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1、鲁河镇水电站规划设计鲁河镇水电站规划设计 1、设计任务及主要成果设计任务及主要成果v1.1 设计任务v求水电站保证出力和保证电能，v水库防洪设计，推求设计洪水位、校核洪水位； v确定工程等级；由设计洪水位、校核洪水位拟定挡水、泄水建筑物形式和尺寸；v进行枢纽布置，绘制挡水、泄水建筑物典型剖面图v1.2 设计主要成果v本设计主要包括以下四个部分：v 运用绷线法进行水库供蓄期划分并求得各时段调节流量，以此为基础求得保证出力6.62万KW、保证电能40449.02万KWh；v 运用试算法进行水库调洪演算，列表求得水库防洪高水位230.76m、设计洪水位231.37m及校核洪水位233.36m； v
2、由水库库容水位曲线及水位资料确定工程等级为大（2）型，永久性水工建筑物中的主要建筑物为2级，次要建筑物3级和临时建筑物为4级。由设计洪水位、校核洪水位拟定挡水、泄水建筑物形式和尺寸；v 由前述设计数据进行枢纽布置，绘制挡水、泄水建筑物典型剖面图。2、规划设计部分规划设计部分v2.1 保证出力和保证电能计算v2.1.1 判定水库调节性能v由Z死=190m，Z正=230m，则查水库库容曲线得出：vV兴=V正-V死=(1584.24454.62)106=1129.62106m3；v由坝址处流量资料计算的多年平均径流量为：W平均=2590.27106m3v由水库库容系数： 则初步分析为多年调节水库；%
3、30436. 0WV兴v2.1.2 绷线法计算坝址处最枯枯水年组v2.1.2.1 水量差积曲线、满库线及流量比尺v（1）绘制水量差积曲线的具体计算可按表21及其续表进行，其中要注意的是在计算过程中要将第栏中的流量单位转化为水量单位填入第栏，第栏中数值为第中的依次叠加。在此水平轴方向表示的流量Q定=80m3/s按计，根据该表可直接在直坐标网上点绘出水量差积曲线。表21水量差积曲线计算表时间月平均流量月水量水量差值水量差积值年月（m3/s）（ m3/s ）月（ m3/s ）月（ m3/s ）月v（2）满库线v在水量差积曲线下方绘制与之平行的满库线，两者之间的纵距等于已知的兴利库容。v（3）流量比尺
4、v水量差积曲线流量比尺的具体做法是：先画一水平线1，使线段1按时间比尺表示某一定时段t（本设计选取=30个月）。然后由其末端垂直向下作线段2，使线段2按水量比尺等于t Q定。这时水平线的方向代表Q定，而线段1的起点和线段2的终点连线指向即是流量等于零的方向。将线段1和线段2末端连线及其延长线等分，即可绘制出水量差积曲线的流量比尺。1950年1951年1952年1953年1954年1955年1956年1957年1958年1959年1960年1961年1962年1963年1964年1965年1966年1967年1968年1969年1970年1971年1972年1973年1974年1975年1976
5、年1977年1978年1979年08030个月1020304050607090100110120130140150160时间 t水量差积值立米每秒月流量比尺v2.1.2.2 利用图解法确定水库供蓄期及各时段调节流量v确定水库供蓄期及各时段调节流量的具体步骤为：v（1） 绘制水量差积曲线和满库线的公切线；v（2）根据公切线的方向，在流量比尺上定出相应的流量值，它就是已知兴利库容能获得的符合设计保证率要求的调节流量，公切线的起讫点分别为等流量调节时水库供蓄期的起讫日期。v利用绷线法划分水库供蓄期及各时段调节流量具体见下表。 时间（起于月初）时间（止于月末）性质调节流量(立米)1950年1月1951
6、年6月蓄水期88.771951年7月1952年1月供水期91.031952年2月1952年2月不蓄不供期1952年3月1952年6月蓄水期147.981952年7月1954年4月供水期107.521954年5月1954年6月蓄水期293.741954年7月1954年7月不蓄不供期1954年8月1955年2月供水期83.081955年3月1955年5月蓄水期92.61955年6月1956年2月供水期66.931956年3月1957年6月蓄水期72.281957年7月1958年2月供水期77.061958年3月1959年6月蓄水期78.471959年7月1961年1月供水期72.841961年2月
7、1961年6月蓄水期57.0757.071961年7月1962年2月供水期73.631962年3月1962年3月不蓄不供期1962年4月1962年7月蓄水期121.211962年8月1962年8月不蓄不供期1962年9月1964年2月供水期73.281964年3月1964年6月蓄水期62.6962.691964年7月1965年3月供水期701965年4月1966年7月蓄水期72.171966年8月1967年2月供水期77.931967年3月1967年5月蓄水期88.631967年6月1967年6月不蓄不供期1967年7月1968年3月供水期62.3362.331968年4月1968年7月蓄水期
8、63.6563.651968年8月1969年1月供水期88.751969年2月1969年7月蓄水期82.941969年8月1970年2月供水期84.351970年3月1970年7月蓄水期105.391970年8月1973年2月供水期65.3265.321973年2月1973年4月不蓄不供期1973年5月1973年5月蓄水期179.211973年6月1973年7月不蓄不供期1973年8月1975年1月供水期70.431975年2月1975年4月不蓄不供期1975年5月1975年5月蓄水期201.181975年6月1976年2月供水期96.911976年3月1976年7月蓄水期112.31976年
9、8月1977年3月供水期81.881977年4月1977年5月蓄水期114.281977年6月1978年2月供水期86.541978年3月1978年7月蓄水期83.2v2.1.3 保证出力及保证电能计算时段年(1)月(2)天然来水流量Q天m3/s(3)下游综合利用需要流量Q用(4)水库供水流量-Q供(5)水库蓄水流量+Q蓄(6)水库供水量-W供106m3(7)水库蓄水量+W蓄(8)弃水量W弃(9)时段初兴利库容存水量V兴初(10)时段末兴利库容存水量V兴末(11)时段初库存水量V初(12)时段末库存水量V末(13)时段初上游水位Z初m(14)时段末上游水位Z末(15)月平均上游水位Z上(16)
10、月平均下游水位Z下(17)水电站平均水头H(18)水电站效率h(19)月平均出力N水万kw(20)保证出力N保万kw4.62保证电能E保万kwh40449.02v2.2 水库防洪设计(推求设计洪水位、校核洪水位计算)v2.2.1 洪水标准v鲁河镇坝址断面处多年平均流量为83.0立米/秒。实测最大洪峰流量为5440立米/秒，千年一遇洪水总量为11.0亿立方米，洪峰流量为11300立米/秒，万年一遇洪水总量为16.2亿立方米，洪峰流量为16600立米/秒，保坝洪水总量17.2亿立方米，洪峰流量为22000立米/秒。因此本次采用的设计洪水标准为：百年一遇设计（P=1）、万年一遇校核（P=0.01）。
11、v2.2.2 洪水期水库调节方式 v因水库下游有防洪要求，故最大下泄流量不能超过下游允许安全泄量Q安=4800m3/s，在来水流量小于Q安时，使用闸门使控制下泄流量等于来水流量，保证库水位控制在正常蓄水位；当来水流量大于安全泄量时，使用闸门控制使下泄流量等于安全泄量Q安，随着来水流量继续加大，水库水位随之上升，当库水位大于防洪高水位时，为保证水库大坝安全，闸门全开，使来水按照水库下泄能力下泄。v本次设计取防洪限制水位等于正常蓄水位，取安全泄量Q安=4800m3/s 。v2.2.3 水库下泄能力计算v水库泄流通道有以下四种：冲沙孔（设1孔）、泄洪孔（设4孔）、溢流坝泄洪（溢流前缘宽度60m）、水
12、轮机发电过流。v故总泄流量Q泄等于以上四种泄水建筑物泄流量总和，经试算可得水库水位泄量关系曲线。2 23 30 0 2 23 32 2 2 23 34 4 2 23 36 6 2 23 38 8 2 24 40 0 2 24 42 24 47 77 70 06 61 11 16 6. .8 89 97 73 39 95 5. .5 57 78 88 80 03 3. .5 51 11 10 03 31 14 4. .3 38 81 11 19 92 21 1. .1 14 41 13 36 61 18 8. .1 18 8水库下泄能力曲线库水位 m下泄流量 m3sv2.2.4 防洪高水位计算v
13、当遇下游防护对象的设计标准洪水时，水库为控制下泄流量而拦蓄洪水，这时在坝前达到的最高水位成为防洪高水位。只有当水库承担下游防洪任务时，才需确定这一水位。在本设计中，取下游防护对象的设计洪水为4800，由百年一遇典型洪水经调洪演算求得相应Z防=230.76m。相应来水泄水过程线见下图。v2.2.5 设计洪水位计算v水库遇大坝设计洪水时，在坝前达到的最高水位成为设计洪水位。本设计具体调节过程为：当来水流量大于下游安全泄量，采用闸门控制，使下泄流量等于Q安，此时，随着来水流量继续增大，水库水位持续上升，当库水位大于防洪高水位时，闸门全开，使来水按照大坝泄流能力下泄。在本设计中，取防洪高水位Z防=23
14、0.76m ，由千年一遇典型洪水经调洪演算求得相应Z设计=231.37m。相应来水泄水过程线见下图。v2.2.7 校核洪水位计算v水库遇大坝校核洪水时，在坝前达到的最高水位成为校核洪水位。本设计具体调节过程为：当来水流量大于下游安全泄量，采用闸门控制，使下泄流量等于Q安，此时，随着来水流量继续增大，水库水位持续上升，当库水位大于防洪高水位时，闸门全开，使来水按照大坝泄流能力下泄。在本设计中，取防洪高水位Z防=230.76m ，由千年一遇典型洪水经调洪演算求得相应Z校核=233.36m。相应来水泄水过程线见下图。v2.3 小结v2.3.1 主要成果v规划设计主要成果见下表。保证出力4.62万KW
15、保证电能40449.02万KWh防洪高水位（m）230.76设计洪水位（m）231.37校核洪水位（m）233.36v2.3.2 本部分设计存在的不足v在该部分的设计过程中主要存在如下不足：v(1)在使用绷线法划分水库供蓄期及各时期调节流量求取过程中，由于绷线法主观因素较强，不可避免地对供蓄期时长及时段调节流量产生影响；v（2）水库防洪设计过程中，特别是特征水位求取过程中使用到试算法，计算量大且较多使用近似值。v3 水工建筑物设计部分水工建筑物设计部分v3.1 确定工程等级及坝型v3.1.1 确定工程等级v由校核洪水位233.36m查水库水位容积曲线读出库容为1.73亿，属于大（2）型，永久性
16、水工建筑物中的主要建筑物为2级，次要建筑物3级和临时建筑物为4级。v3.1.2 确定坝型v3.1.2.1 常用坝型及其适用条件v 重力坝v重力坝是最早出现的利用结构自重来维持稳定的坝型，常用混凝土或浆砌石的大体积挡水建筑物，一般做成上游面近似于铅直三角形断面。在上游水压力的作用下，主要依靠坝体自身重力产生的抗滑力来维持坝身的稳定。对地质地形的要求主要有以下几点：坝基有足够强度，受力后有较小变形；有较小的透水性和较强的抗侵蚀性；基岩完整，没有难处理的断层、破碎带。v 拱坝v拱坝是坝体向上游凸出，平面上呈拱形，拱端支承于两岸山体上的混凝土或浆砌石的整体结构。其要求坝址河谷相对宽度较窄，两岸基岩面大致对称，岸坡平顺无突变，且坝两端有足够大的岩体支承。v 土石坝v土石坝是利用当地土、石材料建造的一种坝型，其能适应地基地形变化，对地形、地质条件要求较低。 v3.1.2.2 坝型确定v根据已有的地质地形条件及相关因素考虑，初步拟定本设计使用混凝土重力坝。v3.2 确定非溢流坝段坝顶高程v3.2.1 超高值h 的计算 ：h = h1% + hz + hcv其中：h防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位的高
