水利水能規劃
課程設計指導書與任務書
西北農林科技大學
水利與建築工程學院水資源與環境工程系
2023年12月
第一部分課程設計指導書
一、課程設計目的和要求1
二、課程設計的內容1
（一）水文分析計算1
（二）水利計算4
三、課程設計說明書格式及要求4
四、課程設計時間安排5
五、成績考核與評定5
六、主要參考資料5
第二部分課程設計任務書6
第一部分課程設計指導書
一、 課程設計目的和要求
（一）目的
《水利水能規劃》課程設計是繼《工程水文學》和《水利水能規劃》課程之後的實踐教學環節，是依據經水文分析計算後提供的設計年徑流、設計洪水、泥沙特徵等成果，按照工程設計標準，通過興利調節計算、水能計算和調洪計算等，分析確定水資源利用工程的規模，並為水資源利用工程的排程執行提供相應的特徵引數。
通過課程設計，學生將所學的理論知識應用於工程實踐，全面掌握水利水能規劃的計算原理、方法，了解水資源利用工程設計中水利計算部分的基本程式，訓練學生的知識運用能力與實際動手能力。同時，設計過程中利用計算機作為計算工具，鞏固了學生的計算機操作知識，以提高學生綜合素的培養。
（二）要求
任課教師提前布置設計的內容與任務，學生集中在課程設計專門教室獨立完成，教師全程輔導。
在設計時應著重理解水資源利用工程中水利水能計算和分析的全過程和各個環節間的前後聯絡與配合關係。要求每個學生獨立完成，課程設計結束後，學生每人提交課程設計書說明書乙份，按規範要求列印。要求設計思路正確，結論可靠，成果質量高。
二、 課程設計的內容
（一）水文分析計算
根據工程設計要求，水文計算內容包括基本資料的蒐集整理和複核、徑流分析計算、設計洪水計算、泥沙分析計算、水位分析計算和水位流量關係擬定、氣象要素水面蒸發水質水溫和冰情分析計、水文測報系統設計、其他水文要素分析計算。
水文計算依據的資料系列應具有可靠性、一致性和代表性。工程位址和鄰近河段缺乏實測水文資料時，應根據設計要求及早設立水文測站或增加測驗專案。
水文計算方法應科學、實用，對計算成果應進行多方面分析，檢查論證其合理性。水文資料短缺地區的水文計算，應採用多種方法，對計算成果應綜合分析，合理選定。
水文計算應深入調查研究，蒐集、整理、複核基本資料和有關資訊，並分析水文特性及人類活動對水文要素的影響。
1、設計年徑流分析的計算
（1）分析依據
a) 水利水電工程水文計算規範sl278-2002
b) 小型水力發電站水文計算規範sl77-94
c) 水利水電工程設計洪水計算規範sl44-93
（2）分析方法
設計年徑流分析時，根據資料情況不同，採用的方法有所區別：
a) 當具有長期（30年以上）實測資料時，首先對年徑流資料進行可靠性、一致性、代表性分析。在工程實踐中，如果資料的一致性遭受破壞，一般主要採用分項調查法對資料進行還原。對資料的代表性主要採用長短系列對比分析法進行分析；其次對通過「三性審查」的資料進行頻率分析，求得年徑流的統計引數和不同頻率情況下的年徑流值；最後通過對實測徑流年內變化過程分析，按照一定的原則選擇典型年，採用同頻率或同倍比的方法分析不同頻率年徑流的年內分配過程。
b) 當具有短期實測資料時，首先對上下游、幹支流或相似流域具有長期觀測資料的水文測站進行分析，選擇參證站；其次，根據參參證站資料對設計站的資料進行插補展延，求得其長期進流系列。最後採用頻率分析方法，求得年徑流的統計引數和不同頻率情況下的年徑流值及其年內分配過程。
c) 當無實測資料時，通常採用水文比擬法、等值線圖法或者經驗公式求得年徑流的統計引數和不同頻率情況下的年徑流值及其年內分配過程（參考教材）。
對一些無調節的水利水電工程，還要求對日流量進行分析計算，主要提供日流量～頻率歷時曲線。
（3）提供成果
年徑流頻率曲線、年徑流頻率計算成果（表1）、不同頻率年徑流的其年內分配過程（表2）、日流量～頻率歷時曲線。
表1 ***(工程名稱)年徑流頻率計算成果表
表2 ***(工程名稱)部分頻率年徑流量的年內分配
2、設計洪水分析
（1）分析依據
設計洪水分析依據水利水電工程設計洪水計算規範sl44-93。
不同型別的水利工程設計洪水分析的深度和內容有一定的差異。對具有調節能力的水庫工程，要求分析設計洪水過程線；而對無調節能力的工程，如堤防、橋梁、涵洞以及引水式水電站，一般只要求分析設計洪峰流量。
，。對大型工程或重要的中型工程用頻率分析法計算的校核標準設計洪水應計算抽樣誤差，經綜合分析檢查後如成果有偏小的可能應加安全修正值一般不超過計算值的20%。當工程設計需要時可用水文氣象法估算可能最大暴雨再推算可能最大洪水。
（2）分析方法
根據資料情況不同，採用的方法也不同：
a) 當壩址或其上下游臨近地點具有30年以上實測和插補延長洪水流量資料，並有調查歷時洪水時，應採用頻率分析法計算設計洪水。
b) 工程所在地區具有30年以上實測和插補延長暴雨資料，並有暴雨洪水對應關係時，可採用頻率分析法計算設計暴雨，推求設計洪水。
c) 。
(3)提供成果
年最大洪峰流量及不同歷時洪量頻率曲線、年最大洪峰流量及不同歷時洪量統計引數、不同重現期年最大洪峰流量及不同歷時洪量值（表3、表4）），設計洪水過程線。
表3 ***(工程名稱)洪峰流量分析成果表
表4 ***(工程名稱)不同歷時洪量分析成果表
（二）水利計算
水利水能規劃應根據專案所在的江河自然條件、河流特點及社會發展的要求，按照保證工程安全及綜合利用水資源使獲得的經濟、社會和環境總體最佳的原則，分析計算綜合治理規劃和工程設計方案的各項水利指標。水利工程防洪、治澇及灌溉、供水、發電的設計標準和設計保證率應根據各部門要求及規範規定確定。水利工程的設計水平年，應根據其重要程度和工程壽命確定。
一般水利工程可採取設計和遠景兩個水平年。
其具體內容主要包括確定水庫興利庫容、正常蓄水位的水庫興利調節計算，確定水電站多年發電量、裝機容量的水電站水能計算以及確定水庫防洪高水位、設計洪水位、校核洪水位及壩高的調洪演算。
1、綜合利用水庫工程的水利計算
對兼有防洪和興利任務的綜合利用水庫，應按擬定的防洪、興利特徵水位和庫容方案進行徑流調節計算，並就各方案的防洪限制水位進行全面分析比較。對預留在正常蓄水位以上的專門防洪庫容，宜研究在汛後用於增加興利效益的可能性。
（1）分析依據
水利工程水利計算規範sl104-95
（2）分析方法
綜合利用水庫徑流調節計算應主要採用時曆法。對於調節程度較高的大型水庫，宜同時採用概率法或隨機模擬法相互校核，選取偏於安全的成果作為設計值。對設計保證率以外枯水年份的水庫排程，應根據開發任務的主次關係或不同使用者要求保證程度的高低，按不同的折扣供水。
對於無替代措施的用水部門，宜盡可能給予一定的保證供水量。
綜合利用水庫防洪計算可以根據資料條件、計算手段和工具，選用試演算法、半**法和**法等。
（3）提供成果
興利調節計算表、防洪計算表（或圖），水庫各特徵水位、特徵庫容，大壩高程。
2、水電站水能計算
（1）分析依據
小水電水能設計規程sl76－94；小水電水能設計簡明手冊；
（2）分析方法
a） 無調節或日調節水電站
無調節或日調節水電站的水能指標計算由上游來水過程決定。根據電站取水口處多年日平均流量系列繪製日流量歷時曲線或日流量保證率曲線，當資料缺乏或為了簡化工作量可採用豐、平、枯三個典型年的日平均流量資料繪製日流量歷時曲線或日流量保證率曲線。
無調節或日調節水電站的保證出力計算應根據日流量歷時曲線，按各種流量時的相應水頭和選擇的出力係數計算出力，並繪製出力歷時曲線或出力保證率曲線。對應於電站設計保證率的出力即為保證出力。
無調節或日調節水電站的保證電量應為電站設計保證出力對應的電量。
無調節或日調節水電站多年平均發電量的計算應根據電站出力保證率曲線，計算繪製裝機發電量關係曲線，並結合電站裝機容量的選擇確定。
b） 年調節水電站
年調節水電站的水能指標計算可根據豐、平、枯三個典型代表年的來水過程進行計算，必要時也可用長系列來水過程進行計算。
當已知典型年的天然來水過程和水庫特性，要求計算出力和發電量指標時，可採用等流量調節計算。
當已知水電站按負荷圖工作的出力變化過程、其它用水部門用水量及水庫特徵水位（正常蓄水位或死水位），要求確定所需興利庫容及水庫蓄洩過程；或者已知興利庫容，要求計算水庫蓄洩過程和出力保證程度時，可用試演算法列表進行計算。
年調節水電站保證出力和保證電量計算可按下述方法進行：
a.長系列法計算：即根據某一正常蓄水位方案，確定出水庫極限工作深度，用列表法求出各年枯水期平均出力，並作出枯水期平均出力保證率曲線，計算相應保證出力和枯水期保證電量。
b.設計枯水年法計算:即根據長系列資料繪製枯水期水量或調節流量保證率曲線，用設計保證率查出相應枯水期水量，選擇乙個接近的設計年份將其修正到設計值，並作為設計枯水年來水流量資料，列表計算其出力，確定其相應於電站設計保證率的保證出力和枯水期保證電量。
《水利水能規劃》課程設計提綱
1 水庫概述 描述水庫地理位置 任務 水庫主要水文特徵 描述特徵水位 說明特徵庫容 畫圖示意 2 水文 2.1 流域概況 所屬水系 河道流向及流經地 流域面積 河長等相關資訊。2.2 水文測站及資料概況 測站情況 測驗情況 說明水位 流量 降水等如何觀測。說明所採用的水文資料序列。2.3 水文資料分...
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