2022年水能课设任务书

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1、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：水利水电班级：08级学号：学生姓名：起讫日期：指导教师：朱颖元 职称：教授精选学习资料 -名师归纳总结-第 1 页，共 14 页一、课程设计地目地和要求1课程设计地目地本课程设计系大型水电站水文及水能设计.课程设计地目地,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地基础上,利用所学地知识,完成一座水电站及水库地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,不断巩固所学地理论知识,提高分析问题和解决问题地能力.毕业后能胜任水电站地水文及

2、水能设计工作.2课程设计地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地水文及水能设计.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地程序和内容；训练运用水文及水利水能规划地基本原理和概念综合分析问题和解决问题地能力；训练查阅使用规范,资料和参考文献地能力；训练根据设计条件选用合理地计算方法完成设计内容地技巧；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地能力.二、设计内容本课程设计地内容包括：1设计年径流包括提供满足水能设计要求地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

3、校核洪水过程线；3选择水库地正常蓄水位和死水位；4计算水电站地保证出力和保证电能；5选择水电站地装机容量,计算多年平均发电量；6绘制水库调度图,拟定水电站地调度规则；7按照水库地调度图进行长系列操作,绘制水电站多年运行图,统计水电站地主要特征值,校核水电站主要参数地合理性.8选择泄洪建筑物地类型和尺寸,确定水库地设计洪水位和校核洪水位,并确定坝顶高程.9成果分析整理,编写初步设计报告书.精选学习资料 -名师归纳总结-第 2 页，共 14 页三、水口水电站水文水能设计一）工程简况1.概述水口水电站是福建闽江干流上地一座大型水电站,是国家“七五”重点建设工程,是以发电为主,兼有航运等综合效益地大型

4、水利水电工程.闽江是福建省最长地河流,发源于闽赣交界地武夷山脉,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.

5、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510m,最深达 29m.库区为狭长河道型库区.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

6、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,未发现较大地断层,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：1522m,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：58m.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）304.234.5.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SF200-5

7、6/11950.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 级三精选学习资料 -名师归纳总结-第 3 页，共 14 页级船闸和 500T垂直升船机布置靠右岸,船闸闸室尺寸 长宽水深）135123m,升船机承船箱尺寸 长宽水深）124122.5m.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地山坡上.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）设计资料1坝址断面 19361977 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

8、水资料表 3）4竹岐水文站典型洪水过程线表 4）.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：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,用同频率法推求设计枯水年.设计保证率 P=90%.2、设计洪水利用竹岐水文站实测和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

9、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%.3、正常蓄水位选择本课程设计按正常蓄水位65m1班）、70m2班）两个方案进行计算.精选学习资料 -名师归纳总结-第 4 页，共 14 页4、死水位选择死水位选择 即消落深度地选择）应考虑如下因素：动能最优,其中出力系数 A=8.5；水轮机运行对最小水头地限制；泥沙淤积及进水口布置对死水位地限制,其中泥沙淤积年限取100年.下游生态最小用水量300m3/s.5、保证出力 NP和保证电能 EP计算根据已确定出地兴利库容和设计枯水年,分别用等流量调节

10、列表法）和等出力调节图解法）计算水电站地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,水头损失按毛水头地4%计.6、装机容量地确定和多年平均发电量E计算装机容量,可按下列二种方法确定：1）规划初设阶段此阶段可采用装机年利用小时数法或保证出力倍比法确定装机容量.用设计丰中枯水年按等流量调节,计算水流出力 考虑水量损失和水头损失）,绘制出力持续曲线,计算并绘制装机容量 多年平均发电量,装机容量 装机年利用小时数关系曲线.再用选定地装机年利用小时数确定装机容量和多年平均发电量.或假定装机容量与保证出力地倍比数26 倍）,即可定出装机容量,并在

11、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地过程中,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：重备工NNNNy 最大工作容量工N：根据电力系统负荷图 表 8 和表 9）,保证电能和电站地工作位置,在负荷图上进行电力电量平衡,确定最大工作容量.水口水电站地工作位置为峰荷,按第一调峰电站确定最大工作容量.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.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.fpniPAkh/,/水水经济其中,水电

12、站补充千瓦造价k水=35004500元/kW,额定资金年收益率i=10%,重复容量设备地经济使用期n=25年,水电站补充千瓦容量地年运行费用率p水=2%3%,电精选学习资料 -名师归纳总结-第 5 页，共 14 页量等效换算系数=1.05,火电厂单位电能燃料费f=0.070.10元/kWh.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地多年平均发电量.7、绘制水库调度图,拟定水库调度规则根据上述计算地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地蓄水指示线

13、,取这些曲线族地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地指示线,取这些曲线族地下包线为防弃水线.根据上述计算结果,绘制水库调度图.针对不同地来水年份,考虑系统地负荷要求和机组在各种情况下地运行特性,以及检修等因素,定出合理地调度规则,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.求出水利水能要素地最大最小值,平均值及各种保证率相应地数值,电站地特征值,效益指标及水量利用系数.9、设

14、计洪水位,校核洪水位和坝顶高程地确定水口水电站泄水建筑物由溢洪道和泄水底孔组成.溢洪道位于河中,共 12 孔,每孔由宽15m,高 22m地弧形闸门控制.堰顶高程 43.0m1班）和 48m2班）,汛期限制水位61.0m1班）和 66m2班）.两个泄水底孔位于溢洪道两侧,孔口尺寸宽 5m,高 8m,进口底高程 20.0m.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,水文气象地各项特征值,电站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

15、能部分初步设计说明书.四、主要参考资料1、施嘉炀.水资源综合利用.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.北京：水利电力出版社,1988 3、詹道江、徐向阳、陈元芳.工程水文学 第四版）.北京：中国水利水电出版社,2018.01 4、陈惠源、万俊.水资源开发利用.武汉：武汉大学出版社,2001精选学习资料 -名师归纳总结-第 6 页，共 14 页5、梁忠民、钟平安、华家鹏.水文水利计算.北京：中国水利水电出版社,2006.08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3536 3600

16、 6720 6550 1720 1280 1210 491 402 371 686 1330 2960 2280 3637 2580 3320 9340 3090 4980 1480 1310 831 591 557 889 3120 2670 3738 1210 3970 1560 1460 1440 955 831 466 420 659 1370 2440 1400 3839 2160 3150 4890 3300 1460 994 1100 1020 509 434 386 1290 1730 3940 2020 2820 5320 2018 1280 1800 1990 1060 6

17、67 439 589 2260 1850 4041 3040 3260 2270 3140 2020 1380 802 934 1220 985 1700 2930 1980 4142 3340 3840 5360 3870 1380 1520 799 522 481 662 965 2200 2080 4243 1190 1610 4500 4790 2220 1060 723 483 391 384 549 1110 1590 4344 2870 3800 5280 1250 1470 832 841 1710 1360 367 777 872 1780 4445 1300 1850 29

18、30 1280 1180 3700 1680 728 781 658 2210 1510 1640 4546 755 3740 3620 2890 2500 1050 1100 567 795 479 422 1800 1650 4647 2120 4140 5630 2310 1510 1430 1010 597 529 1240 1620 1370 1960 4748 1570 5190 5470 3780 1430 1190 618 510 464 491 969 1360 1920 4849 2290 3020 9220 2380 2100 951 1710 1170 928 410

19、565 838 2130 4950 1930 3710 4880 2130 2630 1880 931 777 625 780 1450 981 1890 5051 5410 2450 2290 1610 738 754 569 729 571 614 626 2250 1550 5152 2740 4260 5450 5120 2280 1570 1000 571 538 475 797 2490 2280 5253 2760 4600 4850 1600 1280 1820 893 861 1420 867 1320 2510 2070 5354 4570 4920 8410 3300 1

20、750 786 567 416 384 766 776 1040 2300 5455 1180 4180 4200 1840 1620 865 424 457 346 360 674 705 1400 精选学习资料 -名师归纳总结-第 7 页，共 14 页5556 1230 4950 3430 1040 894 2530 812 525 471 410 635 1540 1540 5657 2150 3960 2900 814 772 437 845 481 444 396 1190 1860 1350 5758 1940 4830 2200 1300 871 1750 841 453 335

21、 451 981 1840 1480 5859 1060 2270 6040 2230 1510 2530 627 595 472 322 2720 1470 1820 5960 2060 2800 4090 1070 1820 909 549 458 436 551 340 928 1330 6061 3220 3510 5290 1360 1530 1820 805 782 748 439 956 2180 1890 6162 1630 6060 8040 4280 1770 1560 901 810 550 648 404 1160 2320 6263 826 925 2960 2018

22、 863 862 416 596 371 441 465 585 943 6364 1470 1650 6180 1180 1210 683 868 432 318 1120 1070 1170 1450 6465 2500 2190 3290 1510 1520 575 1080 912 798 302 392 532 1300 6566 2620 1620 4240 2770 968 868 664 515 607 703 811 1150 1460 6667 1800 2990 2910 1210 615 385 318 297 295 428 804 1100 1100 6768 11

23、40 2280 7080 4060 1140 752 720 483 528 266 461 774 1640 6869 1660 3850 3190 1840 1340 912 910 599 458 921 1620 2110 1620 6970 2640 4460 3950 2310 960 1070 1020 570 1030 592 616 2060 1770 7071 558 1700 2800 511 547 864 413 340 409 531 517 624 818 7172 1690 2450 2340 1250 2200 808 641 673 328 694 866

24、421 1200 7273 4850 6720 5490 3200 1130 1210 964 705 507 966 804 1140 2310 7374 894 2400 3310 1860 1240 466 944 1030 650 464 835 686 1230 7475 3200 7280 4780 1840 2090 1180 1630 996 990 780 1660 2520 2410 7576 3100 2170 5890 3890 1180 822 1120 741 536 594 759 1630 1870 7677 1280 3130 6520 2018 1370 8

25、39 761 503 418 837 730 464 1570 平 均2194 3542 4737 2296 1526 1216 887 674 597 599 943 1523 1728 表 2 竹岐水文站实测洪峰流量、三日洪量、七日洪量表洪峰流量单位：m3/s 洪量单位：亿m3）年份1934 1935 1936 1937 1938 1939 1940 1941 1942 1943 1944 Qm 24600 20800 15200 22200 11300 24000 15800 11200 18000 13600 19700 W三日33.5 48.9 33.2 44.2 23.5 34.9

26、 30.8 17.4 38.2 24.3 34.8 W七日 64.7 79.6 54.6 80.4 35.6 61.8 55.3 38.0 65.8 50.8 51.7 年份1945 1946 1947 1948 1949 1950 1951 1952 1953 1954 1955 Qm 9530 10500 18900 25400 20800 21600 18200 25900 17700 18200 15500 W三日 20.1 24.3 40.4 43.7 46.1 40.0 36.8 48.1 31.8 40.7 36.5 W七日 35.6 41.5 71.5 65.0 88.6 71

27、.6 59.0 77.6 56.8 71.1 65.7 年份1956 1957 1958 1959 1960 1961 1962 1963 1964 1965 1966 Qm 16500 11200 13300 13000 19100 26000 27000 20000 18800 10300 15800 W三日 25.4 22.8 30.1 29.5 33.1 49.5 54.3 30.5 36.7 20.8 24.0 W七日 47.1 40.4 52.3 59.7 48.9 74.7 103.0 38.0 71.3 40.9 43.1 年份1967 1968 1969 1970 1971

28、1972 1973 1974 1975 1976 1977 Qm 13700 29400 21000 14800 9880 10400 14700 10000 20200 15400 21700 精选学习资料 -名师归纳总结-第 8 页，共 14 页W三日 23.3 60.6 30.6 24.0 16.2 17.5 32.4 18.9 35.7 32.0 39.2 W七日 36.2 94.0 61.6 44.0 29.6 25.0 67.5 36.8 71.2 55.6 75.3 表 3 竹岐水文站调查考证洪水资料表考 证类 别发 生年 份洪水位 m）洪峰流量 m3/s）备注调 查采 用实测

29、1968 15.29 29400 29400 竹岐水文站实测调查 1900 15.52 30200 30200 水电部华东水电勘测设计院调查 1877 15.50 30200 30200 水电部华东水电勘测设计院考证 1750 34200 水电部华东水电勘测设计院考证 1609 17.00 17.50 38500 41600 38500 41600 水电部华东水电勘测设计院注：水位基面为罗星塔基面表 4 竹岐水文站典型洪水过程线流量单位：m3/s 月日时 分流量月日时 分流量月日时 分流量 6 15 20：00 3000 6 17 20：00 11600 6 19 19：00 29400 23

30、：00 3080 21：00 11600 20 00：00 28500 16 08：00 3080 18 02：00 13900 02：00 27700 14：00 3200 08：00 16900 08：00 23800 19：00 4910 12：00 18700 20：00 17900 23：00 8600 20：00 21300 21 08：00 12500 17 05：00 11800 19 00：00 22500 20：00 8560 08：00 12300 08：00 26100 22 08：00 6800 11：00 12300 16：00 29300 20：00 6020 表

31、 5 水口水电站水库水位 面积,水位容积关系曲线库水位 m）6 10 15 20 25 30 35 面积 km2）0.3 5.5 9.0 14.5 19.5 25.5 32.5 精选学习资料 -名师归纳总结-第 9 页，共 14 页容积 亿 m3）0.05 0.34 0.82 1.50 2.40 3.50 4.90 库水位 m）40 45 50 55 60 65 70 面积 km2）40.0 48.0 58.0 68.7 80.3 93.0 105.0 容积 7.6 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.4 11.0 流量 (m3/s 300 450 685 940 1240 160

32、0 1880 2300 水位 (m 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 流量 (m3/s 3100 3900 4900 6000 7200 8500 9900 表 7 水口水电站多年平均逐月水面蒸发资料(80cm 单位：mm 月份一二三四五六七八九十十一十二年蒸发量52.2 52.7 78.9 109.2 119.2 122.3 191.6 166.4 140.5 114.0 72.6 54.9 1274.4 表 8 电力系统日最大负荷年变化图单位：万kW 月份一二三四五六七八九十十一十二N1050 1040 1040 980 980 965 965 965

33、980 1040 1050 1050 表 9 典型日负荷图一、十一、十二月二、三、十月四、五、九月时间(h N(万 kW 时间(t N(万 kW 时间(t N(万 kW 0001 605 0001 560 0001 540 0102 550 0102 525 0102 510 0203 530 0203 540 0203 490 0304 540 0304 520 0304 525 0405 540 0405 535 0405 525 精选学习资料 -名师归纳总结-第 10 页，共 14 页 0506 610 0506 580 0506 540 0607 750 0607 750 0607 6

34、20 0708 1000 0708 980 0708 770 0809 1020 0809 1020 0809 835 0910 1000 0910 1000 0910 820 1011 980 1011 950 1011 770 1112 870 1112 830 1112 685 1213 800 1213 780 1213 780 1314 940 1314 880 1314 830 1415 930 1415 875 1415 820 1516 920 1516 875 1516 800 1617 870 1617 825 1617 770 1718 880 1718 830 1718

35、 640 1819 1000 1819 1000 1819 650 1920 1050 1920 1040 1920 945 2021 1030 2021 1010 2021 980 2122 1000 2122 1000 2122 925 2223 900 2223 900 2223 820 2324 640 2324 630 2324 830 任务下达日期 2018 年 12 月 27 日完成日期 2018 年 01 月 07 日指导教师 签名）学生签名）说明：本表除签名外均可采用计算机打印.本表不够,可另加页.工 程 特 性 表一、河流特性序号项目单位数量备 注 1 坝址以上流域面积 k

36、m2 2 主河道长度 km 3 主河道比降 4 多年平均气温oC 5 多年平均降水量 mm 6 多年平均流量 m3/s 精选学习资料 -名师归纳总结-第 11 页，共 14 页 7 多年平均径流量亿 m3 8 多年平均径流深 mm 9 CV 10 CS 11 枯水期平均流量 m3/s 12 CV 13 CS 14 实测最大流量 m3/s 15 实测最小流量 m3/s 16 年最大洪峰流量均值 m3/s 17 CV 18 CS 19 年最大三天洪量均值亿 m3 20 CV 21 CS 22 年最大七天洪量均值亿 m3 23 CV 24 CS 25 设计洪峰流量 m3/s 26 校核洪峰流量 m3

37、/s 27 设计三天洪量亿 m3 28 校核七天洪量亿 m3二、水库特性序号项目单位数量备 注 1 正常蓄水位 m 2 死水位 m 3 淤沙水位 m 4 汛期限制水位 m 5 设计洪水位 m 6 校核洪水位 m 7 堰顶高程 m 8 坝顶高程 m 精选学习资料 -名师归纳总结-第 12 页，共 14 页 9 总库容亿 m3 10 兴利库容亿 m3 11 死库容亿 m3 12 库容系数%13 水库调节性能 14 拦河坝坝型 15 最大坝高 m 16 坝顶长度 m 17 溢洪道型式 18 溢洪道孔数 19 闸门尺寸 宽高）、形式 m 20 消能方式 m 21 泄水底孔孔数 22 闸门尺寸 宽高）、

38、形式 m 23 最大下泄流量 m3/s 设计 24 最大下泄流量 m3/s 校核三、电站特性序号项目单位数量备 注 1 装机容量万 kW 2 机组台数 3 单机容量 水轮机）万 kW 4 多年平均发电量万 kW-h 5 装机年利用小时数 h 6 保证出力万 kW 7 水轮机型式型号 8 发电机型式型号精选学习资料 -名师归纳总结-第 13 页，共 14 页 9 第一台机组发电日期 10 七台机组全部发电日期 11 最大水头 m 12 最小水头 m 13 平均水头 m 14 设计水头 m 15 设计流量 m3/s 16 引水建筑物型式 17 引水管数量 18 钢管内径 m 19 厂房型式 20 水量利用系数%精选学习资料 -名师归纳总结-第 14 页，共 14 页