《水利水能规划》

学生姓名：学 号：专业班级：指导教师：课程设计

年 月 日

目录

1.概述

一、工程特性表 3 二、流域自然地理状况（包括社会经济概况 5 三、工程概况 6

2.设计过程及设计成果

一、设计年径流 二、设计洪水 三、正常蓄水位选择 四、死水位选择 五、水能设计 （1）保证出力、保证电能计算

（2）装机容量选择与多年平均发电量计算

六、设计洪水位、校核洪水位确定 3.报告总结

7 10 15 15 18

26

29

一、工 程 特 性 表

一、河流特性

二、水库特性

序号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

项正常蓄水位 死水位 淤沙水位 汛期限制水位 设计洪水位 校核洪水位 堰顶高程 坝顶高程 总库容 兴利库容 死库容 库容系数 水库调节性能 拦河坝坝型 最大坝高 坝顶长度 溢洪道型式 溢洪道孔数

目

单位m m m m m m m m 亿 m3 亿 m3 亿 m3 % 65

数量

备

注

53.52 27 61 65.1 67.46 43 70 25.977 9.38 14 1.72 差 混凝土重力 坝 100 783 坝顶溢洪道 12

m m

闸门尺寸(宽×高) 、形式 消能方式 泄水底孔孔数 闸门尺寸(宽×高) 、形式 最大下泄流量 最大下泄流量

m m

15*22 鼻坎挑流 2

m m3/s m3/s

5*8 37393 43569 设计 校核

三、电站特性

二.流域自然地理状况（包括社会经济概况）

自然地理状况：闽江流域形状呈扇形，支流与干流多直交成方格状水系。水量丰富，年径流量621亿立方米，水力蕴藏量632万瓩。 南平以下是重要的水运通道，马尾是福州的内河港。 闽江支流众多，水量丰富，多年平均径流量为1980立方米/秒，流域面积在中国主要河流中居第十二位，年平均径流量居全国第七位。流域面积比闽江大11倍多的黄河，水量只

及闽江的92％。

闽江上游有三支：北源建溪，中源富屯溪，正源沙溪。三大溪流蜿蜒于武夷山和戴云山两大山脉之间，最后在南平附近相会始称闽江，以下又分为中游剑溪尤溪段和下游水口闽江段。上游水系发达，流域面积占整个闽江流域的70％，水量占整个闽江水量的75％。

支流 南平以上：沙溪、富屯溪、崇阳溪、南浦溪、松溪、建溪。 南平以下：尤溪、古田溪、梅溪、大樟溪。 中、上游滩多水急，水力资源丰富，理论蕴藏量641.8万千瓦，占全省河流水力资源理论蕴藏量的60%。可开发水力装机容量约468万千瓦。目前闽江流域已建成大中型水电站 23个，装机容量达316万千瓦。 社会经济概况： 闽江是我省最长的河流，闽江流域历史悠久，文化繁荣，经济发达，是我省重要的经济区之一。但是，闽江流域的环境污染和生态破坏正日益加剧，已经威胁到流域人民生活条件和身体健康，影响流域改革开放的形象和流域经济的持续发展。闽江流域拥有全省一半的国土，三分之一的人口，五分之二的经济总量和大量的资源。闽江流域的经济和社会发展，对全省经济和社会发展有决定性影响。闽江流域自然资源丰富。森林蓄积量2.86亿立方米，占全省的66.5%。毛竹蓄积量5.9亿根，约占全省毛竹总积蓄量8.40亿根的3/4。主要矿产有煤、铁、石灰石、硫铁矿、重晶石及钨、铌、钽等有色、稀有金属。闽江水系可供发电的装机容量468万千瓦，已开发的有古田溪水电站、沙溪口水电站和水口水电站，后者装机容量为140万千瓦。闽江系山区型河流，航道滩多流急，航槽窄，弯曲半径小，航运能力较低。闽江上游及主要支流只能通行小型机帆船。南平至水口通60吨客货轮，莪洋至马尾通300吨顶推船队，马尾以下通6000吨海轮。

三、工程概况

1. 概述

水口水电站是福建闽江干流上的一座大型水电站，是国家“七五”重点建设项目，是以发电为主，兼有航运等综合效益的大型水利水电工程。

闽江是福建省最长的河流，发源于闽赣交界的武夷山脉，上游有建溪﹑富屯溪和沙溪三大支流，于南平附近汇合后称为闽江。南平以下沿程纳尤溪﹑古田溪﹑梅溪﹑大樟溪等支流，最后流经福州马尾入海。干支流流经32个县市，流域面积60992km2，河长541km。 水口水电站位于闽清县上游14km处，坝址上游距南平市94km，下游距福州市84km。 2．水文与气象

坝址以上集水面积52438km2，全流域多年平均降水量1758mm，坝址处多年平均流量1728m3/s，年径流总量545亿m3，实测最大流量30200m3/s，实测最小流量117m3/s。多年平均气温19.6OC，极端最高气温40.3OC，极端最低气温-5.0OC。多年平均相对湿度78%。 坝址断面下游竹岐水文站，集水面积54500km2，具有1934 ~ 1977年实测年、月径流和洪

水资料，并具有1900、1877、1750、1609年调查考证洪水资料。 3．地形与地质

① 地形 坝址两岸地形基本对称，山体雄厚。常水位河面宽约380m。左岸岸坡20O，右岸岸坡在70m高程以下为30O，以上略平缓。两岸山坡大部分基岩裸露，河床基岩面存在两个深槽，砂卵石冲击层一般厚5~10m，最深达29m。库区为狭长河道型库区。

② 地质 坝址处基岩主要为黑云母花岗岩，岩性致密，坚硬，完整。由于后期岩浆活动，有少量岩脉侵入。岩脉主要为细晶花岗岩，花岗斑岩，辉绿岩等。所有岩脉与黑云母花岗岩接触紧密，胶接良好。坝址区在构造上属于相对稳定区，未发现较大的断层，仅有较小断裂及挤压破碎带，倾角陡。 4．枢纽布置及主要建筑物

电站枢纽由大坝、发电厂房、三级船闸、升船机和开关站组成。大坝坝型为混凝土重力坝，最大坝高100m，坝顶长度783m。溢洪道布置在河中，为坝顶溢洪道，共12孔，设弧形闸门，尺寸（宽×高）为：15×22m，消能方式为鼻坎挑流。两侧各设置一个泄水底孔，设弧形闸门，尺寸（宽×高）为：5×8m。发电厂房位于坝后河床，为坝后式地面厂房，主厂房尺寸（长×宽）304.2×34.5。水轮机型式型号为轴流转桨ZZ-LJ-800，发电机型式型号为伞式

SF200-56/11950。引水建筑物采用埋藏式压力钢管，每台机组单独一条引水钢管。500T级三级船闸和500T垂直升船机布置靠右岸，船闸闸室尺寸（长×宽×水深）135×12×3m，升船机承船箱尺寸（长×宽×水深）124×12×2.5m。220千伏开关站和预留500千伏变电站布置在左岸发电厂房下游的山坡上。

工程于1987年3月9日开工建设，第一台机组于1993年6月30日发电，全部机组于1995年5月31日建成并网发电。

二.设计过程及设计成果

1.设计年径流

根据实测年径流资料，用同倍比法推求设计丰水年和设计中水年，用同频率法推求设计枯水年。设计保证率P=90%。 步骤：

对年平均流量系列和枯水期平均流量系列（10~3月）进行频率分析，求出符合设计保证率的设计年径流量和设计枯水期流量

设计年径流及枯水期平均流量频率分析后可得年平均径流分析

图（1）

枯水期平均流量分析可得

选择代表年，用同倍比法和同频率法推求设计代表年年内分配：

图（二）

设计中水年、丰水年（同倍比法）：KQP中（丰） QD

设计枯水年（同频率法）：

枯水期： KQ

P

枯 枯QKQ枯P T枯汛

QP 12

枯D

QD 12 Q枯D T枯

汛期： 将缩放倍比分别乘以对应代表年的各月流量，即为设计代表年。

枯水年代表年年总和 枯水年代表年

设计枯水年

16011 543.67 566.67 设计枯水年 K枯=Q枯P/Q枯D=566.67/543.67=1.042 K讯=12*QP-Q枯P*T枯/12*QD-Q枯D*T枯

=1222.36*12-566.67*6/（16011-543.67*6）=0.884 K枯=1.042 K汛=0.884

丰水年代表年平均

设计丰水年

2280 2276.22

K丰=QP/QD=2280*12/2276.22*12=1.002 K丰=1.002

中水年代表年平均 设计中水年 1730 1694.4

K中=QP/QD=1730*12/1694.4*12=1.021 K中=1.021

2、设计洪水

设计洪水标准：设计标准 P = 0.1% 校核标准 P = 0.01%

步骤： 对竹岐水文站实测及调查的洪水资料（洪峰流量、三天洪量、七天洪量）进行频率分析（需作特大值处理），求出洪水的统计参数： 及相应的CV 、CS 值 ，

Q,W三P,W七P

并推求符合设计洪水标准的设计值：mP 进行洪水频率分析时有五个特大洪水 序号

实测值 PMa

洪峰流量PⅢ配线成果

Ⅰ 41600 .00270 均值: 17457.241

Ⅱ 34200 .00541 Cv: .302 Ⅲ 30200 .00811 Cv/Cs: 3.0 Ⅳ 30200 .01081

Ⅴ 29400 .01351

对洪峰流量分析

图（三）

《枯水期三天洪量频率计算》计算成果

样本均值 Ex=33.17 变差系数 Cv=0.32 偏态系数 Cs=0.96 倍比系数 Cs/Cv=3

三天洪量分析

图（四）

七天洪量分析

《七天洪量频率计算》计算成果

样本均值 Ex=58.15 变差系数 Cv=0.31 偏态系数 Cs=0.93 倍比系数

Cs/Cv=3

图（五）

推求出

洪峰 三天洪量 七天洪量 设计(0.1%) 40601.702 80.66 138.03 校核（0.01%） 47666.298 95.43 162.66

利用竹岐水文站典型洪水过程推求典型洪水过程线

图（六）

利用竹岐典型洪水过程线，用同频率法推求设计洪水过程线，放大倍比：

KQm

QmPW W三日PW

K三日 三日P,K七 三日 七日P

QmD W三日DW七日D W三日D

设计 校核

KQm=QMp/QMd=1.3810102721 KQm=QMp/QMd=1.6213026531

K三日=W三日P/W三日D=1.4035148773 K三日=W三日P/W三日D=1.6605185314K七-三日=W七日P-W三日P/W七日P-W三日D=1.9375211077K七-三日=W七日P-W三日P/W七日P-W三日D==2.2705167173

上述求出的是竹岐水文站的放大倍比，还需换算到坝址断面：

F坝= 52438km2

F竹= 54500km2 n= 0.5

（洪峰 ： QmP坝

F坝F竹

)QmP竹

n

F坝n

（)KQmQmD竹

F竹

洪量：

F坝=F竹=n=

W三日P坝

WTP坝

F坝

WTP竹F竹

F坝F坝 W三日P竹 K三日W三日D竹

F竹F竹

W七 三日P坝

F坝F

W七 三日P竹 坝K七 三日（W七日D竹 W三日D竹）F竹F竹

52438km2

设计

校核设计校核

54500km20.5

（坝址）设计 （坝址）校核

D=F坝/F竹=0.962 KQm=1.381*0.981=1.356 KQm=1.621*0.981=1.59C=(F坝/F竹)n=0.981 K三日=1.403*0.962=1.349 K三日=1.661*0.962=1.598 K七日-三日=1.938*0.9621.864 K七日-三日= 2.271*0.962=2.185W三日P坝=77.59492 亿m3/s QmP坝=C*KQmQmD竹=39829.9734 m3/s QmP坝=C*KQmQmD竹=46752 m3/s W三日P坝=91.80366 亿m3/s W七-三日P坝=55.18994 亿m3/s W七-三日P坝=64.67526 亿m3/s

经缩放后校核、设计洪水过程

图（七）

3、正常蓄水位 Z蓄 选择

Z蓄 = 65 m 4、死水位 Z死 选择（消落深度 h消 的选择） 死水位选择需考虑以下因素： ① 动能最优

h消1Z死1V兴1

h消2Z死2V兴2

h消nZ死nV兴n

兴1

QH1N供1E供1

兴2

QH2N供2E供2

兴n

QHnN供nE供n

下流流量水位曲线

图（八）

水库面积容积特性曲线

图（九）

使用简算法：