【正文】 0 水資源規(guī)劃 與利用 沅水五強(qiáng)溪水庫(kù)水利計(jì)算 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專(zhuān) 業(yè)： 時(shí) 間： 沅水五強(qiáng)溪水庫(kù)水利計(jì)算 1 目 錄 1 基本情況 ………………………………………………………………… 3 流域概況……………………………………………………………… 3 開(kāi)發(fā)任務(wù)………… …………………………………………………… 3 設(shè)計(jì)任務(wù)……………………………………………………………… 4 設(shè)計(jì)前提……………………………………………………………… 4 設(shè)計(jì)內(nèi)容……………………………………………………………… 5 設(shè)計(jì)原始資料………………………………………………………… 5 2 興利計(jì)算 ……………………………………………………………… 10 基本資料整理……………………………………………………… 10 死水位的確定……………………………………………………… 10 保證出力計(jì)算……………………………………………………… 13 水電站必需容量選擇……………………………………………… 15 水電站調(diào)度圖繪制………………………………………………… 16 重復(fù)容量選擇與多年平均電能計(jì)算……………………………… 20 3 防洪計(jì)算 ……………………………………………………………… 24 水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算……………………………………………………… 24 壩頂高程的確定…………………………………………………… 26 沅水五強(qiáng)溪水庫(kù)水利計(jì)算 2 附表 ……………………………… ……………………………………… 45 附圖 ……………………………………………………………………… 70 沅水五強(qiáng)溪水庫(kù)水利計(jì)算 3 1 基本情況 流域概況 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 130km。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 649108m3，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。 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)。 開(kāi)發(fā)任務(wù) 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： 1．發(fā)電 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。 2．防洪 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(chēng)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 20210m3/s，如遇 192193 193 193 194 194 195 1969 等年洪水重現(xiàn)，河道均不 沅水五強(qiáng)溪水庫(kù)水利計(jì)算 4 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)。 3．航運(yùn) 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。 沅水是湘西的水上交通動(dòng)脈，其干流全長(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。 4．灌溉 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 35m3/s。 設(shè)計(jì)任務(wù) 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。 設(shè)計(jì)前提 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)； 2．水電站參加系統(tǒng)工作，發(fā)電設(shè)計(jì)保證率 P=%（按年份計(jì)）； 3．水電站的備選方案（正常蓄水位）見(jiàn)表 ； 表 備選方案正常蓄水位表 方 案 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 正常蓄水位（ m） 120 115 108 100 沅水五強(qiáng)溪水庫(kù)水利計(jì)算 5 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)； 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； 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 =20210m3/s。 設(shè)計(jì)內(nèi)容 1．水電站死水位選擇及保證出力 NP 計(jì) 算； 2．水電站裝機(jī)容量選擇； 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； 4．求重復(fù)容量，計(jì)算水電站多年平均電能； 5．進(jìn)行防洪計(jì)算，確定各種防洪特征水位及壩頂高程； 6．求水利指標(biāo)； 7．經(jīng)濟(jì)計(jì)算，比較方案優(yōu)劣。 設(shè)計(jì)原始資料 1．壩址以上流域面積 F=83800km2； 2．壩址斷面歷年月平均流量資料（見(jiàn)附表一）； 3．水庫(kù)水位～面積、庫(kù)容曲線見(jiàn)表 ； 4．壩址下游水位流量關(guān)系曲線見(jiàn)表 ； 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)； 6．船閘操作需要 耗用 10m3/s，此部分流量不能用來(lái)發(fā)電； 沅水五強(qiáng)溪水庫(kù)水利計(jì)算 6 表 水庫(kù)水位～面積、庫(kù)容曲線表 高程（ m） 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 面積（ km2） 0 容積 108m3 0 m3/s .月 0 表 壩址下游水位流量關(guān)系曲線表 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/s 204 3320 9470 25200 350 3360 10300 27200 545 4420 12021 29300 795 5040 13700 31600 1120 5720 15600 33800 1490 6450 17500 36000 1900 7200 19300 38300 2350 7950 21200 40300 2820 9700 23200 43400 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 ，此部分流量亦不能用來(lái)發(fā)電； 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風(fēng) 沅水五強(qiáng)溪水庫(kù)水利計(jì)算 7 灘（已建成）梯級(jí)，其尾水水位 124m 及 ，各正常蓄水位方案對(duì)上游風(fēng)灘的影響見(jiàn)表 ； 表 各正常蓄水位方案對(duì)上游風(fēng)灘的影響 方案（正常蓄水位） Ⅰ（ 120m） Ⅱ (115m) Ⅲ (108m) Ⅳ (100m) 減少 風(fēng)灘 N(kw) 0 0 E（億 ） 0 0 0 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 、 ； 表 沅水尾閭歷年洪災(zāi)情況 年份 常德最大 流量 (m3/s) 洪 災(zāi) 情 況 1927 24800 酉水特大洪水，尾閭未見(jiàn)災(zāi)情記載 1931 29700 尾閭淹田 100 萬(wàn)畝，淹死 3049 人 1933 30400 桃源淹田 萬(wàn)畝，漢壽受災(zāi) 萬(wàn)人 1935 29900 尾閭淹田 93 萬(wàn)畝，淹死 3430 人 1938 20600 黔陽(yáng)淹 5 萬(wàn)余畝，尾 閭未見(jiàn)災(zāi)情記載 1943 28600 沅陵、桃源災(zāi)情較重，常德、漢壽未見(jiàn)災(zāi)情記載 1949 24700 尾閭淹田 71 萬(wàn)畝，受災(zāi) 35 萬(wàn)人 1954 24300 尾閭淹田 73 萬(wàn)畝 1969 27300 尾閭淹田 萬(wàn)畝，受災(zāi) 萬(wàn)人 1970 22900 安江一帶災(zāi)情嚴(yán)重，尾閭無(wú)災(zāi) 1974 21700 沅水五強(qiáng)溪水庫(kù)水利計(jì)算 8 表 歷年較大洪水所需攔洪量 單位： 108m3 年份 1933 1931 1935 1949 1969 1954 1970 1974 1938 攔洪量 待算 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）； 11．水庫(kù)最大吹程 15km，設(shè)計(jì)風(fēng)速 12km/s； 12．各方案泄洪建筑物參數(shù)見(jiàn)表 ； 表 各方案泄洪建筑物參數(shù)表 方 案 泄洪建筑物 Ⅰ (120m) Ⅱ (115m) Ⅲ (108m) Ⅳ (100m) 溢 洪 壩 孔 數(shù) 10 12 12 14 壩頂高程 (m) 108 101 94 84 孔口尺寸（寬高） 15 12 15 14 15 14 15 16 中 孔 孔 數(shù) 1 1 1 0 底坎高程 (m) 82 82 82 0 孔口尺寸（寬高） 13 8 13 8 13 8 0 沅水五強(qiáng)溪水庫(kù)水利計(jì)算 9 2 興利計(jì)算 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。 基本資料整理 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 m3/s，七、八月扣除 35 m3/s， 9 月扣除 ）； 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）。 死水位的確定 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： 正常蓄水位 120m 方案（方案一） 1．水庫(kù)的使用壽命及泥沙淤積 使用壽命 T 按 50 年計(jì)，年淤積量 V 年 為 669 萬(wàn) m3 V 淤 =V 年 T =669 50=33450 萬(wàn) m3 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=； 沅水五強(qiáng)溪水庫(kù)水利計(jì)算 10 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=。 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%。 （ 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） =800 m3/s，查表得下游水位 Z 下 （ 0） =。 （ 2） 極限削落深度 hm=（ Z 正 － Z 下 （ 0） ） 35%=(120－ ) 35%= 死水位： Z3=Z 正 － hm=120－ = （ 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(kù)容 億 m3。 正常蓄水位 115m 方案（方案二） 1．水庫(kù)的使用壽命及泥沙淤積 水庫(kù)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(kù)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(kù)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） =733 m3/s，查表得下游水位 Z 下 （ 0） =。 沅水五強(qiáng)溪水庫(kù)水利計(jì)算 11 （ 3） 極限削落深度 h