第五章水电站及水库的主要参数选择

章节重点（1）水力发电的基本原理根据伯努利方程：得出单位水体的水能，所以，对于水体重量，其潜在的水能为：其水流功率（出力）为：所谓水电站出力，是指发电机组的出线端送出的功率。

水电站是能量转换的装置，它将水能转换为机械能，然后又机械能转换为电能。

通常情况下，水电站出力小于水流出力。

水电站出力可用下面公式计算：水电站发电量：（2）水能计算的基本方法水能计算是为求水电站出力N和发电量E而进行的计算。

水能计算的方法包括：统计法和时历法（列表法——数值法：半图解法、图解法）。

方法的选择与水电站调节类型有关。

（3）水电站保证出力及其计算，是指水电站在长期工作中符合水电站设计保证率要求水电站保证出力N保的枯水期（供水期）内的平均出力。

其计算方法根据水电站类型不同而异。

（4）多年平均发电量及其计算多年平均发电量E年是指水电站在多年工作期间，平均每年所能生产的电能量，它反映水电站的多年平均动能效益，是水电站发电效益的一个重要的稳定指标。

多年平均发电量的常用简化算法如下：E年的大小与N装及水电站运行方式有关，在未选定N装前，暂不考虑N<N装，Q<Q T的限制，按N=AQH来计算水流出力，即采用无限装机法；选定N装后，计算。

按N<N装（5）电力负荷图将电力系统中不同用电户对电力系统的要求叠加起来，得到系统中所有用户所需出力N（负荷）随时间t的变化曲线，即为电力负荷图。

（6）电力系统的容量组成电站的装机容量是指所有机组铭牌出力之和。

电力系统的装机容量便是所有电站装机容量的总和，即：N系, 装=N’’系, 工+ N系, 备+ N重其中：N’’——系统最大工作容量。

指设计水平年电力系统负荷最高（一般在系工冬季枯水季节）时，所有电站能担负的最大发电容量。

N系, 备——系统备用容量。

为了确保系统供电的可靠性和供电质量，当系统在最大负荷时发生负荷跳动，因而短时间超过了设计最大负荷时，或者机组发生偶然停机事故时，或者进行停机检修等情况，都需要准备额外的容量，称为系统备用容量。

第五章水工隧洞及调压设施设计目录第一节概述一、水工隧洞的分类二、水工隧洞的特点第二节隧洞布置和洞型选择一、布置的重要性二、洞线选择三、洞身形状和尺寸四、进出口布置五、质量监督要点第三节水力设计一、水力学计算二、高速水流的防蚀及抗泥沙磨损设计三、消能防冲设计四、质量监督要点第四节隧洞结构设计一、一般原则二、作用于隧洞的荷载三、不衬砌隧洞四、喷锚支护五、钢筋混凝土衬砌六、钢筋混凝土岔管设计七、有压隧洞的防裂、限裂设计八、灌浆、防渗和排水（一）灌浆（二）防洪和排水九、观测设计十、质量监督要点第五节水电站有压引水系统中的调压设施一、概述二、水锤及调节保证计算三、减压阀四、调压室五、质量监督要点第六节水电站无压引水系统中的调压设施一、压力前池的组成建筑物二、压力前池的布置三、引水渠道（有压隧洞）非恒定流计算四、质量监督要点第一节概述一、水工隧洞的分类在地基内或基岩中通过开挖而形成的空间称为地下洞室。

如地下洞室的长度远较其横断面为大，延伸到相当距离，形成两端都有出口(通至地面或通至其他建筑物)的地下通道，则称为隧洞(仅一端有出口的称为坑道)。

过水的隧洞称为水工隧洞。

不是通过地下开挖而成的地下通道(例如埋管)不能称为隧洞，因为它虽可能与隧洞有相同的用途，但两者的结构特点差别很大，不能混为一谈。

水工隧洞可按不同原则分类。

按其用途，水工隧洞可以分为：发电隧洞——根据隧洞与水电站相对位置又可分为引水隧洞和尾水隧洞；灌溉隧洞——为灌溉供水的隧洞；供水隧洞——供给生活用水，工业用水的隧洞；导流隧洞——施工期将河道水流引至下游河床的隧洞，目的是保证施工地段正常作业。

导流隧洞亦称施工导流隧洞，是临时性建筑物；排水隧洞——用作降低地下水位的隧洞，放空水库用的隧洞，尾矿坝排水隧洞均属此类；泄洪隧洞——宣泄洪水的隧洞；航运隧洞——用于通航的隧洞；漂木隧洞——用于流放木材的隧洞；排沙隧洞——定期排放水库淤砂的隧洞；多用途隧洞——一条隧洞兼有多种用途，如发电及泄洪，灌溉及供水，导流及泄洪等；按隧洞过水流态可分为有压隧洞和无压隧洞，在同一条隧洞中允许有不同流态，如上游为有压隧洞，下游为无压隧洞；按对围岩加固方式可分为不衬砌隧洞，喷锚衬砌隧洞，混凝土或钢筋混凝土衬砌隧洞；按流速大小可分为低流速隧洞和高流速隧洞。

东北农业大学网络教育学院水资源规划及利用网上作业题绪论、水资源的综合利用一、名词解释1、水资源2、水能资源3、水利4、水资源的综合利用5、水流出力6、安全泄量7、作物的灌溉制度8、灌水定额9、灌溉定额二、填空1、水资源大体上包括、、、等。

2、水利发电是利用生产电能的水利部门。

3、河川水能资源的基本开发方式主要有、、三种。

4、灌水方法按照向田间输水的方式不同可分为、、和等。

三、问答题1、水资源的特点有哪些？2、水力发电的基本原理是什么？3、兴利调节计算解决的三类课题分别是什么?第二章兴利调节一、名词解释1、径流调节2、水库面积特性3、水库容积特性4、水库特征水位5、水库特征库容6、死水位7、死库容8、正常蓄水位9、兴利库容10、防洪限制水位11、防洪高水位12、防洪库容13、设计洪水位14、拦洪库容15、校核洪水位16、调洪库容17、调节周期18、工作保证率19、年保证率20、历时保证率21、等流量调节22、调节系数23设计保证率24、库容系数25、水库消落深度二、填空1、水库的水量损失主要包括损失和损失。

2、水库兴利调节按调节周期可分为、、和四种。

3、设计代表年通常有、、三种典型年。

4、水库操作方式有和两种类型。

三、问答题1、水库的总库容和有效库容分别怎样确定？2、按调节周期分的四种兴利调节的调节周期分别是多少？3、年工作保证率和历时工作保证率之间怎样换算？4、兴利调节计算解决的三类课题分别是什么?5、水库在一年内蓄水、供水两次时，水库的兴利库容如何确定？6、水量差积曲线的主要特征是什么？7、分析V兴、Q调和P设三者的关系，并说明理由8、水量累积曲线的主要特征是什么？9、请写出代表期法用差积曲线求年调节水库兴利库容的步骤？10、已知某年调节水库的兴利库容，请写出代表期法用差积曲线求该年调节水库不计水量损失时调节流量的步骤？四、计算题1、已知某水电站的设计苦水年的坝址天然流量资料及各部门综合用水流量如下：3坝址处的多年平均径流量为1100.5×106m 3。

水力学及水能计算试题含答案一、单选题（共20题，每题1分，共20分）1、入库洪水过程线较坝址洪水过程线（）A、峰值变小、推后出现B、峰值相同、同时出现C、峰值变大、提前出现D、峰值变小、提前出现正确答案：C2、防洪限制水位是指( )。

A、汛期，水库兴利允许达到的最高水位B、遇任何频率洪水时，水库正常运用前达到的最高水位C、遇大坝设计标准洪水时，水库正常运用达到的最高水位D、遇下游防护对象设计标准洪水时，水库正常运用达到的最高水位正确答案：A3、某闭合流域多年平均降水量为950mm，多年平均径流深为450mm，则多年平均年蒸发量为（）。

A、450mmB、1400mmC、500mmD、950mm正确答案：C4、我国计算日平均水位的日分界为（）。

A、0～24B、12～12C、08～08D、20～20正确答案：A5、当一日内水位变化不大时，计算日平均水位应采用（）。

A、加权平均B、几何平均法C、算术平均法D、面积包围法正确答案：C6、校核洪水位以下的库容称（）。

A、防洪库容B、总库容C、共用库容D、兴利库容正确答案：C7、水位是指河流或其他水体的( )相对于某一固定基面的高程。

A、中部B、水下某点C、自由水面D、底面正确答案：C8、典型洪水同频率放大的次序是（）。

A、峰、长历时洪量、短历时洪量B、短历时洪量、长历时洪量、峰C、短历时洪量、峰、长历时洪量D、峰、短历时洪量、长历时洪量正确答案：D9、P=95%的枯水年，其重现期T等于（）年。

A、95B、20C、5D、50正确答案：B10、对放大后的设计洪水进行修匀是依据（）A、过程线与典型洪水相似B、过程线光滑C、水量平衡D、典型洪水过程线的变化趋势正确答案：C11、水库在设计枯水年份不完全调节（季调节）的运用条件是（）。

A、W来>W用B、W来<W用C、W来=W用D、W来≥W用正确答案：A12、水电站水库（）是水电站参数中最重要也是影响最大的一个参数。

第一章水资源综合利用1、水力发电的基本原理及计算公式：水力发电就是利用天然水能生产电能的水利部门。

水流在重力作用下不断向下游运动，其重力势能会转化为动能来发电。

水流出力：单位时间内的水能 N1-2=9.81QH1-2（kw）某一河段蕴藏的水能资源：E1-2=N1-2·T（kw·h）8P2、河川水能资源的估算：利用水流出力的累加值估算某一河流的水能资源量见9P表1-13、集中水能的方式：集中水能的方法：集中落差、引取流量水电站集中水能的方式有坝式，引水式，混合式同“4”4、水资源的开发方式：坝式：坝后式、河床式；引水式：有压引水式、无压引水式；混合式5、水源的获得方案：水源主要有：1、蓄洪补贴 2、引取水量较丰的河湖水 3、汲取地下水为了配合以上水源，需要修建相应工程：1、蓄水工程 2、自流灌溉引水渠首工程 3、提水灌溉工程 4、渠系 5、长藤结瓜水利系统6、各种灌溉方法及其优缺点：地面灌溉：优点：投资省，技术简单；缺点：用水量大，容易引起地表土壤板结；地下灌溉：优点：土壤湿润均匀，避免板结，节约用水量；缺点：资金及田间工程量大；喷灌：优点：可以灵活掌握洒水量，降低灌水定额，省水、增产；缺点：投资高，需要消耗劳动力，灌水质量受风速影响大；滴灌：优点：省水、省工、省地、省肥；缺点：投资高，滴头容易堵塞7、灌溉制度：某种作物在全生育期内规定的灌水次数、灌水时间、灌水定额、灌溉定额。

其中，灌水定额指某一次灌水时每亩田的用水量；灌溉定额是指全生育期历次灌水定额之和。

8、灌溉用水量的计算：见P169、防洪和治涝的工程措施：1、水土保持2、筑堤防洪与防汛抢险3、疏浚与整治河道4、分洪、滞洪与蓄洪第二章兴利调节1、水库的特征水位和特征库容：死水位(Z死) 死库容(V死)正常蓄水位（Z蓄）兴利库容（V兴）防洪限制水位(Z限)防洪高水位(Z防)防洪库容(V防)设计洪水位(Z射洪)拦洪库容(V拦)校核洪水位(Z校洪)调洪库容(V调洪)总库容(V总)有效库容(V效)2、水库的水量损失：包括蒸发损失、渗漏损失，冰冻地区还可能有结冰损失渗漏损失可分三类：(1)坝身及水工建筑物止水不严处(2)通过坝基及绕坝两翼处(3)坝底、库边流向较低渗水层处3、水库蒸发损失的计算：见P 294、水库泥沙淤积形态：横向淤积形态可分为全断面淤积、主槽淤积、沿湿周均匀淤积；纵向淤积形态可分为三角洲淤积、带状淤积、锥体淤积5、年保证率与历时保证率的计算和大小： 水利水电部门正常工作的保证程度，称为工作保证率。

水资源学I《水利水能规划》课程设计任务书水电站水库特征参数选择艾学山编武汉大学水利水电学院二○一二年六月《水利水能规划》课程设计水电站水库特征参数选择一、设计目的通过水电站水库死水位、防洪高水位、设计洪水位、校核洪水位、保证出力计算和装机容量的选择，掌握水电站水库调洪计算、水能计算和装机容量选择的基本方法。

二、设计任务在某河流上，拟建一水电站水库，因而要进行水库特征参数选择，其具体任务是：1. 选择水库死水位；2. 给定兴利库容，确定正常蓄水位。

3. 给定防洪限制水位，进行洪水调节计算，选择防洪高水位、设计洪水位、校核洪水位。

4. 水能计算，得出保证出力和保证电能。

5. 确定水电站装机容量，计算多年平均年发电量。

三、设计提纲（一）水文资料的搜集和审查熟悉流域的自然地理情况，广泛搜集有关水文资料（见基本资料）。

经初步审查，径流等实测资料可用于本次设计。

绘制水库水位容积曲线和水电站下游水位流量关系曲线。

（二）确定水库死水位1.根据泥沙资料计算水库的淤积体积和水库相应的淤积高程。

2.综合各方面情况确定水库死水位。

（三）确定正常蓄水位根据给定的兴利库容，确定正常蓄水位。

（四）确定防洪特征水位1．选择洪水过程线，按同频率放大法推求下游防洪标准洪水（20％）、水库设计标准洪水（1％）和校核标准洪水（0.02％）过程线；2．给定下游防洪安全泄量，根据下游防洪标准洪水，进行水库防洪计算，推求防洪高水位及防洪库容，并求得下泄流量过程线及水库水位变化过程线；3．给定下游防洪安全泄量，防洪高水位，根据水库设计洪水，进行下游有防洪任务时的水库调洪计算，推求设计洪水位及拦洪库容；4．给定下游防洪安全泄量，防洪高水位，设计洪水位，根据水库校核洪水，进行下游有防洪任务时的水库调洪计算，推求校核洪水位及调洪库容。

（五）计算水电站的保证出力和保证电能。

选择设计枯水年、设计中水年和设计丰水年，按等流量调节方式计算无限装机情况下设计枯水年的出力过程和发电量过程，其枯水期的平均出力就是保证出力，相应的电能就是保证电能；（六）确定水电站的装机容量，计算多年平均年发电量。

《水资源规划及利用》课程笔记第一章水与人类文明1.1 水的星球- 地球表面约71%被水覆盖，其中97.5%为海水，2.5%为淡水。

- 地球上的水资源主要分布在海洋、河流、湖泊、冰川、地下水等地方。

- 海洋是地球上最大的水体，占地球水资源总量的97%。

1.2 水的解读- 水是由两个氢原子和一个氧原子组成的化合物，化学式为H2O。

- 水具有固态、液态和气态三种状态，是自然界中唯一具有这些状态的物质。

- 水具有高比热容、高热膨胀系数和良好的溶解性等特点，对调节气候、维持生态平衡具有重要意义。

- 水的密度在4℃时最大，这一特性对水生生物的生存具有重要意义。

1.3 水文循环- 水文循环是指地球上水分在不同形态和空间位置之间不断循环的过程，包括蒸发、降水、入渗、地表径流和地下水流等环节。

- 蒸发是指水从地表和水体表面转化为水蒸气进入大气的过程。

- 降水是指大气中的水蒸气凝结成水滴或冰晶并降落到地面的过程，包括雨、雪、雾、露等形式。

- 入渗是指降水或地表水进入土壤并被土壤吸收的过程。

- 地表径流是指降水或融雪后，在地表流动并最终汇入河流、湖泊或海洋的过程。

- 地下水流是指地下水在地下的岩石或土壤空隙中流动的过程。

1.4 水之利害- 水资源对人类社会的利益包括提供饮用水、农业灌溉、工业用水、发电等。

- 水资源对人类社会的潜在危害包括洪涝灾害、水资源短缺、水污染等问题。

- 洪涝灾害是由于降雨过多、河流泛滥等原因导致的水灾，对人类生活和财产安全造成威胁。

- 水资源短缺是由于人口增长、城市化、工农业发展等原因导致的水资源供需矛盾，影响人类的正常生活和经济发展。

- 水污染是由于人类活动导致的水质恶化，对人类健康和生态环境造成危害。

第二章面临的水问题2.1 洪涝灾害频繁成因与危害- 洪涝灾害是指由于降雨过多、河流泛滥等原因导致的水灾，对人类生活和财产安全造成威胁。

- 洪涝灾害的成因包括气候变化、地形地貌、水文条件、人类活动等。