水资源规划及利用徐得潜设计报告书

1前言课程设计，就是课程工作者从事的一切活动，包括对达成课程目标所需的因素、技术和程序，进行构思、设计和方案比选的过程。对于我们大学生的课程设计，就是对在校期间所学的专业课程进行实际的工程设计，进一步巩固已学到的知识。同时，本次的梅山水库与龙河口水库的优化运行课程设计也是检验我们对《水资源规划与利用》这门课程的学习情况的自我检查。作为水利水电专业学生的我们，在未来的工作中，水资源规划的知识是必不可少的。相应的，本课程的相关知识也是我们必须掌握的。特别是对于水库的兴利计算、电能的计算和调洪过程的设计更是我们应该熟练掌握的知识。此次课程设计可以培养我们的分析问题、解决问题的能力，以及运算、绘图和编写说明书的能力。帮助我们熟悉工作相关流程、方法，这对于我们以后的工作是大有裨益的。在这次课程设计的过程中，各小组成员积极协作，共同探讨发现的问题，共同讨论、解决发现的问题，体现了很好的团队精神。这次课程设计，我们应该感谢徐老师、童老师在百忙之中抽出时间给予我们帮助，给我们指点迷津，让我们节省了不少时间。同时，王学长也给予我们很大的帮助，特在此表示感谢！2目录第1章课程设计的目的与要求………………………………………………4第2章基本资料及设计方案…………………………………………………52.1基本资料………………………………………………………………52.2设计方案………………………………………………………………6第3章兴利调度计算…………………………………………………………83.1典型年的选取…………………………………………………………103.2兴利计算………………………………………………………………103.3兴利计算结果和结论…………………………………………………12第4章防洪调度计算…………………………………………………………134.1调洪计算原理…………………………………………………………134.2调洪计算方法…………………………………………………………144.3调洪计算结果和结论…………………………………………………15第5章心得体会………………………………………………………………19参考文献……………………………………………………………………………20附表…………………………………………………………………………………2131.附表1梅山水库调频2.附表2龙河口调频3.附表3梅山水库年调节时历列表法1987年丰水年（方案1）4.附表4水库年调节时历列表法1971年（方案1）5.附表5梅山水库年调节时历列表法2001年枯水年（方案1）6.附表6梅山水库年调节时历列表法1987年丰水年（方案3）7.附表7梅山水库年调节时历列表法1971年中水年（方案3）8.附表8梅山水库年调节时历列表法2001年枯水年（方案3）9.附表9龙河口水库年调节时历列表法1975年丰水年（方案2）10.附表10龙河口水库年调节时历列表法1986年中水年（方案2）11.附表11龙河口水库年调节时历列表法2007年枯水年（方案2）12.附表12龙河口水库年调节时历列表法1975年丰水年（方案3）13.附表13龙河口水库年调节时历列表法1986年中水年（方案3）14.附表14龙河口水库年调节时历列表法2007年枯水年（方案3）15.附表15梅山水库1996年6月第3次洪水调洪计算列表试算法（方案1）16.附表16梅山水库1996年6月第3次洪水调洪计算列表试算法（方案3）17.附表17龙河口水库1975年调洪计算列表试算法（方案2）18.附表18龙河口水库1975年水库调洪计算列表试算法（方案3）19.附表19到附表24基础资料4第1章课程设计目的和要求1.本次设计的课题是：梅山水库和龙河口水库优化运行研究2.课程设计的时间和地点：2012年1月1日到2012年1月6日（第18周），地点在西教4293.课程设计的基本目的和基本要求：①目的让学生加深对水资源规划及利用课程基本理论的理解，更好地掌据水资源规划及利用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、绘图和编写说明书的能力。②基本要求根据梅山水库和龙河口水库的基本资料为依据，应用水资源规划及利用的理论和方法，确定丰、平、枯三个典型年，对水库进行兴利计算和调洪演算。根据计算结量，编写设计说明书，并附上必要的图表。5第2章基本资料及设计方案2.1基本资料基本资料1.梅山水库简介梅山水库位于淮河支流史河上游的安徽省金寨县境内，东与淠河西源为邻，西与灌河隔岭为界，南源于大别山北麓，北距史河入淮口130km。水库流域南北长约70km，东西宽约40km，流域面积1970km2。梅山水库按500年一遇洪水设计，5000年一遇洪水校核，设计洪水位137.66m，校核洪水位139.93m，正常蓄水位128.0m，汛限水位125.27m，死水位94.00m，总库容22.64亿m3，兴利库容9.57亿m3，调洪库容5.0亿m3，死库容1.26亿m3，为年调节水库。梅山水库现有水电站装机容量为4万kW，4台发电机组，单机最大过水流量29.8m3/s，电站主要结合灌溉供水或利用泄洪弃水发电，原则上不单独为发电目的而放水入横排头水库。现状情况下多年平均发电量为9925万kW·h。2.龙河口水库简介：龙河口水库位于舒城县境内的杭埠河上游，坝址位于龙河与杭埠河汇合处稍下游的龙河口，距舒城县城约25km，属于长江流域巢湖水系。坝址以上控制流域面积1120km2，占杭埠河全流域面积2122km2的53%。流域长度48.9km，主河道长度74.8km；河道坡度5.04‰。流域内地形西南高，东北低，西南各支流的中上游为典型的山区，山高谷深。东北部为低山丘陵区，各支流的下游至坝址主河道之间为宽阔河漫滩地。水库按百年一遇洪水没计，万年一遇洪水校核。死水位53.0m，相应死库容0.502亿m3；正常蓄水位68.3m，设计洪水位72.64m，校核洪水位75.04m，总库容9.03亿m3，其中调洪库容3.87亿m3，（此调洪库容对应的是设计汛限水位68.3m至校核洪水位的库容）兴利库容4.66亿m3。水库是以防洪、灌溉为主，结合发电、水产养殖、旅游、供水等综合利用的大型(2)水库。水库下游保护合九铁路、206国道、沪蓉高速铁路和舒城县城、龙河镇、三河镇等人口密集区。设计防洪保护面积53万亩。下游灌区有杭淠、舒庐两条干渠，设计灌溉舒城、庐江、肥西、六安四县155万亩农田。62.2设计方案1.梅山水库兴利调度原则：非汛期为5-10月，汛期为6-9月，其中9月为过渡期，即从9月份开始水库开始慢慢蓄水，并在9月末时保证水库水位在死水位和正常高水位之间，10-5月份水库处于非汛期，这段时间保证水库水位在死水位和正常高蓄水位之间，并保证非汛期末时水库水位在死水位与汛限水位之间。2.梅山水库调洪原则：从汛限水位125.27m起调，设计洪水位139.17m。电站装机4台，为安全计，按3台发电机组满载下泄流量，其余泄流设备均关闭，但水库水位上涨到防洪高水位时，除泄水底孔外其余泄流设备均全开，按泄流能力下泄，不受下游及淮河干流限制；之后水库来水较小时，按维持设计蓄洪水位控制下泄，但最小下泄流量不小于3台机组发电流量。三种调洪计算方案如下：方案1：汛限水位125.27m，防洪高水位130.2，控泄流量75m³/s方案3：汛限水位125.27m，防洪高水位132.2，控泄流量73m³/s方案2：汛限水位125.27m，防洪高水位131.2，控泄流量74m³/s（本组选择方案为方案一、方案三）3.龙河口水库兴利调度原则：汛期尽量使水库在汛期末蓄到正常蓄水位，对于方案二和方案三，将9月份当作过渡期，在过渡期，逐步抬高汛限水位，尽量使汛末水库蓄满。非汛期水库水位到正常蓄水位和死水位之间变化。4.龙河口水库调洪原则：龙河口水库下游的防洪标准为20年一遇洪水，安全泄量为1000m3/s，50年一遇洪水，安全泄量为1500m3/s。下游防洪标准小于水工建筑物的设计标准，当下泄流量较大时用闸门控制下泄流量小于下游安全泄量，当库水位高于防洪高水位时，闸门全开，自由泄流。方案1：汛期限制水位68.3m；调度原则：库水位超过68.3m而低于20年一遇洪水位时，控制下泄流量≤1000m3/s；库水位在20～50年一遇洪水位之间，控制下泄流量≤1500m3/s；库水位超过50的一遇洪水位时，正常溢洪道全开，不控制；7库水位超过100年一遇洪水位时，非常溢洪道自溃泄洪。方案2：汛期限制水位67.0m；调度原则：库水位67.0～67.5m，控制下泄流量800m3/s；库水位67.5～71.17m，控制下泄流量1200m3/s；库水位71.17～72.23m，控制下泄流量1500m3/s；库水位超过72.23时，正常溢洪道全开，不控制；库水位超过100年一遇洪水位时，非常溢洪道自溃泄洪。方案3：汛期限制水位66.0m；调度原则：库水位66.0～67.0m，控制下泄流量400～600m3/s；库水位67.0～67.5m，控制下泄流量800m3/s；库水位67.5～71.17m，控制下泄流量1200m3/s；库水位71.17～72.23m，控制下泄流量1500m3/s；库水位超过72.23时，正常溢洪道全开，不控制；库水位超过100年一遇洪水位时，非常溢洪道自溃泄洪。（本组选择方案为方案2、方案3）8第3章兴利调度计算3.1典型年的选取1.基本原理：根据不同的年份的来水量或入库流量进行从大到小排列，分别算出各自的频率，再在根据已知的频率从图表上找出与之对应的年份，即是典型年。2.计算过程(以梅山水库为例，龙河口水库方法相同)：①将已经给定的梅山水库自1969年到2008年的年总入库洪水量从大到小进行排列;②计算出每个水文年（十月到次年的九月）的全年年入库水量WW总;③得到每年的总水量总W之后，将每年的年来水量总W从大到小排列;④根据频率计算公式%1001nm）（P计算出各个水文年的频率；式中m为排列序号，n为资料水文年总年数;⑤由各个水文年的频率绘制出频率曲线图（图3-1，图3-2），相应计算见附表1、附表2.附图1梅山水库频率图0500001000001500002000002500003000003500002.4390%9.7561%17.0732%24.3902%31.7073%39.0244%46.3415%53.6585%60.9756%68.2927%75.6098%82.9268%90.2439%频率入库总量
系列1系列2图3–1梅山水库排频图9附图2龙河口水库频率图0200004000060000800001000001200001400001600001800002000000.00%20.00%40.00%60.00%80.00%100.00%频率入库流量系列1图3–2龙河口水库排频图⑤根据设计保证率选择设计代表年时，在误差允许范围内，应选择经验频率与设计保证率最接近的年份。在频率曲线上查出P=10%,P=50%,P=90%对应的年份，结果如表3–1、表3–2所示：表3–1梅山水库典型年年份频率典型年1987年9.7561%丰水年1971年51.2195%中水年2001年90.2439%枯水年表3–2龙河口水库典型年年份频率典型年1975年11.11%丰水年1986年51.11%中水年2007年93.33%枯水年注：龙河口水库枯水年本应该为1966年，但由于该年资料缺失，故改2007年为枯水年。103.2兴利计算1.水库的兴利调节是指利用水库重新分配天然径流，以达到满足各兴利部门用水需要的目的。单一水库兴利调节计算的任务，是在已知河川径流过程及用水的要求下，对研究时期的各个计算时段内水库的供需平衡进行计算，求出供水量、水电站出力、水库水位、蓄水量、弃水量及损失水量等水利水能要素的时间过程以及调节流量、兴利库容和计算保证率三者之间的关系，作为确定工程规模、效益和运行方式的依据。兴利调节计算方法可分为三类：①时历法②概率法③随机模拟法。本次课程设计是