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华北水利水电学院毕业设计第I页共页红石河床式水电站设计说明书绪论（1）计内容本文的题目是：红石河床式水电站设计。该设计说明书共包括七大章：1.绪论2.红石电站的有关水能计算3.水轮机组的选择4.溢流坝设计与水库调洪计算5.专题计算——进水口设计6.枢纽布置7.厂房设计等，以及相应的设计图纸4张。（2）设计过程中遇到的问题做设计之前，我回顾了大学四年来所学的基础课、专业基础课和专业课，重点复习了专业课，并熟读了设计任务书和设计资料。在回顾的基础上开始红石水电站的初步设计。在设计中先后遇到了诸如如何做水量差积曲线及其公切线、电站装机容量的确定、水轮机组选型中效率及单位参数的修正、水轮发电机如何选型、大坝的应力分析方法等等这些问题。为了解决这些问题，通过翻阅设计手册，阅读相关科技杂志上的文章，应用计算机在Internet上检索科技文献信息等途径，问题一一得到了解决。华北水利水电学院毕业设计第1页共页1基本资料1.1流域概况与气候条件1.1.1流域概况红石水电站位于第二松花江的上游，在丰满水库干流回水的末端。坝址以上的流域面积为20300km2，其上游38km处的水库末端为白山水电站。红石电站系松花江与上游白山电站与丰满电站之间的一个梯级电站。红石以上流域位于长白山脉的西北坡，发源于长白山天池，分头道江、二道江，并在下两江口汇合成为第二松花江干流，流向西北。本流域南临鸭绿江上游，东北为图门江与牡丹江，其西南为浑江流域。白山到红石区间的流域面积为1300km2，较大支流均在右侧：有苇沙河，控制流域面积534km2；色洛河，控制流域面积456km2。此二大支流占全区间面积的76％，且流经山谷之中，河道的平均比降6‰左右。流域内为山林区，植被尚好。由于两支流长度相近，暴雨后的洪水集流较快，区间流量较大。红石流域概况见图１。华北水利水电学院毕业设计第2页共页图1-1红石流域概况图1.1.2气候条件红石以上流域处于高寒地区，冬季较长，积雪较深，夏秋季多雨。红石站的年降雨量变化在600～1100mm，多年平均雨量为854mm。夏秋季(6～9月)雨量约占全年雨量的(60～70)％，年蒸发量据白山站观测资料统计，变化在850～1174mm。从红石站现有气象观测资料中统计，多年平均气温为3℃，最低气温是－36.5℃，最高气温是38℃，最大风速为25.3m/s(西北风向)，由于观测年限不长，这些气象数据仅供设计时参考。表1-1红石站气温统计表月份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年平均(℃)-19.2-15.3-5.44.913.117.631.621.013.05.3-5.5-15.23.0最高(℃)4.012.019.027.031.633.037.037.036.027.016.18.538.0最低(℃)-36.5-31.7-28.6-10.8-10.83.09.40.8-2.0-12.0-24.0-33.5-36.5红石河段冰期较长，一般在十月中旬即可见冰，十一月上旬开始流凌，十一月下旬开始封冻，直到次年四月上旬开江，四月中旬才进入无冰期，整个冰期可达5～6个月。1.2水文站与径流资料红石水文站位于坝址下游2km处，1936建站，1945年～1950年缺测，解放后继续观测至今。白山水文站位于红石坝址上游约38km处，1957建站，连续观测至今。白山至红石区间各支流均未设站进行观测。在苇沙河上的夹皮沟仅有一处雨量站，约有20年的观测资料。因此，区间的洪水参数主要是根据邻近地区河流的水文观测资料综合分析出来的。由于白山水库已经蓄水发电，红石坝址的天然来水将被调节，因此红石电站的年月径流主要是根据白山水库调节后的径流和白山坝址至红石坝址区间的径流综合而成。白山站的年月径流资料经插补延长可得1933年以来约40余年的径流系列。其多年平均流量为239m3/s；红石站的年月径流资料经插补延长亦可得到40余年，其多年平均径流量为258m3/s。白山至红石间未进行过专门水文观测，仅有干流两站1957年以来同步对应的观测资料，区间的径流由两站相减而得。经红石站长短径流系列的比较，采用1956年至1971年的代表段系列，其多年平均流量为258m3/s。在这个代表段中既有明显的丰水段(1960-1964年)，平均流量为297m3/s，也有枯水期(1967-1970年)，平均流量为194m3/s。这个系列基本上可反应出径流的年际与年华北水利水电学院毕业设计第3页共页内的各种分布情况，详见表2与表3。各控制点的年月平均流量及年径流统计成果参见表4和表5。表1-2白山站年月平均流量表(m3/s)年份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5638.634.557.6318524727106048336710969.543.73205739.235.437.4557418328272101026616690.446.72725844.240.182.329630928221214092.210167.451.81435941.434.263.329128925157330328623317445.62166041.738.775.2294507663448142038314890.447.03466137.334.072.429433319350151245215811856.22306242.839.943.950139113620556643217313362.72276344.537.652.525020415681957660228713453.52686443.535.442.1715291392505129028113171.647.03206541.443.648.444552514410762528911782.946.32106641.236.262.156842331352964217816016954.12646747.640.673.734050228540824390.374.159.430.71836829.828.661.423720838231427429010688.978.81756937.136.842.330537162344031713310058.240.12087035.234.443.026836014216631498.096.387.643.51417131.928.559.820723461082672344026410149.6298平均39.836.257.3367.9368.1351.7461.6589.9292.5151.599.749.8239表1-3白山～红石站区间年径流表(m3/s)年份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563.52.43.422.036.050.070.034.026.08.04.83.022.0572.72.42.538.028.022.019.070.018.012.06.23.218.7583.12.85.732.013.010.010.05.06.04.07.43.58.6592.62.14.416.020.017.021.031.034.022.03.03.214.7602.83.18.925.049.052.039.080.027.010.06.33.225.5612.72.45.420.016.011.015.032.039.010.08.04.013.8623.02.73.035.034.09.017.034.020.09.010.04.315.1633.12.83.716.08.04.074.015.047.036.09.04.018.5643.02.53.050.020.08.06.090.03.09.05.03.116.9652.83.13.338.065.013.07.076.042.08.05.73.322.3662.82.52.653.042.021.071.0111.022.08.08.03.929.0华北水利水电学院毕业设计第4页共页673.34.31.935.072.037.054.043.08.03.96.32.122.6682.02.04.343.014.026.031.021.028.012.06.15.616.3692.62.63.031.022.030.028.039.014.06.04.02.915.4702.42.43.060.026.014.025.031.015.05.76.23.016.2712.22.02.818.028.048.099.097.045.019.09.03.631.1平均2.82.63.833.330.823.336.650.624.611.46.63.519.2表1-4红石、白山及区间多年月平均流量表(m3/s)月份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年白山39.936.257.436836835246158929215199.850.1239区间3.82.63.833.330.723.336.750.524.711.56.63.519.2红石43.738.861.240136937549864031716310653.6258表1-5白山、区间径流统计成果表(m3/s)控制点各种频率(P%)及对应流量值12510255075809095白山436408368336282232186176153134区间3935.731.928.423.218.414.213.511.19.0注：白山站的均值为239m3/s，Cv=0.3，Cs/Cv=2；白红区间的均值为19.2m3/s，Cv=0.36，Cs/Cv=2。1.3设计洪水分析成果红石水电站的设计洪水重点是研究区间的设计洪水。由于该区间未进行水文观测，而由上下游站相减所得的洪水资料又精度太差，因此采用地区综合分析法，在本流域附近选用了六个参证站，进行统计分析，从而得出区间的洪水参数与设计成果，详见表6。表1-6白山至红石区间设计洪水成果表项目各种频率(P%)及对应流量值0.010.020.10.20.330.5123.351020洪峰流量4840445034503040274025002110172014601220872540三天洪量2.712.552.121.941.811.701.521.331.21.080.880.68注：流量的单位为：m3/s，洪量单位：108m3。洪峰流量的均值为360m3/s，Cv=1.2，Cs/Cv=2.5；三天洪量的均值为0.45×108m3，Cv=0.72，Cs/Cv=2.0。造成红石以上流域的特大暴雨天气系统，主要是北上台风。其暴雨特点是降雨历程短，暴雨集中，强度较大，主要降雨历时集中在24小时内。区间的洪水一般集中在三天内，因华北水利水电学院毕业设计第5页共页此设计洪水过程线以三天洪量为控制。对于该区间的典型洪水过程线，由于红石与白山站1960年洪水相减的区间过程线不合理，因此借用了邻近流域且与区间主要支流集水面积相近的木萁河梨树沟站的1960年实测资料作为典型洪水。区间各种频率的设计洪水过程线成果见表7。表1-7白山至红石区间设计洪水过程线(m3/s)月.日时典型Q1960年0.010.020.10.20.330.513.3510208.23473.0404382324298280264239193.175146115780.04464223573203102922642131941611271092.0510482408376354334302244221184239131146315975064654384133743012742282791621511901130955878825776705567516430438193481930182015401420134012601140920835743467224522500236020001840174016301480119010808574962415404840445034