水利水能规划课程设计2
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1 设计题目二 夕昌水库设计任务书
一、课程设计的目的
使学生加深对水利水能规划课程基本理论的理解，更好地掌握水利水能规划的基本知识和分析计算方法；培养学生分析问题、解决问题的能力，以及运算、绘图及编写说明书的能力。
二、基本要求
以给定的有关基本资料为依据，应用水利水能规划的理论和方法，进行具体的分析计算，根据分析计算成果，编写设计说明书，并附上必要的图表。
三、基本资料
（一） 基本情况
拟建的夕昌水库位于循化县东南部清水河上的夕昌沟中。清水河为循化县境内除黄河干流以外最大的一条河流,它是黄河右岸的一级支流，位于青海省的东南部，发源于循化县境内刚察乡的达里加山，自南向北流经循化县的刚察乡、白庄乡、道帏乡、清水乡，在县城积石镇以东约7km处的清水乡境内汇入黄河。河流全长50.5km,流域面积689km2。源头海拔为4155m,河口高程1836m，天然落差达2319m，河道比降37.4‰。从入黄河口向上游11.9km处又分为两条沟道，河道右侧的为道帏沟，左侧的为夕昌沟。
夕昌沟为清水河的干流，它在离清水河入黄河口以上11.9km处与道帏沟汇合。拟建的夕昌水库坝址处位于夕昌沟与道帏沟汇合处以上15km左右的地方，在其右岸阿且阔合沟汇入口下游约500m处。具体位置见水库位置示意图1。根据对该地区1：50000地形图进行量算，夕昌水库坝址以上控制流域面积为230km2，河道的长度为23.6km，其中阿且阔合的面积为90km2河道的天然比降为56.9‰。水库建设的任务主要为县城积石镇进行城镇供水，并兼顾下游的农业灌溉供水，同时为该区域的城乡居民生活提供电能。
该水库将承担着下游防洪任务，下游的防洪标准为20年一遇洪水，水库设计标准为50年一遇洪水，校核标准为1000年一遇洪水。
根据统计资料和现场调查情况， 2005年项目效益区清水、白庄、道帏三乡总计耕地面积49753.0亩，根据水库的位置和高程，水库可以控制总计耕地面积的76.57%，即38095.7亩。其中，可以改善水浇地面积30113.5亩，新增水浇 2 地面积7982.2亩。另在道帏乡的格达村新开发500亩耕地，在三乡总计还可以发展4000亩林地。总计效益面积42595.7亩，约2840公顷。城镇、农村供水及工业用水的设计保证率为90%，灌区用水设计保证率为50%。
（二） 基本资料
1. 径流
清水水文站有还原后的1980～2007年逐月径流资料。
2. 洪水
清水水文站有实测的1980～2007年洪水要素资料。
3. 农业用水
根据水库的位置和高程，水库的总效益面积42595.7亩，约2840公顷。其中耕地38595.7亩， 林地4000亩。鉴于当地灌溉渠道的分级比较少，输水距离较短，且今后节水灌溉逐步推行，则取渠系水利用系数为0.6。当地田间的田块布置形式使田间水利用系数比较高，取0.92。渠道和田间综合后灌溉水利用系数为0.552，设计选用值为0.55。根据现状种植比例和《青海省用水定额》，适当参考邻近地区灌溉情况，并结合灌区内群众的灌水经验，计算的平水年（P=50%）各月灌溉用水量见表1。
表1 夕昌水库灌区平水年（P=50%）各月灌溉用水量表
月份 3 4 5 6 7 8 9 10 11 全年
用水量（万m3） 345.23 418.18 298.85 285.8 8.3 24.14 24.14 78.46 335.74 1818.84
4. 城镇生活供水
拟建水库城镇生活供水量根据预测的2020年城镇生活总缺水量要求确定，水库主要供给城镇居民日常生活用水，城镇公共服务和城镇生态环境用水以来其它水源供水，在节水条件下城镇居民日常生活年用水总计53.97万m3。
5. 农村生活供水
农村生活供水包括农村居民生活和牲畜需水，在节水条件下年总计81.44万m3
3
图1 4 6. 水库特性
（1）水库特性曲线
水库库容曲线见表2。从安全角度考虑，溢流坝的堰顶高程取正常蓄水位，采用无闸门形式，调洪计算的起调水位取正常蓄水位，只考虑溢流坝泄洪，而不考虑排沙洞的泄洪，溢流坝的宽度取10m，溢流坝的泄流能力采用下式计算
2313.2BHq
式中：q——溢流坝的泄流量，m3/s；
B——溢流坝的宽度，m；
H——溢流坝顶的水头，m。
表2 夕昌水库水位~面积和水位~库容关系表
水位
Z
（m） 面积
A
（104m2） 库容
V
（104m3） 水位
Z
（m） 面积
A
（104m2） 库容
V
（104m3）
2960 43.52 1636.92 2905 10.55 155.12
2955 40.56 1426.75 2900 8.43 107.76
2950 37.85 1230.75 2895 6.07 71.66
2945 35.23 1048.09 2890 4.10 46.39
2940 32.32 879.28 2885 2.81 29.21
2935 28.65 726.96 2880 2.02 17.19
2930 25.09 592.73 2875 1.46 8.53
2925 21.87 475.42 2870 0.82 2.89
2920 18.82 373.78 2865 0.23 0.39
2915 15.77 287.41 2860 0.00 0.00
2910 13.34 214.71
（2）水库渗漏损失
根据本地区气象资料和地质资料，水库渗漏量按当月水库蓄水量的1%计。
（3）水库蒸发损失
蒸发损失量按下式计算：
aAEEW库陆水蒸-1.0
式中 蒸W——计算时段内水库的蒸发损失量，万m3；
水E——计算时段内水面蒸发量，mm；
陆E——计算时段内陆面蒸发量，mm； 5 库A——计算时段内水库平均蓄水面积，km2；
a——原天然河道水面面积，km2，本次忽略不计。
①水面蒸发
根据清水水文站1991～2007年实测的E601型蒸发器资料，其多年平均水面蒸发量为1107mm，多年平均的月分配如表3第（2）行，本次将其直接移用到夕昌水库。由于本地区没有设置大水面蒸发场，本次根据该地区已成水库的实际观测资料，并参考相邻的甘肃和宁夏情况，确定的E601蒸发量与大水面蒸发量之间的折算系数如表3第（3）行。据此计算的夕昌水库水面蒸发量列于表3第（4）行。
表3 夕昌水库水面蒸发量分析结果表 单位：mm
项 目 ⑴ 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 全年
E601蒸发量 ⑵ 28.4 34.2 87.1 124.4 142.0 143.9 147.0 138.8 100.4 78.7 53.0 29.1 1107
折算系数K ⑶ 0.73 0.73 0.74 0.80 0.76 0.77 0.81 0.86 0.91 0.92 0.80 0.73
大水面蒸发量 ⑷ 20.7 25.0 64.5 99.5 107.9 110.8 119.1 119.4 91.4 72.4 42.4 21.2 894.3 ②陆面蒸发
陆面蒸发采用闭合流域水量平衡方程估算，即
00RPE陆
式中 0P——闭合流域多年平均年降水量，mm；夕昌水库控制流域根据清水站1980~2007年实测资料计算的多年平均年降水量为263.6mm；
0R——闭合流域多年平均年径流深，mm，根据清水站1980~2007年实测资料计算的多年平均年径流深为104.5mm。
计算的多年平均路面蒸发量为159.1mm，各月按照水面蒸发量的年内分配计算，结果如表4。
表4 夕昌水库多年平均逐月蒸发损失增量表
月份 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 全年
蒸发量（mm） 17.0 20.6 53 81.8 88.7 91.1 97.9 98.2 75.1 59.5 34.9 17.4 735.2
7. 尾水断面
根据1：1000的库区地形图绘制的夕昌水库上坝址横断面如图2，计算的该河段纵比降i=43‰，根据该河段的基本情况，河床糙率n=0.067。 6 8. 出力系数
可行性研究阶段，根据定性机组并参考同类电站，出力系数取8.5。
9. 坝顶高程计算公式
Z坝＝Z设＋h浪，设＋△1
Z坝＝Z校＋h浪，校＋△2
波浪爬高的计算公式为h浪=3.2KhBtgα
浪高hB的计算公式为hB=0.0208V5/4D1/3
库区多年平均最大风速V=18m/s，水面吹程D=3 km，大坝浆砌石重力坝，倾斜坝坡，其迎水面坡比tgα=1/3，有浆砌石块石护坡（K=0.77）。
设计条件下的设计风速取多年平均最大风速的1.5倍，校核条件下的设计风速即为多年平均最大风速。
安全超高△按三级浆砌石坝计算。
永久性挡水建筑物安全加高（m）
四、水文分析计算成果
1.设计年径流及其年内分配
以清水水文站为参证站分析计算的夕昌水库坝址多年平均径流量为2088×104m3，年径流分析计算成果见表5，采用典型年推求的不同频率设计年径流量的年内分配见表6。
表5 夕昌水库年径流量频率分析成果表
均值W
（104m3） VC
VSCC 不同频率的年径流量WP（104m3）
10% 15% 20% 25% 30% 50% 70% 75% 80% 85%
2088 0.42 2.0 3522 3219 2990 2802 2641 2124 1680 1566 1445 1312 7
表6 夕昌水库不同频率设计年径流年内分配表
月份
频率 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月 4月 5月 6月 合计 备注
25% 729 496 350 266 137 76 42 39 87 112 247 221 2802 1989～1990
50% 671 389 325 204 115 51 34 28 38 96 61 112 2124 1999～2000
75% 223 248 203 169 78 36 27 24 41 128 136 253 1566 1993～1994
2.设计洪水
以清水站水文站为参证站分析计算夕昌水库坝址洪峰和洪量成果见表7。选取1989洪水作为典型洪水，采用同频率放大法推求的不同频率设计洪水过程见表8。
表7 夕昌水库年最大洪峰流量与不同历时洪量成果表
项目 均值 不同频率设计值
0.10% 0.20% 0.5% 1% 2% 3.33% 5% 10% 20%
Qm（m3/s） 33 236 210 176 151 125 107 93 70 48
W3h（104m3 20 65 57 48 41 35 30 26 19 13
W6h（104m3 33 145 129 108 92 77 66 57 43 29
W12h（104m3 53 205 183 156 134 114 99 87 67 48
W24h（104m3） 88 278 252 216 189 163 143 128 102 75
