【正文】 00 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)灘 水資源規(guī)劃及利用課程設(shè)計(jì) 8 （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，尾閭未見災(zāi)情記載 1931 29700 尾閭淹田 100 萬畝，淹死 3049 人 1933 30400 桃源淹田 萬畝，漢壽受災(zāi) 萬人 1935 29900 尾閭淹田 93 萬畝，淹死 3430 人 1938 20600 黔陽(yáng)淹 5 萬余畝，尾 閭未見災(zāi)情記載 1943 28600 沅陵、桃源災(zāi)情較重，常德、漢壽未見災(zāi)情記載 1949 24700 尾閭淹田 71 萬畝，受災(zāi) 35 萬人 1954 24300 尾閭淹田 73 萬畝 1969 27300 尾閭淹田 萬畝，受災(zāi) 萬人 1970 22900 安江一帶災(zāi)情嚴(yán)重，尾閭無災(zāi) 1974 21700 水資源規(guī)劃及利用課程設(shè)計(jì) 9 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)洪水過程線（見附表二）； 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 水資源規(guī)劃及利用課程設(shè)計(jì) 10 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。 最小發(fā)電流量取 q（ 0） =800 m3/s，查表得下游水位 Z 下 （ 0） =。即死水位為，相應(yīng)死庫(kù)容 億 m3。 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%。 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。 4．方案四：正常庫(kù)容 億 m3，死庫(kù)容 億 m3，興利庫(kù)容 億 m3。（從原始系統(tǒng)中剔除來水小于設(shè)計(jì)枯水年的年份） 水資源規(guī)劃及利用課程設(shè)計(jì) 17 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(kù)蓄水量過程 線。根據(jù)五強(qiáng)溪水電站洪水資料分析，該庫(kù)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月初防洪線上 水資源規(guī)劃及利用課程設(shè)計(jì) 19 的坐標(biāo)值。 4 i 各方案計(jì)算結(jié)果見表 。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 。 方案一： E=－ = 億 ； 方案二： E=－ 0= 億 ； 方案三： E= 億 ； 方案四： E= 億 ； 水資源規(guī)劃及利用課程設(shè)計(jì) 24 3 防洪計(jì)算 水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算 五強(qiáng)溪水庫(kù)工程等別為一等，按 P=%洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、 P=%洪水標(biāo)準(zhǔn)校核。 溢洪設(shè)備的選擇本身是一個(gè)經(jīng)濟(jì)問題，它是權(quán)衡上下游洪災(zāi)損失的重要參數(shù)，而且泄洪設(shè)備還受材料最大應(yīng)力強(qiáng)度及閘門結(jié)構(gòu)限制、下游巖基狀況及消能設(shè)備情況的影響。安全超高由規(guī)范據(jù)壩質(zhì)、壩型而規(guī)定（ ～ ）。壩頂高程 =max｛壩頂高程 1，壩頂高程 2｝ =。壩頂高程 =max｛壩頂高程 1，壩頂高程 2｝ =。 經(jīng)計(jì)算：Δ h 設(shè)計(jì) =；Δ h 校核 =。 在調(diào)洪計(jì)算過程中，對(duì)閘門控制泄流情形，利用水量平衡方程式推求求得，但 對(duì)于自由泄流情形則需求解隱式方程組。本次設(shè)計(jì)防洪計(jì)算的任務(wù)包括上述三種洪水標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)洪計(jì)算。 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 。 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。 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(kù)容。 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(kù)水位庫(kù)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(kù)蓄水量過程線點(diǎn)在一 張圖，并取其外包線，即為防破壞線。 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? 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(kù)容 億 m3，死庫(kù)容 億 m3，興利庫(kù)容 水資源規(guī)劃及利用課程設(shè)計(jì) 15 億 m3。 最小發(fā)電流量取 q（ 0） =568m3/s，查表得下游水位 Z 下 （ 0） =。 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%。即死水位為， 相應(yīng)死庫(kù)容 億 m3。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）。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。其開發(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。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 649 108m3，并有 1925 年以來的水文資料和核實(shí)的歷史洪水資料。全靠提防保護(hù)，共保護(hù)人口 106萬，農(nóng)水 159 萬畝。 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)，并通過經(jīng)濟(jì)分析，比較方案之優(yōu)劣。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 m3 V 淤 =V 年 T =669 50=33450 萬 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=； 水資源規(guī)劃及利用課程設(shè)計(jì) 11 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=。 （ 1）任意假定最小發(fā)電流量 q（ 0） ，并相應(yīng)下游 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） =。 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 水資源規(guī)劃及利用課程設(shè)計(jì) 14 VtI,Vt—— t 時(shí)段初、末水庫(kù)蓄水 量； Qt—— t 時(shí)段平均入庫(kù)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(kù)蓄水量。設(shè)計(jì)保證出力 Np= 萬 kw。 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。 Vt1=Vt－ (Qt－ qt)Δ t Np=KqtHt 水資源規(guī)劃及利用課程設(shè)計(jì) 18 表 各方案防破壞線計(jì)算結(jié)果表 月份 水庫(kù)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)。 經(jīng)計(jì)算各方案結(jié)果見表 。 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， 水資源規(guī)劃及利用課程設(shè)計(jì) 21 同時(shí)要考慮裝機(jī)容量的限制。 表 重復(fù)容量計(jì)算表（方案二） 水資源規(guī)劃及利用課程設(shè)計(jì) 22 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 2 122. 05 2300 4 2550 6 2500 8 2100 表 重復(fù)容量計(jì)算表（方案三） 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 10 3400 20 4280 30 2280 40 2021 表 重復(fù)容量計(jì)算表（方案四） 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 2 2200 4 2100 6 2021 8 1900 裝機(jī)容量的確定 水資源規(guī)劃及利用課程設(shè)計(jì) 23 裝機(jī)容量由必須容量和重復(fù)容量確定，但由于回水對(duì)上游風(fēng)灘電站的影響，應(yīng)在方案一和方案二中扣除風(fēng)灘電站的多年平均減少電能。 3．當(dāng)水庫(kù)入流量超過汛前限制水位相應(yīng)的下泄能力，而小于下游安全泄量時(shí)，打開閘門自由泄流，水庫(kù)水位上升，下泄量隨之增大。 各方案水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算結(jié)果見表 。 方案二：壩頂高程 1=；壩頂高