水利水能规划 课程设计指导书与任务书 康艳巨娟丽 西北农林科技大学 2011年12月
目录 第一部分课程设计指导书 一、课程设计目的和要求…… 二、课程设计的内容…2 (一)水文分折计算……2 (二)）水利计算…5 三、课程设计说明书格式及要求…9 四、课程设计时间安排…g 五、成绩考核与评定…10 六、主要参考资料…10 第二部分课程设计任务书…12
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》是水文水资源专业、水利水电工程专业、热能与动力工程专业 的学科基础必修课。通过课程的学习，学生学握了水文分析及水利计算的基本概念、 基本原理和计算方法，具备了水文资料整编、在不同资料情况下进行水文分析和计算、 水利水能计算和规划的理论知识。 《水利水能规划》课程设计是继《水工程水文学》和《水利水能规划》课程之后 的实践教学环节，是按照工程设计标准，经过水文分析计算，如资料“三性”审查、 长期实测资料条件下设计年径流的分析计算、流量资料推求设计洪水、水库兴利调节 计算、小型水电站水能计算和水库调洪计算等，提供工程规划设计所需要的符合规定 设计标准的水文特征值及其时空分布，提供工程施工和管理运行期间符合规定设计标 准的水文特征值及其时空分布，为水资源利用工程规模的确定提供依据。 通过课程设计，学生将所学的理论知识应用于工程实践，全面掌握水文分析与计 算原理、方法，了解水库设计中水文分析及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，提高了学生综合素的培养。 (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，最后，每人提交一份课程设计成果。 通过课程设计，掌握水文分析和水利计算的基本理论和方法。设计结束，提交课 程设计书一份，按规范要求打印。要求设计思路正确，结论可靠，成果质量高。 在设计时应着重理解水利工程设计全过程和各个环节间的前后联系与配合关系。 为此日的，又考虑到课程设计时间有限，故某些方法、环节可允许简化，部分资料和 某些中间成果可以在同组学生间相互引用或借用。要求每个学生独立完成，并编写出 -12
课程设计说明书 二、课程设计的内容 水利水能规划课程设计根据具体流域的实际资料和工程规划设计的要求，依据水 利水电工程水文计算规范$L278-2002、小型水力发电站水文计算规范SL77-94、水利 水电工程设计洪水计算规范SL44-93、小水电水能设计规程SL76一94和小水电水能 设计简明手册等规范文件编写。 (一)水文分析计算 根据工程设计要求，水文计算内容包括基本资料的搜集整理和复核、径流分析计 算、设计洪水计算、泥沙分析计算、水位分析计算和水位流量关系拟定、气象要素水 面蒸发水质水温和冰情分析计、水文测报系统设计、其他水文要素分析计算。 水文计算依据的资料系列应具有可靠性、一致性和代表性。工程地址和邻近河段 缺乏实测水文资料时，应根据设计要求及早设立水文测站或增加测验项目 水文计算方法应科学、实用，对计算成果应进行多方面分析，检查论证其合理性。 水文资料短缺地区的水文计算，应采用多种方法，对计算成果应综合分析，合理选定。 水文计算应深入调查研究，搜集、整理、复核基本资料和有关信息，并分析水文 特性及人类活动对水文要素的影响。 1、设计年径流分析的计算 (1)分析依据 a)水利水电工程水文计算规范SL278-2002 b)小型水力发电站水文计算规范SL77-94 c)水利水电工程设计洪水计算规范$L44-93 (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。在工程实我中，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 -2-
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颊率情况下 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。 ©)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 量一频率历时曲线。 (3)提供成果 年径流频率曲线、年径流频率计算成果（表1）、不同颜率年径流的其年内分配 过程（表2）、日流量一须率历时曲线。 表1 *(工程名称)年径流频率计算成果表 不同频率的年径流量网。(Q) 计算采用 计算采用 Cv 20%2530%50%70%75%80%85390% 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 % 10m m'/s 2、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 -3
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)工程所在地区其有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。 ©)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 2.(m'/s) 同频率洪峰流量(m/s) 计算米用计算米用0v0.10.20.330.5123.3510 表4*（工程名称）不同历时洪量分析成果表 历时。(s)C, 不同频率洪量居(m/s) 计算采用计算采用Cv0.10.20.330.5123.3510 (二)水利计算 -4
水利计算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 加纳共和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。 水利计算内容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 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 -5
小水电水能设计规程$L76一94：小水电水能设计简明手册：水利水电工程水文 计算规范SL278-2002:小型水力发电站水文计算规范SL77-94:水利水电工程设计洪 水计算规范$L4493 (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。 .6-
b.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。 ©)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倾，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 .7
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)年径流分析计算：包括资料分析、站点选择、分析方法及成果，成果合理 性分析等内容。 (3)设计洪水分析：包括资料分析、特大洪水处理、站点选择、分析方法及成 果，成果合理性分析等内容。 (4)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。 (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。 (6)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。 四、课程设计时间安排 (一)设计题目一时间安排 (1)基本资料收集与处理(0.5天) (2)设计年径流及其年内分配分析计算(0.5天) (3)设计洪水过程线的分析(1天) (4)水能计算(2天) (5)撰写报告(1天) (二)设计题目二时间安排 (1)基本资料收集与处理(0.5天) (2)设计年径流及其年内分配分析计算(0.5天) (3)水库兴利调节计算(1.5天) (4)水库防洪计算(1.5天) (5)撰写报告(1天) (三)设计题目三时间安排 (1)基本资料收集与处理(0.5天) (2)设计年径流及其年内分配分析计算(0.5天) -8
