【正文】 m=（ Z 正 － Z 下 （ 0） ） 35%=(115－ ) 35%= 死水位： Z3=Z 正 － hm=115－ = （ 3） Z 死 (0)=max(Z1， Z2， Z3)=max(， ， )=； （ 4）根據(jù) Z3(0)長(zhǎng)系列計(jì)算各年供水期調(diào)節(jié)流量 qp= m3/s，并滿足 | q（ 0） － qp|= m3/s＜ε =1m3/s，則 Z 死 =Z 死 （ 0） =。即死水位為 ，相應(yīng)死庫容 億 m3。 正常蓄水位 108m 方案（方案三） 1．水庫 的使用壽命及泥沙淤積 水庫在使用年限內(nèi)滿足防淤要求的死水位 Z1=； 2．灌溉、航運(yùn)、養(yǎng)殖及旅游等綜合利用要求，水庫削落的最低水位不得小于 Z2=。 3．水輪機(jī)最小水頭的限制，水庫削落深度不大于水電站最大水頭的 35%。 （ 1）任意假定最小發(fā)電流量 q（ 0） ，并相應(yīng)下游 Z 下 （ 0） 。 最小發(fā)電流量取 q（ 0） =644m3/s，查表得下游水位 Z 下 （ 0） =。 （ 4） 極限削落深度 hm=（ Z 正 － Z 下 （ 0） ） 35%=(108－ ) 35%= 死水位： Z3=Z 正 － hm=108－ = （ 3） Z 死 (0)=max(Z1， Z2， Z3)=max(， ， )=； （ 4）根據(jù) Z3(0)長(zhǎng)系列計(jì)算各年供水期調(diào)節(jié)流量 qp= m3/s，并滿足 | q（ 0） － qp|= m3/s＜ε =1m3/s，則 Z 死 =Z 死 （ 0） =。即死水 沅水五強(qiáng)溪水庫水利計(jì)算 12 位為 ，相應(yīng)死庫容 億 m3。 正常蓄水位 100m 方案（方案四） 1．水庫的使用壽命及泥沙淤積 水庫在使用年限內(nèi)滿足防淤要求的死水位 Z1=； 2．灌溉、 航運(yùn)、養(yǎng)殖及旅游等綜合利用要求，水庫削落的最低水位不得小于 Z2=。 3．水輪機(jī)最小水頭的限制，水庫削落深度不大于水電站最大水頭的 35%。 （ 1）任意假定最小發(fā)電流量 q（ 0） ，并相應(yīng)下游 Z 下 （ 0） 。 最小發(fā)電流量取 q（ 0） =568m3/s，查表得下游水位 Z 下 （ 0） =。 （ 5） 極限削落深度 hm=（ Z 正 － Z 下 （ 0） ） 35%=(100－ ) 35%= 死水位： Z3=Z 正 － hm=100－ = （ 3） Z 死 (0)=max(Z1， Z2， Z3)=max(， ， )=； （ 4）根據(jù) Z3(0)長(zhǎng)系列計(jì)算各年供水期調(diào)節(jié)流量 qp= m3/s，并滿足 | q（ 0） － qp|= m3/s＜ε =1m3/s，則 Z 死 =Z 死 （ 0） =。即死水位為 ，相應(yīng)死庫容 億 m3。 保證出力計(jì)算 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： Vt=Vt1+(Qt－ qt) Δ t Np=K qt Ht V0=V 死 沅水五強(qiáng)溪水庫水利計(jì)算 13 VtI,Vt—— t 時(shí)段初、末水庫蓄水 量； Qt—— t 時(shí)段平均入庫流量（新系列）； qt —— t 時(shí)段平均發(fā)電流量； Ht —— t 時(shí)段平均水頭； Vt—— 供水期末水庫蓄水量。 計(jì)算方法 對(duì)某一特定年份求解步驟如下： 1．設(shè) Np=N(0) （ 1）設(shè) qt=q(0) (qt 為 t 時(shí)段發(fā)電流量 )； （ 2） Vt=Vt1+(Qt－ qt)Δ t (當(dāng) Vt＞ V 興 +V 死 ，取 Vt=V 興 +V 死 ) （ 3）由 V 均 =(Vt+Vt1)/2 查水位庫容曲線得到 Z 上 ； 由 qt 查壩址下游水位流量關(guān)系曲線得到 Z 下 ； （ 4） Nt=Kqt(Z 上 － Z 下 ) （ 5）若 |Nt－ Np|＜ε 1,轉(zhuǎn)下時(shí)段；否則 qt=q(0)+(tNp－ Nt)/[K(Z 上 － Z 下 )]，轉(zhuǎn)（ 2）步驟計(jì)算。 2．求年最小水庫蓄水量 Ve。 3．若 |Ve－ V 死 |＜ε 2，轉(zhuǎn)下一年；否則 Np=N(0)+K[(Z 正 +Z 死 )/2－ Z 下 ](Z 死 － Ve)/T 供 轉(zhuǎn)（ 1）步驟計(jì)算。 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。 計(jì)算結(jié)果 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： 1．方案一：正常庫容 億 m3，死庫容 億 m3，興利庫 沅水五強(qiáng)溪水庫水利計(jì)算 14 容 億 m3。設(shè)計(jì)保證出力 Np= 萬 kw。 2．方案二：正常庫容 億 m3，死庫容 億 m3，興利庫容 億 m3。設(shè)計(jì)保證出力 Np= 萬 kw。 3．方案三：正常庫容 億 m3，死庫容 億 m3，興利庫容 億 m3。設(shè)計(jì)保證出力 Np= 萬 kw。 4．方案四：正常庫容 億 m3，死庫容 億 m3，興利庫容 億 m3。設(shè)計(jì)保證出力 Np= 萬 kw。 水電站必需容量選擇 必需容量包括工作容量與備用容量?jī)刹糠帧? 工作容量計(jì)算 本設(shè)計(jì)缺少電力平 衡的資料，采用經(jīng)驗(yàn)方法確定工作容量如下（按方案一計(jì)算）： 1．保證出力中部分擔(dān)任航運(yùn)基荷： N 工基 =10 （萬 kw） 2． N 峰為擔(dān)任峰荷工作容量 N 峰 = Np－ N 工基 =－ 10= （萬 kw） 3．按以下關(guān)系確定峰荷工作容量 N 工峰 = 峰 ＋ 7= （萬 kw） 4．水電站工作容量 N 工 = N 工峰 ＋ N 工基 =＋ 10= （萬 kw） 備用容量計(jì)算 本設(shè)計(jì)電站擔(dān)任系統(tǒng)負(fù)荷用及事故備用容量，各方案取值見表 。 沅水五強(qiáng)溪水庫水利計(jì)算 15 表 各方案?jìng)溆萌萘勘? 方 案 Ⅰ 120m Ⅱ 115m Ⅲ 108m Ⅳ 100m N 備 （萬 kw） 30 25 20 15 電站必需工作容量 經(jīng)計(jì)算，沅水五強(qiáng)溪水電站各方案必需工作容量見表 。 表 各方案必需工作容量表 方 案 Ⅰ 120m Ⅱ 115m Ⅲ 108m Ⅳ 100m N 工基 （萬 kw） 10 10 10 10 N 工峰 （萬 kw） N 工 （萬 kw） N 備 （萬 kw） 30 25 20 15 N 必需 （萬 kw） 水電站調(diào)度圖繪制 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。 防破壞線 防破壞線按下列步驟計(jì)算確定。 1．擇設(shè)計(jì)保證率范圍內(nèi)的徑流系列（新系列）資料。（從原始系統(tǒng)中剔除來水小于設(shè)計(jì)枯水年的年份） 沅水五強(qiáng)溪水庫水利計(jì)算 16 2．年從供水期水期末開始，按 Np 等出力逆時(shí)序操作，求得各年遲蓄方案水庫蓄水量過程 線。具體求解方程組： 式中符號(hào)意義同前。 其具體求解流程如下： （ 1）設(shè) qt=q(0)； （ 2） Vt1=Vt－ (Qt－ qt)Δ t (Vt 起始值為 V 死 ) （當(dāng) Vt1＜ V 死 ，取Vt1=V 死 ）； （ 3） V 均 =(Vt+Vt1)/2 查水庫水位庫容曲線得到 Z 下 ； （ 4） Nt=Kqt(Z 上 － Z 下 )； （ 5）若 |Nt－ Np| ＜ε，轉(zhuǎn)前時(shí)段，否則 qt=q(0)+(Np－ Nt)/〔 K(Z 上 － Z 下 )〕，轉(zhuǎn)（２）步驟 3．將各年遲蓄方案水庫蓄水量過程線點(diǎn)在一 張圖，并取其外包線，即為防破壞線。 此 外包線，實(shí)際上是各條蓄水量過程線的同時(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，使防破壞線更可靠。 經(jīng)采用程序計(jì)算，各方案防破壞線的結(jié)果見表 。 Vt1=Vt－ (Qt－ qt)Δ t Np=KqtHt 沅水五強(qiáng)溪水庫水利計(jì)算 17 表 各方案防破壞線計(jì)算結(jié)果表 月份 水庫蓄水量（ m3/） 方案一 方案二 方案三 方案四 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1830 12 1 2 3 防洪限制水位確定 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。本設(shè)計(jì)以獲得最大結(jié)合庫容為原則選擇。根據(jù)五強(qiáng)溪水電站洪水資料分析，該庫洪水最遲發(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 沅水五強(qiáng)溪水庫水利計(jì)算 18 防洪線上的坐標(biāo)值。 經(jīng)計(jì)算并查水庫水位庫容曲線，各方案防洪限制水位和相應(yīng)庫容分別為： 方案一：防洪限制水位為 ，庫容為 億 m3； 方案二：防洪限制水位為 ，庫容為 億 m3； 方案三： 防洪限制水位為 ，庫容為 億 m3； 方案四： 防洪限制水位為 ，庫容為 億 m3。 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)合庫容。 加大出力輔助線的繪制 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： Zit=Z 死 +（ Z 防限 － Z 死 ） i/4 式中： Zit 為第 i 條加大出力線 t 時(shí)刻的坐標(biāo)。 經(jīng)計(jì)算各方案結(jié)果見表 。 表 各方案加大出力輔助線參數(shù)表 正常水位 120m 115m 108m 100m 死水位（ m） 汛限水位（ m） Z1t（ m） Z2t（ m） Z3t（ m） V1t（億 m3） V2t（億 m3） V3t（億 m3） 沅水五強(qiáng)溪水庫水利計(jì)算 19 由表 繪出加大出力輔助線。 三條輔助線將加大出力值計(jì)算公式如下： Ni=Np+（ Ny－ Np）247。 4 i 各方案計(jì)算結(jié)果見表 。 表 各方案加大出值計(jì)算表 正常水位 120m 115m 108m 100m Np(萬 kw) Ny(萬 kw) N1(萬 kw) N2(萬 kw) N3(萬 kw) 重復(fù)容量選擇與多年平均電能計(jì)算 重復(fù)容量選擇 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，由于它不能替代火電站的工作容量，因而稱它為重復(fù)容量。 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： 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。 2．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。 沅水五強(qiáng)溪水庫水利計(jì)算 20 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。 4．當(dāng)滿裝機(jī)發(fā)電，且水位超過 Z 防限 或 Z 正 時(shí)，才允許棄水。 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、 1 20 萬 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)果見表 。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。 表 重復(fù)容量計(jì)算表（方案一） 必需容量 (萬 kw) 重復(fù)容量 (萬 kw) 裝機(jī)容量 (萬 kw) 多年平均發(fā)電量 (億 ) 年發(fā)電量差值 (億 ) △ E 利用小時(shí)數(shù) (h) 0 5 2021 10 2020 15 2120 20 1800 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)果見表 ~表 。 從表 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。 根據(jù)表 和表 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 kw；方案三 N 重 = 萬 kw。 沅水五強(qiáng)溪水庫水利計(jì)算 21 表 重復(fù)容量計(jì)算表（方案二） 必需容量 (萬 kw) 重復(fù)容量 (萬 kw) 裝機(jī)容量 (萬 kw) 多年平均發(fā)電量 (億 ) 年發(fā)電量差值 (億 )