852.0650.7274.1246.620.527.001553.007月237.6815.3240.2492.3072.1876.6246.620.529.501699.038月5.87.451.654.3387
22、.9790.1478.7546.620.531.641767.879月4.567.442.887.5680.4084.1978.0146.610.530.891723.7410 月2.967.444.4811.7768.6474.5276.8846.610.529.771660.9011月1.57.445.9415.6053.0460.8475.3746.610.528.261576.7812 月3.87.443.649.5643.4848.2673.7646.610.526.651487.021月1.167.446.2816.4926.9835.2371.2446.610.524.13134
23、6.412月2.467.444.9813.0813.920.4466.0546.610.518.931056.34合计90.0116802.77均值7.5011400.23表11丰水年水能计算时 段 ( 月 份 )天然 来水 (ms/s )发电 用水 (ma/s)余水量不足水量月末 水库 蓄水 (百万m3)平均 蓄水 (百万m3)月平 均水 位(m)下游 水位 (m)水头 损失 (m)平均水头(m)出力Ni (KW)流量(m3/s)水量(百万m3)流量 (m3/ s)水量(百万m3)2 月13.93 月11.5711.5713.913.962.4446.740.515.201319.134 月
24、13.3411.821.523.9917.8915.9063.6546.740.516.401454.145 月23.9711.8212.1531.9149.8133.8570.8946.740.523.642096.076 月28.7611.8216.9444.4994.3072.0576.6146.740.529.362602.887月4.147.523.388.8885.4289.8678.7246.620.531.601782.328月1.297.526.2316.3669.0677.2477.1946.620.530.071695.909月24.1724.1769.0669.0676
25、.2847.760.528.025079.2710 月7.977.9769.0669.0676.2846.630.529.141742.1011月1.427.526.116.0253.0461.0575.4046.620.528.281594.9012 月0.467.527.0618.5434.4943.7673.0346.620.525.921461.721月0.887.526.6417.4417.0525.7768.3246.620.521.201195.742月6.377.521.153.0214.0315.5463.4446.620.516.32920.62合计124.322944.8
26、0均值10.41912.072. 多年平均年发电量及装机容量的确定枯水年年平均出力为N1=1096.95 (KW)丰水年年平均出力为N2=1912.07 (KW)中水年年平均出力为N3=1400.23 (KW)则多年平均年发电量为E=(N1+N2+N3)/3X365X24=(1096.95+1912.07+1400.23)/3X365X24=1.288X107kWh装机容量为 N 装=1.288X107/3440=3742.7(KW)七、设计洪水的推求本水库为大(2)型书库，工程等别为II级建筑物，永久性水工建筑为级别为2级。下 游的防洪标准为5%,设计洪水标准为1%,校核洪水标准为0.1%。
27、需要推求5%、1%、0.1% 的洪水过程线。1.按年最大值选样方法在实测资料中选取年最大洪峰流量及各历时洪量，根据洪水特性 和防洪计算要求，确定设计历时为七天，控制历时为一天和三天，因而可得洪峰和各历时的 洪量系列。2.相关分析方法延长插补因七天洪量只有19571972年，所以可以用相关分析方法延长插补。(用三天洪量与 七天洪量进行相关分析)具体数据计算详见表，数据处理使用Excel表格计算。表12三天洪量与七天洪量相关计算表年份W3dW7dKxKyKx-1Ky-1(Kx-1)2(Ky-1)2(Kx-1)(Ky-1)195737.1952.461.1381.2600.1380.2600.019
28、10.06770.0360195815.8522.150.4850.532-0.515-0.4680.26510.21890.2409195919.832.90.6060.790-0.394-0.2100.15520.04400.0826196020.833.20.6370.798-0.363-0.2020.13200.04100.0736196179.188.22.4212.1191.4211.1192.01951.25171.5899196249.253.11.5061.2760.5060.2760.25590.07600.1394196386.695.92.6512.3041.6511.
29、3042.72461.69982.1521196431.740.70.9700.978-0.030-0.0220.00090.00050.0007196524.4270.7470.649-0.253-0.3510.06410.12350.089019661425.40.4290.610-0.571-0.3900.32660.15200.2228196719280.5820.673-0.418-0.3270.17510.10720.1370196818.435.50.5630.853-0.437-0.1470.19080.02170.0643196932.848.41.0041.1630.004
30、0.1630.00000.02650.0006197031.935.60.9760.855-0.024-0.1450.00060.02100.0034197131.835.30.9730.848-0.027-0.1520.00070.02310.0041197210.212.230.3120.294-0.688-0.7060.47310.49870.4857合计522.74666.0416160.0000.0006.804.375.3220计算数据处理如下:(1)均值666.04Y = 41.63m 3/s16522.74X = 32.67m 3/s(2)16均方差=32.67 x :竺竺=2
31、2.0016 -12(K -1)2=R = 41.63 x 4.3737 = 22.481 n -1V 16 -12 (K -1)(K -1)xiyir = .i=1（3）相关系数5.3230. ._ = 0.976Xn6.8045 x 4.3737yi i=1Z (K -1)2 乙(K -1)2 xif i=1（4）回归系数R = r 1 = 0.976 x 248 = 0.997心 b22(5) Y倚X的回归方程y y = R (x x) n y = 0.997 x (x x) + yy / x代入得：y = 0.997 x + 9.048根据得出的回归方程，代入已知的三天洪量求出缺少的七
32、天的洪量值，具体数据见 表13。表13洪峰及定时段洪量统计表年份19541955195619731974197519761977三天洪量W3（106m3）58.413.33642.8539.0522.0519.9520.54七天洪量 W7（106m3）67.2722.3144.9451.7747.9831.0328.9429.443.对洪峰和各时段洪量系列进行频率计算，（洪峰频率计算时要考虑特大镇处理）从而可得各设计频率的洪峰和洪量值。（1）洪峰频率系列计算（含特大值处理）将洪峰进行排序并计算：N=1977-1922+1=56n=1977-1954+1=24a=2l=1PM1=1/(56+1)
33、=0.0178PM2=2/(56+1)=0.351Pm= Pm，2+d-Pm，2)(m-1)/(24-1+1)计算结果如表14：表14洪水系列理论频率计算表序号年份洪峰QmP（%）Mm1192213501.82196311603.5119567487.52195470211.53196165915.64196258519.6将三天洪量W3d和七天洪量W7d进行排序并由公式P=m/(n+1)*100%计算频率。计算平均值和偏态系数：ZaQ =1350+1160=2510 m3/s渔 q. =19841.48m3/s1 jn-l 1+1 1Q平=1(S1Qj+Sn+1Q1) = 399.13 m3
34、/s11 n2 N a n2Cv = Q平 Ini(z(Qi Q平)+r(z (Qi 。平)m.75使用P-m曲线将流量频率配线，令cs=3cv，初步绘制曲线，调整cs,使各点与曲线较 好拟合，得下图。3.0C-&2,0Cl2.7C-&1,俪1.0&U皿2.3C&眼CD2,100NUM枷 6C-& SCO 顺 3C-& 渤 1C-&G.01 Q.Q5Q.5 I 2510 胡 30 4& 5G 回 TD 时曾09&师 9939.933.-&S图5洪峰流量理论频率曲线从图中查得各设计标准下的洪峰，填入表14中。3 D c c7 6将24小时洪量、三天洪量W3d和七天洪量W7d进行排序并由公式P=m
35、/(n+1)*100% 计算频率并使用P-m曲线将流量频率配线，计算表格如表15、表16、表17,频率曲线如图6、图7、图8。表15 24小时洪量W1理论频率计算表年份24小时洪量序号由小到大排 列KiKi-1(ki-1) 2p%195427.94155.61.430.430.19419558.17252.50.42-0.580.348195629.8343.71.530.530.2812195722.8429.81.170.170.031619588.72527.940.45-0.550.3120195911.13623.40.57-0.430.1824196015.7722.80.81-0.190.0428196152.5820.92.691.692.8732196243.7919.872.241.241.5536196355.61017.22.851.853.4440196414.321116.160.74-0.260.0744196515.621215.70.80-0.200.044819669.51315.620.49-0.510.2652196711.821414.320.61-0.390.155619689.91511.820.51-0.490.2460196920.91611.581.070.070.0164197123.4
