水利水能课程设计

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目 录

第一章 基本资料的搜集整理…………………………………1

·流域概况

·基本水文资料

·电站基本情况

第二章 年径流分析计算………………………………………4

·资料审查

·年径流分析

·成果合理性检查

第三章 设计洪水计算……………………………………9

·资料审查

·特大洪水处理

·设计成果分析

·成果合理性检查

第四章 电站动能指标与参变数分析………………12

·电站尾水断面水位——流量关系曲线

·水能分析计算

·电站动能指标与电站参变数分析

参考文献…………………………………………………...17

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第一章 基本资料的搜集整理

1.1流域概况

颜家河水电站位于宝鸡市颜家河乡，是渭河干流陕西境内最上游的水资源开发工程，站址控制流域面积29950 km2。

渭河发源于甘肃渭源县乌鼠山，流经甘肃、宁夏、陕西三省26个县（市），全长818km，总流域面积6.24万km2。渭河由宝鸡风阁岭流入陕西境内，于陕西潼关港口东汇入黄河，陕西境内河长502km，流域面积3.32万km2，分别占渭河全长和总流域面积的61.4%和53.2%，是关中地区的主要地表水资源。

颜家河水电站以上渭河横跨甘肃、宁夏、陕西三省（区）的天水、定西、平凉、武都、固原、宝鸡六个地区共二十个县（市）。其中甘肃省有渭源、陇西、武山、甘谷、通渭、静宁、漳县、秦安、张川、清水、庄浪、岷县、会宁、临洮、天水市、天水县共十六个县（市），总流域面积25708km2，占林家村以上总流域面积87.59%；宁夏省有西吉、固原、隆德三县，流域面积3250km2，占总面积11.07%；陕西省有宝鸡县几个乡镇，流域面积390km2，占总面积1.3%。该电站以上渭河全长389km，平均比降3.1‰。

1.2.水文资料

渭河林家村站于1934年1月设立，原名称太寅站，1959年7月改名为林家村站，控制流域面积为30661 km2。.测站变动情况为1945年1月太寅站基本断面上迁100m，同年11月又上迁l00m，到1948年又上迁100m，直到1965年元月下迁300m至今。因控制流域面积受基本断面变迁影响不大，故水文资料均可合并统计。至今共有不连续68年径流、洪水、泥沙资料(1934～2001年)。

该站上游干流有南河川水文站，位于甘肃省天水县南河川乡刘家庄，于1944年设立，控制渭河流域面积23385km2，至今不连续的59年径流、泥沙系列。下游有省水文总站设立的魏家堡、黄委会设立的咸阳水文站，它们分别设于1937年、1931年。魏家堡站仅有1946年以后的径流泥沙整编成果。咸阳站控制流域面积37006km2，有1934～2001年不连续的68年径流泥沙系列。

由于颜家河水电站无实测资料，根据上述情况，本次水文分析拟以林家村水文测站为参证站，对颜家河水电站进行水文分析。

另调查到1933年林家村站发生了一次大洪水，洪峰流量为6890 m3/s。

1.3.电站基本情况

颜家河水电站是一个低坝引水式的发电站，坝址设计洪水标准为30年一遇，校核标准为300年一遇；站址设计洪水标准为20年一遇，校核标准为100年一遇。电站设计保证率为75%。拦河坝至压力前池之间采用无压引水隧洞输水。拦河坝坝顶高程为742.00m，无压引水隧洞在引取设计流量情况下的水头损失0.65m。压力前池电站至尾水断面河道的水头损失为0.57m。初选的水轮机效率水为0.94；发电机效率电为0.92。实测站址处的横断面如图1-1，该河段的纵比降I=3.407‰，糙率n取0.036。 3

718720722724726728730732734736020406080100120140距离（m） 高程（m）

左岸山体坡角 右岸路边

河槽最低点

图1-1 颜家河水电站尾水处河道横断面图 4

第二章年径流分析计算

由林家村水文站实测历年1941-2001逐月平均流量表得林家村水文站的资料属于长系列资料，故应对资料进行可靠性，一致性，代表性审查，若合理则应用于颜家河水电站。

一．.林家村水文站资料的“三性审查”

2.1.1资料可靠性的审查

林家村水文站有实测的1941～2001年逐月径流资料，来源可靠真实，由此可知资料具有较高的可靠性。

2.1.2资料一致性的审查

应用单累积曲线法对林家村水文站年径流资料（1941-2001）进行分析计算，绘出单累积曲线图。见图2-1

0500100015002000250030003500400045005000193019401950196019701980199020002010年份（年）累积年径流(m³/s)

图2-1 林家村水文站年径流单累积曲线图

由图2-1可见，林家村水文站的累计年径流都在直线附近波动，一致性良好。

2.1.3资料代表性审查

应用累积平均值过程线法对年径流资料进行分析计算，绘出林家村水文站年径流累积平均值模比系数过程线，如图2-2所示。

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012345678193019401950196019701980199020002010年份（年）累积平均值模比系数

图2-2林家村年径流累积平均值模比过程线

由图2-2可知，该资料代表性良好；再者，该流域人为活动影响较小，流域下垫面条件稳定，从1941-2001累积平均值模比系数经过了一个周期，因此可以认为水文站的资料代表性良好。

综上所述，该资料可靠性，一致性和代表性良好，可以使用，进行下一步分析计算。

二．年径流分析

首先对林家村水文站年径流资料进行分析，先划分水利年，此次设定水利年为当年四月到来年三月，然后对资料进行频率分析，选用线型为皮尔逊Ⅲ型分布曲线，获得不同频率下的年径流量（选择保证率为25%、50%、75%下的年径流作为丰、平、枯年份的典型年设计值），再将水文站资料转换为坝址处的不同频率下的年径流量。

2.2.1年径流频率分析

经过频率分析和试算，绘出了林家村水文站年径流频率曲线图（见附图一）。颜家河水库（林家村水文站）年径流频率计算成果表（表2-1）

工程地址（坝址）处缺乏实测径流资料，采用水文比拟法对水文站处获得计算成果进行比拟。工程地址（坝址）处的控制流域面积为29348km2，设计依据站（林家村水文站）流域面积30661km2，相差超过15%。但区间降水、下垫面条件与设计依据站以上流域差异不大，依此推算工程地址处（坝址）的径流资料。年径流频率分析资料通过转换后可以直接采用，具体转换公式如下：

Q设=F设/F参×Q参 6

式中：

Q设 —— 设计站的年径流资料；

F设 —— 设计站控制流域面积，km2；

F参 —— 参证站控制流域面积，km2；

Q参 —— 参证站的年径流资料；

得颜家河水电站

W坝=（站坝FF）·W站=K·W站

K=F坝/F站=29348/30661=0.957

2.2.2年径流分析成果

表2-1 颜家河水库（林家村水文站）年径流频率计算成果表

表2-1 颜家河年径流频率计算成果表

不同频率的年径流量WP（QP）

计算 采用 计算 采用 25% 50% 75%

林家村 71.5 75 0.45 0.5 2 94.5 69 48

颜家河 90.44 66.03 45.94

2.2.3对实测径流年内变化过程分析

根据相近不利原则，可以得出以下三个代表年，分别为丰水年（25%）、平水年（50%）、枯水年（75%），然后根据同倍比法得设计年的径流量，缩放倍比K=Qs/Qd,进行进行年内分配。（Qs—设计年的总流量；Qd—代表年的总流量）

由频率曲线查得25%的理论年径流总量为90.44m3/s，选择1946—1947年为丰水代表年，年径流总量的实际值为94.98m3/s，代表年年径流Qd=94.98m3/s，设计年的年流量Qs=90.44m3/s，故K值为0.952；

a) 由频率曲线查得50%的理论年径流总量为66.03m3/s，选择1958—1959年为平水代表年，年径流总量的实际值为74.27m³/s，代表年的年流量Qd=74.27m3/s，设计年的年流量Qs=66.03m3/s，故K值为0.889；

b) 由频率曲线差得75%的理论年径流总量为45.94m3/s，选择1986—1987年为枯水代表年，年径流总量实际值为48.82m3/s，代表年的年流量Qd=48.82 m3/s，设计年的年流量Qs=45.94 m3/s，故K值为0.941。

由上可得不同频率年径流的年内分配过程见表2-2。

VCCvCs)(QW7

表2-2不同频率年径流的年内分配过程表

频率 代表年 单位 月 份 全年

4 5 6

7 8 9 10 11 12 1 2 3

25% 1946~1947 % 4.04 13.73 10.25 18.14 6.96 22.2 6.99 8.55 2.58 2.33 1.98 2.26 100

108m3 1.15 3.91 2.92 5.17 1.98 6.33 1.99 2.44 0.745 0.663 0.565 0.645 28.5

m3/s 43.8 149 111 197 75.5 241 75.9 92.8 28.0 25.2 21.5 24.6 90.4

50% 1958~1959 % 2.31 2.82 3.14 12.5 32.1 11.8 14.1 8.10 3.55 2.35 2.73 4.69 100

108m3 0.481 0.586 0.654 2.59 6.67 2.45 2.92 1.69 0.738 0.488 0.567 0.976 20.8

m3/s 18.3 22.3 24.9 98.7 254 93.1 111 64.2 28.1 18.6 21.6 37.2 66.0

75% 1986~1987 % 5.26 7.6 18.3 32.9 8.02 7.19 4.42 3.45 3.65 3.02 3.14 2.99 100

108m3 0.761 1.10 2.65 4.77 1.16 1.04 0.64 0.499 0.529 0.437 0.455 0.433 14.5

m3/s 29.0 41.9 101 182 44.2 39.6 24.4 19.0 20.1 16.7 17.3 16.5 45.9

2.2.4月平均流量-频率和日平均流量-频率曲线

通过对1941-2000水文年的720个月频率分析的月平均流量-频率关系曲线 见图2-3

050100150200250300350400450500020406080100120频率（%）月平均流量q（m³/s)图2-3月平均流量-频率关系曲线

其中月流量最大值为470.1m3/s,最小值为3.3m3/s,平均值为71.9m3/s

通过对三个典型年的36个月进行频率分析的图2-4