漫湾水电站兴利调度研究

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1、 漫湾水电站兴利调度研究 学校：昆明理工大学 Study on Optimum Operation of Active Capacity of Manwan Hydropower Plant Station School:：Kunming University of Science and Technology 中文摘要 本文以漫湾水电站为背景，进行设计枯水年调节计算和设计中水年常规调度计算，求得设计中水年年发电量。并对该电站设计中水年利用确定性动态规划法进行优化调度计算，求得该年发电量，以比较二者的差异。 关键词：漫湾水电站；

2、常规调度；优化调度；格点法；程序；确定性动态规划 Abstract This article take the Manwan hydroelectric power station as a background, carries on the design low flow year adjustment to calculate and to design average year convention dispatch computation, obtains the annual energy production of the design average year. An

3、d the design average year of the water power plant carries on the optimized dispatch computation using the definite dynamic programming law, obtains this year annual output, compares the two the difference. Key words: Manwan Hydropower Station；conventional scheduling；optimal scheduling；lattice me

4、thod；program；deterministic dynamic programming。 目录 第1章 前言 6 1.1本设计的目的和意义 6 1.2课题国内外研究状况综述 6 1.3本设计的指导思想 8 1.4本设计应解决的主要问题 8 第2章 水库兴利调度的方法 9 2.1本文的研究内容 9 2.2水库兴利调度的方法 9 第3章 漫湾水电站常规调度计算 19 3.1原始资料 19 3.2水文分析计算 22 3.3水力计算 29 3.4水能计算 30 第4章 设计中水年优化调度计算 33 4.1确立数学模型 33 4.2求解漫湾水电站优化调

5、度模型 34 第5章 对比分析及结语 41 5.1对比分析 41 5.2结论 41 5.3本文的不足以及今后研究的重点 42 总结与体会 43 谢辞 44 参考文献 45 第1章 前言 1.1本设计的目的和意义 河川径流的剧烈变化，给我们带来很多不利的后果：汛期大洪水容易造成灾害；枯水期水少不能满足兴利需要。如果设法把汛期的洪水存起来到枯水期再利用，这样不仅使枯水期需水量得到满足，而且能起到削峰减灾的作用。 所谓水库调度，也称水库控制运行，是管理和控制水库安全可靠运行，合理利用水资源、发挥水库综合效益的重要措施。常常将水库调度分为防洪调度和兴利调度两部分。根据设计水

6、电站及下游地区的防洪要求，利用水库的防洪库容调节洪水，以控制汛期水位和下泄流量的工作称为防洪调度；根据兴利用水的要求，确定水库兴利库容运用时期的供蓄水量的工作称兴利调度。 水电站水库调度的目的在于利用水库的调蓄能力，妥善处理在不能准确预知径流情况的条件下发电与防洪等兴利部门之间的矛盾、水电站工作的可靠性和经济性之间的矛盾、水电站电力电量供需之间的矛盾等，使水电站给电力系统提供尽可能多的容量和电量效益。 水电站水库调度的基本依据，是根据河川径流特性及电力系统和综合用水部门的要求，按水库调度之目的而编制的水库调度图。它综合反应了各部门的要求和调度原则，是指导水电站水库运行的工具。编制合理的水库

7、调度图并按其指示的方式运行，是使水电站在国名经济中充分发挥效用的关键性工作。 水库兴利调度可以在枯水期使水电站的发电量增加，这不仅能够满足用户的需要，还可以调节能源结构，降低火电消耗，并且兴利调度改善了下游流量，维持了一定得生态稳定。 1.2课题国内外研究状况综述 水库的优化调度是一个多阶段决策过程。最早把优化概念引入到水库调度的是美国人Mases，始于1946年。西方国家的专业文献一般认为1955年美国哈佛大学水资源大纲标志着系统分析及优化模型在水资源规划及管理中应用研究的开端。从水库调度讲，Little于1955年提出随机的输入径流用Markov过程描述。并依据大古力水电站39年资料

8、推求入流的概率转移矩阵，建立一个水电系统离散随机动态规划调度模型，指导水库优化调度，从而标志着用系统科学方法研究水库优化调度的开始。20世纪50年代末期到80年代中期，随着系统工程学、计算机、遥感、通信技术的迅猛发展，以线性规划、非线性规划和动态规划为代表的优化技术在水库调度中得到了广泛研究。水库优化调度的发展，经历从单库到多库、从简单到复杂的过程。早期的水库调度主要以线性规划和非线性规划方法来求解，以单库为主；后来，动态规划应用于水库优化调度中，可求解一些更复杂的问题，并能得到更好的解。但是，当问题的状态变量增多时，动态规划存在“维数灾”问题，导致计算时间增加以至问题无法求解。1999年，R

9、obin Wardlaw和Mohd Shanfi详细介绍了遗传算法在水库优化调度中的应用，并讨论了遗传算法的不同遗传算子对遗传算法性能的影响，应用合适的遗传算子，成功地解决了四水库问题以及十水库问题。遗传算法(Genetic Algorithm，GA)等智能优化算法应用到水库优化调度当中来，推动了水库优化调度的发展。 我国水库优化调度的研究始于60年代。初期的水库调度主要是半经验、半理论的方法，即考虑前期水文气象因素(如降雨等)对预留防洪库容的影响，通过防洪控制图(调度图)来进行操作的。半经验半理论方法具有操作简单等优点，是国内外水库调度常用的方法，但它也有明显的不足，例如，难以充分利用流域

10、与水库的实时信息；没有充分挖掘水库的兴利和防洪效益等。我国现代实用水库优化调度模型研究始于20世纪70年代末，初期以单库调度为主，80年代我国开始水库群优化调度研究。董子敖和张勇传是国内水库优化调度的开拓者，他们为水库优化调度的发展做出了重大贡献。动态规划在应用于水库优化调度上取得了辉煌的成果，但也同样存在致命的缺点，即当状态变量增多后会不可避免地引起“维数灾”问题。1996年，马光文、王黎将浮点编码的遗传算法引入到水库优化调度中，为克服水库群运行优化的“维数灾”问题提供了一种新途径。2001年，王大刚等将十进制编码的遗传算法引入水库优化调度，缩短了计算时间，提高了运行效率。2003年，钟登华

11、、熊开智和成立芹提出了一种用于水库优化调度的改进遗传算法。 2005年，马光文等将蚁群算法应用到水库优化调度中。王德智等提出了应用于水库优化调度中的改进蚁群算法。2006年，杨道辉等将粒子群算法应用到水电站日优化调度中。胡国强等提出了一种协调粒子群算法，利用多粒子群的信息协调和扰动策略的方法，较好地克服了基本粒子群算法易于早熟和陷入局部最优的缺点，具有良好的收敛速度和计算精度。 1.3本设计的指导思想 随着全球能源的日益枯竭，水能这种清洁资源的利用已经成为普遍现象。我们在加大力度开发新能源的同时，更应该最大限度的利用现有的水能资源，使其发挥最大功效。 由于径流来水量的不可预测性，使得

12、大多数水电站在调度过程中过于保守，大多数汛期流量白白流走。只有改进调度方法，提高兴利库容的利用率，才能最大限度的利用河川径流。随着计算机技术、算法技术的日益发展，而水库优化调度为解决这个问题提供了可能，它可以增加水电站发电量，提高发电站的经济效益以及国民经济收入。 1.4本设计应解决的主要问题 1）对设计中水年进行常规发电量计算。对多年来水量频率分析，确定统计参数。并通过适线法找出最佳的典型频率曲线，确定设计代表年，进行年内分配。求出设计代表年的供蓄水期。根据设计枯水年的供水期计算保证出力。通过供蓄水期法计算设计中水年的发电量。 2）根据设计中水年的年内分配及保证出力，运用格点法对水电站

13、出力进行设计中水年优化调度计算。通过VC++6.0来编写程序，实现优化调度计算自动化。通过调整格点数就可以计算出不同精度的优化结果。通过调整中水年资料，可以计算不同设计年的发电量。实现程序的重复利用。 3）对常规计算和优化计算的所用的资料、计算过程以及计算结果进行对比分析，得出其中的差异，比较它们各自得优缺点。还可以为他人正确的选择计算方法提供必要的参考。 第2章 水库兴利调度的方法 2.1本文的研究内容 本次毕业设计以漫湾水电站为背景，根据该电站的实测径流资料进行频率分析求得设计中水年，并对设计中水年进行常规发电量计算和优化调度发电量计算，比较发电量的差异。 2.2水库兴利调度

14、的方法 水电站调度的方法主要包括常规调度和优化调度。 水库常规调度的基本依据是水库调度图。调度图根据河川径流特性及电力系统和综合用水部门的要求，按水库调度的目的进行编制，它综合反映了各部门的要求和调度原则，是指导水电站水库云哭的有效工具。 所谓调度图，就是由一定时期（通常为一年）的一组水库调度线（也称调配线）和若干特征水位线及由这些线所划分的若干调度区组成的平面图。它综合反映了各种来水条件下的水库调度规则。在实际运行过程中，即使缺乏水库来水的径流预报，也可以根据各时刻的水库实际蓄水，按照调度图及其所体现的调度规则，决定水电站及其水库应当怎样工作，即决定在各个时刻水电站的合理出力，以及水库

15、的合理泄流量。这样的调度，可使各种矛盾得到比较合理的解决，较好的满足各个方面的要求，获得较大的运行效益。 2.2.1漫湾水电站水文分析与水利水能计算 1.水文分析 ①统计参数 水文计算中常用的样本统计参数有： 1）均值 某水文变量的观测系列（样本）为、、…、，则其均值为： == （2-1） 均值表示系列的平均情况可以说明这一系列总水平的高低。 ——模比参数，常用表示。 2）均方差 研究离散程度是以均值为中心来考查的。因此，离散特征参数可用相对于分布中心的离差来计算。设以平均数代表分布中心，随机变量与分布中心的离差为x-。因为随机变量的取值有些是大于的，由些时小于的，故离差

16、有正有负，其平均值为零。为了使离差的正值和负值不致相互抵消，一般取的平均值的开方作为离散程度的计量标准，并称为均方差，即 = （2-2） 3）变差系数 为了克服以均方差衡量系列离散程度的这种缺点，数理统计中用均方差与均值之比作为衡量系列相对离差程度的一个参数，称为变差系数（），又称离差系数或离势系数。变差系数为一无因次的数，用小数表示，其计算式为： == （2-3） 4)偏态系数 变差系数只能反映系列的离散程度，它不能反映系列在均值两边的对称程度。在水文统计中，主要采用偏态系数作为衡量系列不对称（偏态）程度的参数，其计算式为： = （2-4）

17、一般认为没有百年以上的资料，值是不能用公式计算的。因此在后面用到的适线法中取的倍数。 ②经验频率 经验频率的估计在于对样本序列中的每一项估算其对应的频率。 由于水文资料只是一个样本，期望它处于平均情况，即期望样本中第m项的频率是许多样本中同序号概率的均值： P=（++…+） 当k较大时，可以证明： P= （2-5） 上式在水文计算中通常称为期望公式，以此估算经验频率。 按下列表格计算水文年径流频率 表2-1 年份 年径流量 序号 年径流量按大小排序↓ 模比系数K K-1 P= …… …… …… …… …… …… …… …… ③目估适线

18、法 水文频率计算适线法。根据估计的频率分布权限和样本经验点距分步配合最佳来优选参数的方法叫做适线法。 1） 将实测资料由大到小排列，计算各项的经验频率，在频率格纸上点绘经验点据（纵坐标为变量的取值，横坐标为对应的经验频率）。 2） 选定水文频率分布线型（一般选用皮尔逊Ⅲ型）。 3） 初估一组参数、、。为了使初估值大致接近实际，可用距法或其他方法求出3个参数值，作为第一次的、和的初估值。当用距法估计时，因的抽样误差太大，一般不计算，而且根据经验假定为的某一倍数。 4） 根据初估的、和，查“皮尔逊Ⅲ型频率曲线的离均系数值表”，用公式 =（+1= （2-6） 计算，为纵坐标，P为横坐标

19、，即可得到频率曲线。将此线画在绘有经验点据的图上，看与经验点据配合的情况，若不理想，则修改参数（主要调整以及）再次进行计算。 5）最后根据频率曲线与经验点据的配合情况，从中选择一条与经验点据配合较好的曲线作为采用曲线，相应于该曲线的参数便看作是总体参数的值。画出皮尔逊Ⅲ型曲线。 表2-2 频率曲线选配计算表 频率 P(%) 第一次配线 =？ =？ =？ 第二次配线 =？ =？ =？ …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ④设计代表年 典型年的年水量可利用年径流频率曲线按相应的保证率

20、要求来确定。一般枯水年按水电站的设计保证率来选择，故又称设计枯水年。该年的年水量由P=决定；中水年由P=50%决定；丰水年由决定（即丰水年与枯水年频率对称）。至于典型年水量的年内分配，可从水量接近的实际年中选取。一般枯水年取枯水期长、枯水量较小，致使工程偏于安全的年份为典型年；中水年选取接近多年平均水量的年份为典型年；丰水年选取汛期水量集中、洪水峰高量大的年份为典型年。然后按典型年与实际年年水量的比值进行修正，得出各典型年的流量过程线。 ⑤径流调节 某一水库属何种调节类型，可用水库库容系数来判断。水库库容系数为水库调节库容与多年平均年水量的比值，即。具体可参照下列经验系数： ≥30%～5

21、0%多属多年调节； 3%～5%﹤﹤20%～25%多属年调节； ﹤2%～3%属日调节。 1）已知库容求调节流量 已知库容，计算库容系数，判断其为何种调节类型。 用公式试算求调节流量。由水库水量平衡原理可知，当不计损失时，供水期水库能提供的调节水量系由两部分组成：一部分是天然来水量，另一部分是全部调节库容补充水量。用公式表示则为 即供水期调节流量为 （） （2-7） 式中 ——供水期的天然来水量，；或供水期各月流量之和，月； ——调节库容，； ——供水期时间，s；若按月数计时，则为2.63s。 于是，式（2-7）的实用方便公式为 （2-8） 式中

22、，为供水期月数。 蓄水期应将水库蓄满，以补供水期天然来水之不足。所以，蓄水期的可用（调节）水量应是蓄水期的天然来水量减去调节库容后的水量。与式（2-8）相应的公式为 （2-9） 用式（2-8）或式（2-9）试算或时，应从假定供水期或蓄水期入手。 任意假设供蓄水期直到对于供水期而言，供水期各月流量﹤（调节流量），其余各月流量﹥ ，则试算成功；对于蓄水期而言，蓄水期各月流量﹥（调节流量），其余各月﹤，则试算成功；对于流量﹤﹤的月份，则属不供不蓄期。 2.水力计算 ①保证出力计算 年调节水电站保证出力计算一般有设计枯水年法和长系列法两种方法。方案比较阶段一般采用设计枯水年法；对选定

23、方案要求详细的水能计算可采用长系列法。本文采用枯水年法。 设计枯水年法求年调节水电站保证出力 的方法要点是：首先以实测径流系列为依据选出设计枯水年；其次求设计枯水年供水期平均出力，即为保证出力。 月月份 天然流量 水电站引用流量 水库蓄水（+）或供水（-） 弃水流量 时段初、末水库存水量 时段平均水库存水量 上游平均水位 下游水位 平均水头 水电站出力N 平均出力（保证出力） 流量 水量 …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… 表2-3 水能计算表 3.水能计算 ①设计中水年年发电量

24、计算 按等流量调节方式进行设计中水年全年水能计算，求出年内各月的水电站出力，并用公式求的全年发电量。 计算过程部分如表（水能计算表3-3） 2.2.2优化调度计算 1.水电站水库优化调度的概念与准则 ①基本概念 上面介绍的用时历法绘制水电站水库调度图（也称常规调度图），概念清晰、操作简单、实用方便，故得到了广泛应用但是常规调度图依据的实测水文资料代表性不够，不能全面反映河川径流的客观规律。若用数学关系来描述常规调度线，可表示为 (2-10) 即在某一具体时刻t，只要根据当时水库水位（存水量），自爱调度图上定出所处的工作区域，即可定出水电站应发的出力N，而没有充分利用当时水库来

25、水情况这一关键信息。也就是说，在任何年份，不管来水丰枯，只要在某一时刻水位相同，所采用的调度方式就完全相同。实际上各年来水变化很大，而不能针对面临时段的来水流量进行调度，则很难充分利用水能资源，达到最优调度及获得最大利益。因而常规调度图所指导的水库调度方案通常只是一个可行解或合理解，而不是最优解。 所以水库优化调度，必须考虑当时来水流量变化的特点，就这点而言，优化调度的控制函数关系可表示为 （2-11） 即具体时刻t，要确定面临时段的最优出力，不仅要知道当时的水库水位，还要依据当时水库的来水量，作为水电站面临时段出力决策依据的必要性，还在于包含着时刻t以后，尤其是面临时段来水情况的信息

26、。 比较式（2-10）和式（2-11）两式可以看出，对常规调度图来说，当时刻t固定时，出力和水库水位的关系是一元函数，在平面上为一根曲线。而根据式（2-11）所作的优化调度线，当时刻固定时，出力是水库水位和来水的函数，在三维空间为一曲面。为此可以说式（2-10）是式（2-11）的特殊形式。通常根据具体问题的特点，建立相应的水库优化调度数学模型，并采用设当的优化技术与方法，通过电子计算机以求的水电站水库优化调度图（方案）。 水电站水库优化调度数学模型，根据其对径流的不同描述形式常分为确定性的和随机性的。确定性数学模型是指，在一定的时空范围内，径流输入采用确定的值或过程（常采用假定或预报或时历

27、法等得到）。通过优化求解得到确定的效益值；而随机性模型是把入库径流作为随机变量或过程处理，因而优化所得到的效益指标是期望值。 水电站水库优化调度分单一水库和水库群联合调度两种。其前者是后者的基础。另外，在下列情况下，研究单一水库的优化调度还具有以下实用价值；①用于电力系统负荷增长迅速，供电紧张（主要缺少电量），且电力系统中除一个具有长期调节水库的水电站外，其余水电站为日调节或无调节的情况；②用于河流开发初期，水电站单独运行或该水电站在电力系统中的比重很大的情况。 ②优化准则 衡量水库优化调度方案优劣的标准，称为优化（或最优）准则。因此，确定优化准则，对水库优化调度而言是十分重要的问题。目

28、前较为常见的几种优化调度准则如下。 (1)国名经济效益最大或费用最小。 (2)在满足各水里综合利用不美呢一定要求的条件下，使电力系统的总耗煤量最小。 (3)在满足电力系统和水里综合利用部门一定要求的前提下，使水电站发电量最大。 (4)对火电为主、水电为辅的电力系统中的调峰调频电站，使水电站的供水期的最小出力最大（或保证电能最大）。 准则（1）属于一般性准则，虽理论上比较完善，但因其难以比较和统计，很少使用。其余准则（2）、（3）、（4）均为准则（1）的简化形式。其中准则（2）可视为电力系统整体最优准则，准则（3）、（4）为局部准则，是准则（2）的简化形式。具体采用什么准则，要根据电力

29、系统的实际情况而定。 2.动态规划在水库优化调度中的应用 ①确定性数学模型 1）变量说明： 阶段变量：将调度期（一般为一年分为若干时段），以各时段的顺序编号，作为阶段变量。 状态变量：在水库调度中，常以时段初的水库水位或蓄水量作为状态变量，由于假定水库的入流过程是已知的，因而用该状态变量所描述的水库运行过程具有无后效性。 决策变量：取第i时段的电站出力或引用流量为决策变量。 2）状态转移方程。第i阶段的决策变量为已经确定，根据水量平衡方程式，时段末（第i+1时段初）状态变量由时段初状态变量和完全确定。即 （2-12） 式中， 为第i阶段的入库流量，即该时刻的

30、天然来水流量。 3）目标函数方程和递推方程。如以“发电量最大”作为优化准则，其目标函数方程可表示为 （2-13） 在水电站水库优化调度中，目标是发电量最大，递推方程（逆时序递推）为 （2-14） 式中 ——从第i时段初水库蓄水量出发，到第n时段的最优总出力值； ——面临时段i在时段初水库蓄水量为和该时段发电引用流量为时的出力值； ——余留时期（从第i+1时段到n时段）的最优总出力值。 式（2-14）为求“最大出力”的方程式，只需在乘以时段常数即得“发电量最大”。对递推方程而言可视为等价。 4）约束条件： （2-15）

31、 （2-16） （2-17） 式中，下角mini、maxi分别表示第i阶段相应变量的下限的上限值。 ②用格点法求解递推方程 在以纵坐标为水库蓄水量、横坐标为时间的图上，将调节库容分为m等分，时间为n段，这样每个时刻的纵线上游（m+1）个点子，这就是格点图（图 2-1）。从格点上取值求解递推方程的计算方法称为格点法。由于每个时刻上均有（m+1）各点子，在以两端时刻为边界的时段里，从格点上取值求解的运算次数将有次，从中选优，即得目标函数的最优解。格点法在求解动态规划问题中应用很广，分格点越多，计算工作量越大，精度也越高；否则相反。分格点的多少，应根据实际需要确

32、定。 第3章 漫湾水电站常规调度计算 3.1原始资料 3.1.1漫湾水电站概况 漫湾水电站位于滇西临沧地区的云县和思茅地区的景东县界河上，属澜沧江中游河段,距省城昆明直线距离237公里，公里里程504公里，现有国防公路直达，距成昆铁路广通站342公里。 电站坝址以上控制流域面积11.45万平方公里。坝址处河道曲折成反“S”形，河谷狭窄；岩层为流纹岩。岩性坚硬均一，地形地质条件宜于修建高混凝土坝，泄洪、导流建筑物布置简易、经济。 初步规划电站枢纽由混凝土重力坝、泄洪建筑物、坝后溢流式厂房及500KV和200KV开关站等建筑物组成。混凝土重力坝高126米混凝土坝河床部分布置溢流坝段

33、、两岸布置非溢流坝段。泄流方式以坝顶表孔为主，辅以左岸泄洪隧洞和左岸泄洪底孔泄洪，左右两岸底孔排沙兼放空水库。溢流坝段设表孔5个每孔设1320平米(宽高)弧形闸门，堰顶高程974米。左岸紧靠左冲沙底孔设置泄洪底孔两个，孔口断面（宽高）为58平米，孔口底板高程925米，通过坝体采用短管出流，在出口设58平米弧形工作闸门，最大水头67.5米；压力段后用泄槽引至厂房后归入原河槽，采用斜鼻坎挑流消能。左岸泄洪洞采用有压孔口进水，无压隧洞泄流，进口底板高程965.86米，采用一孔1212平米弧形工作闸门，下接无压泄洪洪洞至下游采用扭曲斜鼻坎挑流消能。 漫湾水电站总库容9.2亿m，其中死库容为6.63亿

34、m，兴利库容为2.57亿m。正常水位为982m，死水位为994m。总装机125万kW。 澜沧江流域自1952年9月以来在干流及主要支流漾濞奖赏先后设置香达、昌都、溜筒江、旧州、功果桥、戛旧、允景洪和羊庄坪，田口、农场等水文站观测水位，流量，降水和泥沙等。干流上观测至今，资料比较完整的有香达、昌都、旧州、戛旧和允景洪五个测站。 1. 流量资料 戛旧水文站位于漫湾水电站坝址下游，资料比较完整，站址控制流域面积114600平方公里可作为漫湾水电站水文计算的主要代表站。如表3-1 表（3-1） 漫湾坝址（戛旧站）月平均流量成果表（流域面积：114600平方公里） 单位：秒

35、立米 年 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 年平均 日历年（1） 水文年（2） 1953 460 381 445 550 811 1270 2410 2020 2490 1620 810 540 1150 54 412 368 358 518 702 1480 3330 4090 2900 2640 1040 690 1540 1130 55 535 437 481 612 957 1760 3530 3730 200

36、0 1580 1650 755 1500 1600 56 513 409 451 590 1130 1320 1640 1800 2260 1300 940 585 1080 1510 57 482 449 465 653 1170 1920 2780 2980 1560 1990 865 552 1320 1090 58 437 373 345 509 804 1140 1790 2640 1870 1200 703 437 1020 1260 59 345 357 499

37、649 854 1360 1420 2250 1300 1370 1060 516 1000 1040 1960 361 306 278 380 479 1410 1800 2590 2370 1330 761 455 1040 924 61 347 341 503 670 938 1670 2390 2880 1960 1330 824 535 1200 1130 62 373 347 318 576 824 2160 2550 5000 3440 1530 951 611 15

38、60 1170 63 460 376 387 450 647 1780 3130 3440 2680 1960 951 582 1400 1550 64 440 412 413 674 874 1360 2350 2840 2700 1800 837 556 1270 1440 65 415 387 350 446 659 2170 3290 3370 3180 1910 1090 737 1500 1230 66 528 450 439 578 754 1540 2160 4

39、380 4090 2150 1100 737 1580 1540 67 545 465 472 561 834 1170 1870 2160 1630 1490 783 496 1040 1590 68 411 381 396 580 1090 1490 2170 2220 2080 1340 757 490 1120 1040 69 389 349 348 441 514 1050 2220 2280 2340 1370 712 453 1040 1050 1970 384 3

40、05 364 641 1080 1460 3030 3340 1530 1440 1110 696 1280 1100 71 462 384 368 519 718 1840 1970 2560 1600 1440 837 512 1100 1250 72 393 734 787 521 820 1050 2030 2190 1650 1040 663 439 1030 1170 73 350 324 361 633 798 1350 1390 2300 1900 1110 128

41、0 707 1040 961 74 440 363 398 606 800 1730 2910 3710 3450 1660 879 607 1460 1050 75 450 409 396 700 895 1410 2130 2280 1980 1390 963 546 1130 148 76 416 378 450 717 957 2010 2400 2210 2190 1330 761 561 1200 1130 77 413 411 447 626 829 1760

42、2100 2410 1940 1280 737 489 1120 1180 78 378 344 353 588 1160 2270 2470 2690 2160 1410 751 500 1260 1130 79 393 358 377 655 781 849 1820 2510 2750 2700 963 672 1240 1230 1980 472 411 468 739 927 1640 2440 3610 2650 2650 1110 649 1480 1270 81

43、493 401 523 684 1110 1790 2770 1930 1800 985 622 453 1130 1500 82 352 337 337 462 675 1700 3060 1710 1980 1320 683 458 1090 1040 83 343 330 483 744 1150 1160 多年平均 1230 1230 2. 漫湾水位库容关系 漫湾水电站的水位库容关系如表3-2和式3-1。 表（3-2

44、） V Z 6.63 拟合公式 （3-1） 相关系数 982 6.96 984 7.1 985 7.32 986 7.76 988 8.2 990 8.7 992 9.2 994 9.72 996 10.31 998 1092 1000 3. 漫湾水位流量关系 漫湾水电站下游水位流量关系如表3-3和式3-2或表3-4和式3-3。 表（3-3） Q 拟合公式 （3-2） 相关系数 Z 452 892 1000 894 175 896 2500 898 3300 900 4200 902 5200

45、904 6300 906 7500 908 表（3-4） Q 拟合公式 （3-3） 相关系数 Z 8750 910 10100 912 11600 914 13100 916 14800 918 16600 920 18400 922 20400 924 22400 926 24600 928 26700 930 水头损失计算公式 （3-4） 出力系数K=8.4366。 3.2水文分析计算 3.2.1水文频率计算 本研究课题采用水文年计算。 1) 将原始资料表2-4中的（2）栏按大小次序排列，列入表3-5中（4）

46、栏。 2) 用式（2-5）计算经验频率，列入表3-5中（8）栏，并将x与P对用点绘于机率格纸上（图3-1）. 3) 计算各项的模比系数，记入表3-5中（5）栏，其总和应等于n（表中有0.0366的误差，这是允许的）。 4) 计算各项的（），列入表3-5中（6）栏，其总和应为零（表中为0.0366）。 5) 计算，列入表3-5中（7）栏，利用式（2-3）求的 ====0.16 表3-5 年流量频率计算表 年份 年径流量 序号 按大小排序↓ 模比系数K P= （1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） （8） 1953~1954 1

47、130 1 1600 1.30 0.30 0.0905 3.2 1954~1955 1600 2 1590 1.29 0.29 0.0857 6.5 1955~1956 1510 3 1550 1.26 0.26 0.0677 9.7 1956~1957 1090 4 1540 1.25 0.25 0.0635 12.9 1957~1958 1260 5 1510 1.23 0.23 0.0518 16.1 1958~1959 1040 6 1500 1.22 0.

48、22 0.0482 19.4 1959~1960 924 7 1480 1.20 0.20 0.0413 22.6 1960~1961 1130 8 1440 1.17 0.17 0.0291 25.8 1961~1962 1170 9 1270 1.03 0.03 0.0011 29.0 1962~1963 1550 10 1260 1.02 0.02 0.0006 32.3 1963~1964 1440 11 1250 1.02 0.02 0.0003 35.5

49、 1964~1965 1230 12 1230 1.00 0.00 0.0000 38.7 1965~1966 1540 13 1230 1.00 0.00 0.0000 41.9 1966~1967 1590 14 1180 0.96 -0.04 0.0017 45.2 1967~1968 1040 15 1170 0.95 -0.05 0.0024 48.4 1968~1969 1050 16 1170 0.95 -0.05 0.0024 51.6 1969~1970

50、 1100 17 1160 0.94 -0.06 0.0032 54.8 1970~1971 1250 18 1130 0.92 -0.08 0.0066 58.1 1971~1972 1170 19 1130 0.92 -0.08 0.0066 61.3 1972~1973 961 20 1130 0.92 -0.08 0.0066 64.5 1973~1974 1050 21 1130 0.92 -0.08 0.0066 67.7 1974~1975 1480 22

51、1100 0.89 -0.11 0.0112 71.0 1975~1976 1130 23 1090 0.89 -0.11 0.0130 74.2 1976~1977 1180 24 1050 0.85 -0.15 0.0214 77.4 1977~1978 1130 25 1050 0.85 -0.15 0.0214 80.6 1978~1979 1230 26 1040 0.85 -0.15 0.0239 83.9 1979~1980 1270 27 1040 0.85

52、 -0.15 0.0239 87.1 1980~1981 1500 28 1040 0.85 -0.15 0.0239 90.3 1981~1982 1040 29 961 0.78 -0.22 0.0478 93.5 1982~1983 1160 30 924 0.75 -0.25 0.0619 96.8 合计 36945 36945 30.0366 0.0366 0.7641 6）选定=0.16，并假定=3=0.48，查附表1“皮尔逊Ⅲ型频率曲线的离均系数值表”，并利用=（+1=（

53、式2-6）得出相应于各种频率的值，如表3-6中（3）栏。 根据表3-6中（1）、（3）两栏的对应数值点绘曲线，发现频率曲线的中段与经验频率点据配合尚好，但头尾都偏于经验点据之上。 7）改变参数，重新配线。因为上述曲线头尾都偏高，故需减小。选定选定=0.16，=2.5=0.40，查表求出各值并计算值，列入表3-6中（4）、（5）栏，经过点绘曲线，发现曲线头尾还是有点偏高，配线仍不理想。 8）再次改变参数，第三次配线。现在需要把稍微改小一些。选定=0.16，=2=0.32，查表求出各值并计算值，列入表3-6中（6）、（7）栏中。用（1）、（7）栏中的对应数值绘出频率曲线（见图3-1）。该线与

54、经验点据配合较好，即取为最后采用的频率曲线。 表3-6 频率曲线选配计算表 频率 P(%) 第一次配线 =1230 =0.16 =3=0.48 第二次配线 =1230 =0.16 =2.5=0.40 第三次配线 =1230 =0.16 =2=0.32 （1） （2） （3） （4） （5） (6) (7) 2 1.368 1683 1.3616 1675 1.3552 1667 3 1.33152 1638 1.3264 1631 1.32128 1625 5 1.2825

55、6 1578 1.28 1574 1.27744 1571 10 1.2112 1490 1.2112 1490 1.20992 1488 20 1.12992 1390 1.1312 1391 1.1312 1391 25 1.09984 1353 1.1024 1356 1.1024 1356 30 1.07392 1321 1.0752 1322 1.07648 1324 40 1.02784 1264 1.0304 1267 1.03168 1269 50 0.987

56、52 1215 0.9888 1216 0.99136 1219 60 0.94784 1166 0.9504 1169 0.95168 1171 70 0.90752 1116 0.9088 1118 0.91008 1119 75 0.8864 1090 0.8864 1090 0.88768 1092 80 0.864 1063 0.864 1063 0.864 1063 85 0.83648 1029 0.8352 1027 0.8352 1027 90 0.8044

57、8 990 0.8032 988 0.80192 986 95 0.76064 936 0.7568 931 0.75296 926 97 0.73312 902 0.728 895 0.7216 888 98 0.70864 872 0.7016 863 0.684 841 3.2.2 径流年内分配 1.确定三个典型年的年径流量 由图3-1的年平均流量频率曲线或表3-6可查得： 典型（设计）枯水年：P=97%，=888； 典型（设计）枯水年：P=50%，=1219； 典型（设计）枯水年：P=3%， =162

58、5； 2.从实际年中选典型分配 根据查表3-5可知，与=888接近的，枯水期长、枯水量较小，致使工程偏于安全的实际年1959~1960年为枯水年典型年分配。 与=1219接近的有1964~1965和1978~1979两个年份，选1978~1979年为中水年典型分配，因其在30年来水资料中靠后，比较1964~1965年可靠。 选取汛期水量集中、洪水峰高量大的年份为典型年，即1954~1955年。 3.径流的同倍比缩放 根据实际年的年内各月流量，以典型年年水量为控制，进行修正（同倍比缩放），求的典型年的各月平均流量。修正计算及结果列于表3-7. 表3-7 丰、中、枯三个典型年的月平

59、均流量计算表 月份 年份 月平均流量（） 年平均 流量比 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 枯水年 实际年 （1959～1960） 1360 1420 2250 1300 1370 1060 516 361 306 278 380 479 923.3 0.96 典型年 （P=97%） 1308 1366 2164 1250 1318 1019 496 347 294 267 365 461 888 中水年 实际年 （1978～1979） 2270 2470 2690

60、 2160 1410 751 500 393 358 377 655 781 1230 0.99 典型年 （P=50%） 2250 2448 2666 2141 1397 744 496 389 355 374 649 774 1219 丰水年 实际年 （1954～1955） 1480 3330 4090 2900 2640 1040 690 535 437 481 612 957 1600 1.02 典型年 （P=3%） 1503 3382 4154 2945 2681 1056 701

61、 543 444 489 622 972 1625 3.2.3径流调节 由资料已知该水电站为年调节类型。已知调节库容=2.57亿，月流量资料参照表3-7。 1 设计枯水年径流调节计算 ①供水期调节流量计算 1）假设枯水年1月至5月5个月为供水期，即=5，则1月至5月份内的天然来水量为 =347+294+267+365+461=1734 [()月] 由式（2-8）得调节流量为 将求得的供水期=366 与表3-7中枯水年典型流量的1月至5月的天然流量对照，可以看出：1月至4月的来水量﹤，但5月的来水量﹥ ，所以假设不成立。 2）重新假设1月至3月为供水期，假

62、设枯水年1月至3月3个月为供水期，即=3，则1月至3月份内的天然来水量为 =347+294+267=908 [()月] 由式（2-8）得调节流量为 将求得的供水期=335 与表3-7中枯水年典型流量的1月至3月的天然流量对照，可以看出：1月至2月的来水量﹤，但3月的来水量﹥ ，所以假设不成立。 3）再假设2月至3月2个月为供水期，即=2，则2月至3月份内的天然来水量为 =294+267=561 [()月] 由式（2-8）得调节流量为 将求得的供水期=329 与表3-7中枯水年典型流量的2月至3月的天然流量对照，可以看出：2月至3月的天然来水量﹤，其余月份﹥ ，假设成立。可

63、得枯水年供水期为2、3月，调节流量为329 。 ②蓄水期的可用流量计算 1）假定7、8、9月为蓄水期，=3，则7月至9月份的天然来水量为 =1366+2164+1250=4780 由式（2-9）得可用流量为 将求得的蓄水期=1561 与表3-7中枯水年典型流量的7月至9月的天然流量对照，可以看出：8月份﹥（调节流量），7、9月份﹤，假定不成立。 2）假定8月为蓄水期，=1，则8月份的天然来水量为 =2164 由式（2-9）得可用流量为 将求得的蓄水期=2066 与表3-7中枯水年典型流量的8月的天然流量对照，可以看出：8月份﹥（调节流量），其余月份﹤，假定成立。可

64、得枯水年的蓄水期为8月，可用流量为2066 。 ③ 计算结果 求得设计枯水年供水期为2、3月329 ，蓄水期为8月份；可用流量为2066 。 2.设计中水年径流调节计算 同3.141设计枯水年计算方法一样，在此不赘叙。 求得设计中水年供水期为1、2、3月，调节流量为405 ；蓄水期为8月，可用流量为2568 。 3.设计丰水年径流调节计算 同3.141设计枯水年计算步骤一样，在此不赘叙。 求得设计丰水年供水期为2、3月，调节流量为515 ；蓄水期为8月，可用流量为4056 。 3.3水力计算 3.3.1保证出力计算 本文年调节水电站保证出力计算采用设计枯水年法。设计枯水

65、年供水期为2、3月329 ，库容关系曲线用3-1计算，下游水位关系曲线用3-2或3-3计算。 1）对照第（2）、（3）栏，推求水库蓄水量变化。（4）=（3）－（2），（5）=（4）2.6310，负值表示水库供水，正值表示水库蓄水。 2）第（7）栏为时段初、末库存水量，分别用和表示。可从供水或蓄水起讫时刻开始，按下式推算： = （3-5） 式中，蓄水期取“+”，供水期取“－”。顺时序推算时，本时段末即为下一个时段初。供水期开始时刻，水库蓄满。表中第（7）栏数字错半格写即表示时段初、末之意。 3）第（8）栏为时段平均库存存水量，计算公式为 或 由第（8）栏的，用

66、水位库容关系即式（3-1），便得第（9）栏的上游平均水位。第（10）栏下游水位可根据电站下泄流量（由弃水时包括弃水流量）用下泄流量水位关系即式（3-2）或式（3-3）得出。第（11）栏的水头损失由式（3-4）得出，。于是第（12）栏水电站平均水头，由第（9）、（10）两栏的差值减去（11）栏得出。 4）计算水电站保证出力。第（13）栏月出力（kW），由第（3）、（12）两栏数值相乘在乘上出力系数8.4366得出。第（14）保证出力为第（13）栏数字的平均值，即保证出力=26.584。计算结果如表3-8。 月份 天然流量 水电站引用流量 水库蓄水（+）或供水（-） 弃水流量 时段初、末水库存水量 时段平均水库存水量 上游平均水位m 下游水位m 水头损失 m 平均水头m 水电站出力N 平均出力（保证出力） 流量 水量 （1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) 2 294 329 -35 -0.93