2013年水利水能规划课程设计指导书

水利水能规划课程设计指导书与任务书西北农林科技大学水利与建筑工程学院水资源与环境工程系2013年1月1目录第一部分课程设计指导书一、课程设计目的和要求………………………………………………………………1二、课程设计的内容……………………………………………………………………1（一）水文分析计算……………………………………………………………………1（二）水利计算…………………………………………………………………………4三、课程设计说明书格式及要求………………………………………………………4四、课程设计时间安排…………………………………………………………………5五、成绩考核与评定……………………………………………………………………5六、主要参考资料………………………………………………………………………5第二部分课程设计任务书…………………………………………………………………62第一部分课程设计指导书一、课程设计目的和要求（一）目的《水利水能规划》课程设计是继《工程水文学》和《水利水能规划》课程之后的实践教学环节，是依据经水文分析计算后提供的设计年径流、设计洪水、泥沙特征等成果，按照工程设计标准，通过兴利调节计算、水能计算和调洪计算等，分析确定水资源利用工程的规模，并为水资源利用工程的调度运行提供相应的特征参数。通过课程设计，学生将所学的理论知识应用于工程实践，全面掌握水利水能规划的计算原理、方法，了解水资源利用工程设计中水利计算部分的基本程序，训练学生的知识运用能力与实际动手能力。同时，设计过程中利用计算机作为计算工具，巩固了学生的计算机操作知识，以提高学生综合素的培养。（二）要求任课教师提前布置设计的内容与任务，学生集中在课程设计专门教室独立完成，教师全程辅导。在设计时应着重理解水资源利用工程中水利水能计算和分析的全过程和各个环节间的前后联系与配合关系。要求每个学生独立完成，课程设计结束后，学生每人提交课程设计书说明书一份，按规范要求打印。要求设计思路正确，结论可靠，成果质量高。二、课程设计的内容（一）水文分析计算根据工程设计要求，水文计算内容包括基本资料的搜集整理和复核、径流分析计算、设计洪水计算、泥沙分析计算、水位分析计算和水位流量关系拟定、气象要素水面蒸发水质水温和冰情分析计、水文测报系统设计、其他水文要素分析计算。水文计算依据的资料系列应具有可靠性、一致性和代表性。工程地址和邻近河段缺乏实测水文资料时，应根据设计要求及早设立水文测站或增加测验项目。水文计算方法应科学、实用，对计算成果应进行多方面分析，检查论证其合理性。水文资料短缺地区的水文计算，应采用多种方法，对计算成果应综合分析，合理选定。水文计算应深入调查研究，搜集、整理、复核基本资料和有关信息，并分析水文3特性及人类活动对水文要素的影响。1、设计年径流分析的计算（1）分析依据a)水利水电工程水文计算规范SL278-2002b)小型水力发电站水文计算规范SL77-94c)水利水电工程设计洪水计算规范SL44-93（2）分析方法设计年径流分析时，根据资料情况不同，采用的方法有所区别：a)当具有长期（30年以上）实测资料时，首先对年径流资料进行可靠性、一致性、代表性分析。在工程实践中，如果资料的一致性遭受破坏，一般主要采用分项调查法对资料进行还原。对资料的代表性主要采用长短系列对比分析法进行分析；其次对通过“三性审查”的资料进行频率分析，求得年径流的统计参数和不同频率情况下的年径流值；最后通过对实测径流年内变化过程分析，按照一定的原则选择典型年，采用同频率或同倍比的方法分析不同频率年径流的年内分配过程。b)当具有短期实测资料时，首先对上下游、干支流或相似流域具有长期观测资料的水文测站进行分析，选择参证站；其次，根据参参证站资料对设计站的资料进行插补展延，求得其长期进流系列。最后采用频率分析方法，求得年径流的统计参数和不同频率情况下的年径流值及其年内分配过程。c)当无实测资料时，通常采用水文比拟法、等值线图法或者经验公式求得年径流的统计参数和不同频率情况下的年径流值及其年内分配过程（参考教材）。对一些无调节的水利水电工程，还要求对日流量进行分析计算，主要提供日流量～频率历时曲线。（3）提供成果年径流频率曲线、年径流频率计算成果（表1）、不同频率年径流的其年内分配过程（表2）、日流量～频率历时曲线。表1***(工程名称)年径流频率计算成果表4W（Q）VCCvCs不同频率的年径流量WP（QP）计算采用计算采用20%25%30%50%70%75%80%85%90%表2***(工程名称)部分频率年径流量的年内分配频率代表年单位月份全年%108m3m3/s2、设计洪水分析（1）分析依据设计洪水分析依据水利水电工程设计洪水计算规范SL44-93。不同类型的水利工程设计洪水分析的深度和内容有一定的差异。对具有调节能力的水库工程，要求分析设计洪水过程线；而对无调节能力的工程，如堤防、桥梁、涵洞以及引水式水电站，一般只要求分析设计洪峰流量。对设计洪水计算过程中所依据的基本资料计算方法及其主要环节采用的各种参数和计算成果应进行多方面分析检查论证其合理性，计算短缺资料地区设计洪水和可能最大洪水时应尽可能采用几种方法对各种方法计算的成果应进行综合分析合理选定。对大型工程或重要的中型工程用频率分析法计算的校核标准设计洪水应计算抽样误差，经综合分析检查后如成果有偏小的可能应加安全修正值一般不超过计算值的20%。当工程设计需要时可用水文气象法估算可能最大暴雨再推算可能最大洪水。（2）分析方法根据资料情况不同，采用的方法也不同：a)当坝址或其上下游临近地点具有30年以上实测和插补延长洪水流量资料，并有调查历时洪水时，应采用频率分析法计算设计洪水。b)工程所在地区具有30年以上实测和插补延长暴雨资料，并有暴雨洪水对应关系时，可采用频率分析法计算设计暴雨，推求设计洪水。5c)工程所在流域内洪水和暴雨资料均短缺时可利用邻近地区实测或调查暴雨和洪水资料进行地区综合分析估算设计洪水。(3)提供成果年最大洪峰流量及不同历时洪量频率曲线、年最大洪峰流量及不同历时洪量统计参数、不同重现期年最大洪峰流量及不同历时洪量值（表3、表4）），设计洪水过程线。表3***(工程名称)洪峰流量分析成果表mQ（m3/s）VCCvCs不同频率洪峰流量QP（m3/s）计算采用计算采用0.10.20.330.5123.3510表4***(工程名称)不同历时洪量分析成果表历时mW（m3/s）VCCvCs不同频率洪量WP（m3/s）计算采用计算采用0.10.20.330.5123.3510（二）水利计算水利水能规划应根据项目所在的江河自然条件、河流特点及社会发展的要求，按照保证工程安全及综合利用水资源使获得的经济、社会和环境总体最佳的原则，分析计算综合治理规划和工程设计方案的各项水利指标。水利工程防洪、治涝及灌溉、供水、发电的设计标准和设计保证率应根据各部门要求及规范规定确定。水利工程的设计水平年，应根据其重要程度和工程寿命确定。一般水利工程可采取设计和远景两个水平年。其具体内容主要包括确定水库兴利库容、正常蓄水位的水库兴利调节计算，确定水电站多年发电量、装机容量的水电站水能计算以及确定水库防洪高水位、设计洪水位、校核洪水位及坝高的调洪演算。1、综合利用水库工程的水利计算对兼有防洪和兴利任务的综合利用水库，应按拟定的防洪、兴利特征水位和库容方案进行径流调节计算，并就各方案的防洪限制水位进行全面分析比较。对预留在正常蓄水位以上的专门防洪库容，宜研究在汛后用于增加兴利效益的可能性。（1）分析依据水利工程水利计算规范SL104-95（2）分析方法综合利用水库径流调节计算应主要采用时历法。对于调节程度较高的大型水库，宜同时采用概率法或随机模拟法相互校核，选取偏于安全的成果作为设计值。对设计6保证率以外枯水年份的水库调度，应根据开发任务的主次关系或不同用户要求保证程度的高低，按不同的折扣供水。对于无替代措施的用水部门，宜尽可能给予一定的保证供水量。综合利用水库防洪计算可以根据资料条件、计算手段和工具，选用试算法、半图解法和图解法等。（3）提供成果兴利调节计算表、防洪计算表（或图），水库各特征水位、特征库容，大坝高程。2、水电站水能计算（1）分析依据小水电水能设计规程SL76－94；小水电水能设计简明手册；（2）分析方法A）无调节或日调节水电站无调节或日调节水电站的水能指标计算由上游来水过程决定。根据电站取水口处多年日平均流量系列绘制日流量历时曲线或日流量保证率曲线，当资料缺乏或为了简化工作量可采用丰、平、枯三个典型年的日平均流量资料绘制日流量历时曲线或日流量保证率曲线。无调节或日调节水电站的保证出力计算应根据日流量历时曲线，按各种流量时的相应水头和选择的出力系数计算出力，并绘制出力历时曲线或出力保证率曲线。对应于电站设计保证率的出力即为保证出力。无调节或日调节水电站的保证电量应为电站设计保证出力对应的电量。无调节或日调节水电站多年平均发电量的计算应根据电站出力保证率曲线，计算绘制装机发电量关系曲线，并结合电站装机容量的选择确定。B）年调节水电站年调节水电站的水能指标计算可根据丰、平、枯三个典型代表年的来水过程进行计算，必要时也可用长系列来水过程进行计算。当已知典型年的天然来水过程和水库特性，要求计算出力和发电量指标时，可采用等流量调节计算。当已知水电站按负荷图工作的出力变化过程、其它用水部门用水量及水库特征水位（正常蓄水位或死水位），要求确定所需兴利库容及水库蓄泄过程；或者已知兴利库容，要求计算水库蓄泄过程和出力保证程度时，可用试算法列表进行计算。年调节水电站保证出力和保证电量计算可按下述方法进行：a.长系列法计算：即根据某一正常蓄水位方案，确定出水库极限工作深度，用列表法求出各年枯水期平均出力，并作出枯水期平均出力保证率曲线，计算相应保证出力和枯水期保证电量。7b.设计枯水年法计算:即根据长系列资料绘制枯水期水量或调节流量保证率曲线，用设计保证率查出相应枯水期水量，选择一个接近的设计年份将其修正到设计值，并作为设计枯水年来水流量资料，列表计算其出力，确定其相应于电站设计保证率的保证出力和枯水期保证电量。年调节水电站多年平均发电量的计算可根据年水量频率曲线，确定丰、平、枯三个典型年的来水量，在年径流资料中选出相近年份，按水量加以修正后得到三个代表年份的来水过程，并用列表法进行能量指标计算，求出各种典型年的发电量后取其平均值确定。C）多年调节水电站多年调节水电站水能指标的计算可采用时历法或数理统计法进行。时历法计算可采用列表法或水量差积曲线法进行，其保证出力可按相应于设计保证率的连续供水年组电站发出的平均出力计算。数理统计法进行径流调节计算采用查曲线图法进行。D）灌溉为主或有其它供水任务的水库水电站灌溉为主或有其它供水任务的水库水电站水能指标的计算，应根据国民经济发展需要，分清主次、合理安排，在水量分配上统筹兼顾，确定综合用水量及综合利用水库的兴利库容以及水电站的用水过程，然后用列表法进行水能计算。(3)提供成果A）无调节或日调节水电站：日平均出力～频率（历时）关系曲线、出力～多年平均发电量关系曲线、装机～装机年利用小时数关系曲线，保证出力、保证电量、装机容量、多年平均发电量。B）年调节水电站或多年调节水电站：水能计算表、保证出力、保证电量、装机容量、多年平均发电量。三、课程设计说明书格式及要求课程设计说明书应由封面、设计目录、正文、参考文献、附录（程序及不能放在正文部分的图表）构成。其中正文的主要内容如下：（1）概况：包括流域水文、气象、地质、地貌、社会经济、水利工程（包括已建和在建）等，同时对流域内水文、气象站点的分布、观测年限等做介绍，附工程位置图。（2）水文分析计算成果。（3）兴利调节计算：死库容（死水位）的确定、兴利调节计算方法、成果。（4）水能分析：各种参数的选择和确定，水电站动能指标的计算，水电站各种容量的分析及计算8（5）调洪计算：泄流方案的拟定，起调水位的选择，调洪计算方法、成果。四、课程设计时间安排（1）教师讲解课程设计及