太湖流域潜鱼水库设计任务书

1、太湖流域潜鱼水库设计任务书目录TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 o Current Document 一、设计任务3 HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 二、背景资料3 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 2.1流域和水库情况简介3 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 2.2径流资料4 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 2.3流域洪水资料5 HYPERLINK l book

2、mark10 o Current Document 2.4坝顶高程设计相关资料7 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 2.5装机容量选择相关资料8 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 三、设计年径流量的确定8 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 3.1按水利年度整理后的年径流量表8 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 3.2年径流量最终频率曲线图103.3设计、典型年径流量及缩放系数表10 HYPERLI

3、NK l bookmark20 o Current Document 3.4设计年内分配及典型年选择11设计丰水年的选择：11设计中水年的选择：11设计枯水年的选择：12 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 3.5数据表格及系数选择12 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 四、水库死水位及正常蓄水位的选择13 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 4.1列表计算兴利库容13 HYPERLINK l bookmark28 o Current Documen

4、t 4.2由泥沙资料确定死水位的计算过程15 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 4.3确定正常蓄水位的计算过程17 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 五、装机容量初选17 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 5.1枯水年的水能计算17 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 5.2中水年的水能计算19 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 5.3确定装机容量及

5、装机台数21 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 5.4确定多年平均发电量21 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 六、设计洪水过程线的推求22 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 6.1经验频率计算22 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 洪峰样本的最终配线图23 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 设计值、典型值及缩放系数归纳表23 HYPERLINK

6、l bookmark52 o Current Document 6.4.设计洪水过程线综合计算表24 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 6.5洪水过程图25 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 七、结语26一、设计任务在太湖流域的西苕溪支流西溪上，拟修建一水库(坝址拟设在潜渔站)，因而要进行水库规划的水文水利计算工作。根据相关资料求出频率为10%、50、90丰、平、枯三代表年的年径流量。根据水利年度年、月径流资料和代表年的选择原则，确定丰、中、枯三个代表年。并按设计年径流量用同倍比方法缩放各代表年

7、的逐月年内分配。规划水库为大(2)型水库，工程等别为II等，永久性水工建筑物级别为2级。下游防洪标准为5%，水库设计洪水标准为1，校核洪水标准为0.1%。请根据整理后的洪水资料，推求三种标准的设计洪水。(3)确定水库兴利库容、水库死水位和正常蓄水位。(4)通过代表年的水能计算，进行装机容量及装机台数初选，并确定水能指标。二、背景资料2.1流域和水库情况简介西苕溪为太湖流域一大水系，流域面积为2260km2,发源于浙江省安吉县天目山，干流全长150km,上游坡陡流急，安城以下堰塘遍布，河道曲折，排泄不畅，易遭洪涝灾害，又因流域拦蓄工程较少，灌溉水源不足，易受旱灾。该水库为根治西苕溪流域水旱灾害骨

8、干工程之一，控制西苕溪主要支流西溪，坝址以上流域面积328km2。流域内气候温和、湿润、多年平均雨量孝丰站为1450mm，国民经济以农、林业为主，流域内大部为山区，小部为丘陵，平地较少。流域水系及测站分布见图1。:甘I：.丿Fi住澆注丄哎图1西苕溪流域水系及测站分布图水库以防洪为主，结合发电、灌溉、航运及水产，是一座综合利用水库。2.2径流资料在坝址下游1公里处设有潜渔水文站，自1954年开始有观测的流量资料，见表1。表1年径流过程（单位：m3/s）年份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月19793331521452918204221980337193367771013111

9、761981347262831191155431982219839198431985519866198741988519893199061991719922199371994419951119964199751998819993200056122131562345411626117827384693222823124231125443926182812768242930311812677682321466311106653316324458431626105361024241520377436104022372317282426771023343827211277510121941328623

10、176334101635382114653310131727266665201912845201834221688751381936744330171174371023639323221928611132920193313786871829483482711312532223278772221614967111521452425181411112.3流域洪水资料坝址处有19541977年实测洪峰资料（见表2）。另据调查，1922年在坝址附近发生一场大洪水，推算洪峰流量为1350m3/s。这场洪水是发生后至今最大的一次洪水。缺测年份内，没有大于1160m3/s的洪水发生。根据代表性和不利性原则，

11、选取1963年的一场洪水作为典型（见表3）。表2潜渔站洪峰资料统计表年洪峰Q(m3/s)m年洪峰Q(m3/s)m1954702196623219552841967244195674819681671957402196938719582001970305195923719715001960478197210819616591973484196258519742871963116019751661964409197611919655101977238表3典型洪水过程线（1963年）时段(t=1h)流量(m3/s)时段(t=1h)流量(m3/s)时段(t=1h)流量(m3/s)06341060671

12、301735950681182736864691183837760701034153866071975233961772926344047073857434137074828574230675799734326076651010044235775511130452277843121714624079411323047253803314260482698136153174927782431633550286834917362512958453183735229085501935053263864820330542778747213155526588462230556252894423293572

13、4590432429358235914125445592249239265756021293372767561205943528805621929534299156318096333010006416197323110606515598313211306614599303311602.4坝顶高程设计相关资料1、根据实测泥沙资料分析，河流多年平均含沙量p0=0.237kg/m3,泥沙干容重丫=1650kg/m3，泥沙沉积率m=90%，孔隙率=03,推移质与悬移质淤积量之比值a=15%，水库设计使用年限为50年。确定死水位时另加安全值2米。2、水轮机适应最小水头为16米。确定死水位时另加安全值05

14、米。3、水库水位容积曲线（表4）。表4水库水位容积曲线水位（m）48505255606570容积（106m3）0010.62380180357水位（m）75808182838485容积（106m3）60394.4102811131200129.0138.6水位（m）868788899091容积（106m301815194,5207.04、水库下游水位流量关系曲线（表5）。表5水位流量关系曲线水位（m）46.046.246.446.646.847.0472流量（m3/s）01.0367311.916.220.52.5装机容量选择相关资料1、出力系数取7.5，预留水头损失

15、0.5米；保证出力倍比系数取2.5；2、水轮机机型为HL263-LJ-100（即混流式263型），单机容量为1250kw，适应最小水头16米；三、设计年径流量的确定3.1按水利年度整理后的年径流量表1933677710131117634730.5081262831191155432612822131562345411626119789899001980-191981-1912.671982-19831983-19841984-19851985-19861986-19871987-19881988-19891989-19901990-19911991-19921992-19931993-1994

16、1994-19951995-19961996-19971997-191998-191999-20273846932228231211254439261828122429303118122316104023191617201910292923213224223441352718362320482746442437383238263474631934876311105843162610152327862166224393338272203710172123146516302313712228242610121720172213161012101013191211131119121428111318

17、1124.5025.0819.0815.3316.7522.0013.5820.5816.9220.5014.2522.7514.1721.2526.3314.6725.3324.92199322.751515.330.776-0.2240.050468.18199414.171614.670.742-0.2580.066672.73199626.331814.170.717-0.2830.080381.823.2年径流量最终频率曲线图潜渔水文站水文年年径流量频率分析曲线42-0潜鱼水文站年径流量理论频率计算曲线年份年平均流量序号年平均流量由大到小模比系数KiK-1i(K-1)2ip=m/(n

18、+1)*100%197914.08130.501.5430.5430.29464.55198030.50226.331.3320.3320.11029.09198112.67325.331.2810.2810.079213.64198224.50425.081.2690.2690.072218.18198325.08524.921.2600.2600.067822.73198419.08624.501.2390.2390.057227.27198515.33722.751.1510.1510.022731.82198616.75822.001.1130.1130.012736.36198722

19、.00921.251.0750.0750.005640.91198813.581020.581.0410.0410.001745.45198920.581120.501.0370.0370.001450.00199016.921219.080.965-0.0350.001254.55199120.501316.920.856-0.1440.020859.09199214.251416.750.847-0.1530.023363.64理论频率曲线选配计算表频率第一次配线第二次配线Q平均=19.77C=0.26C=1.5CvsvQ平均=19.77C=0.26C=2Cvsv0pKpQp0pKpQp1

20、2.621.6833.242.681.7033.5551.751.4628.771.771.4628.87101.321.3426.561.321.3426.56200.821.2123.980.811.2123.9350-0.070.9819.41-0.080.9819.3675-0.710.8216.12-0.710.8216.1290-1.230.6813.45-1.220.6813.5095-1.520.6011.96-1.490.6112.1199-2.030.479.34-1.960.499.70199521.251714.250.721-0.2790.078077.2719971

21、9981999总计14.6725.3324.92415.2519202114.0813.5812.67415.250.7120.6870.64121.004-0.288-0.313-0.3590.0040.08270.09790.12911.355786.3690.9195.45Cs=0.57,从表格中可以查得：当P=10%时，Qno=26.56(m3/s)P=10%当P=50%时，Qno/=19.36(m3/s)当P=90%时，Qno/=13.50(m3/s)P=50%P=90%3.4设计年内分配及典型年选择3.4.1设计丰水年的选择：从数据中可以看出，19831984年、19961997年

22、、19981999年年流量分别为25.1m3、26.33m3、25.3m3,与年设计流量相近，不过19961997年610月的来水量占全年的70%，为最典型丰水年。所以选择其为丰水年典型年。3.4.2设计中水年的选择：从数据中可以看出，19841985年、19891990年、19911992年年流量分别为19.08m3、20.6m3、20.5m3，与年设计流量相近，从年内分布情况来看，19841985年更符合典型中水年的选择，所以选择其为中水年典型年。3.4.2设计枯水年的选择：从数据中可以看出，19791980年、19811982年、19881989年、19921993年、19941995年

23、五个水利年的年流量分别为：14.08m3、12.67m3、13.58m3、14.25m3、14.17m3,都与年设计径流量相近。从年内分布情况来分析，19791980年10月到第二年2月来水最枯，仅占全年的8.28%，年内分布最不利，所以选此年枯水年为典型年。3.5数据表格及系数选择设计、典型年径流量及其缩放系数年份缩放系数KP典型年平均流量Q曲设计年平均流量QP199619971.0087.典，26.3326.56198419851.014719.0819.36197919800.958814.0813.50潜鱼水文站设计枯水年流量各月分配表月份456789101112123年平均典型年月平

24、均15.21.45.29.18.20.4.02.02.03.03.07.014.0径流量0000000000000000008设计年月平均14.20.43.27.17.19.3.81.91.92.82.86.713.5净流量3813158126184228810潜鱼水文站设计中水年流量各月分配表月份456789101112123年平均典型年月平均11.25.44.39.26.18.28.12.7.5.6.8.19.0径流量0000000000000000000000008设计年月平均11.25.44.39.26.18.28.12.7.5.6.8.19.3净流量16376557382641181

25、00709126潜鱼水文站设计丰水年流量各月分配表月份456789101112123年平均典型年月平均径流量102363932322192865111326.33设计年月平均10.23.63.93.23.22.19.28.6.5.11.13.26.5净流量0920558120191724050410116四、水库死水位及正常蓄水位的选择4.1列表计算兴利库容表1潜鱼水文站设计枯水年（P=90%）流量各月分配月份456789101112典型年月平均径流量15.0021.0045.0029.0018.0020.004.002.002.00设计年月平均净流量14.3820.1343.1527.811

26、7.2619.183.841.921.92表2潜鱼水文站水库年调节计算表时间（年月）来水量（单位：m3/s）用水量（单位：m3/s）来水量-用水量（单位：m3/s）余水（单位：m3/s）缺水（单位：m1979414.38131.38197920.13137.13197943.151330.15197927.811314.81197917.26134.26197919.18136.181979103.84139.161979111.921311.081979121.921311.0819802.881310.1219802.881310.1219806.71136.29合计162.0615663

27、.9157.85校核162.043156=6.0663.9157.85=6.064.2由泥沙资料确定死水位的计算过程（1）泥沙淤积的需要pmV=1+a些+V沙年1-0r塌式中：多年平均年淤沙容积,m3/年沙年Po多年平均含沙量,kg/m3“多年平均年径流量，m3m淤积体的孔隙率,%0淤积体的孔隙率，0=03-04r泥沙颗粒的干容重,kg/m3根据实测泥沙资料分析，河流多年平均含沙量p=0.237kg/m3,泥沙干容重丫=1650kg/m3，泥沙沉积率m=90%，孔隙率=0.3,推移质与悬移质淤积量之比值=15%，水库设计使用年限为50年。又根据作业一，“0=625X108m3将上述数据代入，即

28、可得A沙年=133X105m3/年T年后的总淤沙容积为V=TV沙总沙年而T=50年，故匕=6.65X106m3沙总再由V沙总可查水位容积曲线得相应库水位，另加安全值2米,沙总即为淤沙需要的死水位。如表3-1为水库水位容积曲线，插值即可得淤沙需要的死水位为58.82米，另加安全值2米，淤沙需要的死水位为60.82米.表3-1水库水位容积曲线表水位（m）48505255606570容积（106m3）00.10.6238.0180357水位（m）75808182838485容积（106m3）60.394.4102.81113120.0129.0138.6水位（m）868788899091容积（106

29、m3）148.3158.8170.0181.5194.5207.0（2）水力发电的需要根据水轮机最小运行水头推求水库最低水位，其中下游水位采用设计多年平均流量确定。已知设计多年平均流量为19.81m3/s，查表3-2水位流量关系曲线表并插值即可得下游水位为47.17米，水轮机适应最小水头为16米，确定死水位时另加安全值0.5米，最终得发电所需死水位为63.67米。表3-2水位流量关系曲线表水位（m）46.046.246.446646.8470472流量（m3/s）01.03.67.311.916220.5（3）死水位的确定综合以上两方面的要求，发电所需死水位为63.67米，淤沙需要的死水位为6

30、0.82米，选择高者为设计水库的死水位，得出其死水位为63.67米。4.3确定正常蓄水位的计算过程（1）确定死库容由上可知死水位为63.67米，查表3-1水库水位容积曲线表并插值的死库容为15.34X10怕（2）确定正常蓄水位由上计算得兴利库容为151.37X106m3,死库容为15.34X106m3,二者之和为166.71X106m3,再查表3-1水库水位容积曲线表并插值得正常蓄水位87.71米。五、装机容量初选5.1枯水年的水能计算1）采用等流量调节方式，进行水能计算假设10月次年3月6个月为供水期，则：W=3.84+1.92+1.92+2.88+2.88+6.71=20.2m3/s月，利

31、用公式,Q供=（20.2+57.60）/6=12.97m3/s；而10月次年3月的天然来水量调小于12.97m3/s,4月9月的天然来水量大于12.97m3/s,该假设正确。同理假设4月9月6个月为蓄水期，则：W蓄=14.38+20.13+43.15+27.81+17.26+19.18=141.91讦/s月，利用公式Q蓄,调=（祇91-57.60）/614.05皿；而4月9月的天然来水量大于14.05m3/s,10月次年3月的天然来水量小于14.05m3/s，该假设正计算水库各月蓄水和月平均水位（采用直线插值）；计算各月下游水位（并采用直公式N二AQH；H=H+H-H，取H=0.5m,A=7.

32、5。水库下游损损计算结果如表一所示。5.2中水年的水能计算计算方法与第一步完全相同，其计算结果如表所示。月份发电余水量不足水量月末水用水（m流量水量流量水量库蓄水天然来平均水量蓄水月平均水位3)(m3/s)3/s)(m/s)(万m(m(万m(万m(m)3)/s)3)(万m)25.3719.595.7815183052229366.3944.6519.5925.0665829634634375.4639.5719.5919.985248148821225883.2926.3819.596.791783166661577486.9018.2618.26166661666687.701028.412

33、8.41166661666687.701112.1817.895.711500151661591687.03127.117.8910.792834123321374984.885.0717.8912.82336789651064881.436.0917.8911.830995865741577.038.1217.899.7725663299458272.06411.1617.886.7217651534241765.355.3确定装机容量及装机台数采用保证出力倍比法，以枯水年的供水期的平均出力即为保证出力，即N=（3815.13+3551.51+3227.58+2847.24+2386.16+

34、1866.74）/6：P取c=2.5，由公式N二cN可得，N=2.5X2949.067372装P装由水轮机机型为HL263-LJ-100（即混流式263型），单机容量为1250kw，确定装机n=7372.65三1250心5.9（台）实际生活中，机组只可能是整数，所以取n=6台，则装机容量修正为N=7500kw装5.4确定多年平均发电量由中水年计算多年平均发电量，计算结果:年发电总量为：E=56287.67X30.4X244.11X107(kwh)六、设计洪水过程线的推求6.1经验频率计算原始数据洪峰流量从大到小排序经验频率计算MPM=N+1Pm二mn+1年份洪峰流量Qm(m/s)年份洪峰流量Q

35、m(m3/s)序号MPM(%)序号mPm(%)192213501922135011.819547021963116023.51955284195674828.019567481954702312.019574021961659416.019582001962585520.019592371965510624.019604781971500728.019616591973484832.019625851960478936.01963116019644091040.0196440919574021144.0196551019693871248.0196623219703051352.0196724

36、419742871456.0196816719552841560.0196938719672441664.0197030519772381768.0197150019592371872.0197210819662321976.0197348419582002080.0197428719681672184.0197516619751662288.0197611919761192392.0197723819721082496.0备注：N=56,q：n=24,a=2,l=1,=399.13m3/s6.2洪峰样本的最终配线图潜渔水库设计洪水频率分析曲线丄.一.一:一：.一.：:一：一：.一：:一.-.

37、:“-rm二二二二二二二二二二-99.99999.:二二皿也二二二二二二二O-二二-=:3:-!:.!:-:-:.匸：.：i=.：.!.:!.:.“：.：.-!.:.-.:.“.：.!:.!:;.“zzrlzIIzIZ2.5QQ2.40Q1,000&QQ3QQTOO60Q5QQ40QSQQ2QQ10QQ6.3设计值、典型值及缩放系数归纳表表二设计值、典型值及缩放系数归纳表频率（）设计流量（m3/s）典型流量（m3/s）缩放系数0.11914.6911601.65111327.7111601.1455916.0611600.7906.4.设计洪水过程线综合计算表时段（t=ih）流量(m3/s)设

38、计流量时段(t=1h)流量(m3/s)设计流量P=0.1%P=1%P=5%P=0.1%P=1%P=5%Kq=1.651Kq=1.145Kq=0.790Kq=1.651Kq=1.145Kq=0.790069.9066.8704.74050286472.186327.470225.9401711.5578.0155.53051295487.045337.775233.0502711.5578.0155.53052290478.790332.050229.1003813.2089.1606.32053263434.213301.135207.77041524.76517.17511.85054277

39、457.327317.165218.83052337.97326.33518515303.425209.35063456.13438.93026.86056252416.052288.540199.08074370.99349.23533.97057245404.495280.525193.55085794.10765.26545.03058235387.985269.075185.650973120.52383.58557.67059224369.824256.480176.96010100165.100114.50079.00060212350.012242.74

40、0167.48011130214.630148.850102.70061205338.455234.725161.95012171282.321195.795135.09062192316.992219.840151.68013230379.730263.350181.70063180297.180206.100142.20014260429.260297.700205.40064161265.811184.345127.19015317523.367362.965250.43065155255.905177.475122.45016335553.085383.575264.650661452

41、39.395166.025114.55017362597.662414.490285.98067130214.630148.850102.70018373615.823427.085294.67068118194.818135.11093.22019350577.850400.750276.50069118194.818135.11093.22020330544.830377.850260.70070103170.053117.93581.37021315520.065360.675248.8507197160.147111.06576.63022305503.555349.225240.95

42、07292151.892105.34072.68023293483.743335.485231.4707385140.33597.32567743335.485231.4707482135.38293.89064.78025445734.695509.525351.5507579130.42990.45562.41026575949.325658.375454.2507665107.31574.42551.350276751114.425772.875533.250775590.80562.97543.450288051329.055921.725635.950784

43、370.99349.23533.970299151510.6651047.675722.850794167.69146.94532.3903010001651.0001145.000790.000803354.48337.78526.0703110601750.0601213.700837.400813659.43641.22028.4403211301865.6301293.850892.700824370.99349.23533.9703311601915.1601328.200916.400834980.89956.10538.7103410601750.0601213.700837.4

44、00845387.50360.68541.870359501568.4501087.750750.500855082.55057.25039.500368641426.464989.280682.560864879.24854.96037.920377601254.760870.200600.400874777.59753.81537.130386601089.660755.700521.400884675.94652.67036.340396171018.667706.465487.430894472.64450.38034.76040470775.970538.150371.300904370.99349.23533.97041370610.870423.650292.300914167.69146.94532.39042306505.206350.370241.740923964.389