2014级水能课设任务书(2017.1)

针对不同的来水年份，考虑系统的负荷要求和机组在各种情况下的运行特性，以及检修等因素，定出合理的调度规则，以达到充分利用水资源，提高供电可靠性。
8．确定水电站特征值
根据调度图及调度规则，对坝址历年逐月流量系列进行调节，计算电站逐月出力，并绘制出力持续曲线，引用流量曲线。求出水利水能要素的最大最小值，平均值及各种保证率相应的数值，电站的特征值，效益指标及水量利用系数。
799
522
481
662
965
2200
2080
42—43
1190
1610
最后经系统容量平衡及单机容量选择等，确定装机容量，并在装机容量~多年平均发电量关系曲线上求出电站的多年平均发电量。
7．绘制水库调度图，拟定水库调度规则
根据上述计算的设计调节流量或保证出力，在实测流量系列中选择四个左右典型枯水年，经水量缩放后为设计枯水年。用等流量或等出力调节求出各年供水期和蓄水期的蓄水指示线，取这些曲线族的上包线和下包线即为防破坏线和限制出力线。另选择三个左右典型丰水年，经水量缩放后为设计丰水年，用装机容量按等出力调节求出各年供水期和蓄水期的指示线，取这些曲线族的下包线为防弃水线。根据上述计算结果，绘制水库调度图。
3．正常蓄水位选择
本课程设计按正常蓄水位65m（1班）、70m（2班）两个方案进行计算。
4．死水位选择
死水位选择（即消落深度的选择）应考虑如下因素：
①动能最优，其中出力系数A=8.5；
②水轮机运行对最小水头的限制；
③泥沙淤积及进水口布置对死水位的限制，其中泥沙淤积年限取100年。
④下游生态最小用水量300m3/s。
5．水库水位~面积，水位~库容关系曲线（表5）。
6．电站下游水位~流量关系曲线（表6）。
7．逐月水面蒸发资料（表7）。
8．坝址断面多年平均悬移质含沙量0.143kg/m3。
9．设计水平年电力系统负荷图（表8和表9）。
10．月负荷率σ：一、十一、十二月，0.92，二、三、十月，0.88。
（三）设计要点
1．设计年径流
根据坝址断面实测年径流资料，用同倍比法推求设计丰水年和设计中水年年径流及年内分配过程，用同频率法推求设计枯水年年径流及年内分配过程。设计保证率P=90%。
2．设计洪水
利用竹岐水文站实测、调查考证洪水资料和典型洪水过程线，推求坝址断面洪水统计参数（实测特大洪水和历史调查洪水需作特大值处理）、设计洪峰流量和各种历时设计洪量，用同频率法推求设计洪水过程线和校核洪水过程线。其中，设计洪水标准P=0.1%，校核洪水标准P=0.01%。
二、设计内容
本课程设计的内容包括：
1．设计年径流，包括提供满足水能设计要求的坝址历年年月径流系列，设计年径流量，设计枯水期径流量，设计丰﹑中﹑枯三个代表年逐月流量过程；
2．设计洪水，包括设计洪水过程线和校核洪水过程线；
3．选择水库的正常蓄水位和死水位；
4．计算水电站的保证出力和保证电能；
5．选择水电站的装机容量，计算多年平均发电量；
课程设计任务书
课程名称：水利水能规划
题目：闽江水口水电站水文水能设计
学院：土木工程系：水利水电及港口工程
专业：水利水电工程
班级：2014级
学号：051402217
学生姓名：刘雪纯
起讫日期：2017年1月2日—2017年1月13日
指导教师：金保明职称：高工
一、课程设计的目的和要求
1．课程设计的目的
本课程设计系大型水电站水文及水能设计。课程设计的目的，是学生在学习了工程水文、水利水能规划、水利工程经济及水利水电工程环境影响评价等课程的基础上，利用所学的知识，完成一座水电站及水库的水文和水能设计任务，做到理论与实践相结合。同时在设计中，不断巩固所学的理论知识，提高分析问题和解决问题的能力。毕业后能胜任水电站的水文及水能设计工作。
8.中华人民共和国水利部.水利工程水利计算规范SL104-2015[S].北京：中国水利水电出版社，2015.07.
附录
表1.水口水电站坝址历年逐月平均流量表
单位：m3/s
月年
四
五
六
七
八
九
十
十一
十二
一
二
三
年平均
35—36
3600
6720
6550
1720
1280
1210
491
402
371
686
1330
5．保证出力NP和保证电能EP计算
根据已确定出的兴利库容和设计枯水年，分别用等流量调节（列表法）和等出力调节（图解法）计算水电站的保证出力和保证电能。需考虑水量损失和水头损失，其中渗漏损失按中等地质条件考虑，蒸发器折算系数0.92，水头损失按毛水头的4%计。
6．装机容量的确定和多年平均发电量 计算装机容量，可按下列二种方法确定：
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）设计资料
1．坝址断面1936~1977年逐月平均流量（表1）。
2．竹岐水文站实测洪水资料（表2）。
3．竹岐水文站调查考证历史洪水资料（表3）。
4．竹岐水文站典型洪水过程线（表4）。
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。
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20°，右岸岸坡在70m高程以下为30°，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。
5.梁忠民、钟平安、华家鹏.水文水利计算(第二版) [M].北京：中国水利水电出版社，2008.10.
6.中华人民共和国水利部.《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL 252-2000.北京：中国水利水电出版社，2000.09.
7.中华人民共和国水利部.水利水电工程设计洪水计算规范SL44-2006[S].北京：中国水利水电出版社，2006.11.
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。
或假定装机容量与保证出力的倍比数（2~6倍），即可定出装机容量，并在装机容量~多年平均发电量关系曲线上求出多年平均发电量。
用上述方法确定装机容量的过程中，需根据特征水头，选择单机容量和机组台数，最后确定出装机容量和多年平均发电量。
（2）技术设计阶段。此阶段装机容量：
①最大工作容量 ：根据电力系统负荷图（表8和表9），保证电能和电站的工作位置，在负荷图上进行电力电量平衡，确定最大工作容量。水口水电站的工作位置为峰荷，按第一调峰电站确定最大工作容量。
对设计洪水过程线和校核洪水过程线进行调洪演算，确定出设计洪水位和校核洪水位，并确定坝顶高程。
10．成果分析整理，编写初步设计报告书
成果包括流域概况、水文气象的各项特征值、水库的主要参数和各项特征值、电站效益指标、水库特性、水量利用程度等指标，填写水口水电站工程主要特性表，撰写水文及水能部分初步设计说明书。
②备用容量N备：备用容量包括负荷备用，事故备用和检修备用容量，按《水利水电工程水利动能设计规范》确定。
③重复容量N重：重复容量用重复容量经济利用小时数h经济确定。
其中，水电站补充千瓦造价k水=3500~4500元/kW，额定资金年收益率i=10%，
重复容量设备的经济使用期n=25年，水电站补充千瓦容量的年运行费用率p水=2%~3%，电量等效换算系数α=1.05，火电厂单位电能燃料费f= 0.07~0.10元/kW·h。
2．课程设计的任务与要求
本课程设计为闽江水口水电站初步设计阶段中的水文及水能设计。通过课程设计，要求每位学生熟悉大型水利水电工程水文及水能初步设计的程序和内容；训练运用水文及水利水能规划的基本原理和概念综合分析问题和解决问题的能力；训练查阅﹑使用规范，资料和参考文献的能力；训练根据设计条件选用合理的计算方法完成设计内容的技巧；训练编写设计报告，以简练文字﹑数字和图表准确表达设计意图和设计成果的能力。
四、主要参考资料
1.施嘉炀.水资源综合利用[M].北京：水利水电出版社，1996.
2.水利水电规划设计院、长江流域规划办公室.水利动能设计手册[M].北京：水利电力出版社，1988.