賦石水庫(kù)水利水電規(guī)劃說(shuō)明書(shū)綜述

1、水文水利計(jì)算課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)姓 名：班 級(jí)：學(xué) 號(hào)：學(xué) 院： 水利與環(huán)境學(xué)院指導(dǎo)老師：2012年6月水文水力計(jì)算課程設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)在太湖流域的西苕溪支流西溪上，擬修建賦石水庫(kù)，因而要進(jìn)行水庫(kù)規(guī)劃的工程水文及水利計(jì)算，其具體任務(wù)是：1 .設(shè)計(jì)年徑流分析計(jì)算；2 .選擇水庫(kù)死水位；3 .選擇正常蓄水位；4 .計(jì)算保證出力、多年平均發(fā)電量和選擇裝機(jī)容量；5 .推求豐、中、枯設(shè)計(jì)年徑流過(guò)程；6 .推求防洪標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和校核標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線。二、基本資料1、流域和水庫(kù)情況簡(jiǎn)介西苕溪為太湖流域一大水系，流域面積為2260km2 ,發(fā)源于浙江省安吉縣天目山，干流全長(zhǎng)150km,上游坡陡流急，安城以下堰

2、塘遍布，河道曲折，排泄不暢，易遭洪澇 災(zāi)害，又因域攔蓄工程較少，灌溉水源不足，易受旱災(zāi)。根據(jù)解放后二十多年的統(tǒng)計(jì)， 僅安吉縣因洪澇旱災(zāi)每年平均損失稻谷 1500萬(wàn)斤，嚴(yán)重的19611963年，連續(xù)三年洪 水損失稻谷9300萬(wàn)斤，沖毀耕地萬(wàn)余畝。賦石水庫(kù)為根治西苕溪流域水旱災(zāi)害骨干工程之一，位于安吉縣豐城以西十公里，控制西苕溪主要支流西溪，壩址以上流域面積328km2 o流域內(nèi)氣候溫和、濕潤(rùn)、多年平均雨量豐站為1450mm,國(guó)民經(jīng)濟(jì)以農(nóng)、林業(yè)為主，流域內(nèi)大部為山區(qū)，小部為丘陵， 平地較少。水庫(kù)以防洪為主，結(jié)合發(fā)電、灌溉、航運(yùn)及水產(chǎn)，是一座綜合利用水庫(kù)。庫(kù)區(qū)位于區(qū)域的斜構(gòu)造內(nèi)，周邊巖石多為不透水或

3、弱透水的砂頁(yè)巖，僅在局部地區(qū) 有奧陶紀(jì)石灰?guī)r及鈣質(zhì)頁(yè)巖，但因?qū)颖。⒂猩绊?yè)巖隔層，巖溶現(xiàn)象不甚發(fā)育，加之山 體寬厚其高程一般均在 200 m以上，故庫(kù)區(qū)滲漏問(wèn)題可以不考慮。西苕溪流域受洪水災(zāi)害 25萬(wàn)畝，其中安吉9萬(wàn)畝，長(zhǎng)興15萬(wàn)畝，吳興3萬(wàn)畝，水 庫(kù)建成后，可使20年一遇洪水減輕到5年一遇以下，使燈區(qū)淹沒(méi)面積11.3萬(wàn)畝減至4 萬(wàn)畝，使3萬(wàn)畝燈區(qū)農(nóng)田免除洪水直接威脅，其它十幾萬(wàn)畝可以不同程度的減輕洪水危 害。水庫(kù)興建后，可灌溉赤塢、安城等地區(qū)的水田計(jì)4萬(wàn)畝，溪灘還田3000畝，河道整 治還田4000畝，旱改水3000畝，共計(jì)可灌溉5萬(wàn)畝。航運(yùn)發(fā)電水產(chǎn)方面，可解決上游每年 200萬(wàn)支毛竹的水路

4、運(yùn)輸以及水運(yùn)康山的煤、化肥等。發(fā)電裝機(jī)容量約3750千瓦，年發(fā)電量為14000度，補(bǔ)充電源不足，水庫(kù)建成后， 增加了 6000畝水面面積，可以發(fā)展水產(chǎn)。庫(kù)區(qū)包括有耕地5766畝，3310戶(hù)人家，征用地5610畝，遷移居民1500戶(hù)，人口 7400人，房屋6910間，還有國(guó)家糧庫(kù)、商店等房屋約 300間，有兩條公路需要改線， 總長(zhǎng)11公里。2、水文氣象資料情況流域內(nèi)有大錦堂、坑垓、權(quán)岱三個(gè)雨量站，分別從1956年、1961年和1962年開(kāi)始 觀測(cè)到今，流域附近有潛漁站 1954年開(kāi)始觀測(cè)，章村站1961年開(kāi)始觀測(cè)，孝豐站有 較長(zhǎng)的資料，1922年開(kāi)始觀測(cè)，但中間有缺測(cè)年份，因此可以利用孝豐站的雨

5、量資料來(lái) 延長(zhǎng)流域雨量資料。在壩址下游1公里處設(shè)有潛漁水文站，自1954年開(kāi)始有觀測(cè)的流量資料。通過(guò)頻 率計(jì)算，得各設(shè)計(jì)頻率的設(shè)計(jì)年徑流量，選擇典型年，計(jì)算縮放倍比，成果見(jiàn)表1。通過(guò)典型縮放得豐（p=15%）、中（p=50%卜枯（p=85%）設(shè)計(jì)年徑流過(guò)程，見(jiàn)表2。表1設(shè)計(jì)年徑流及典型年徑流量代表年設(shè)計(jì)頻率p設(shè)計(jì)年徑流量（m3/s）典型年典型年徑流量（rnb/s）縮放 倍比枯水年85%5.5619735.351.039平水年50%7.5019577.111.055豐水年15%10.3719679.951.042表2潛漁站設(shè)計(jì)年徑流過(guò)程（單位：m3/s）月份設(shè)計(jì)枯水年設(shè)計(jì)平水年設(shè)計(jì)豐水年典型年q

6、設(shè)計(jì)年q典型年q設(shè)計(jì)年q典型年q設(shè)計(jì)年q314.0014.556.476.8211.1011.57418.6019.336.937.3112.8013.34519.5020.2720.8021.9423.0023.9761.311.368.248.6927.6028.7775.215.4121.8023.003.974.1480.060.065.505.801.241.2990.040.044.324.5623.2024.18100.410.432.812.967.657.97111.701.771.421.501.361.42120.750.783.603.800.440.4610.700.

7、731.101.160.840.8821.881.952.332.466.116.37合計(jì)64.1666.6885.3290.00119.31124.35根據(jù)調(diào)查1922年9月1日在壩址附近發(fā)生一場(chǎng)大洪水，推算得潛漁站洪峰流量為1350 m3/s。這場(chǎng)洪水是發(fā)生后至今最大的一次洪水。缺測(cè)年份內(nèi)，沒(méi)有大于1160 m3/s 的洪水發(fā)生。3、根據(jù)地區(qū)用電要求和電站的可能情況，發(fā)電要求為保證出力不能低于80仃瓦，發(fā)電保證率為85% ,灌溉和航運(yùn)任務(wù)不大，均可利用發(fā)電尾水得到滿(mǎn)足4、水庫(kù)水位庫(kù)容曲線表3水位容積曲線水位（m）4850525560容積(106m3)00.10.62.38水位（m）6570

8、758081容積(106m3)1835.760.394.4102.8水位（m）8283848586容積(106m3)111.3120129138.6148.3水位（m）8788899091容積(106m3)158.8170181.5194.52075、水電站下游水位流量關(guān)系曲線表4水位流量關(guān)系曲線水位（m）46.046.246.446.646.847.047.2流量（m3/s）01.03.67.311.916.220.5三、計(jì)算及分析1、選擇水庫(kù)死水位（1）泥沙資料計(jì)算水庫(kù)的淤積體積和水庫(kù)相應(yīng)的淤積高程（按百年運(yùn)用估計(jì)）水庫(kù)使用t年后的淤積總?cè)莘ev沙，總v沙，總t =tv#，年年淤積量：owo

9、m(1 . p)式中，t為水庫(kù)正常使用年限（年）；a為推移質(zhì)淤積量與懸移質(zhì)淤積量之比； v沙、年為多年平均年淤沙容積（m3/年）；p。為多年平均含沙量（kg/年）；w0為多年平均年徑流量（m3） ; m為庫(kù)中泥沙沉積率（）; p為淤積體的孔隙率；t為泥沙顆粒的干容重（kg/m 3）。根據(jù)實(shí)測(cè)泥沙資料得多年平均含沙量p0 = 0.237kg / m3,泥沙干容重1 = 1650kg / m3,泥沙沉積率90%,孔隙率p=0.3 ,推移質(zhì)與懸移質(zhì)淤積量之比值口 = 15% ,用p=50% 的設(shè)計(jì)年的流量資料求得多年平均徑流量w0 =7.5 365 24 3600=2365.23 106 m3由公式

10、（2）求得v沙、年=50231.32m3,取水庫(kù)使用年限為100年v 沙總=100x50231.32 = 5023132m3 = 5.02% 106 m3查水位容積曲線(見(jiàn)表3)對(duì)應(yīng)的水位為57.389m,加上安全超高即得水庫(kù)死水位，z 死=57.389+ 2=59.389m。(2)水輪機(jī)的情況確定水庫(kù)的最低死水位；由下游流量關(guān)系曲線可知下游最低水位為 46ml適應(yīng)最小水頭為16m。z 死=46+16=62m(3)綜合前幾種情況得z死二62m2、選擇正常蓄水位初步給定正常蓄水位為79.9m,根據(jù)本地區(qū)的興利要求，發(fā)電方面要求保證出力不低 于80仃瓦，所以要對(duì)正常蓄水位進(jìn)行檢驗(yàn)，若滿(mǎn)足發(fā)電要求則

11、正常蓄水位就確定為 79.9m,若不滿(mǎn)足發(fā)電要求則需要調(diào)整正常蓄水位。出力公式為n =aqh凈上式中，a為出力系數(shù)，取a=7.5 , q為調(diào)節(jié)流量，h爭(zhēng)=h -ah ,水頭損失&h取0.5mh =z± -z下。假設(shè)正常蓄水位79.9m查水位容積曲線得庫(kù)容為93.718m106m3 ,查水位庫(kù)容曲線v =12m106m3。所以興利庫(kù)容v興=弘常一v死=(93.71-8.12) m106m3 =81.718m106m363v興=81.71810 子30.5：24+3600 = 31.01(m /s)月在枯水年供水期為6月到次年2月共9個(gè)月，相應(yīng)的調(diào)節(jié)流量為q q供 +v興8.55

12、+31.01 .3 /、qp = = =4.40(m /s)td9用樣，蓄水期為3到5月，相應(yīng)的調(diào)節(jié)流量為“ q蓄-v近5418 -31 58.qp =5- = 7.53(m3/s)tf3故枯水年水能計(jì)算表如下表5所示：月 份 t( 月份)設(shè)計(jì) 年q(m3/ s)水電 站引 用流量q(m3/ s)水庫(kù)蓄 水流量 qv(m3/s )水庫(kù)蓄 水量 v(106m3/s)棄水qs(m3/s)時(shí)段初 末水庫(kù) 存水量v(106m3 /s)時(shí)段平 均存水 量(106m3/ s)上游 平均 水位 (m)下游 水位(m)平均 水頭(m)出力(kw)314.567.537.0318.811.020.46646.6

13、18.91067419.347.5311.8130.60.7829.845.172.0246.624.91407520.287.5312.7534.13.5460.477.577.546.630.4171761.364.4-3.04-7.994.690.779.446.432.5107371.424.4-2.98-8.086.782.778.346.431.4103680.064.4-4.34-11.678.772.976.946.43099090.044.4-4.36-11.367.161.57546.428.1927100.434.4-3.97-10.655.850.572.946.426

14、858111.774.4-2.63-6.845.241.871.246.424.3802120.784.4-3.62-9.738.433.56946.422.172910.734.4-3.67-9.828.723.766.246.419.363721.964.4-2.44-5.918.89.463.546.416.6548則苦水年的平均出力 n =982.6kw >800kw,所以正常蓄水位為79.9m3、保證出力、多年平均發(fā)電量和裝機(jī)容量的計(jì)算3.1 豐、中、枯三個(gè)代表年水能計(jì)算對(duì)枯水年的水能計(jì)算前面已經(jīng)算出平水年水能計(jì)算：在平水年供水期為7月到次年2月共8個(gè)月，相應(yīng)的調(diào)節(jié)流量為qp

15、二td25.19 31.588= 7.10(m3/s)18用樣，蓄水期為3到6月，相應(yīng)的調(diào)節(jié)流量為tf44.76 -31.584=3.3(m3 / s)故平水年水能計(jì)算表如下表6所示:表6設(shè)計(jì)平水年水能計(jì)算表月份設(shè)計(jì)年q(m3/s )水電站 引用流 量 q(m3/s )水庫(kù) 蓄水 流量 qv(m 3/s)水庫(kù)蓄 水量 v(106m 3/s)棄水 流量 qs(m3 /s)時(shí)段初 末水庫(kù) 存水量 v(106m 3/s)時(shí)段平 均存水 量(106m3/s)上游平 均水位(m)下游 水位 (m)平均水頭(m)出力(w)36.83.33.59.411.015.76446.417.142347.33.34

16、.010.420.425.667.546.420.6510521.93.318.649.930.862.475.846.428.971568.73.35.414.094.0101.080.746.433.883773.07.1-4.2-11.12.2108.0102.48146.633.9125085.87.1-1.3-3.52.196.995.180.246.633.1125094.67.1-2.5-6.62.093.490.179.546.632.41250103.07.1-4.1-11.11.786.881.278.246.631.11250111.57.1-5.6-14.51.375.

17、768.475.846.628.71250123.87.1-3.3-8.80.961.256.873.946.626.8125011.27.1-5.9-15.90.452.344.471.846.624.7125022.57.1-4.6-11.236.423.767.246.620.11070豐水年的水能計(jì)算：在豐水年供水期為7月到次年2月共8個(gè)月，相應(yīng)的調(diào)節(jié)流量為qp =£ q供+v興td私94 31.58 =7.19(m3/s)用樣，蓄水期為z qp =3至i 6月,相應(yīng)的調(diào)節(jié)流量為寧:77258=11.5*)故設(shè)計(jì)豐水年水能計(jì)算表如下表7所示:設(shè)計(jì)豐水年水能計(jì)算表月份設(shè)計(jì)年q水

18、電站 引用流 量水庫(kù)蓄 水流量qv水庫(kù)蓄 水量v棄水時(shí)段初 末水庫(kù) 存水量v時(shí)段平 均存水 量上游 平均 水位下游 水位平均水頭出力311.5811.510.070.20.211.011.162.146.814.81250413.3511.511.844.80.811.213.662.946.815.61250523.9911.5112.4833.45.316.055.074.146.826.81250628.7911.5117.2844.86.894.0116.482.746.835.4125074.147.19-3.05-8.22.8138.8134.784.846.637.7125081

19、.297.19-5.90-15.82.6130.6122.783.446.636.3125093.47.19-3.79-9.82.4114.8109.981.946.634.81250107.987.190.792.12.4105.0106.181.746.634.61250111.427.19-5.77-15.02.2107.199.680.446.633.31250120.467.19-6.73-18.01.992.283.178.446.631.3125010.887.19-6.31-16.91.274.165.774.946.627.8125026.377.19-0.82-2.057.

20、234.169.846.622.712243.2 裝機(jī)容量和多年平均發(fā)電量的計(jì)算h 年(h)圖1裝機(jī)容量與裝機(jī)年平均利用小時(shí)數(shù)曲線e (萬(wàn)kwh )圖2裝機(jī)容量與多年平均發(fā)電量曲線根據(jù)裝機(jī)年利用小時(shí)數(shù)h裝=3440h ,內(nèi)插得裝機(jī)容量為n裝=3327.2kw多年平均發(fā)電量為口 =1144.2萬(wàn)kwh4、各種設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水過(guò)程線的推求本水庫(kù)為大（2）型水庫(kù)，工程等別為r等，永久性水工建筑級(jí)別為 2級(jí)。下游防洪標(biāo)準(zhǔn) 為5%,設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為1%,校核標(biāo)準(zhǔn)為0.1%,需要推求5%、1%、0.1%設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線。按年最大值選樣方法在實(shí)測(cè)資料中選取年最大洪峰流量及各歷時(shí)洪量， 根據(jù)洪水特性 和防洪計(jì)算的要求，確

21、定設(shè)計(jì)歷時(shí)為7天，控制歷時(shí)為1天和3天，因而可得洪峰和各歷時(shí) 的洪量系列。7天洪量只有1957197打有數(shù)據(jù)，故需用相關(guān)分析方法延長(zhǎng)插補(bǔ)。經(jīng)比較三天-七大 洪量比較吻合，所以用三大洪量為據(jù)對(duì)七天洪量進(jìn)行插補(bǔ)延展，相關(guān)性如圖 3,圖4。24h 洪量 w(106m3)量洪天七圖3七天和24小時(shí)洪量相關(guān)圖三天洪量w(10 6m3)圖4七天和三天洪量相關(guān)圖即可得潛漁站洪峰及定時(shí)段洪量統(tǒng)計(jì)表如表 8所示。表8潛漁站洪峰及定時(shí)段洪量統(tǒng)計(jì)表洪峰qm/ 3.(m /s)24小時(shí)洪量 w(106m3)三w(106m3)七天洪量w(106m3)195470227.9458.4067.2719552848.1713

22、.3022.32195674829.8036.0044.95195740222.8037.1952.4619582008.7215.85221319.8032.90196047815.7020.8033.20196165952.5079.1088.20196258543.7049.2053.101963116055.6086.6095.90196440914.3231.7040.70196551015.6224.4027.0019662329.5014.0025.40196724411.8219.0028.0019681679.9018.4035.5019693872

23、0.9032.8048.40197030517.2031.9035.60197150023.4031.8035.3019721085.3410.2012.23197348419.8742.8551.77197428716.1639.0547.99197516611.5822.0531.0419761198.2919.9528.9519772387.6120.4529.45對(duì)洪峰和各時(shí)段洪量系列進(jìn)行頻率計(jì)算，其中洪峰 1922年9月1日有個(gè)特大值 1350m3/s,因此要進(jìn)行特大值處理，利用統(tǒng)一處理法進(jìn)行頻率計(jì)算，同過(guò)計(jì)算機(jī)軟件繪 制出p出曲線后即可得各設(shè)計(jì)頻率的洪峰和洪量值。對(duì)洪峰和各時(shí)段進(jìn)行

24、的頻率計(jì)算成 果表分別如表9、表10、表11、表12所示，繪制出的pih曲線分別如圖5、圖6、圖7、 圖8所示。表9洪峰頻率計(jì)算表洪山i qm(m3/s)n排序頻率p(%)13505610.0211605620.047482420.087022430.126592440.165852450.25102460.245002470.284842480.324782490.3640624100.440224110.4438724120.4830524130.5228724140.5628424150.624424160.6423824170.6823724180.7223224190.7620024

25、200.816724210.8416624220.8811924230.9210824240.96表1024h洪量頻率計(jì)算表24w(106m3)序號(hào)m頻率p(%)24w(106m3)序號(hào)m頻率p(%)55.610.0415.62130.5252.520.0814.32140.5643.730.1211.82150.629.840.1611.58160.6427.9450.211.13170.6823.460.249.9180.7222.870.289.5190.7620.980.328.72200.819.8790.368.29210.8417.2100.48.17220.8816.16110

26、.447.61230.9215.7120.485.34240.961天洪量頻率曲線1 1 1 1 1 1 1 1-號(hào)e恒珊爆配i一 一而,- -1 5* flu二o0.5 1 251020 30 40 50 60 70 8090&598 9959.5 w.9的專(zhuān)9頻率二天洪量頻率計(jì)算表序號(hào)m24小時(shí)洪量w(106m3)頻率p(%)186.600.04279.100.08358.400.12449.200.16542.850.2639.050.24737.190.28836.000.32932.800.361031.900.41131.800.441231.700.48序號(hào)m24小時(shí)洪量

27、w(106m3)頻率p(%)1324.400.521422.050.561520.800.61620.450.641719.950.681819.800.721919.000.762018.400.82115.850.842214.000.882313.300.922410.200.963天洪量頻率曲線o oo 92 1v ooooooooqooo 1098765 4 321qrb1弱需*d.5 1251020 3q 40 s0 60 70 809095 9b 9999 s 99.9頻率99.9912表七大洪量頻率計(jì)算表序號(hào)m3天洪量w(106m3)頻率p(%)195.900.04288.20

28、0.08367.270.12453.100.16552.460.2651.770.24748.400.28847.990.32944.950.361040.700.41135.600.441235.500.48序號(hào)m3天洪量w(106m3)頻率p(%)1335.300.521433.200.561532.900.61631.040.641729450.681828.950.721928.000.762027.000.82125.400.842222.320.882322.150.922412.230.967天洪量頻率曲線230z20210soso-7060 50. 40302010-19013

29、0： 170-160-，150、14口，*3 130- g120fcul=,;il-57e0 01 0.050 5 1 251020 3g 40 50 60 70 8090 95 9b 9999.5 99 g 99 99由pih曲線查得5%、1%、0.1%分別對(duì)應(yīng)的洪峰、24小時(shí)洪量、3天洪量、7天洪 量如表13所小。選取1963年為典型年，用同頻率放大法對(duì)典型洪水過(guò)程線進(jìn)行放大，計(jì)算5%、1%、0.1%的倍比計(jì)算如表13,并繪出洪水過(guò)程線圖如圖9所示。表13放大倍比計(jì)算設(shè)計(jì)頻率典型洪水5%k1%k0.10%k1d最大洪量w55.648.820.8874.111.33110.911.993d最

30、大洪量w86.673.510.80106.761.05154.331.407d最大洪量w95.988.121.57125.742.04179.492.71最大洪峰116010090.8714531.2520791.79用上面求得的放大倍比分別對(duì)1963年典型洪水過(guò)程線進(jìn)行放大，得到5%、1%、0.1% 的設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線計(jì)算表分別如表 14所示。表14設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線定標(biāo)準(zhǔn)下的設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線時(shí)段（公=1h）典型洪水過(guò)程線-p=0.1%p=1%p=5%0616.2312.259.431718.9414.2911.002718.9414.2911.003821.6416.3312.5741540.58

31、30.6123.5652362.2246.9436.1363491.9869.3953.41743116.3387.7667.55857154.21116.3389.55973102.2576.8958.1410100140.06105.3279.6511130182.08136.92103.5412171239.51180.10136.1913230322.15242.24183.1814260364.17273.84207.0815317444.00333.87252.4816335469.22352.83266.8117362507.03381.27288.3218373744.0549

32、7.18327.5219350698.17466.52307.3220330658.28439.86289.7621315628.36419.87276.5922305608.41406.54267.8123293584.47390.54257.2724293584.47390.54257.2725445887.68593.15390.74265751147.00766.43504.88276751346.48899.72592.69288051605.801073.00706.84299151825.231219.62803.423010001994.781332.91878.0631106

33、02114.471412.89930.743211002194.261466.21965.863311202234.161492.86983.423410602114.471412.89930.74359501895.041266.27834491151.64758.64377601516.041013.01667.32386601316.56879.72579.52396171230.78822.41541.7640470937.55626.47412.6941370738.07493.18324.8842306428.60322.29243.7143260364.

34、17273.84207.0844235329.15247.51187.1745227317.95239.08180.7946240336.15252.77191.1547253354.36266.47201.5048269376.77283.32214.2549277387.98291.74220.6250286400.58301.22227.7951295413.19310.70234.9552290406.19305.44230.9753263368.37277.00209.4754277387.98291.74220.6255265371.17279.10211.0656252352.96265.41200.7157245343.16258.04195.1358235329.15247.51187.1759224313.74235.92178.4160212296.94223.28168.8561205287.13215.91163.2762192268.92202.22152.9263180252.12189.58143.