五强溪水电站水资源规划

毕业设计报告

摘 要

沅水五强溪水库位于湖南省沅陵县境内，是一个以发电为主，兼有防洪、航运和灌溉等效益的综合利用大型水库。流域雨量充沛，水量丰富，坝址多年平均流量2060m³/s，年水量649亿m³，坝址位于沅水干流最后一段峡谷出口处，岩性坚硬，地形地质条件良好，具备修建高坝的自然条件。

本次毕业设计是在给定备选方案Ⅰ（即正常蓄水位为 120m）情况下，进行五强溪水库的兴利计算、防洪计算以及经济分析计算。 在兴利计算中，主要包括对设计原始资料进行整理，绘制各类曲线；录入调试计算机程序；考虑三方面因素，确定水库死水位；计算保证出力；采用经验方法确定水电站必须容量；绘制水电站防破坏线，确定水库防洪限制水位；选择重复容量、计算多年平均电能以及确定水库有关参数等内容。

在防洪计算中，利用水库调节计算程序求得本方案的防洪高水位、设计洪水位。校核洪水位及相应的最大下泄流量；根据计算公式求得坝顶高程。

在经济计算中，计算下游防洪效益（负费用）；计算资金流程，求出折算年费用；计算投资与运行费用；列出本方案经济计算成果统计表。

关键词：水库 兴利计算 防洪计算 经济计算

前 言

本次《水资源规划》毕业设计，主要通过对实际水利工程的水利分析计算，加深理解水资源规划的基本概念、基本理论和工程设计计算的基本方法。把以往所学基础理论和专业知识运用到实际工程中，初步利用已掌握的水工专业技术知识，分析解决工程中的实际问题，锻炼和提高工程设计实际动手能力，为尽快适应工作环境打下良好基础。

本次设计以五强溪水电站为设计对象。该水库是一座以发电为主、兼防洪、航运、灌溉等效益的综合利用大型水库，是湖南省最大的水电电源点。

本次设计利用已有的水文资料，在给定备选方案的前提下，进行库的兴利与防洪计算，确定给定方案的水利设备参数、水库调度操作方式及计算各项水利指标，并利用已知的概算投资，进行经济分析。 本次设计内容主要是对给定水库兴利水位方案Ⅰ，进行死水位的选择计算及保证出力的计算；水电站装机容量的选择；水电站调度图防破坏线的绘制；汛期限制水位的确定；重复容量、水电站多年平均电能的计算；进行水库防洪计算，确定各种防洪特征水位及坝顶高程，确定水库各项水利指标；进行经济计算等。

目 录

摘要 前言

1 综 述 ........................................................................................................................ 1 2 原始资料复核 ............................................................................................................ 2

2.1 长系列径流资料整理 ...................................................................................... 2 2.2 水库库容曲线 .................................................................................................. 2 2.3 坝址下游水位流量关系曲 .............................................................................. 3 3 死水位选择 ................................................................................................................ 4 4 保证出力计算 ............................................................................................................ 5 5 水电站装机容量的选择及多年平均电能计算 ........................................................ 6

5.1 水电站必须容量选择 ...................................................................................... 6 5.2 水电站调度图绘制 .......................................................................................... 7 5.3重复容量和装机容量的确定 ......................................................................... 11 5.4 多年平均电能计算 ........................................................................................ 12 5.5 水库有关参数计算 ........................................................................................ 12 6 防洪计算 ................................................................................................................ 13

6.1水库洪水调节计算 ......................................................................................... 13 6.2 坝顶高程的确定 ............................................................................................ 15 7 经济计算 .................................................................................................................. 16

7.1 投资计算 ........................................................................................................ 16 7.2年运行费计算 ................................................................................................. 17

7.2.1正常年运行费 ....................................................................................... 17 7.2.2初期运行费 ........................................................................................... 17 7.3下游防洪效益计算 ......................................................................................... 18 8 结束语 ...................................................................................................................... 21 参考文献 ...................................................................................................................... 22 附表 .............................................................................................................................. 23 附图 .............................................................................................................................. 30

1 综 述

五强溪水电站位于湖南省沅陵县境内，上离沅陵县城73km，下距常德市130km。坝址控制流域面积83800km2，占沅水总流域面积的93%，流域面量充沛，水量丰富，坝址多年平均流量2060m3/s，年水量649×108m3， 并有1925年以来的水文资料和核实的历史洪水资料。坝址位于沅水干流最后一段峡谷出口处，岩性坚硬，地形地质条件良好，具备了修筑高坝的自然条件。

在沅水规划中，五强溪水电站为沅水干流最后第二个梯级，上游接虎皮溪及酉水的风滩（已建成）梯级，是一个以发电为主，兼有防洪、航运效益的综合利用水库，系湖南省最大的水电电源点。五强溪水电站开发的主要任务如下：

1、发电

五强溪水电站建成后投入华中电网，主要供电范围为湖南省。 2、防洪

沅水下游赤山以西的桃沅、常德、汉寿三县及常德市所属平源河网地区，统称沅水尾闾。

这个地区地势低洼。全靠提防保护，共保护人口106万，农水159万亩。现有河道的泄洪能力20000m3/s，如遇1927、1931、1933、1935、1943、1949、1954、1969等年洪水重现，河道均不能完全承泄，防洪标准仅为5年一遇。五强溪水库靠近沅水尾闾，控制全流域面积的93%，解决尾闾防洪问题，是它基本防洪任务。

3 、航运

五强溪水电站的航运效益为改善水库区和坝下游河道的通航条件。 沅水是湘西的水上交通动脉，其干流全长1550km，通航里程为640km,但航道险滩很多。五强溪水库修建以后，坝址以上，沅陵以下河段成为常年深水区，其险滩都将淹没。下游航道，确定五强溪航运基荷按10万kw相应流量考虑，枯水流量加大，上、下游航道均可改善。

4、灌溉

每年自5月下旬至9月下旬为灌溉季节，在该季节自水库上游直接引走的灌溉流量平均为35m3/s。

2 原始资料复核

2.1 长系列径流资料整理

设计原始资料给定的流量是坝址断面历年平均流量，考虑工程实际，现对其平均流量（附表一）数据进行处理：扣除灌溉和船闸用水。即每月扣除10m³/s的船闸操作耗用的流量，及在每年5月下旬至9月下旬的灌溉季节扣除平均35.0m³/s的灌溉流量（5月扣除11.7m³/s），得到新的供发电计算使用的径流序列（以下称新序列，见附表二），以此进行调节计算。 2.2 水库库容曲线

依据资料提供的水库水位及容积，点绘出水位—容积关系曲线，如图2 – 1所示。

图2 – 1

2.3 坝址下游水位流量关系曲

依据资料提供的坝址下游的水位及流量，点绘出水位—流量关系曲线，如图2 – 2所示。

水位流量曲线图

图 2 – 2

3 死水位选择

死水位的影响因素复杂，通常要通过方案比较才能确定，而且它与正常蓄水位、装机容量及其它兴利指标相互制约、相互影响，要严格求解必须利用系统分析方法。本设计对死水位的确定采用简化处理，主要考虑水库使用寿命及泥沙淤积；灌溉、航运、养殖及旅游等综合利用要求；水轮机最小水头的限制。

1、 使用寿命及泥沙淤积

使用寿命按50年计，年淤积量为669万m³

V淤V年*T=669×50=33450万m³

查水位—容积曲线，确定在使用年限内满足防淤要求的死水位Z1=76.69m； 2、灌溉、航运、养殖及旅游等综合利用要求，水库消落的最低水位不小于Z2=82.00m；

3、水轮机最小水头的限制，水库削落深度不大于水电站最大水头的35%。 本设计采用程序计算，得到死库容为553.31 m3/s.月,查水位库容曲线，确定死水位为96.12m。

4 保证出力计算

本次设计要求长系列等出力操作；用试算法逐年求解。本设计利用程序计算保证出力，计算结果见表4 – 1。依方案Ⅰ设计要求，本电站发电设计保证率P=87.5%，故由表可查得其设计保证出力为NP=41.33万千瓦。将保证出力按大小次序排列，绘制出相应的频率曲线图，如图4 – 1。 表4-1

保证出力计算

保证出力频率曲线图

图4 – 1

5 水电站装机容量的选择及多年平均电能计算

5.1 水电站必须容量选择

必需容量包括工作容量与备用容量两部分。本设计缺少电力平衡资料，故采用经验方法确定工作容量如下：

（1）保证出力中部分担任航运基荷： N航基=10（万千瓦） （2）设N峰为担任峰荷的保证出力： N峰=Np-10（万千瓦） （3）按以下关系确定峰荷工作容量： N工峰=3.08N峰+7（万千瓦） （4）水电站工作容量 N总=N工峰+N航基（万千瓦） 本设计电站担任系统负荷备用及事故备用容量取值为N备=30万千瓦 表5-1 必需容量计算表 单位：万千瓦