【正文】 電站的時段平均水頭，根據(jù)和計算水電站的時段平均出力和時段發(fā)電量。簡化計算時，可以設計枯水系列的平均出力作為保證出力值。（四） 全部水文系列法為精確求出多年平均年發(fā)電量，按水庫調(diào)度圖進行調(diào)節(jié)計算，對全部水文系列逐年計算發(fā)電量，最后求出多年平均值。（2） 日平均負荷率：，越大，表示日負荷越小。（2） 水庫有綜合作用，發(fā)電有時受其他要求（如灌溉、航運）影響。（4） 火電站本身單位千瓦投資比水電站低，如考慮配套工程，則千瓦投資和水電站接近。（3）與常規(guī)水電站一樣，適宜擔任系統(tǒng)負荷備用容量，事故備用容量。綜上所述：水電站投資較大，但年運行費較小，機組啟閉靈活，適宜擔任系統(tǒng)的調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相和事故備用等任務。在豐水年，全年天然流量所產(chǎn)生的出力均可能大于全部裝機容，水電站以全部裝機容量在基荷運行，可能全年都有棄水，豐水期棄水尤多。豐水期過后，再回至峰荷。豐水期開始后，水庫進入蓄水期，由于來水量大，一般蓄水期較短。 水電站裝機容量的選擇水電站的裝機容量由最大工作容量、備用容量和重復容量所組成。一般只擔任基荷，由于沒有調(diào)節(jié)能力，其最大工作容量即等于按歷時設計保證率所求的保證出力。由定出的電能在曲線上定出水電站最大工作容量。二、電力系統(tǒng)各種備用容量的確定 負荷備用容量當突荷出現(xiàn)，系統(tǒng)容量不足時，系統(tǒng)周波會下降，調(diào)整周波所需的負荷備用容量可采用系統(tǒng)最大負荷的5%左右，大型電力系統(tǒng)可采用較小值。 事故備用容量設電力系統(tǒng)總發(fā)電機組為，一臺機組平均事故率為，則臺機組中有臺同時發(fā)生事故的機率為：如規(guī)定，則可由上式求出事故備用容量的機組臺數(shù)。此方法可不在水電站上留有專門的事故備用庫容，還可節(jié)約火電站長期熱備用所消耗的燃料。如果不夠大，要另外設置檢修備用容量。（四） 日調(diào)節(jié)水電站重復容量的選定日調(diào)節(jié)水電站汛期在必備容量（最大工作容量和備用容量之和）全部擔任基荷后還有棄水的情況下才設置重復容量。在檢查電力系統(tǒng)容量平衡圖后最后定出水電站裝機容量。（2）當各電站開機容量的允許最小出力等于（或小于）當日系統(tǒng)負荷圖最小負荷時，系統(tǒng)的調(diào)峰容量達到平衡（或有盈余），否則為調(diào)峰能力不足。如果徑流利用系數(shù)過低，可以考慮多增加裝機容量。 正常蓄水位的下限方案，主要考慮各水利部門的最低興利要求和地區(qū)的總體發(fā)展規(guī)劃。（二） 各水利部門對設計死水位的要求 發(fā)電的要求在供水期：，其中，對于設計枯水年：死水位對應消落深度：在曲線上取最大所對應的消落深度。選擇死水位上限一般應考慮：①死水位上限應稍高于具有最大多年平均年電能的死水位，②調(diào)節(jié)性能不高的水庫，應盡可能保證進行日調(diào)節(jié)所需的庫容，③調(diào)節(jié)性能高的水庫，應盡可能保持具有多年調(diào)節(jié)性能。防洪限制水位不僅與設計洪水位、校核洪水位有關部門，有時甚至也與溢洪道底檻高程有關。（五） 設計洪水位及校核洪水位的選擇 假設在樞紐布置中溢洪道型式已定，在定出下游安全泄流量后；根據(jù)溢洪道尺寸，經(jīng)過調(diào)洪計算，可得出相應的設計洪水位及校核洪水位。由于正常蓄水位已定，防洪高水位不影響水電站動能經(jīng)濟效益和其他部門效益，因此可簡化計算。根據(jù)系統(tǒng)年費用最小原則（為最?。?，并考慮綜合利用和其他因素，最終選出合理的死水位方案。根據(jù)已建水庫統(tǒng)計，水庫消落深度為水電站最大水頭的20%~40%，平均值為最大水頭的30%。極限設計死水位與設計死水位間的庫容稱為備用庫容。 以發(fā)電為主的水庫特征水位的選擇（掌握概念即可）一、 水庫正常蓄水位的選擇（一） 正常蓄水位與各水利部門效益之間的關系 防洪 發(fā)電 灌溉和城市供水 航運（二） 正常蓄水位與有關的經(jīng)濟和工程技術的關系 隨正常蓄水位的提高，投資和年運行費增大； 隨正常蓄水位的提高，水庫淹沒損失加大； 隨正常蓄水位的提高，受壩址地質(zhì)和庫區(qū)巖性的制約因素增多。在裝機容量選擇時還要考慮一些其他因素：裝機容量年利用小時數(shù)，水能利用程度，梯級水電站之間的過水能力協(xié)調(diào)，水電站經(jīng)濟指標以及綜合利用要求等。調(diào)峰容量平衡問題：電力系統(tǒng)調(diào)峰容量盈虧的判別條件：（1）當各電站總的調(diào)峰能力等于（或大于）當日系統(tǒng)負荷圖最大負荷減去最小負荷加上旋轉備用容量時，則系統(tǒng)的調(diào)峰能力達到平衡（或有盈余），否則為調(diào)峰能力不足。還要考慮機組技術條件和系統(tǒng)容量平衡。（二） 選定水電站重復容量的動能經(jīng)濟計算基本原理： 設置的年費用：在經(jīng)濟上設置的有利條件為：即：：水、火電轉換系數(shù)，；：火電廠單位發(fā)電所需燃料費；：水電站補充千瓦容量的年運行費。水電站每臺機組平均年計劃檢修時間為10~15天，火電站平均每臺機為15~30天。當系統(tǒng)有需求時，先讓水電站立即投入，待火電站冷備用容量投入后，再讓水電站停止工作。當系統(tǒng)內(nèi)缺乏水電站時，也可采用火電站擔任調(diào)頻電站，由于火電機組技術特性限制，擔任系統(tǒng)調(diào)頻任務往往比較困難，且單位電能的煤耗增加，常常不經(jīng)濟。多年調(diào)節(jié)水電站：要計算設計枯水系列的平均出力（保證出力）及其年保證電能，將電能在全年加以分配，使設計水平年系統(tǒng)內(nèi)擬建水電站的最大工作容量盡可能大，以減少火電站裝機容量，節(jié)省系統(tǒng)總投資。（2）根據(jù)每個方案供水期各月的日電能，求出水電站各月的日平均出力，然后求出各方案供水期保證電能，（i：第i個方案）。一、 水電站最大工作容量的確定水電站最大工作容量以保證電能為依據(jù)；根據(jù)整個系統(tǒng)最有經(jīng)濟性來確定。由于多年調(diào)節(jié)水電站相對庫容大，水電站運行方式受一年來水變化的影響小，所以一般來水年份，水電站將擔任峰荷（或峰、腰負荷）。（二） 設計枯水年的運行方式（1） 供水期（2） 蓄水期（3） 棄水期（4） 不蓄不供期（三） 豐水年的運行方式由于來水量多，水庫在供水期內(nèi)，年調(diào)節(jié)水電站可擔任部分基荷和腰荷，以增加發(fā)電量，并避免在供水期末未用完蓄水而增加汛期棄水。雖然對水電站進行日調(diào)節(jié)有上述效益，但進行日調(diào)節(jié)后下游水流流量變化劇烈，可能會對下游航運和灌溉造成影響，要采取適當措施。（二） 無調(diào)節(jié)水電站在不同水文年的運行方式 在設計枯水年枯水期以最大工作容量或大于最大工作容量的某個出力運行。風電優(yōu)點：環(huán)境效益好，無任何有害氣體和廢棄物。 抽水蓄能電站 抽水蓄能電站在系統(tǒng)中的作用：（1）吸收系統(tǒng)中負荷低谷時的多余電能進行抽水蓄能，使火電機組保持高效率，達到單位煤耗最小，年運行費最省。（2） 火電站由于投入時間長，適宜在系統(tǒng)中擔任基荷。二、 各類電站的技術特性（一） 水電站的技術特性（1） 水電可再生，但出力和發(fā)電量受天然來水制約。三個特征值把日負荷圖分成三個區(qū)域：峰荷區(qū)、腰荷區(qū)和基荷區(qū)。h)（三） 設計平水系列法求多年調(diào)節(jié)水電站的多年平均年發(fā)電量時，采用設計平水年系列。無調(diào)節(jié)及日調(diào)節(jié)水電站保證出力計算一般應以日為計算期，計算時根據(jù)實測日平均流量及相應水頭，算出各日平均出力，然后按其大小排列，繪制其保證率曲線，曲線中相應于的日平均出力值，即為所求水電站的保證出力。規(guī)劃階段：為選擇水電站的主要參數(shù)而計算，需假定若干水庫正常蓄水位方案，算出各方案的出力、發(fā)電量等指標，進行技術分析，選出有利方案。（圖425） 、與的關系可歸納為：（1）一定時，越高，可能獲得的供水期越小，反之越大；（2）一定時，要求的越高，所需的也越大，反之越小；（3）一定時，越大，供水期也越大。當考慮水庫水量損失時，用不計損失算出平均蓄水量和平均水面，從而求出計算期總水量損失并折算成流量。（2）按公式計算在設計保證率條件下的允許破壞年數(shù)。從水平軸到傾斜軸的垂直距離表示同期累積水量。水量累積曲線計算表時間月平均流量(m3/s)水量增值水量累積值年月某年78910∶∶0∶0++++++∶水量累積曲線的主要特性：（1） 曲線任意兩點間的縱坐標表示兩點時刻之間的水量。由于水電站出力與水頭與流量兩個因素相關，定出力操作常采用逐次逼近的試算法（試算可先假定水電站引用流量）。多用于灌溉、給水和航運等部門。對于年調(diào)節(jié)水庫： (m3/s)★應用上式時應注意的問題：（1）水庫調(diào)節(jié)性能問題。供水期均勻供水的徑流調(diào)節(jié)稱為等流量調(diào)節(jié)。逐時段進行水量平衡，再有分析地累加各時段不足水量，便可得出該入庫徑流條件下為滿足既定用水要求所需的興利庫容。選擇時要滿足：①至少有一個以上的完整周期，②系列年徑流均值等于或接近多年平均值，③系列應包括枯水年、中水年和豐水年，其比例關系與長系列大體相當，年徑流變差系數(shù)接近。一、設計代表年在規(guī)劃工作中，選擇有代表性的枯水年、中水年和豐水年作為設計典型年，稱為設計枯水年、設計中水年和設計豐水年。水電站設計保證率系統(tǒng)中水電站容量比重（%）25以下25~5050以上水電站設計保證率（%）80~9090~9595~98同一電力系統(tǒng)中，規(guī)模和作用相近的聯(lián)合運行的幾座水電站，可當作單一水電站選擇統(tǒng)一的設計保證率。年保證率與歷時保證率之間的換算：M為破壞年份的破壞歷時與總歷時之比。把無調(diào)節(jié)和僅能進行日調(diào)節(jié)的水電站(其日電能受控于天然徑流)稱為徑流式電站。完全年調(diào)節(jié)和不完全年調(diào)節(jié)的概念是相對的，它取決于庫容的大小和來水量的多少。對于巨型和大型水電站，可有計劃地分期抬高蓄水位，以減小近期淹沒損失和遷移困難。 水庫采取蓄清排渾的運用方式（3）清除淤沙，恢復庫容。在規(guī)劃設計階段較常用的是經(jīng)驗估算法：采用經(jīng)驗公式：攔沙率：庫容平均淤損率： 或 水庫流程年限 ：——流域平均侵蝕模數(shù)；[t/(km2（四）其它損失：水工建筑群操作所損失的水量。有效庫容（）：校核洪水位與死水位間的庫容。 用以攔蓄灌水，滿足下游防洪要求重疊庫容（）：當防洪限制水位低于正常蓄水位時，防洪庫容與興利庫容重疊的部分，又稱共用庫容、結合庫容。 在正常運用中，死庫容不參加徑流調(diào)節(jié)，也不放空。 水庫特性1水庫的面積特性和容積特性（1）水庫面積特性：水庫水位與水庫面積的關系曲線。計算公式為： P供水保證率；m保證正常供水的年數(shù)；n供水總年數(shù)供水保證率可有縱向和橫向兩種概念?？傮w布局與實施方案 綜合規(guī)劃：（1）流域規(guī)劃（2）區(qū)域規(guī)劃（3）跨流域規(guī)劃 專業(yè)規(guī)劃：防洪規(guī)劃，航運規(guī)劃等。水資源規(guī)劃應遵循的原則：（1）全面規(guī)劃；（2）協(xié)調(diào)發(fā)展；（3）可持續(xù)利用；（4）因地制宜；（5）依法治水；（6）科學治水；（7）與其他規(guī)劃相協(xié)調(diào)。 根據(jù)人均供需水量對比：根據(jù)自然、社會經(jīng)濟條件，擬定各地區(qū)人均需求量范圍。三、現(xiàn)狀、近期、中期、遠期水資源供需分析指標——典型年法對現(xiàn)狀、近期、中期、遠期各水平年，分別對、及（或）的典型年提出可供水量、需水量、余缺水量、水資源利用率、人均用水量。 現(xiàn)狀供需平衡及趨勢分析包括 用水增長預測 和可能增加的供水能力預估 。根據(jù)的計算值來判斷水質(zhì)污染程度：：水體嚴重污染；：水體中等污染；：水體輕度污染；：水體清潔。好的評價方法應當具有：準確性、可比性、實用性。Ⅰ類：主要適用于源頭水，國家自然保護區(qū)；Ⅱ類：主要適用于集中式生活飲用水地表水源地一級保護區(qū)、珍稀水生生物棲息地、魚蝦類產(chǎn)卵場、仔稚幼魚的索餌場等；Ⅲ類：主要適用于集中式生活飲用水地表水源地二級保護區(qū)、魚蝦類越冬場、洄游通道、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水域及游泳區(qū)；Ⅳ類：主要適用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂用水區(qū)；Ⅴ類：主要適用于一般農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般要求水域。(3) 水體重金屬污染及其危害 重金屬不能被降解，只會分散或富集，對人和生物有毒性。合理利用水體的自凈能力，減少水污染控制費用，是水資源保護規(guī)劃中應當考慮的一個重要原則。水質(zhì)評價 水質(zhì)：水質(zhì)泛指水體的物理、化學和生物學的特征和性質(zhì)，受自然因素和人類活動的雙重影響。 未來降水有隨機特點，目前不能準確預測，而水資源量、供水量和需求量總要根據(jù)一定的水情和雨情進行分析，為處理這一問題，常用：典型年法（代表年）：根據(jù)已有資料頻率分析結果，確定平水年和枯水年等不同典型年的雨情和水情，在此基礎上對各水平年的水資源供需情況進行分析。３、水資源評價分區(qū)水資源評價分區(qū)的原則:（1）盡量按流域水系劃分，保持大江大河干支流的完整性。水資源評價的主要任務:科學分析區(qū)域或流域水資源特點，準確把握其數(shù)量、質(zhì)量等方面的特性，展望水資源開發(fā)利用前景，合理開發(fā)利用和保護水資源，達到以水資源可持續(xù)利用支撐社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的目標。擬定水資源開發(fā)方式與選擇主要參數(shù)是水利水能規(guī)劃工作的核心。水資源規(guī)劃和設計與施工具有同等重要的地位。如何才能在遇到特大洪水統(tǒng)一調(diào)度。近期治理黃河的要求主要有以下幾條：①堤防不決口；②河道不斷流；③水質(zhì)量不超標；④河床不抬高。 水資源的特性（1） 循環(huán)性與有限性（2） 時空分布不均勻性（3） 用途廣泛性和不可替代性（4） 有利性和有害性水 利： 人類為了生存和發(fā)展的需要，采取各種措施，對自然界的水和水域進行控制和調(diào)配，以防止水旱災害，開發(fā)利用和保護水資源。③ 通過工程和管理措施，在中下游形成一條相對穩(wěn)定的“中水河槽”，使中小洪水不上灘，消滅“二級懸河”，解決不決堤的問題，而且用“人造洪峰”、“調(diào)水調(diào)沙”，配合清淤放淤，解決黃河泥沙在中下游的沖淤平衡問題。④各種非工程措施的研究和實施。擬定水資源綜合利用開發(fā)方式和工程總體布置初步方案，粗略擬定各主要水工建筑物和主要設備的型式和主要尺寸。城市供水的主要參數(shù)：與灌溉類似。(1) 水資源評價的背景與基礎水資源評價的背景與基礎：水資源評價區(qū)的自然情況、社會經(jīng)濟現(xiàn)狀、水利工程及水資源利用現(xiàn)狀以及水資源系