隔河岩水库水文水利计算书

1、隔河岩水库水文水利计算任务书一、 任务（一）水文计算（2天）1、 设计年径流计算（1） 资料审查分析（2） 设计保证率选择（3） 频率计算确定设计丰水年、设计中水年、设计枯水年的年径流量（4） 推求各设计代表年的径流过程2、 设计洪水过程线及校核洪水过程线的推求（3天）（1） 审查资料（2） 确定设计标准及校核标准（3） 频率计算求设计洪峰设计流量（4） 求出设计洪水及校核洪水过程线（二）水能计算（1周）（1） 了解水库兴利运用方式（2） 计算保证出力（3） 计算多年平均发电量（4） 装机容量的选择二、 成果及要求（1） 课程设计报告组成：a、封面；b、任务书；c、目录；d、正文；e、参考文献

2、；（2） 课程设计要求：要求条理清楚，书写工整，数据正确，表格整齐、清楚。计算必须写明计算条件、公式来源、符号的含义、计算方法及计算过程，并附有必要的图纸。一、 流域概况 清江是长江出三峡后的第一条大支流，发源于湖北省恩施土家族自治州境内的齐岳山隆冬沟。自西向东流经利川、恩施、建始、咸丰、宣恩、巴东、鹤峰、五峰、长阳、枝城十县市，于枝城市境内注入长江。干流长423km，总落差1430km。清江流域面积17000km2，形状呈南北窄、东西长的狭长形，属羽毛型河系。流域内气候温和，雨量充沛，平均年雨量约1400mm，平均流量440s。清江流域资源丰富，除水资源外，还有铁矿、森林及珍贵土特产，但工业

3、基础薄弱，交通不便。开发清江，可获得丰富的电能，还可减轻长江防洪负担，改善鄂西南山区水运交通，对湖北省及鄂西南少数民族地区的发展具有重要意义。坝址拟定于近南北向河谷下段，河床高程60m左右，两岸山岩对峙，十分陡峭。岩石主要为下、中寒武系的浅海相碳酸盐，总厚度约1700m。坝址以下，右岸较平坦、开阔，左岸较陡峭。现场及附近砂、石料丰富，土料缺乏。坝址一下15km有公路浆砌石桥一座，连通左、右两岸。公路由长阳县城通达坝下3km的居民点（沿右岸）。枢纽主要开发任务是发电、航运和防洪。2 水文资料 2.1径流资料隔岩河历年实测径流资料详见表1表1 隔河岩年月平均流量统计表 单位：m3/s 年/月4月5

4、月6月7月8月9月10月11月12月1月2月3月年平均51-52307.7490.9203.9833.6259.6448.4174.6102.95836.855.1255270.152-53304893215.2387861.8953.4485.2219.915171.7108.6193.5405.953-54258.7245.4243.6575.8440.8164.3355.980.1153.9133.1163.1119.9245.954-55624.91105832.621051161165.2355.980.1153.9133.1125.6317.2602.355-56249.2275.

5、6165.2751.4715.6499.413457.745.849.775.920427056-57410.6729.7906.2825.1890.2209.6142.565.349.6143.5134153390.357-58320753.3375.7766.5375.758.3498.4150.1106.955.936108.6303.458-59636.31057694.81199775.9211.5575.815274.266.3184535517.259-60763.7695.7525.8241.756.687.3115.2271.9163.470108369287.860-612

6、96.4414.4825.1864.7151421.9151281.386.152.175.4578350.961-62340.8375.7349.3337314.4196.4386.1500223.786.7156269295.262-63535.2755.2944818.4614.5358.7230.3343.6757546137422.263-64353.11218509.8708.91416273.8328.5337.9116.1130130230482.464-65437.1896.8708257.7429.5792.9920.4310.694.48612783429.665-663

7、73.8270.9590317.2270.9688.2672165.2192.693101107320.566-67273.8658522294.5128.497.2187.9179.480.255195319249.467-68269872.3839.2932.7268.1325.7498.4640198.27067370447.268-69598.5452.2129.31746310.6847.7314.4159.5139.7788613541969-70354.9437.1576.81954463.5953.4100.1184.160.25086145449.370-71520.1641

8、.9893727.8244.5962.9248.3111.410212214110040171-72473.95181595326.6296.4870.4733.522056.53686176475.472-73275.6604.2584.3196.4127.4227.5594.733869.772161132282.173-74528.61048821.3815.6341.71558323.868.6453686176487.874-75227.51010260.5534.3697.6519.2446.5170.989.214183123361.575-76700.4740.11378890

9、.2464.4467.3471.1243.4110.464171271497.276-77431.4625.9586.2926.1122.7184.1208.6216.270.950100481335.277-78829.8875.1512.61284294.575.5199.230499.1123.775.6143403.778-79387609.8852.4338.9431.4220115.2233.283.650.4100.148.1289.3平均431.5688.2630784.2461.6458.8356221109.479.7109.4235.7381.852.2洪水资料1，实测洪

10、水资料见表2表2 实测洪水资料年份洪峰流量m3/s24h洪量亿m3/s72h洪量亿m3/s168h洪量亿m3/s195163804.838.1810.04195288006.0611.2914.03195352603.516.148.04195478105.4111.2920.181955106208.1414.2124.681956102006.2612.4516.27195747203.37.45105612.720.23195933702.445.5811.21196062304.188.813.78196131402.13.927.04196280105.51

11、3.2119.61963115007.8415.2822.44196454605.7611.720.42196548503.376.049.88196651503.396.9210.88196784005.7511.0417.111968104727.8415.5921.6119691815812.9520.4229.56197062834.4077.8816.031971117217.6717.5920.76197260813.997.8811.38197360814.910.7217.35197458804.6610.6215.78197580316.1715.2822.831976798

12、35.359.814.691977122017.9317.624.47197857544.510.515.5197990887.11623.22，历史洪水情况据历史洪水调查和文献考证，近300年中，1788年，1883年，1935年，1920年曾发生特大洪水。1788年因年代久远，无法定量，确认比1969年洪水大，排第一位。1969年则为次大，1883年第三。1935年确认为200年来第五大洪水，1920年确认为60年来第三大洪水。历史洪水洪峰流量如下：年份 洪峰流量1788 -1883 178001935 150001920 13640经预测，1883年，1935年，1920年的最大24h，

13、最大72h洪量及最大168h洪量见表3。表3 历史洪水资料年份（年）洪峰流量m3/s24h洪量亿m3/s72h洪量亿m3/s168h洪量亿m3/322.9531.719351500010.4219.6827.561920136409.518.0925.543.典型洪水过程见表4：表4 典型洪水过程日 时典型洪水m3/s日 时典型洪水m3/s23 93750241020012439027 3 9780154900684801859109824021700012624024715015554024 3640018500065400214530948602441201254

14、2028 3 3820156910635501860209335021501012327024538015323025 34830183230645702132309469024338012505029 3 3440156180634401872009337021765012328024773015331026 37580183520678002142109827024465012820030 3 453015898064320189390940702198103 水能资料水库的兴利运用体现在枢纽的主要任务上：隔河岩枢纽主要任务是发电，在华中电网中主要起调峰调频作用，改善供电质量。枢纽的第二个

15、任务是防洪，清江流域地处长江中游暴雨中心，历史上洪水灾害频繁，又恰好在长江的荆江段上游约20km，加之清江洪水常与长江洪水遭遇，更加重了荆江河段的洪水威胁，清江洪峰流量最大可达长江洪峰流量的15%.隔阂岩水库留有78亿m3的防洪库容，亿1969年清江洪水为例。可将洪峰流量18600m3/s消减至13000m3/s，大大减轻了对清江下游及长江河段的威胁。枢纽的第三个任务是航运，清江滩多流急，陡涨陡落，航运十分困难，在其下游的反调节枢纽-高霸州枢纽建成后，水库将淹没先谈，形成长达150km的深水航道，300t级船队可从长江直达库区，将有利于促进鄂西地区的经济社会发展。1， 水库特征水位在确定隔岩河

16、水电站大坝正常蓄水位时，应不影响上游水布垭水利枢纽的发电尾水。又已知水布垭水电站的高程为200m，且隔河岩水电站的淹没损失较小，可取隔河岩水电站的正常蓄水位为200m。根据要求，取隔河岩水电站的消落深度为40m，由此确定隔河岩水电站水库的死水位高程为160m。2， 库容曲线见表5表5 水库库容曲线z(m)60708090100110120130140150160170180190200210v亿m300.10.81.93571013161922252934423、 坝址水文流量关系见表6表6 坝址水位流量关系曲线水位高程（m)77.757878.57980.18182.183.684.55相应

17、流量（m3/s）506917933092015902460368044904、湖北省电网资料湖北省水电比重为57%，设计水平年定为2010年。负荷情况见表7表9表7 2010年湖北电网夏季日负荷图 单位：万kw小时123456789101112负荷580573566558566600641679711731721672小时131415161718192021222324负荷664671688680688731770773759702659595表8 2010年湖北电网冬季日负荷图 单位：万kw小时123456789101112负荷60960258355859562267371474776375

18、4705小时131415161718192021222324负荷690705714705737796821812783769693622表9 湖北电网2010年最大负荷表 单位：万kw月份123456789101112负荷8218118027927817737817927928028118215、经济效益基本资料隔岩河水电站总投资105亿元，其中发电投资占60%防洪投资占,20%，其他投资占20%，上网电价为0.45元/度。正文：（1） 水文计算 设计年径流计算 一，资料审查 1，对资料可靠性进行审查 主要包括：（1）去伪存真，重点放在观测及整编质量较差的年份：(2)主要观察发生特大洪水和政治

19、动乱的年份的可靠性；（3）水位做标准，流量测验情况，水位流量关系合理性，历年流量资料整编成果；可用历年zq对照，流域暴雨过程和洪水过程对照等方法。对资料进行审查后发现其中5657年径流年平均值计算错误应为390.3. 2，对资料代表性进行审查 资料代表性审查表主要是确定样本特征接近整体特征程度，主要用上下游站或临近测站与设计站洪水有成因联系的水文资料进行审查或者用参证站短期的实测资料的代表性来评定设计站代表性。 3，对资料一致性进行审查 在同分布的前提下主要包括：流域的下垫面条件，气象因素的是否一致；流域是否建有大坝；利用产汇流原理对其进行还原计算；主要方法是利用本流域不同时段的前后对比或者自

20、然条件相似，治理水平不同的流域之间对比等。二，选择设计保证率根据水利水电工程动能设计规范dl/t50151996查的该设计年径流的设计保证率分别为枯水年p=95%，平水年p=50%，丰水年p=5%。三，由频率计算的方法确定设计丰水年，设计枯水年，设计平水年的年径流量（1） 根据所给资料绘制经验频率曲线用公式p=m/(n+1)×100%计算经验频率，可以在p型频率格纸上点绘经验频率曲线；这里我们直接运用编好的程序绘制频率曲线；表（1） 设计年径流频率计算表序号12345678910年平均602.3517.2497.2487.8482.4475.4449.3447.2429.6422.2

21、设计频率0.03 0.07 0.10 0.14 0.17 0.21 0.24 0.28 0.31 0.34 序号11121314151617181920年平均419405.9403.7401390.3361.5350.9335.2320.5303.4设计频率0.38 0.41 0.45 0.48 0.52 0.55 0.59 0.62 0.66 0.69 序号2122232425262728年平均295.2289.3287.8282.1270.1270249.4245.9设计频率0.72 0.76 0.79 0.83 0.86 0.90 0.93 0.97 （2）按无偏估值公式计算统计参数 这

22、里我们直接利用所编好程序嵌入实测径流数据得出偏差系数cv=0.24,偏态系数cs=0.36；多年平均径流量由资料给出q（平均）=381.85. （3）选配理论频率曲线 由上步求出的q（平均），和cv，cs值先假设cv=0.2，cs=2cv=0.4由程序可得出其对应的p值，由xp=q(平均)×（1+cv*p）由已知年平均径流过程推得对应xp,并绘制理论频率曲线；绘制完成后观察理论频率曲线发现其与经验点距相比较平缓上部靠下，下部靠上根据偏差系数cv值对理论频率曲线的影响cv增大会使曲线变陡，固第二步假设加大cv值； 取cv=0.26，cs=2cv=0.52，绘制理论频率曲线，绘制完成后较

23、第一次假设拟合程度高，但还有偏差理论频率曲线较经验点距中间部分靠右，由偏态系数对理论频率曲线的影响，cs越大曲线中部越向左偏，且上端越陡，下端越缓则应加大cs值；经过调制最终得cv=0.26,cs=0.56;（4） 有所得理论频率曲线查得对应设计频率的年径流值：q5%=559.56，q50%=372.52，q95%=236.5。计算过程见下表：表（2） 设计年径流理论频率曲线试算表计算值一二三均值x=xi/n381.85 381.85 381.85 381.85 取值变差系数cv0.24 0.20 0.26 0.26 取值偏态系数cs0.36 0.40 0.52 0.56 取值p-理论曲线频率

24、%0.01 0.10 0.20 0.33 0.50 1.00 2.00 5.00 10.00 20.00 50.00 75.00 90.00 95.00 99.00 至p=50%水平距离-3.72 -3.09 -2.88 -2.72 -2.58 -2.33 -2.05 -1.64 -1.28 -0.84 0.00 0.67 1.28 1.64 2.33 x0.00 0.63 0.84 1.00 1.14 1.39 1.67 2.07 2.44 2.88 3.72 4.39 5.00 5.36 6.05 csp0.44.61 3.67 3.36 3.14 2.95 2.62 2.26 1.75

25、1.32 0.82 -0.07 -0.71 -1.23 -1.52 -2.03 0.65.10 3.96 3.60 3.35 3.13 2.75 2.35 1.80 1.33 0.80 -0.10 -0.72 -1.12 -1.45 -1.88 一p4.61 3.67 3.36 3.14 2.95 2.62 2.26 1.75 1.32 0.82 -0.07 -0.71 -1.23 -1.52 -2.03 cv0.2kp=p*cv+11.92 1.73 1.67 1.63 1.59 1.52 1.45 1.35 1.26 1.16 0.99 0.86 0.75 0.70 0.59 cs0.4x

26、p=kp*x733.92 662.13 638.45 621.65 607.14 581.94 554.45 515.50 482.66 444.47 376.50 327.63 287.91 265.77 226.82 二p4.90 3.84 3.50 3.27 3.06 2.70 2.31 1.78 1.33 0.81 -0.09 -0.72 -1.16 -1.48 -1.94 cv0.26kp=p*cv+12.28 2.00 1.91 1.85 1.80 1.70 1.60 1.46 1.34 1.21 0.98 0.81 0.70 0.62 0.50 cs0.52xp=kp*x868.

27、72 763.49 729.73 706.10 685.45 649.71 611.59 558.57 513.50 462.07 373.11 310.76 266.29 235.11 189.24 三p5.00 3.90 3.55 3.31 3.09 2.72 2.33 1.79 1.33 0.80 -0.09 -0.72 -1.14 -1.46 -1.91 cv0.26kp=p*cv+12.30 2.01 1.92 1.86 1.80 1.71 1.61 1.47 1.35 1.21 0.98 0.81 0.70 0.62 0.50 cs0.56xp=kp*x878.45 769.24

28、734.50 710.27 689.03 652.29 613.37 559.56 513.70 461.67 372.52 310.57 268.47 236.50 192.22 经验频率计算表年(月/日)份水(流)量y序号nxi大小模比系数ki=xi/(x/n)ki-1(ki-1)2(ki-1)3p=m/(n+1)*100%至p=50%处的水平距离x 合计10691.82810691.8281.6136 0.1229 0.01-3.719 0.00 1963270.11602.31.58 0.58 0.3333 0.1924 3.45 -1.819 1.90 1964405.92517.2

29、1.35 0.35 0.1256 0.0445 6.90 -1.484 2.24 1965245.93497.21.30 0.30 0.0913 0.0276 10.34 -1.262 2.46 1966602.34487.81.28 0.28 0.0770 0.0214 13.79 -1.090 2.63 19672705482.41.26 0.26 0.0693 0.0183 17.24 -0.945 2.77 1968390.36475.41.24 0.24 0.0600 0.0147 20.69 -0.817 2.90 1969303.47449.31.18 0.18 0.0312 0

30、.0055 24.14 -0.702 3.02 1970517.28447.21.17 0.17 0.0293 0.0050 27.59 -0.595 3.12 1971287.89429.61.13 0.13 0.0156 0.0020 31.03 -0.495 3.22 1972350.910422.21.11 0.11 0.0112 0.0012 34.48 -0.399 3.32 1973295.2114191.10 0.10 0.0095 0.0009 37.93 -0.307 3.41 1974422.212405.91.06 0.06 0.0040 0.0002 41.38 -0

31、.218 3.50 1975482.413403.71.06 0.06 0.0033 0.0002 44.83 -0.130 3.59 1976429.6144011.05 0.05 0.0025 0.0001 48.28 -0.043 3.68 1977320.515390.31.02 0.02 0.0005 0.0000 51.72 0.043 3.76 1978249.416361.50.95 -0.05 0.0028 -0.0002 55.17 0.130 3.85 1979447.217350.90.92 -0.08 0.0066 -0.0005 58.62 0.218 3.94 1

32、98041918335.20.88 -0.12 0.0149 -0.0018 62.07 0.307 4.03 1981449.319320.50.84 -0.16 0.0258 -0.0041 65.52 0.399 4.12 198240120303.40.79 -0.21 0.0422 -0.0087 68.97 0.495 4.21 1983475.421295.20.77 -0.23 0.0515 -0.0117 72.41 0.595 4.31 1984282.122289.30.76 -0.24 0.0587 -0.0142 75.86 0.702 4.42 1985487.82

33、3287.80.75 -0.25 0.0607 -0.0149 79.31 0.817 4.54 1986361.524282.10.74 -0.26 0.0682 -0.0178 82.76 0.945 4.66 497.225270.10.71 -0.29 0.0856 -0.0251 86.21 1.090 4.81 335.2262700.71 -0.29 0.0858 -0.0251 89.66 1.262 4.98 403.727249.40.65 -0.35 0.1203 -0.0417 93.10 1.484 5.20 289.328245.90.64 -0.36 0.1268

34、 -0.0451 96.55 1.819 5.54 表（3） 设计年径流经验频率计算表四，推求个设计代表年的径流过程（1）选取代表年：1，选取年径流量接近于设计年径流量的年份； 2，选取对工程较不利的年径流过程线；根据上述原则初步选择5455,5859；和5354,6667为5%丰水年和95%枯水年的代表年；并根据年内分配和年平均流量接近多年平均情况的原则，选择5657，7475年为50%平水年的代表年。根据上述初步选定的代表年绘制峰值、流量对比图如下：由峰型对比图根据选取对防洪不利的年份为代表年的原则最终选取5455年和6667 年流量过程线为5%丰水年和95%枯水年的代表流量过程线，并根据

35、年内分配和年平均流量接近多年平均情况的原则，选择5657年流量过程线为50%平水年的代表流量过程线。按照相应于设计频率的年平均流量于各代表年的年平均流量之比值，用同倍比缩放法将各个代表年过程线缩放成设计流量过程线。对于95%的枯水年，缩放倍比为236.5/249.4=0.95; 50%的平水年，缩放倍比为372.52/390.3=0.95;5%的丰水年，缩放倍比为559.56/602.3=0.93;按缩放倍比将对应代表年进行缩放既得设计流量过程线。 计算成果如表所示：表（4） 设计流量过程线计算表分类项目各月及全年平均流量（m3/s）4月5月6月7月8月9月10月11月12月1月2月3月全年9

36、5%枯水年（代表年为6667年）代表流量过程线设计流量过程线273.8 658.0 522.0 294.5 128.4 97.2 187.9 179.4 80.2 55.0 195.0 319.0 249.4 260.1 625.1 495.9 279.8 122.0 92.3 178.5 170.4 76.2 52.3 185.3 303.1 236.9 50%平水年（代表年为5657年）代表流量过程线设计流量过程线410.6 729.7 906.2 825.1 890.2 209.6 142.5 65.3 49.6 143.5 134.0 153.0 390.3 390.1 693.2 8

37、60.9 783.8 845.7 199.1 135.4 62.0 47.1 136.3 127.3 145.4 370.8 5%丰水年（代表年为5455年）代表流量过程线设计流量过程线624.9 1105.0 832.6 2105.0 1161.0 165.2 355.9 80.1 153.9 133.1 125.6 317.2 602.3 581.2 1027.7 774.3 1957.7 1079.7 153.6 331.0 74.5 143.1 123.8 116.8 295.0 560.1 设计洪水过程线及校核洪水过程线推求一，资料审查对资料的可靠性，一致性，代表性进行审查发现河道断

38、面没有较大冲於所给资料较可靠，并且所给资料包括历史洪水资料，考证历史文献和实测期资料有一定的代表性，清江流域气候条件变化缓慢，下垫面条件比较稳定并且考察期内上断面没有修建什么引水工程，所以资料的一致性没有遭遇破坏。二，确定设计标准及校核标准 由所给库容曲线查的水库库容最大有42亿m3由以下判定水利水电工程设计校核标准规范得判定该工程规模为大（1）型，因为清江流域属于山丘区固选择水库设计标准为千年一遇，校核标准为万年一遇。表 （5） 水利水电工程枢纽等别工程级别水库防洪治涝灌溉供水水电站工程规模总库容（108m3）诚征及工矿企业的重要性保护农田（万亩）治涝面积（万亩）灌溉面积（万亩）诚征及工矿企

39、业的重要性装机容量（104kw）大（1）型10特别重要500200150特别重要120大（2）型101.0重要5001002006015050重要12030中型1.00.10中等100306015505中等305小（1）型0.100.01一般30515350.5一般51小（2）型0.010.001530.51表 （6） 水库工程水工建筑物的防洪标准水工建筑物防洪标准（重现期）山区、丘陵区平原区、滨海区设计校核设计校核混凝土坝、浆砌石坝及其他建筑物土坝、堆石坝1100050050002000可能最大洪水（pmf）或10000500030010020001000250010020001000500

40、02000100501000300310050100050020001000502030010045030500200100030020101005053020200100300200105020三，频率计算求取设计洪峰（校核标准），设计洪量（校核标准）（1） 根据实测洪水资料，和历史洪水资料按统一样本法推求设计洪水过程线计算成果如下表：表（7） 洪水经验频率计算表（特大值）调查考证或实测期 系列年数 洪水排位nn年份q (m3/s) 统一处理法调查考证期n1（16801979）300178819691883 大于17800123p=1/(n1+1)=1/(300+1)=0.003322p=1

41、/(n1+1)=1/(300+1)=0.006645p=1/(n1+1)=1/(300+1)=0.009967调查考证期n2（17801979）2001788196918831935大于150001235 已抽到n1中排序已抽到n1中排序已抽到n1中排序p=0.009967+(1-0.009967)×（5-3）÷（200-3+1）=0.019967（式29） 调查考证期n3 （19201979）60196919351920大于130001231935 已抽到n2中排序 已抽到n2中排序p=0.019967+(1-0.019967)×（3-2）÷（60-2+1）=0.036578（式29）实测期n（19511979）2919691977197119633140130001234 已抽到n2中排序p=0.036578+(1-0.036578)×（2-1）÷（29-1+1）=0.069799（式29）p=0.036578+(1-0.036578)×（3-1）÷（29-1+1）=0.103021（式29） 计算方法同1977,1971（2）频率计算成果表如下表：频率计算成果表表（8） 洪峰频率计算详表调查考证或实测期系列年数洪水排位经验频率n年段年份q（m3/s）统一样本法调查考证期n1300168