水利计算实训报告实例.docx
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水利计算实训报告实例
湖北水利水电职业技术学院
综合练习报告
系别:
水利工程系
专业:
水利工程专业
题目:
水利计算综合练习
班级:
10水利
(一)班
姓名:
潘龙飞
指导老师:
高老师
成绩:
日期:
2012年4月8日
第一节基本资料………………………………………………….1
第二节设计年径流的计算……………………..……………4
第三节水能计算……………………………………….………...8
第四节保证出力Np、保证电能Ep的计算…...…..9
第五节洪水调节计算………………………………………….13
附图1洪水调节过程线……………………………….……16
附图2水位流量关系曲线…………………………………22
附图3水位库容关系曲线…………………………………23
附图4泄流曲线………………………………………………..24
小结………………………………………………….…………………………..25
第一节基本资料
一、工程概况
泉河流域位于湖北省竹溪县南部山区,河流全长82.2km,流域面894.6km2,泉河一级坝址以上流域面积340.4km2,占全流域的38.1%,河长27.5km,河床比降20.1‰。
该流域每年4~10月为汛期,其中7~9月为主汛期。
流域多年平均降水量1212mm,多年平均蒸发量1204mm,泉河一级坝址以上流域面积340.4km2,经水文计算,得多年平均径流量为7.92m3/s,多年平均径流总量为2.50亿m3,多年平均径流深为734.4mm。
泉河一级电站水库是流域规划中最上一级水库,正常蓄水位选为730m,死水位700m,其相应的死库容为650万m3,兴利调节库容2350万m3,库容系数9.4%。
电站装机容量10MW。
泉河一级水利水电枢纽工程调洪演算主要是考虑确保工程本身的防洪安全为原则。
泉河一级水电站防洪标准,按照国家技术监督局、中华人民共和国建设部1994年联合发布的GB50201-94《防洪标准》的规定:
本工程项目为中型水库,大坝及水工建筑物为Ⅲ等3级,水电站厂房为4级,根据水工布置,大坝为混凝土坝,故大坝按50年一遇洪水设计,500年一遇洪水校核,电站厂房按30年一遇洪水设计,100年一遇洪水校核。
二、泉河一级坝址径流系列
泉河一级电站设计保3证率为85%,选用15%、50%、85%三个代表年份为设计典型年的代表年,即丰、平、枯的代表年。
用同倍比法对设计年径流进行年内分配,得红岩一级坝址设计年径流年内分配成果,见下表1:
表1泉河一级坝址设计年径流年内分配成果表
典型年
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
平均值
丰水年
p=15%
3.72
7.35
16.3
27.6
22.0
24.2
11.4
8.89
3.50
2.41
1.84
3.36
11.05
平水年
p=50%
13.7
12.0
17.7
5.64
6.10
17.7
11.8
6.15
3.47
2.73
2.70
5.98
8.81
枯水年
p=85%
5.51
8.62
7.50
18.3
4.59
5.73
2.50
4.70
1.76
1.09
2.33
2.05
5.39
三、设计洪水
泉河一级坝址设计洪水成果见下表2、表3。
表2泉河一级电站坝址设计洪峰洪量成果表
频率P(%)
0.2
1
2
5
10
Qm(m3/s)
1720
1354
1194
978
813
W24(亿m3)
0.545
0.453
0.414
0.358
0.314
W72(亿m3)
0.969
0.816
0.749
0.654
0.579
表3泉河一级电站坝址设计洪水成果表
时段
(△t=3h)
典型流量
(m3/s)
P=(%)
0.2
1
2
5
10
0
72.3
49.5
42.3
38.8
31.4
30.9
1
102
69.8
59.7
54.8
44.3
43.6
2
645
404
340
320
275
250
3
2400
1720
1354
1194
978
813
4
2040
1170
1010
910
785
675
5
1263
720
630
554
490
450
6
873
500
435
388
350
320
7
679
370
340
300
275
250
8
540
300
270
245
225
205
9
458
253
232
210
188
175
10
401
220
200
180
160
148
11
359
195
180
158
142
128
12
317
182
160
142
125
113
13
275
166
150
126
112
100
14
242
152
135
117
104
90
15
219
140
125
108
95
80
16
206
130
115
100
85
72
17
193
120
105
92
80
68
18
193
120
105
92
80
68
19
312
212
180
160
150
133
20
607
412
350
320
265
250
21
700
475
410
370
320
299
22
642
436
380
340
290
274
23
584
397
340
300
250
230
24
526
357
300
260
210
190
根据水工布置,泉河一级水库溢洪道采用3孔×8m(高)×8m(宽)。
四、水位流量关系曲线
红岩一级厂房的水位流量关系曲线见下表4。
表4红岩一级厂房处的水位流量关系曲线
水位(m)
664.20
665.00
666.00
667.00
668.00
669.00
670.00
671.00
672.00
673.00
流量(m3/s)
0
40.0
170
340
540
770
1030
1320
1610
1920
五、水库库容关系曲线
红岩一级水电站水库库容曲线
水位Z(m)
669.0
680.0
690.0
700.0
710
720.0
730.0
740.0
750.0
容积V(104m3)
0
100
310
650
1180
1920
3000
4470
5200
六、泄流曲线
泄流曲线
水位Z(m)
730
731
732
733
734
流量(m3/s)
1004.6
1198.8
1404.05
1619.84
1845.97
第二节设计年径流的计算
在一个年度内,通过河流某一断面的水量,称为该断面以上流域的年径流量。
它可用平均流量(m3/s)﹑年径流总量(m3)或年径流模数{m3(s.km2)}表示。
描述河流某一断面的水资源量多少,年径流是一个很重要的指标,但是仅仅年径流量是不够的,因为径流早一年内的各个时段是不同的,处在不断变换之中,因此实际工作中描述某一断面的年径流,常用年径流量及年内分配过程表示。
所谓年径流的年内分配是指年径流量在一年中各个月(或旬)的分配过程。
现坝址处有44年的流量资料,进行年、月径流量资料的审查分析,任务44年实测系列具有较好的可靠性、一致性和代表性。
确定P=15%的设计丰水年、P=50%的设计平水年、P=85%的设计枯水年的设计年径流量。
将经验频率计算表的年平均径流量组成统计系列,按照适线法进行频率分析,从而求出指定频率的设计年径流量,频率计算结果如下:
均值
=7.94m3/sCv=0.32CS=2Cv频率曲线见下图
表2-1年径流量经验点计算
年份
Q(m3/s)
序号
Q(m3/s)
由大到小排列
ki
ki-1
(ki-1)2
(ki-1)3
p(%)
1959
5.54
1
12.5
1.57
0.57
0.33
0.19
2.22
1960
8.13
2
12.4
1.56
0.56
0.32
0.18
4.44
1961
5.47
3
12
1.51
0.51
0.26
0.13
6.67
1962
5.71
4
12
1.51
0.51
0.26
0.13
8.89
1963
12.5
5
11.6
1.46
0.46
0.21
0.10
11.11
1964
12
6
11
1.39
0.39
0.15
0.06
13.33
1965
8.83
7
11
1.39
0.39
0.15
0.06
15.56
1966
4.25
8
10.5
1.32
0.32
0.10
0.03
17.78
1967
8.94
9
10.5
1.32
0.32
0.10
0.03
20.00
1968
10.5
10
9.7
1.22
0.22
0.05
0.01
22.22
1969
6.5
11
9.62
1.21
0.21
0.04
0.01
24.44
1970
7.77
12
9.48
1.19
0.19
0.04
0.01
26.67
1971
11.6
13
9.45
1.19
0.19
0.04
0.01
28.89
1972
6.89
14
8.94
1.13
0.13
0.02
0.00
31.11
1973
8.84
15
8.84
1.11
0.11
0.01
0.00
33.33
1974
9.45
16
8.83
1.11
0.11
0.01
0.00
35.56
1975
9.7
17
8.53
1.07
0.07
0.01
0.00
37.78
1976
6.09
18
8.19
1.03
0.03
0.00
0.00
40.00
1977
6.44
19
8.13
1.02
0.02
0.00
0.00
42.22
1978
5.4
20
8.04
1.01
0.01
0.00
0.00
44.44
1979
8.53
21
7.85
0.99
-0.01
0.00
0.00
46.67
1980
11
22
7.83
0.99
-0.01
0.00
0.00
48.89
1981
6.41
23
7.77
0.98
-0.02
0.00
0.00
51.11
1982
10.5
24
7.54
0.95
-0.05
0.00
0.00
53.33
1983
12
25
7.29
0.92
-0.08
0.01
0.00
55.56
1984
11
26
7.02
0.88
-0.12
0.01
0.00
57.78
1985
7.85
27
7.02
0.88
-0.12
0.01
0.00
60.00
1986
6.09
28
6.89
0.87
-0.13
0.02
0.00
62.22
1987
8.19
29
6.52
0.82
-0.18
0.03
-0.01
64.44
1988
5.71
30
6.5
0.82
-0.18
0.03
-0.01
66.67
1989
9.62
31
6.44
0.81
-0.19
0.04
-0.01
68.89
1990
4.55
32
6.41
0.81
-0.19
0.04
-0.01
71.11
1991
8.04
33
6.32
0.80
-0.20
0.04
-0.01
73.33
1992
7.02
34
6.09
0.77
-0.23
0.05
-0.01
75.56
1993
9.48
35
6.09
0.77
-0.23
0.05
-0.01
77.78
1994
7.02
36
5.71
0.72
-0.28
0.08
-0.02
80.00
1995
6.32
37
5.71
0.72
-0.28
0.08
-0.02
82.22
1996
7.83
38
5.54
0.70
-0.30
0.09
-0.03
84.44
1997
4.18
39
5.47
0.69
-0.31
0.10
-0.03
86.67
1998
6.52
40
5.4
0.68
-0.32
0.10
-0.03
88.89
1999
3.69
41
4.55
0.57
-0.43
0.18
-0.08
91.11
2000
12.4
42
4.25
0.54
-0.46
0.22
-0.10
93.33
2001
7.29
43
4.18
0.53
-0.47
0.22
-0.11
95.56
2002
7.54
44
3.69
0.46
-0.54
0.29
-0.15
97.78
合计
349.33
349.33
44
0
3.80
0.32
平均值
7.939318
指定频率的设计年径流量如下表
表2-2设计年径流求解值
频率
15%
50%
85%
重现期
6.67
2
6.67
设计值Q(m3/s)
10.55
7.67
5.37
求的设计频率的设计年径流量后,还必须进一步确定月径流量。
方法是:
先从实测年、月径流量资料中,按一定原则选择代表年。
然后依据代表年。
的年内径流过程,将设计年径流量按一定比例进行缩放,求的所需的设计年径流年内分配过程。
计算过程见下表2-3。
表2-3设计年径流年内分配计算表
项目
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
年平均
代表年
丰p=15%
8.63
6.73
38.6
16.4
27.3
15.2
9.38
2.92
1.92
1.3
1.56
2.59
11.04
缩放倍比
0.955
0.955
0.955
0.955
0.955
0.955
0.955
0.955
0.955
0.955
0.955
0.955
0.955
设计年内分配过程
8.24
6.43
36.87
15.67
26.08
14.52
8.96
2.79
1.83
1.24
1.49
2.47
10.55
代表年
平p=50%
13.9
9.81
17.9
5.71
3.57
17.9
11.9
3.69
2.08
1.64
1.62
3.59
7.78
缩放倍比
0.986
0.986
0.986
0.986
0.986
0.986
0.986
0.986
0.986
0.986
0.986
0.986
0.986
设计年内分配过程
13.71
9.68
17.66
5.63
3.52
17.66
11.74
3.64
2.05
1.62
1.60
3.54
7.67
代表年
枯p=85%
5.53
8.65
7.53
18.4
4.61
5.75
2.51
4.65
1.74
1.08
2.31
2.03
5.40
缩放倍比
0.995
0.995
0.995
0.995
0.995
0.995
0.995
0.995
0.995
0.995
0.995
0.995
0.995
设计年内分配过程
5.50
8.60
7.49
18.30
4.59
5.72
2.50
4.62
1.73
1.07
2.30
2.02
5.37
第三节水能计算
由设计年径流进行水电站多年平均发电量计算以及电站保证出力的计算。
计算过程如下:
1.以枯水年(P=85%)为例计算
(1)枯水年(P=85%)中,12月~3月为供水期、7月为蓄水期
Q供=(W来+V兴)/T供={(1.76+1.09+2.33+2.05)×30.4×24×3600+2350×104}÷(30.4×24×3600×4)=4.04
Q蓄=(W来-V兴)/T供=(18.3×30.4×24×3600-2350×104)÷(30.4×24×3600)=9.35
不蓄不供期(4月、5月、6月、8月、9月、10月、11月)
Q电=Q天
(2)水库蓄水(+)、供水(-)
流量Q=Q天-Q电
水量V=Q×30.4×24×3600
(3)弃水流量
Q弃=0
(4)时段末水库存水,时段平均水库存水
1)从供水期最后一个月的月末算起,
V3末=V4初=650(104m3)
V末=V初+V
2)V平均=(V初+V末)/2
(5)水库平均水位Z上,下游平均水位Z下
Z上根据时段平均水库存水量V查水位库容关系曲线图
Z下根据发电引用量Q电查水位流量关系曲线图
(6)水头损失h
h=1.5m
(7)平均水头H
H=Z上-Z下-h
(8)月平均出力N
N=A·Q·H
A-与效力有关(A=7.4~9.0),取8.5
Q-发电应用流量Q电
H-平均水头
(9)月发电量
E=N·△T(△T为月小时量)
最终结果见下表3-1
供水期的平均出力值
NP=(N12+N1+N2+N3)/4=(2106.93+1878.30+1609.59+1356.50)/4=1737.83
供水期的保证电能
EP=E12+E1+E2+E3=1537218.43+1370409.65+1174353.58+989698.996=5071680.656
=5.07×106
2.丰水年(P=15%)平水年(P=50%)
根据枯水年(P=85%)的计算方法,计算结果如下表。
第四节多年平均发电量
采用三个代表年法计算多年平均发电量
=
N保=(N12+N1+N2+N3)/4=(2106.93+1878.30+1609.59+1356.50)/4
=1737.83(kW)
E保=(E保15%+E保50%+E保85%)/3=(7413699+5815734.7+5071681)/3=6100371.57(kWh)
表3-1年调节水电站等流量调节水能计算表(P=15%)
时间
天然流量
发电引用流量
水库蓄水(+)
弃水流量
时段初末
时段平均
水库平均
下游平均
水头损失
平均水头
月平均出
月发电量
供水(-)
水库存水
水库存水
水位
水位
力
流量
水量
量
量
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
(14)
t
Q天
Q电
Q
V
Q弃
V
V
Z上
Z下
h
H
N
E
(月)
(M3/S)
(M3/S)
(M3/S)
(104M3)
(M3/S)
(104M3)
(104M3)
(m)
(m)
(m)
(m)
(KW)
(KWh)
5
7.35
7.35
0
0
0
650
650
700
664.3470
1.5
34.15
2133.71
1556753.85
6
16.3
16.30
0
0
0
650
650
700
664.5260
1.5
33.97
4707.10
3434298.48
7
27.6
21.62
5.98
1571.30
0
2221.30
1435.65
713.4547
664.6324
1.5
47.32
8695.49
6344227.84
8
22
21.62
0.38
100.43
0
2321.73
2271.52
723.2548
664.6324
1.5
57.12
10496.24
7658059.18
9
24.2
21.62
2.58
678.27
0
3000
2660.86
726.8599
664.6324
1.5
60.73
11158.68
8141371.45
10
11.4
11.4
0
0
0
3000
3000
730
664.4280
1.5
64.07
6208.58
4529777.63
11
8.89
8.89
0
0
0
3000
3000
730
664.3778
1.5
64.12
4845.39
3535199.49
12
3.5
4.76
-1.26
-329.74
0
2670.26
2835.13
728.4734
664.2951
1.5
62.68
2533.52
1848456.55
1
2.41
4.76
-2.35
-616.04
0
2054.22
2362.24
724.0948
664.2951
1.5
58.30
2356.53
1719326.41
2
1.84
4.76
-2.92
-765.75
0
1288.47
1671.35
716.6398
664.2951
1.5
50.84
2055.19
1499469.75
3
3.36
4.76
-1.40
-366.51
0
921.96
1105.21
708.5889
664.2951
1.5
42.79
1729.77
1262040.25
4
3.72
4.76
-1.04
-271.96
0
650
785.98
702.5656
664.2951
1.5
36.77
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