水电站水库特征参数课程设计
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《水资源规划及利用》课程设计报告书设计题目：水电站水库特征参数选择学生姓名：、学号：、专业班级：、指导教师：徐得潜童芳院系名称：土木与水利工程学院2013年1月目录第一章四、设计任务 (3)五、设计提纲 (3)（一）水文资料的搜集和审查 (3)（二）确定水库死水位 (3)（三）确定正常蓄水位 (3)（四）确定防洪特征水位 (3)（五）计算水电站的保证出力和保证电能。
(3)（六）确定水电站的装机容量，计算多年平均年发电量。
(3)第1章课程设计的目的与提纲一、本次设计的课题是：水电站水库特征参数选择二、课程设计的时间和地点：2013年12月31日到2013年1月5日（第17周），地点在西教216三、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。
四、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。
五、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。
绘制水库水位容积特性曲线和面积特性曲线。
（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．给定洪水过程线：下游防洪标准洪水（5％）、水库设计标准洪水（0.2％）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。
1. 计算水电站最大工作容量，确定水电站备用容量，结合给定的机组型号，确定水电站装机容量。
2. 按等流量调节方式计算给定装机容量下的设计枯水年、设计中水年和设计丰水年的出力过程和发电量过程，取3个代表年平均的年发电量作为水电站多年平均年发电量。
第2章容积特性曲线与面积特性曲线容积特性曲线面积特性曲线第3章 确定水库死水位1、已知条件：根据实测泥沙资料得多年平均含沙量0=ρ0.237kg/m3，泥沙干容重γ=1650kg/m3，泥沙沉积率m ＝90％，孔隙率p ＝0.3，推移质与悬移质淤积量之比值α＝15％，加安全值2米+学号后2位数字/100。
水库设计运行年限：50年。
2、附表：MS 水库历年逐月入库流量统计表（总来水量计算）.xls3、计算原理：死水位4、计算步骤：通过梅山水库历年流量表可统计出梅山水库五十年总来水量，由∑=T Q W *总可得总来水量W 总= 65749712322.3 （m3）利用来水量算出淤泥总量γαρ*p -11*m *W *V ）（）（总淤+=可得淤V =13963701.89 （m3）；对应水位（利用内插法）：80.347（m ）； 取安全水值：2.76 （m ）最终算得死水位：死Z =83.107 （m ）对应死库容（利用内插法）：死V =2672.59 （万m3）第4章 确定正常蓄水位1、已知条件：水库兴利库容取V 兴=12+学号后2位数字/100.0 (108m 3)； 2、计算步骤： V 兴=127600万（m3）V 兴+死V =130272.6万（m3） 得正常蓄水位(利用内插法):正Z =127.07 （m ）第5章 确定防洪特征水位5.1、防洪库容推求 1、已知条件：防洪限制水位取 Z 限＝125+学号后2位数字/50.0 (m)。
若防洪限制水位高于正常高水位，取防洪限制水位等于正常高水位。
下游防洪控制点安全泄量：1200（m 3/s ）20年一遇洪水过程线。
2、附表：防洪高水位.xls 水位容积关系表.xls 3、计算原理：当遇下游防护对象的设计洪水时，水库为控制下泄流量而拦蓄洪水，在坝前达到的最高水位称为防洪高水位。
进行防洪高水位计算时，当来水流量没有达到安全泄量时，泄水量等于来水量，水库库容始终为限制水位对应库容；来水流量大于下游防洪控制点安全泄量取泄水量等于安全泄量。
进行来水量与泄水量分析，算出每一时段对应库容和对应水位。
其最高水位则为防洪高水位，对应库容与防洪限制库容差值则为防洪库容。
4、计算步骤：防洪限制水位取Z 限=126.52 （m ）对应库容126900 （万m3） 水位达到防洪限制水位时对应泄流量为（采用内插法）：1216.32 （m3/s ）> 1200 (m3/s ）所以水位达到防洪限制水位时泄流量为1200 (m3/s ） 利用公式：t22q 1q -t 2Q2Q1V V 12）（）（+++=（Q1和Q2分别代表上一时刻与这一时刻的来水流量；q1和q2分别代表上一时刻与这一时刻的泄水流量）对每一时刻对应的库容进行计算水位高于防洪限制库容时，泄水量取1200 (m3/s）水位计算采用拟合公式，拟合线如图：（拟合详见附表水位容积关系表.xls）计算结果详见附表防洪高水位.xls最终计算结果：V=24765.66（万m3）防洪库容：防Z=130.498 （m）防洪高水位：防下泄流量过程线：水库水位变化过程线：5.2、拦洪库容推求1、已知条件：防洪限制水位为126.52（m）防洪高水位为130.498 （m）下游防洪控制点安全泄量：1200（m3/s），500年一遇洪水过程线。
2、附表：设计洪水.xls水位容积关系表.xls3、计算原理：水库遇大坝设计洪水时，在坝前达到的最高水位称为设计洪水位。
进行设计洪水位计算时，当来水量小于下游防洪控制点安全泄量时泄水量等于来水量，水库库容为防洪限制水位对应的库容；来水量大于安全泄量，下泄量为安全泄量，此时进行库容计算，当所得库容低于防洪高水位对应的库容时，下泄量仍为安全泄量，当算得库容大于防洪高水位对应库容时，对下泄量进行试算。
试算过程：假设一个水库水位，求出其对应库容和对应的下泄流量，利用已知的来水量以及上一时间点的泄流量可算出平均来水量与平均泄水量，由此算出此时的库容，得到水位与假定水位差值小于允许值时说明假定水位为真实水位，然后计算下一时间点的水位与下泄流量，直至所算水位低于防洪高水位。
4、计算步骤：水位达到防洪高水位时水位与库容的计算与计算防洪高水位时一样。
当算得库容值为防洪高水位对应的库容时，开始进行试算，为试算方便，编的C语言程序，程序具体如下：#include<stdio.h>#include<math.h>void main(){double q,V1,V2,Q1,Q2,q1,q2,Z,Z1,i,Z2,l,t;printf("输入来水量Q1(m3/s)，Q2(m3/s)，此时库容V1(万m3)，泄流量q(m3/s)，时段t(h)\n以“Q1,Q2,V1,q,t”的格式\n");scanf("%lf,%lf,%lf,%lf,%lf",&Q1,&Q2,&V1,&q,&t);//输入试算所需值Z1=16.373*pow(V1,0.174);//利用拟合公式算出上个时间点库容对应水位for(i=1.0;;i=i+1.0){Z=127+0.01*i;//假定水位并进行试算，每算一次水位值增加0.01mq1=33.803*Z*Z-8552.5*Z+542093.0;//假定水位对应下泄流量V2=V1+(0.5*(Q1+Q2)-0.5*(q+q1))*3600.0*t/10000.0;//算出这个时间点对应库容Z2=16.373*pow(V2,0.174);//利用所算库容得出此时水位q2=33.803*Z2*Z2-8552.5*Z2+542093.0;//利用拟合公式得出此时的下泄流量l=fabs(q1-q2);//两个时间点下泄流量的差值绝对值if(l<=10)break;//当差值绝对值低于10时结束试算}printf("下泄流量q=%lf,水位Z=%lf,库容V=%lf\n",q2,Z2,V2);//输出此时的库容，水位与下泄流量}算出此时的库容，下泄流量与水位后利用程序进行下一时间点的对应值。
当所算库容值低于防洪高水位对应库容时结束程序试算，采用下泄流量为安全泄量进行运算。
算得水位低于或等于防洪限制水位时下泄流量等于来水流量，水位等于防洪限制水位，库容为对应库容。
其中库容与水位的拟合曲线已由前面给出，水位与泄水量的拟合曲线如图：计算结果详见附表设计洪水.xls最终计算结果；V=60127.967（万m3）拦洪库容：拦Z= 135.344 （m）设计洪水位：设来水流量与下泄流量过程线水库水位变化过程线5.3、调洪库容推求1、已知条件：防洪限制水位为126.52（m）防洪高水位为130.498 （m）下游防洪控制点安全泄量：1200（m3/s），5000年一遇洪水过程线。
2、附表：校核洪水.xls3、计算原理：(略) 原理与计算设计洪水位与拦洪库容一样。
4.、计算步骤：步骤与计算设计洪水位与拦洪库容一样。
计算结果详见附表校核洪水.xls最终计算结果:V=82992.6159（万m3）调洪库容：调Z= 138.088 （m）校核洪水位：校来水流量与下泄流量过程线水库水位变化过程线11。
