营口水电站工程水文信息分析毕业设计.docx
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营口水电站工程水文信息分析毕业设计
营口水电站工程水文信息分析
刘兴
（南昌工程学院水文与水资源工程江西吉安343000）
【摘要】本文依照营口水电站建设可行性，对该流域的工程水文信息进行分析，以确信是不是符合水文水资源计划的要求。
【关键词】营口水电站；径流；洪水；水文流量关系
一、工程概况
营口水电站位于安远县中北部的蔡坊乡境内，距县城40km，营口水电站坝址位于东径115°28'，北纬25°17'，属赣江水系濂江河一级支流大脑河支流九角河，操纵流域面积，河流长度，河道加权平均坡降‰，流域内崇山峻岭，丛林茂盛，植被覆盖良好，无水土流失之患，河流自然落差大，降水量充沛，连年平均降水量1562mm，蔡坊乡至营口有林区公路通过厂址，交通便利。
流域内高山峻岭，河流湍急，基岩袒露，丛林茂盛，人烟稀少，植被覆盖良好，无水土流失之患。
营口水电站是一座以发电为主，结合防洪等综合利用的小型水利枢纽工程，该电站是大脑河支流九角河梯级开发的第二级水电站，开发方式是隧洞引水式开发。
电站要紧建筑物由大坝、引水隧洞、压力钢管、及发电厂房等组成，电站装机3台，容量820kw，大坝为砼砌块石单曲拱坝，最大坝高，坝顶宽3m，溢流坝顶长20m，坝顶采纳有效堰无闸自由泄流，发电引水隧洞布置在大坝右岸，全长1106m，隧洞开挖直径。
发电厂房为地面式厂房，厂房平面尺寸为××5m（长×宽×高）。
二、水文气象情形
一、流域概况
营口水电站位于安远县中北部的蔡坊乡境内，距县城40km，营口水电站坝址位于东径115°28'，北纬25°17'，属赣江水系濂江河一级支流大脑河支流九角河，操纵流域面积，河流长度，河道加权平均坡降‰，流域内崇山峻岭，丛林茂盛，植被覆盖良好，无水土流失之患，河流自然落差大，降水量充沛，连年平均降水量1562mm，是安远县水力资源较丰硕的河流之一。
2、水文气象资料
本流域属亚热带东南亚季风气候区,气候温和，降水充沛。
据安远气象站的连年资料统计，连年平均气温℃，极端最高气温℃，极端最低气温℃,连年平均蒸发量。
流域内暴雨类型要紧有锋面雨和台风雨，锋面雨一样出此刻4～6月，台风雨一样出此刻7～9月，一次暴雨持续时刻在3d之内，并以1d为多。
降水量在年际及年内分派极不均衡。
据高云山站的连年资料统计，连年平均降水量为，年最大降水量mm（1975年）,年最小降水量为1066mm（1971年）,年变率为倍，最大一日降水量mm，出此刻1978年7月30日。
坝址设计洪水采纳《江西省暴雨洪水查算手册》中推理公式法进行计算，设计洪水功效5年一遇（P=20%）设计洪峰流量135m3/s,10年一遇（P=10%）设计洪峰流量205m3/s，20年一遇（P=5%）设计洪峰流量315m3/s，100年一遇（P=1%）设计洪峰流量477m3/s。
由于坝址无实测泥沙资料,而流域内植被良好,自然地理和下垫面与上犹江水库相似，因此，本时期水库泥沙淤积参照上犹江水库实测泥沙资料用类比法估算，据上犹江水库连年实测泥沙淤积资料统计，连年平均淤积量约为万m3/km2，水库利用年限按30年计，计算得营口水库泥沙淤积量约为万m3，查水位库容曲线水库可能的淤积高程为。
3、水文测站及资料情形
①中心潭专用水文站
为兴修蔡坊水电站的需要，1984年5月设立中心潭专用水文站，操纵流域面积112km2，观测的项目有水位、流量，1985年12月底撤销，有完整的自1984年6月～1985年12月共计19个月的径流资料，经有关水文部门整编、审查、资料靠得住。
②高云山雨量站
高云山雨量站于1964年设立，按有关规定要求观测降水量，1994年撤销，该站1964年～1993年雨量资料均经省水文部门整编、审查或刊印，资料靠得住。
③羊信江水文站
濂江上游有羊信江水文站，自1958年设立至今，操纵流域面积569km2，观测的项目有水位、流量、降水量等，历年资料均经省水文部门整编，审查或刊印，资料靠得住。
4、水文地质条件
①地下水类型
坝区地下水类型要紧为基岩裂隙潜水和第四系孔隙潜水。
第四系孔隙潜水埋藏于坝区地形较低的第四系冲洪积层及残坡积层中，水量季节性转变大，同意大气降水补给，就近向河沟迳流排泄或补给下伏的基岩裂隙潜水含水层；基岩裂隙潜水埋藏于流纹质含砾熔结凝灰岩风化裂隙中，含水量小～中等，同意大气降水垂直入渗补给及孔隙潜水的侧向补给，向沟谷及河床中迳流排泄或渗入深部基岩，形成地下潜流，勘探期间左岸钻孔地下水静止水位埋深～11.80m；右岸地下水静止水位埋深～3.15m；现代河床地下水静止水位埋深与河水面相平，勘探时河水位约为。
②坝址岩体的透水性
坝基岩性为侏罗系上统鸡笼嶂组（J3j1）流纹质含砾熔结凝灰岩，依照坝线钻孔压（注）水实验资料分析，基岩透水性要紧受岩石风化程度及裂隙构造操纵，一样随深度的增加而减少。
左岸坝基弱风化岩石透水率q=～，属弱～中等透水性；河床坝基弱风化岩石q=～Lu，属弱透水性，右岸坝基弱风化岩石q=～，属弱透水性。
按透水率q≤3Lu作为相对不透水层标准，左岸透水岩层厚度9～11m，河床段9～，右岸～。
③地表、地下水水质
依据钻孔处地下水及地表河水水样分析结果（见附表详见表3-2），依照《水利水电工程地质勘探标准》（GB50287-99）附录G环境水对混凝土侵蚀评判标准综合判定：
地表水及地下水对砼具分解类溶出型弱侵蚀、一样酸性型弱侵蚀性、碳酸型弱侵蚀、溶出型弱侵蚀性。
表3-2环境水侵蚀判定标准及评判表
腐蚀性
类型
腐蚀性
特征判
定依据
腐蚀
程度
界限指标
地表水
分析指标
地下水
分析指标
分
解
类
溶出型
HCO-
含量
（mmol/L）
无腐蚀
弱腐蚀
中等蚀腐
强腐蚀
HCO3-＞
≥HCO3-＞
HCO3-≤
-
一般酸性型
PH值
无腐蚀
弱腐蚀
中等蚀腐
强腐蚀
PH＞
≥PH＞
≥PH＞
PH≤
碳酸型
侵蚀性
CO2含量
（mg/L）
无腐蚀
弱腐蚀
中等蚀腐
强腐蚀
CO2＜15
15≤CO2＜30
30≤CO2＜60
CO2≥60
分解结晶复合类
硫酸
镁型
Mg2+
含量
（mg/L）
无腐蚀
弱腐蚀
中等蚀腐
强腐蚀
Mg2=＜1000
1000≤Mg2=＜1500
1500≤Mg2=＜2000
2000≤Mg2+＜3000
结
晶
类
硫酸
盐型
SO42-
含量
（mg/L）
无腐蚀
弱腐蚀
中等蚀腐
强腐蚀
普通水泥
SO42-＜250
250≤SO42-＜400
400≤SO42-＜500
500≤SO42-＜1000
抗硫酸盐水泥
SO42-＜3000
3000≤SO42-＜4000
4000≤SO42-＜5000
5000≤SO42-＜10000
三、径流
一、径流
营口水电站坝址各月径流要紧依照羊信江水文站实测和延伸径流系列进行推求，连年平均流量和逐年月平均流量设计站与羊信江水文站的面积比计算推求，以每汛期4月一次3月，从1958年～2006年推求而得，见表2-1，计算公式：
F设F设
Q设=———×Q参，Q设平均=———×Q参平均
F参F参
依照坝址1958～2006年径流系列，用频率法计算。
径流统计参数采纳P-Ⅲ型曲线适线法确信，坝址连年平均流量s，Cv=，Cs=，连年平均径流量为亿m3，连年平均径流深804mm，营口水电站坝址年平均流量功效表见表2-1,不同设计频率的年平均流量见表2-2；设计代表年逐月平均流量见表2-3。
营口水电站坝址年平均流量功效表
年份
1958
1959
1960
1961
1962
1963
1964
1965
1966
1967
1968
1969
1970
年平均Q（m3/s）
年份
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
年平均Q（m3/s）
年份
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
年平均Q（m3/s）
年份
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
年平均Q（m3/s）
表2-2营口电站不同频率年平均流量功效表
频率（%）
10
50
90
年平均流量（m3/s）
年径流量（亿m3）
表2-3设计代表年逐月平均流量表单位：
m3/s
月份
频率
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
十一
十二
P=10%
P=50%
P=90%
二、径流调剂计算
（1）设计代表年的各月平均流量计算
依照表2-2的不同频率年平均流量取P=10%，P=50%，P=90%三个频率的年平均流量，设计代表年逐月平均流量见表4-1。
表4-1设计代表年逐月平均流量表单位：
m3/s
月份
频率
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
十一
十二
P=10%
P=50%
P=90%
（2）电站水头损失
电站设计毛水头为52.6m，按4%扣损后实际计算水头为51.5m。
（3）电能与保证出力计算
①电能计算
该电站为河床引水式发电站，只要有水就能够发电，该站发电引用最大流量为1.93m3/s，当超过1.93m3/s的流量做弃水处置，渗漏、蒸发按2%考虑扣除，出力系数A值取，计算公式：
E=AHQT
E—为发电量，A—为出力系数，H=51.5m，Q为流量，T为月发电时刻取730小时，装机容量750KW，各代表年扣损的能利用发电流量发电量功效见表4-2。
表4-2电站区间各代表年月实际发电流量、发电量、功效表
月份
P=10%
P=50%
P=90%
Q
发电
实际发电量
Q
发电
实际发电量（万度）
Q
发电
实际发电量（万度）
流量
（万度）
流量
流量
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
合计
万度
万度
万度
连年平均发电量E=（E10%+E50%+E90%）/3=3=万度。
连年平均利用小时T=（E10%/750+E50%/750+E90%/750）/3=（3090700/750+2219200/750+1303000/750）/3=2939小时。
②保证出力计算
P=90%枯水年份枯水期（10月至次月2月）月平均流量0.191m3/s，月扣损2%后为0.187m3/s，视为该站保证出力。
保证出力：
N保=××=。
四、洪水
一、洪水特性与成因分析
本流域的洪水由暴雨形成，洪水显现时刻多在4～8月，年最
大洪水多出此刻6月，流域内河床坡降陡，集流时刻短，洪水来势猛,涨落急剧,降水至洪峰显现一样在5～8h,洪峰持续时刻约，洪水历时1～2d，洪水进程以单峰为主，一次洪水的洪量以1d为主。
二、设计洪水计算
由于坝址无实测洪水流量资料,设计洪水由暴雨间接推求,并假定设计暴雨和设计洪水的频率相同。
营口水电站坝址设计洪水标准为20年一遇（P=5%），100年一遇（P=1%）洪水校核。
①坝址流域特点参数:
坝址以上操纵流域面积F=
坝址以上主河道长度L=
坝址河道平均坡降J=‰
坝址流域平均宽度B=
坝址流域形状系数K=B/L=
②设计暴雨
采纳羊信江单站频率暴雨法和省编《暴雨洪水查算手册》查算，营口水电站不同时段设计暴雨功效见表2-4。
表2-4营口水电站不同时段设计暴雨功效表
时
段
方法
统计参数
P（%）
均值
CV
CS/CV
1
5
10
20
24h
省编手册
102
羊信江站
267
196
153
125
1h
省编手册
46
88
59
羊信江站
83
6h
省编手册
75
229
羊信江站
150
116
95
从表2-4可见，经分析与比较两各类不同方式推求的设计暴雨功效，为平安起见，本次设计采纳省编《暴雨洪水查算手册》查算的设计暴雨功效。
③设计洪水计算
坝址以上流域特点参数依照1/5万地形图量算而得，
采纳省编《暴雨洪水查算手册》推荐的推理公式法进行，坝址设计洪水功效见表2-5，坝址设计洪水进程线见表2-6。
表2-5坝址设计洪水功效表
P（%）
项目
1
5
10
20
Qm（m3/s）
477
315
205
135
W1日（万m3）
659
445
321
232
表2-6营口水电站坝址设计洪水进程线
P（%）
（t=1h）
1
5
10
20
0
0
0
0
0
1
43
2
262
3
477
315
205
135
4
329
207
102
5
200
109
6
102
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
0
0
0
24
0
④设计暴雨、洪水合理性分析
营口水电站与临近工程设计暴雨，设计洪水合理性分析，现将临近工程设计暴雨，设计洪水对照见表2-7。
表2-7营口水电站与临近工程设计暴雨、设计洪水功效对照表
工程名称
安远上丁
营口水电站
高云山水电站
集水面积（km2）
设计暴雨
（mm）
均值
102
108
Cv
Cs/Cv
洪峰流量
（m3/s）
二十年一遇
270
315
495
洪峰模数（Qm/F2/3）
一百年一遇
398
477
744
洪峰模数
一日洪量
（万m3）
二十年一遇
337
445
832
洪量模数（W/F）
一百年一遇
502
659
1236
洪量模数
流域形状系数
从表2-7可见，营口水电站与高云山水电站、上丁水电站工程的设计暴雨，洪峰流量和洪量模数都误差较小，且均符合地形转变规律和汇流特点，故能够为本次坝址设计洪水功效是大体合理的。
⑤坝址分期设计洪水
a、施工导流标准
枯水期（10～2月）相应时段5年一遇洪水。
施工渡汛采纳10年一遇洪水。
b、计算方式与功效
将羊信江站1958～2006年49年系列中相应时段的最大流量按面积比次方移用至坝址，尔后用频率推求，功效见表2-8。
表2-8坝址分期设计洪峰流量功效表
时段
Q（m3/s）
P（%）
全年
（10～2）月
10
205
⑥厂址设计洪水
由于厂址位于蔡坊水电站厂址上游不到1km处，距离营口水电站坝址，通过引水隧洞引水至厂址，因此直接引用蔡坊水电站厂址设计洪水见表2-9，厂址分期设计洪峰流量功效表见表2-10。
表2-9厂址设计洪水功效表
P（%）
项目
10
Qm（m3/s）
695
504
W1日（万m3）
2795
2027
表2-10厂址分期设计洪峰流量功效表
时段
Q（m3/s）
P（%）
全年
（10～2）月
10
728
10
3、洪水调剂计算
（1）大体资料
①水库水位～面积、库容关系见表4-2。
表4-2营口水库水位～面积、库容关系表
Z（m）
278
280
285
290
295
300
305
310
F（104m2）
0
8
V（104m3）
0
②坝址设计洪水进程线见表2-5。
③溢流堰泄流曲线。
溢流堰为表孔无闸操纵泄流，堰顶高程296m，溢流净宽20m，
，库水位～下泄流量关系见表4-2。
表4-2库水位～下泄流量关系表
Z（m）
296
297
298
299
300
Q（m3/s）
0
16
44
123.
172
224
281
3412
406
472
（2）洪水调剂方式及功效
洪水调剂溢流堰为无闸操纵，当正常蓄水位296m，堰宽B=20m，起调水位296m，调洪功效见表4-3。
表4-3营口水电站坝址调洪功效表
项目
单位
P（%）
1
5
10
20
坝址洪峰流量
m3/s
477
315
205
135
坝前最高库水位
m
相应最大下泄流量
m3/s
248
156
100
4、水库正常蓄水位与死水位选择
（1）正常蓄水位选择
营口水电站正常蓄水位选择要紧在九角河流域梯级开发计划方案的基础上进行全面优化和方案比较，尽可能提高调剂性能（增加调剂库容和水头），同时不增加过大的淹没损失，达到梯级开发经济效益最正确为目的。
依照本次调查测量在以下淹没林地120亩，无耕地淹没。
营口水电站水库正常蓄水位的选择在充分利用水力资源的基础上，要紧以不淹没上游粮田及本工程坝址地质条件为操纵目标。
本时期选定正常蓄水位为。
（2）死水位选择
水库泥沙淤积高程，考虑发电引水隧洞进水口布置要求，隧洞底板高程为，考虑发电引水进水口布置条件和电站调剂所需库容和泥沙淤积高程，本时期选定水库发电死水位为，相应死库容30万m3。
五、泥沙
流域内无实测泥沙资料，本次设计水库泥沙借用临近水库泥沙淤积资料比拟估算。
由于坝址无实测泥沙资料,而流域内植被良好,自然地理和下垫面与上犹江水库相似，因此，本时期水库泥沙淤积参照上犹江水库实测泥沙资料用类比法估算，据上犹江水库连年实测泥沙淤积资料统计，连年平均淤积量约为万m3/km2，水库利用年限按30年计，计算得营口水库泥沙淤积量约为万m3，查水位库容曲线水库可能的淤积高程为。
六、水位流量关系
一、坝址下游水位～流量关系曲线
营口水电站坝址下游水位流量关系，按实测坝址河床断面面积，用水力学明渠均匀流公式Q=WC（Ri）1/2进行推求。
河槽实测坡降i=10‰，河床槽率取n=，经计算坝址下游水位流量关系见表2-12。
二、厂址水位～流量关系曲线
营口水电站下游厂址水位流量关系，小流量时由实测厂址河床断面面积，用水力学明渠均匀流公式Q=WC（Ri）1/2进行推求。
大、中流量时按下游蔡坊电站大坝堰顶水位流量关系曲线推求。
厂址河槽实测坡降i=‰，河床槽率取n=，厂址水位流量关系功效见表2-12。
表2-12厂址、坝址水位流量关系表
厂
址
水位
（m）
248
249
流量
（m3/s）
0
289
551
813
坝
址
水位
（m）
280
281
282
283
284
285
流量
（m3/s）
0
132
231
352
492
653
从图中查得厂房防洪设计（P=10%，Q=504m3/s）水位为247.80m，厂房校核（P=%，Q=695m3/s）水位为248.565m。
从图中查得坝址设计洪水（P=5%，Q=315m3/s）相应下游水位为282.71m，坝址校核洪水（P=1%，Q=477m3/s）相应下游水位为283.90m。
七、回水计算
依如实地河床断面测量及大坝设计洪水标准用伯努利方程逐段试算法求得p20%=135m3/s，p10%=205m3/s，p5%=315m3/s，p2%=364m3/s，四种频率的水库回水。
计算可知频率p=20%的回水位为；频率p=10%的回水位为；频率p=5%的回水位为;频率p=2%的回水位为299.62m.以上回水位均无农田淹没。
八、结语
安远县境内水资源贫缺，据统计水能理论蕴藏量万kw，可开发量万kw，经济可开发量万KW。
到2020年全县总装机万kw，占理论蕴藏量的%，占全县可开发量的39%。
连年平均发电量12576万，人均占有装机102w，人均占有发电量。
目前我县已开发电站调剂库容小，且以迳流式发电为主，保证出力低，虽与赣州电网联网，但仍不能知足当前工农业生产和生活照明用电的需要，缺电状况还超级严峻。
我县属于工业掉队县，近几年虽办了几个厂子，但由于电能质量低，限电、停电时有存在，难于发挥经济效益，关于乡镇工业更难于进展。
改革开放以来，安远县的社会经济快速进展，对电力电量的需求也愈来愈大，据负荷预测2020年全县最大负荷万kw，年需电量22608万。
由此可见，该县电力电量的缺口还专门大，
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