水资源规划毕业设计
本次毕业设计要求如下：
一、本次设计是在水电站水库的正常蓄水位已给的情况下，进行水库的兴利计算、防洪计算和经济计算计算。水库正常蓄水位一共有5个方案，从而形成5个毕业设计课题。每位学员选择一个不同的方案进行独立计算，独立编写报告。
二、主要参考书：
1. 《水资源规划及利用》（顾圣平等编），中国水利水电出版社。 2. 《水利计算》（鲁子林编），河海大学出版社。
3 《黄河流域水资源合理分配和优化调度》（常丙炎等编）黄河水利出版社。 4. 《水资源学》（陈家琦编等），科学出版社。
5. 《水资源规划与管理》（劳克斯和贝克等编），水利水电出版社。 6. 《基于多目标分析的库群系统分解协调宏观决策方法研究》（杨侃等），水科学进展。
目 录
第一部分 水资源规划毕业设计任务 ............................... 3
1 流域概况、开发任务 .............................................................................................................. 3 2 设计任务 .................................................................................................................................. 4 3 设计前提 .................................................................................................................................. 4 4 设计内容 .................................................................................................................................. 4 5 设计原始资料 .......................................................................................................................... 4 6 提交毕业设计成果 .................................................................................................................. 7
第二部分 水资源规划毕业设计计算分析内容....................... 8
1 概述 .......................................................................................................................................... 8 2 具体毕业设计任务 .................................................................................................................. 8 3 兴利计算 .................................................................................................................................. 9 3.1 基本资料整理 . .................................................................................................................. 9 3.2 死水位确定 . ...................................................................................................................... 9 3.3 保证出力计算 . ................................................................................................................ 10 3.4 水电站必须容量选择 . .................................................................................................... 10 3.5 水电站调度图绘制 . ........................................................................................................ 11 3.6 重复容量选择与多年平均电能计算 ............................................................................. 13 4 防洪计算 ................................................................................................................................ 15 5 经济计算 ................................................................................................................................ 16
第一部分 水资源规划毕业设计任务
1 流域概况、开发任务
五强溪水电站位于湖南省沅陵县境内，上离沅陵县城73km ，下距常德市130km 。坝址控制流域面积83800km 2，占沅水总流域面积的93%，流域雨量充沛，水量丰富，坝址多年平均流量2060m 3/s，年水量649×108m 3，并有1925年以来的水文资料和核实的历史洪水资料。坝址位于沅水干流最后一段峡谷出口处，岩性坚硬，地形地质条件良好，具备了修筑高坝的自然条件。
在沅水规划中，五强溪水电站为沅水干流最后第二个梯级，上游接虎皮溪及酉水的风滩（已建成）梯级，是一个以发电为主，兼有防洪、航运效益的综合利用水库，系湖南省最大的水电电源点。五强溪水电站开发的主要任务如下：
1．发电
五强溪水电站建成后投入华中电网，主要供电范围为湖南省。 2．防洪
沅水下游赤山以西的桃沅、常德、汉寿三县及常德市所属平原河网地区，统称沅水尾闾。这个地区地势低洼。全靠提防保护，共保护人口106万，农水159万亩。现有河道的泄洪能力20000m 3/s，如遇1927、1931、1933、1935、1943、1949、1954、1969等年洪水重现，河道均不能完全承泄，防洪标准仅为5年一遇。五强溪水库靠近沅水尾闾，控制全流域面积的93%，解决尾闾防洪问题，是它基本防洪任务。
3．航运
五强溪水电站的航运效益为改善水库区和坝下游河道的通航条件。 沅水是湘西的水上交通动脉，其干流全长1550km ，通航里程为640km ，但航道险滩很多。五强溪水库修建以后，坝址以上，沅陵以下河段成为常年深水区，其险滩都将淹没。下游航道，确定五强溪航运基荷按10万kw 相应流量考虑，枯水流量加大，上、下游航道均可改善。
4．灌溉
每年自5月下旬至9月下旬为灌溉季节，在该季节自水库上游直接引走的灌溉流量平均为35m 3/s。
2 设计任务
本次设计任务是对五强溪水电站正常蓄水位已给的情况下，进行水库的兴利与防洪计算，确定各方案水利设备的参数，水库的调节操作方式及计算水利指标，并通过经济分析，同时进行水电站优化调度运行计算。
3 设计前提
1．本水利枢纽是以发电、防洪为主要目标的综合利用水库； 2．水电站参加系统工作，发电设计保证率P=87.5%（按年份计）； 3．水电站的备选方案（5个正常蓄水位备选方案）。
4．本水利枢纽根据国家规定属一级，以千年一遇洪水为设计标准，万年一遇洪水为校核标准，电站使用年限为50年计；
5．水库库区蒸发渗漏等水量损失不大，故在初步设计阶段暂时不考虑； 6．水库下游有防洪要求，设计标准为二十年一遇洪水，安全泄洪流量q =20000m3/s。
安
4 设计内容
1．水电站死水位选择及保证出力N P 计算； 2．水电站装机容量选择；
3．绘制水电站调度图的防破坏线，加大出力辅助线，确定汛期限制水位； 4．求重复容量，计算水电站多年平均电能；
5．进行防洪计算，确定各种防洪特征水位及坝顶高程； 6．求水利指标；
7．经济计算，计算相应方案年费用。
5 设计原始资料
1．坝址以上流域面积F=83800km2；
2．坝址断面历年月平均流量资料（见附表一）； 3．水库水位～面积、库容曲线，参见表1。
表1 库容曲线
4．坝址下游水位流量关系曲线，参见表2。 表 2 下游水位流量关系曲线
5．为改善下游通航条件，确定五强溪航运基荷按10万kw 计； 6．船闸操作需要耗用10m 3/s，此部分流量不能用来发电；
7．每年5月下旬至9月下旬为灌溉季节，在该季节自水库上游直接引走的灌溉流量平均为35.0m 3/s，此部分流量亦不能用来发电；
8．沅水尾闾洪灾情况、洞庭湖分蓄洪提防基本情况，参见表3和表4。 表3 沅水尾闾洪灾情况、洞庭湖分蓄洪提防基本情况
表4 历年较大洪水所需拦洪量 单位：亿m 3
9．五强溪水库入库设计洪水过程线（附二）； 10．水库最大吹程15 km，设计风速12 m/s； 11．各方案泄洪建筑情况参见表5。 表 5 各方案泄洪建筑表
12．经济预算资料
（1）永久建筑物（含闸门设备）：包括：拦河坝、水道厂房、航道建筑、鱼道建筑、交通工程、房屋建筑及其他，坝底高程30m 。坝高投资情况参见表6。 表 6 坝高投资情况
（2）机电设备投资情况参见表7： 表 7 机电投资情况
（3）各方案的临时工程、其他工程和费用（包括施工机械、其他费用）、预备费用参见表8：
表 8 临时工程、其他工程和费用情况
（4）水库补偿（移民及淹没补偿）情况参见表9： 表 9 水库补偿费用情况
13．泥沙资料
坝址多年平均含沙量0.258kg/m3，多年平均输沙率513kg/s，风滩建库后，五强溪坝址多年含沙量0.19kg/m3，年淤积669万m 3。
6 提交毕业设计成果
1. 水资源规划毕业设计论文需要编写论文摘要（论述论文主要计算内容等情况）。
2. 毕业设计说明书，主要内容包括：
1）综述，内容包括流域概况，水利开发要求及其在国民经济中的意义等； 2）设计的原始资料；
3）水电站主要的参变数选择结果； 4）水库调度图； 5）防洪计算结果；
6）水电站动能及水利指标计算结果； 7） 经济计算结果。
说明书力求文字精炼，叙述清晰，重点突出，着重于情况分析，考虑原则及成果结论，至于一般的计算方法及详细计算过程等不必列入。
3. 附表及附图，设计中重要的图，曲线及表格（包括重要的原始资料及成果）计算程序及框图等作为附件，列入设计文件中。
第二部分 水资源规划毕业设计计算分析内容
1 概述
完成一项设计任务，一般需要经历以下几个步骤：
第一，从实际问题出发，抽象出本设计工序可供操作的具体任务； 第二，确定完成各项具体任务的技术路线（方法、精度等）；
第三，根据技术路线，整理、收集基本资料，并根据资料情况对技术路线进行修正；
第四，根据指示路线和基本资料进行计算；第五，对计算结果进行分析、归纳，给出必须的结论，提交毕业设计报告。
2 具体毕业设计任务
本毕业设计设计按功能可分为兴利计算、防洪计算、经济计算、水电站优化调度计算四个部分；按成果可分为三类：
(1) 水利指标，具体内容如下表10所示： 表 10 水利指标成果表
(2)水电站水库调度图，为各项效益指标的计算，复核提供客观依据，具体包括：防破坏线、加大出力辅助线、防洪调度线（其它线由于时间限制不作要求）。
(3) 经济分析：计算动态投资、运行费、效益。
3 兴利计算 3.1 基本资料整理
从附表（一）中扣除灌溉和船闸用水，得新的供发电计算使用的径流序列（以下称新序列）。
3.2 死水位确定
死水位的影响因素比较复杂，通常要通过方案比较才能确定，而且它与正常蓄水位、装机容量及其它兴利指标相互制约、相互影响，要严格求解必须利用系统分析方法。本设计对死水位的确定采用简化处理，主要考虑以下三个因素：
（1）水库使用寿命及泥沙淤积
V 淤=V年·T
V 淤——水库使用寿命内的总淤积量；V 年——年淤积量；T ——使用寿命，50年计。据V 淤确定为防淤要求的死水位Z 1。
（2）灌溉、航运、养殖及旅游等综合利用要求，水库消落的最低水位不小于Z 2=82.00m。
（3）水轮机最小水头的限制，水库消落深度不大于水电站最大水头的35%。 以上三个因素中，前两个因素确定的死水位是单一的，第三个因素的最大水头与下泻流量有关，而下泻流量又与消落深度有关，需试算求解死水位，步骤如下：
Ⅰ）任意假定最小发电流量q （0），并由坝址下游水位流量关系求得下游水位
(0) z 下；
0）
Ⅱ）求极限消落深度：h 消=（Z 正-Z （*35%，死水位：Z 3=Z 正-h 消； 下）
（0）Ⅲ）Z Z 1，Z 2，Z 3}； 死=max{
（0）(0) Ⅳ）据Z -q p
（0）（0）
则Z 死=Z ；否则q =q p ，转到Ⅱ。 死
本设计要求ε=1m3/s。
3.3 保证出力计算
本次设计要求长系列等出力操作；用试算法逐年求解以下方程组：
V t =Vt-1+(Qt －q t ) ·Δt N t =Kqt H t V 0=V死
其中：V t-I ,V t ——t 时段初、末水库蓄水量；Q t ——t 时段平均入库流量（新系列）；q t —— t时段平均发电流量；H t ——t 时段平均水头；V t ——供水期末水库蓄水量。
对某一特定年份求解步骤如下： 1．设 Np =N(0)
（1）设q t =q(0) (qt 为t 时段发电流量) ；
（2）V t =Vt-1+(Qt －q t ) ·Δt (当V t ＞V 兴+V死，取V t =V兴+V死) （3）由 V均=(Vt +Vt-1)/2查水位库容曲线得到Z 上； 由q t 查坝址下游水位流量关系曲线得到Z 下； （4）N t =Kqt (Z上－Z 下)
（5）若|Nt －N p |＜ε1, 转下时段；否则q t =q(0)+(Np －N t )/[K(Z上－Z 下)]，转（2）步骤。
2．求年最小水库蓄水量V e ;
3．若|Ve －V 死|＜ε2，转下一年；否则N p =N(0)+K[(Z正+Z死)/2－Z 下]( V 死－V e )/T
供
转（1）。
求出各年的供水期平均出力后，据设计保证率可求出N p 。
3.4 水电站必须容量选择
必需容量包括工作容量与备用容量两部分。本设计缺少电力平衡的资料，采用经验方法确定工作容量如下：
（1） 保证出力中部分担任航运基荷： N l ，基 10（万千瓦）
（2） 设N 峰为担任峰荷的保证出力： N 峰=N p -10（万千瓦） （3） 按以下关系确定峰荷工作容量： N l ，基=3. 08N 峰+7（万千瓦） （4） 水电站工作容量 N l =N l , 基+N l ，峰（万千瓦）
本设计电站担任系统负荷备用及事故备用容量，各方案取值如下：
表11 事故备用容量取值
3.5 水电站调度图绘制
对兴利而言，本课程设计对水电站调度图只要求作两条线，一条是基本调度线——防破坏线；一条是加大出力辅助线。
（一）防破坏线的绘制 防破坏线按下列步骤绘制：
1．选择设计保证率范围内的径流系列（新系列）资料。（从原始系统中剔除来水小于设计枯水年的年份）
2．逐年从供水期水期末开始，按N p 等出力逆时序操作，求得各年迟蓄方案水库蓄水量过程线。
3．将各年迟蓄方案水库蓄水量过程线点绘在一张图上，并取其外包线，即为防破坏线。
以上第2步采用等出力试算法逆时序求解以下方程组：
V t-1= Vt -(Qt －q t ) ·Δt N t =Kqt H t
式中符号意义同前。其具体求解流程如下： （1）设q t =q(0)；
（2）V t-1=Vt －(Qt －q t ) ·Δt (Vt 起始值为V 死) （当V t-1＜V 死，取V t-1=V
死
）；
（3） V 均=(Vt +Vt-1)/2查水库水位库容曲线得到Z 下；
（4）N t =K·q t ·(Z上－Z 下) ；
（5）若|Nt －N p | ＜ε，转前时段，否则q t =q(0)+(Np －N t )/〔K(Z上－Z 下) 〕，转（２）。
第3步中的外包线，实际上是各条蓄水量过程线的同时刻纵坐标最大值，在具体操作时，可以在步骤2完成之后，直接给出外包线上各点坐标，当然最后采用值，还应视输出结果作适当分析修正，使防破坏线更可靠。
（二）防洪限制水位确定
防洪限制水位是体现防洪与兴利相互结合的重要参数。选择恰当，可在不影响兴利可靠性前提下，降低大坝高度，节省投资。本设计以获得最大结合库容为原则选择。根据五强溪水电站洪水资料分析，该库洪水最迟发生在７月底，８月初，故防洪限制水位取值为７月底，８月初防洪线上的坐标值。
防洪限制水位作为调洪演算的起调水位，并据此可求出结合库容。
（三）加大出力辅助线的绘制
右图①线为防破坏线，在汛期防洪限制水位与防破坏间为加大出力区，水库水位处于此区时，水电站应加大出力工作，适当向系统多提供电量。但加大出力区范围较大，为减少操作的任意性，在该区中增加三条辅助线。本设计采用简化方法确定该辅助线，具体操作如下：
Z it =Z 死+
Z 汛-Z 死
4
∙i
Z it ---第i 条加大出力辅助线t 时刻的坐标。
三条辅助线将加大出力区分成四个区域，第i 区的加大出力值为： N i =N p +
N y -N p
4
∙i ，
N i —第i 区加大出力值，N y —装机容量。
3.6 重复容量选择与多年平均电能计算
（一） 重复容量的选择
为了利用弃水增发电能，节省火电站的燃料消耗，在水电站上增设一部分装机容量，由于它不能替代火电站的工作容量，因而称之为重复容量。重复容量的选择是一个经济问题，理论上应将增加装机容量产生的净效益与节省的非水电站的燃料消耗费用相比较。本设计采用重复容量经济利用小时数作为反映重复容量的合理性指标，并取h 经济=2500小时。
补充千瓦利用小时数计算是确定重复容量的关键，但其核心是计算不同重复容量的多年平均电能，多年平均电能的计算与调度图或调度规划有关，本次设计调度按以下规则操作：
1．当时段初水位位于防破坏线内时，时段出力N t =Np 。
2．汛期时段初水位位于加大出力区时，按加大出力线工作，即N t =Ni 。 3．供水期时段初水位在防破坏线以上时，使时段水位尽可能向防破坏线上靠，同时要考虑装机容量的限制。
4．当满装机发电，且水位超过Z 防限或Z 正时，才允许弃水。 重复容量的选择步骤如下：
（1） 假定若干重复容量0，△N ，2△N ，3△N „等万千瓦；
（2） 按调度原则对每一装机容量（N y =N必+N备）计算多年平均电能（用新系
列长系列操作）；
（3） 计算补充千瓦年利用小时数h 利=（4） 点绘N 重～h 利
（5） 据h 经济，确定重复容量N 重。
（二）多年平均电能计算
利用选择重复容量步骤中的第（2）步的中间结果，可点绘装机容量与多年平均电能的关系，如右上图所示，据选择的重复容量，确定五强溪电站的装机容量为：
N y =N 必+N 重
∆E
； ∆N
进而查Ny ～E 关系线，可求出多年平均电能E 。应当注意，对第Ⅰ、Ⅱ方案，由于回水影响，减少了上游风滩电站的多年平均电能，应从五强溪电站多年平均电能中扣除。
（三）径流利用系数的计算
当确定装机容量之后，按调度图和调度原则采用长系列调节计算求得各方年的弃水量，进而求出多年平均弃水流量Q 弃，按式：
η=
Q 0-Q 弃
Q 0
其中：Q 0——五强溪电站多年平均流量。便可求得各方案的径流利用系数η。
4 防洪计算
（一） 水库调洪计算
五强溪水电站防洪计算任务包括三种标准洪水的调洪计算，下游防洪标准为P=5%，大坝设计标准为P=0.1%，大坝校核标准为P=0.01%，三种标准设计洪水见附表二；调洪计算采用多级调节方法，调洪规则如下：
（1） 起调水位为汛前限制水位。
（2） 当水库洪水流量小于防洪限制水位相应的下泄能力且小于安全泄量时，控制闸门，让泄流量等于来水量（q t = Qt ）水库水位维持在汛期水位不变。
（3）当水库入流量超过汛前限制水位相应的下泄能力，而小于下游安全泄量时，打开闸门自由泄流，水库水位上升，下泄量随之增大。
（4）当自由泄流下泄量超过安全泄量时，对下游标准的洪水，控制q t =q安，直至调节计算结束，所得最高水位为防洪高水位。对大坝防洪标准按(5)调节。
（5）当水库水位不及防洪高水位时，控制q t =q安，当水库水位升高至防洪高水位时，闸门全开，自由泄流，得调洪后的最高水位。
溢洪设备的选择本身是一个经济问题，它是权衡上下游洪灾损失的重要参数，而且泄洪设备还受材料最大应力强度及闸门结构限制；下游岩基状况及消能设备情况的影响，本课程设计不要求作溢洪设备选择，各方案泄洪设备尺寸已在任务书中给出。本水库有溢洪孔与溢洪道两大类泄洪设备，水流流态有孔与自由泄流两种。
自由泄流时采用公式：Q =1. 77nBH 3/2 孔口出流是采用公式：Q =n ωμ2gH
式中n 为溢洪道孔数，B 为闸门宽，H 为堰顶水头，ω为每孔溢洪道过水面积=宽×高；μ为系数，根据模型试验：μ=0. 99-0. 53高度，当闸门全开时，a 即为闸门高度。
对千年一遇洪水调节计算得设计洪水位及相应最大泄流量，对校核洪水进行调节计算得校核洪水位及相应最大下泄流量，并根据求得的校核洪水位，确定总库容。
在调洪计算过程中，对闸门控制泄流情形，利用水量平衡方程式递推求得，
a
，其中：a =闸门开启H
十分简单。但是对于自由泄流情形，则需求解以下隐式方程组：
⎛Q +Q t -1q t +q t -1⎫
V t =V t -1+ t -⎪⋅∆t
22⎝⎭ q =f (V )
式中：V t-1,V t 为t 时段始、末水库蓄水量；Q t-1,Q t 为t 时段始、末入库洪水流量；q t-1,q t 为t 时段始、末出库流量；△t 为时段长；q=f(V)为泄洪能力曲线，它为当孔、闸全开时的水库蓄水量为V 与水库下泄流量的关系线。
本课程设计采用如下步骤试算求解： (1) 设q t = q(0)；
⎛Q t +Q t -1q t +q (0)
(2) V t =V r -1+ - 22⎝⎫
⎪⋅∆t ⎪⎭
(3) 由V t 查q = f(v) 曲线得相应下泄流量q (1) ；
(4) 若|q(0)－q (1)|
（二）闸顶高程的确定 堰顶高程计算公式为：
坝顶高程1=设计洪水+风浪高1+安全超高1 坝顶高程2=校核洪水+风浪高2+安全超高2 坝顶高程 = max｛坝顶高程1，坝顶高程2｝
V 风浪高的计算公式： ∆h =0. 0208
5/4
⋅D 1/3
式中：V 为风速，以m/s计；校核洪水时风速乘0.8；D 为吹程，为km 计。 安全超高由规范根据坝质、坝型而定。
5 经济计算
水利工程建设是一个庞大的经济活动。严格地说，它的每一个参数的确定都是一个经济问题，需要通过经济比较才能确定。由于时间有限，毕业设计只以正常蓄水位为研究对象，说明水利工程建设中经济分析的一般方法。
投资、运行费、效益是进行经济分析的三大主要经济指标。经济建设追求的
目标应是净效益最大。当不同方案的效益相同时，该目标等价于费用最小。根据“电力工程经济分析条例”规定，水电工程的经济比较采用年费用最小法，即在同时满足向电网提供的电力、电量要求和其它综合效益的前提下，所选最优方案的投资、运行费等总费用为最小。
由于不同工程规模所产生的电力、电量是不同的，为满足方案的可比性，必须选择最优等效替代方案，本毕业设计选用火电站作为替代方案。
本毕业设计要求考虑资金的时间价值，折算率采用r 0=0.1；对替代火电站使用寿命与水电站不一样长，采用等额重置处理。
计算资金流程是进行经济分析的主要内容，年费用最小经济分析法，通常以效益最大方案为基准，效益最大的方案只需计算该方案本身的投资与运行费；而对其它效益较小的方案，不仅要计算方案本身的投资与运行费，还要计算等效替代方案的投资和运行费，而且要计算等效替代措施的投资和运行费。对五强溪电站资金流程可参照下表进行。
永久性建筑物、机电及临时工程、预备费用等的总和称为总投资，总投资的逐年分配比例如下表13。
表 13 总投资逐年分配
第十一年即施工最后一年，有些设备及工程可以折价回收，回收投资率为表中的负值。
永久性建筑物、机电及临时工程的分投资可根据大坝坝高正常蓄水位，装机容量等估算。
除了建筑物投资，还有水库补偿投资，水库补偿投资于第一台机组发电前一年结束，施工第二年开始移民，补偿投资总值据正常蓄水位确定，其逐年分配如下：
以第一年为准：
表 14 逐年分配表
以正常蓄水位125m 方案（以下称基准方案）为基准，其它各方案与方案一发电效益之差需要由系统中修建火电站来替代。由于火电站厂用电较水电站大，故替代电站容量差值为必需容量差值的1.1倍。替代电站的发电量差值为五强溪电站多年平均电能差值的1.05倍。
替代电站的经济指标如下：
火电站单位千瓦投资750元/kw； 煤矿投资0.07元/kw.h；
替代方案的投资除兴建必要规模的火电厂本身投资外，还应计划与之配套的煤矿投资。设第i 方案与基准方案必需容量差值为ΔN ；多年平均电能的差值为ΔE ，则替代电站的投资为：
K 电=750×ΔN ×1.1（万元） 煤矿投资为：
K 矿=ΔE ×1.05×0.07（万元） 其投资流程按下表确定： 表 15 投资流程
各方案的正常年运行费包括大修提成、电站运行费、水库补偿提成三部分： （1
）水电站运行费u 1 ：
u 1=运行费定额×装机容量
运行费定额：125m-109m 方案为2元/千瓦；108m-101m 方案为2.2元/千瓦；100m-96m 方案为2.3元/千瓦。
（2）大修费u 2
大修费与造价有关，还与造价结构有关。本设计将水电工程总造价分成三部分。即水工建筑物（包括大坝、厂房、水道、航运建筑等）；房屋交通工程和机电设备，各部分大修费如下表：
（a ） 水工建筑物
表 16 最大坝高造价
（b ） 房屋、交通工程
表 17 房屋、交通工程造价
（c ） 机电
（d ） 水库补偿
其他方案除了与基准方案一样，计算与水电站有关的运行费之外还应计算火电站的运行费，它包括电站运行费和燃料费两项，电站运行费按投资的8%计；燃料费按0.02元/度计算。
对于大型水利枢纽，通常是边施工边投产，将第一台机组发电到达到电站设计效益之间的时间称为初始运行期。而将电站达到设计效益的时间称为正常运行期。初始运行期内的效益与运行费均是逐年增加的。为简单起见，假定各方案的初始运行期均为三年，均在第十一年末进入正常运行期，
初期运行阶段各年的发电量为正常运行时发电量的比例数如下表：
表 20 初期运行阶段各年的发电量为正常运行时发电量的比例数
设第t 年水电站的初期运行费u t U t =正常运行费×
E t
E 0
以第一方案为准，其他方案还应计算替代火电站的初期运行费。严格地说，火电站初期运行费也应计算电站与燃料两部分，但由于本设计火电站投资流程不知，只计算各方案燃料费，设u 火，t 为火电站第t 年的初始运行费。则
u 火，t =火电站正常运行燃料费×
E t
E 0
以上以发电效益（电力、电量）相等计算了各方案的投资、运行费及替代方案的投资与运行费。由于五强溪水电站是一个综合利用水电站，防洪效益十分显著，还由于汛期防洪限制水位不同，各方案的防洪效益亦不一样，我们将各方案的防洪效益作为“负费用”计入各方案的资金流程中，通常水库的防洪效益取多年平均效益计算。计算方法如下： （1） 作历史洪水的拦洪量频率曲线。 （2） 将建库前频率曲线下移v 防。
（3） 将图中阴影面积（减少的拦洪量）均推到100％中得多年平均减少的水库
拦洪量Δw 。
（4） 按下式计算的耕地淹没面积
F = 5 ＋ 1.132·△W
F 为淹没耕地面积（万亩）；△W 为减少分洪量（亿m 3）。
（5） 计算防洪效益：
B=100F（万元）
将以上各项计算值汇总到经济计算表中，求出的总计算表中，求出的总计算值即为各方案的资金流程。根据资金折算公式，可求出动态年费用，并据此选择最优正常蓄水位方案。
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水资源规划毕业设计任务书
水资源规划毕业设计
本次毕业设计要求如下：
一、本次设计是在水电站水库的正常蓄水位已给的情况下，进行水库的兴利计算、防洪计算和经济计算计算。水库正常蓄水位一共有5个方案，从而形成5个毕业设计课题。每位学员选择一个不同的方案进行独立计算，独立编写报告。
二、主要参考书：
1. 《水资源规划及利用》（顾圣平等编），中国水利水电出版社。 2. 《水利计算》（鲁子林编），河海大学出版社。
3 《黄河流域水资源合理分配和优化调度》（常丙炎等编）黄河水利出版社。 4. 《水资源学》（陈家琦编等），科学出版社。
5. 《水资源规划与管理》（劳克斯和贝克等编），水利水电出版社。 6. 《基于多目标分析的库群系统分解协调宏观决策方法研究》（杨侃等），水科学进展。
目 录
第一部分 水资源规划毕业设计任务 ............................... 3
1 流域概况、开发任务 .............................................................................................................. 3 2 设计任务 .................................................................................................................................. 4 3 设计前提 .................................................................................................................................. 4 4 设计内容 .................................................................................................................................. 4 5 设计原始资料 .......................................................................................................................... 4 6 提交毕业设计成果 .................................................................................................................. 7
第二部分 水资源规划毕业设计计算分析内容....................... 8
1 概述 .......................................................................................................................................... 8 2 具体毕业设计任务 .................................................................................................................. 8 3 兴利计算 .................................................................................................................................. 9 3.1 基本资料整理 . .................................................................................................................. 9 3.2 死水位确定 . ...................................................................................................................... 9 3.3 保证出力计算 . ................................................................................................................ 10 3.4 水电站必须容量选择 . .................................................................................................... 10 3.5 水电站调度图绘制 . ........................................................................................................ 11 3.6 重复容量选择与多年平均电能计算 ............................................................................. 13 4 防洪计算 ................................................................................................................................ 15 5 经济计算 ................................................................................................................................ 16
第一部分 水资源规划毕业设计任务
1 流域概况、开发任务
五强溪水电站位于湖南省沅陵县境内，上离沅陵县城73km ，下距常德市130km 。坝址控制流域面积83800km 2，占沅水总流域面积的93%，流域雨量充沛，水量丰富，坝址多年平均流量2060m 3/s，年水量649×108m 3，并有1925年以来的水文资料和核实的历史洪水资料。坝址位于沅水干流最后一段峡谷出口处，岩性坚硬，地形地质条件良好，具备了修筑高坝的自然条件。
在沅水规划中，五强溪水电站为沅水干流最后第二个梯级，上游接虎皮溪及酉水的风滩（已建成）梯级，是一个以发电为主，兼有防洪、航运效益的综合利用水库，系湖南省最大的水电电源点。五强溪水电站开发的主要任务如下：
1．发电
五强溪水电站建成后投入华中电网，主要供电范围为湖南省。 2．防洪
沅水下游赤山以西的桃沅、常德、汉寿三县及常德市所属平原河网地区，统称沅水尾闾。这个地区地势低洼。全靠提防保护，共保护人口106万，农水159万亩。现有河道的泄洪能力20000m 3/s，如遇1927、1931、1933、1935、1943、1949、1954、1969等年洪水重现，河道均不能完全承泄，防洪标准仅为5年一遇。五强溪水库靠近沅水尾闾，控制全流域面积的93%，解决尾闾防洪问题，是它基本防洪任务。
3．航运
五强溪水电站的航运效益为改善水库区和坝下游河道的通航条件。 沅水是湘西的水上交通动脉，其干流全长1550km ，通航里程为640km ，但航道险滩很多。五强溪水库修建以后，坝址以上，沅陵以下河段成为常年深水区，其险滩都将淹没。下游航道，确定五强溪航运基荷按10万kw 相应流量考虑，枯水流量加大，上、下游航道均可改善。
4．灌溉
每年自5月下旬至9月下旬为灌溉季节，在该季节自水库上游直接引走的灌溉流量平均为35m 3/s。
2 设计任务
本次设计任务是对五强溪水电站正常蓄水位已给的情况下，进行水库的兴利与防洪计算，确定各方案水利设备的参数，水库的调节操作方式及计算水利指标，并通过经济分析，同时进行水电站优化调度运行计算。
3 设计前提
1．本水利枢纽是以发电、防洪为主要目标的综合利用水库； 2．水电站参加系统工作，发电设计保证率P=87.5%（按年份计）； 3．水电站的备选方案（5个正常蓄水位备选方案）。
4．本水利枢纽根据国家规定属一级，以千年一遇洪水为设计标准，万年一遇洪水为校核标准，电站使用年限为50年计；
5．水库库区蒸发渗漏等水量损失不大，故在初步设计阶段暂时不考虑； 6．水库下游有防洪要求，设计标准为二十年一遇洪水，安全泄洪流量q =20000m3/s。
安
4 设计内容
1．水电站死水位选择及保证出力N P 计算； 2．水电站装机容量选择；
3．绘制水电站调度图的防破坏线，加大出力辅助线，确定汛期限制水位； 4．求重复容量，计算水电站多年平均电能；
5．进行防洪计算，确定各种防洪特征水位及坝顶高程； 6．求水利指标；
7．经济计算，计算相应方案年费用。
5 设计原始资料
1．坝址以上流域面积F=83800km2；
2．坝址断面历年月平均流量资料（见附表一）； 3．水库水位～面积、库容曲线，参见表1。
表1 库容曲线
4．坝址下游水位流量关系曲线，参见表2。 表 2 下游水位流量关系曲线
5．为改善下游通航条件，确定五强溪航运基荷按10万kw 计； 6．船闸操作需要耗用10m 3/s，此部分流量不能用来发电；
7．每年5月下旬至9月下旬为灌溉季节，在该季节自水库上游直接引走的灌溉流量平均为35.0m 3/s，此部分流量亦不能用来发电；
8．沅水尾闾洪灾情况、洞庭湖分蓄洪提防基本情况，参见表3和表4。 表3 沅水尾闾洪灾情况、洞庭湖分蓄洪提防基本情况
表4 历年较大洪水所需拦洪量 单位：亿m 3
9．五强溪水库入库设计洪水过程线（附二）； 10．水库最大吹程15 km，设计风速12 m/s； 11．各方案泄洪建筑情况参见表5。 表 5 各方案泄洪建筑表
12．经济预算资料
（1）永久建筑物（含闸门设备）：包括：拦河坝、水道厂房、航道建筑、鱼道建筑、交通工程、房屋建筑及其他，坝底高程30m 。坝高投资情况参见表6。 表 6 坝高投资情况
（2）机电设备投资情况参见表7： 表 7 机电投资情况
（3）各方案的临时工程、其他工程和费用（包括施工机械、其他费用）、预备费用参见表8：
表 8 临时工程、其他工程和费用情况
（4）水库补偿（移民及淹没补偿）情况参见表9： 表 9 水库补偿费用情况
13．泥沙资料
坝址多年平均含沙量0.258kg/m3，多年平均输沙率513kg/s，风滩建库后，五强溪坝址多年含沙量0.19kg/m3，年淤积669万m 3。
6 提交毕业设计成果
1. 水资源规划毕业设计论文需要编写论文摘要（论述论文主要计算内容等情况）。
2. 毕业设计说明书，主要内容包括：
1）综述，内容包括流域概况，水利开发要求及其在国民经济中的意义等； 2）设计的原始资料；
3）水电站主要的参变数选择结果； 4）水库调度图； 5）防洪计算结果；
6）水电站动能及水利指标计算结果； 7） 经济计算结果。
说明书力求文字精炼，叙述清晰，重点突出，着重于情况分析，考虑原则及成果结论，至于一般的计算方法及详细计算过程等不必列入。
3. 附表及附图，设计中重要的图，曲线及表格（包括重要的原始资料及成果）计算程序及框图等作为附件，列入设计文件中。
第二部分 水资源规划毕业设计计算分析内容
1 概述
完成一项设计任务，一般需要经历以下几个步骤：
第一，从实际问题出发，抽象出本设计工序可供操作的具体任务； 第二，确定完成各项具体任务的技术路线（方法、精度等）；
第三，根据技术路线，整理、收集基本资料，并根据资料情况对技术路线进行修正；
第四，根据指示路线和基本资料进行计算；第五，对计算结果进行分析、归纳，给出必须的结论，提交毕业设计报告。
2 具体毕业设计任务
本毕业设计设计按功能可分为兴利计算、防洪计算、经济计算、水电站优化调度计算四个部分；按成果可分为三类：
(1) 水利指标，具体内容如下表10所示： 表 10 水利指标成果表
(2)水电站水库调度图，为各项效益指标的计算，复核提供客观依据，具体包括：防破坏线、加大出力辅助线、防洪调度线（其它线由于时间限制不作要求）。
(3) 经济分析：计算动态投资、运行费、效益。
3 兴利计算 3.1 基本资料整理
从附表（一）中扣除灌溉和船闸用水，得新的供发电计算使用的径流序列（以下称新序列）。
3.2 死水位确定
死水位的影响因素比较复杂，通常要通过方案比较才能确定，而且它与正常蓄水位、装机容量及其它兴利指标相互制约、相互影响，要严格求解必须利用系统分析方法。本设计对死水位的确定采用简化处理，主要考虑以下三个因素：
（1）水库使用寿命及泥沙淤积
V 淤=V年·T
V 淤——水库使用寿命内的总淤积量；V 年——年淤积量；T ——使用寿命，50年计。据V 淤确定为防淤要求的死水位Z 1。
（2）灌溉、航运、养殖及旅游等综合利用要求，水库消落的最低水位不小于Z 2=82.00m。
（3）水轮机最小水头的限制，水库消落深度不大于水电站最大水头的35%。 以上三个因素中，前两个因素确定的死水位是单一的，第三个因素的最大水头与下泻流量有关，而下泻流量又与消落深度有关，需试算求解死水位，步骤如下：
Ⅰ）任意假定最小发电流量q （0），并由坝址下游水位流量关系求得下游水位
(0) z 下；
0）
Ⅱ）求极限消落深度：h 消=（Z 正-Z （*35%，死水位：Z 3=Z 正-h 消； 下）
（0）Ⅲ）Z Z 1，Z 2，Z 3}； 死=max{
（0）(0) Ⅳ）据Z -q p
（0）（0）
则Z 死=Z ；否则q =q p ，转到Ⅱ。 死
本设计要求ε=1m3/s。
3.3 保证出力计算
本次设计要求长系列等出力操作；用试算法逐年求解以下方程组：
V t =Vt-1+(Qt －q t ) ·Δt N t =Kqt H t V 0=V死
其中：V t-I ,V t ——t 时段初、末水库蓄水量；Q t ——t 时段平均入库流量（新系列）；q t —— t时段平均发电流量；H t ——t 时段平均水头；V t ——供水期末水库蓄水量。
对某一特定年份求解步骤如下： 1．设 Np =N(0)
（1）设q t =q(0) (qt 为t 时段发电流量) ；
（2）V t =Vt-1+(Qt －q t ) ·Δt (当V t ＞V 兴+V死，取V t =V兴+V死) （3）由 V均=(Vt +Vt-1)/2查水位库容曲线得到Z 上； 由q t 查坝址下游水位流量关系曲线得到Z 下； （4）N t =Kqt (Z上－Z 下)
（5）若|Nt －N p |＜ε1, 转下时段；否则q t =q(0)+(Np －N t )/[K(Z上－Z 下)]，转（2）步骤。
2．求年最小水库蓄水量V e ;
3．若|Ve －V 死|＜ε2，转下一年；否则N p =N(0)+K[(Z正+Z死)/2－Z 下]( V 死－V e )/T
供
转（1）。
求出各年的供水期平均出力后，据设计保证率可求出N p 。
3.4 水电站必须容量选择
必需容量包括工作容量与备用容量两部分。本设计缺少电力平衡的资料，采用经验方法确定工作容量如下：
（1） 保证出力中部分担任航运基荷： N l ，基 10（万千瓦）
（2） 设N 峰为担任峰荷的保证出力： N 峰=N p -10（万千瓦） （3） 按以下关系确定峰荷工作容量： N l ，基=3. 08N 峰+7（万千瓦） （4） 水电站工作容量 N l =N l , 基+N l ，峰（万千瓦）
本设计电站担任系统负荷备用及事故备用容量，各方案取值如下：
表11 事故备用容量取值
3.5 水电站调度图绘制
对兴利而言，本课程设计对水电站调度图只要求作两条线，一条是基本调度线——防破坏线；一条是加大出力辅助线。
（一）防破坏线的绘制 防破坏线按下列步骤绘制：
1．选择设计保证率范围内的径流系列（新系列）资料。（从原始系统中剔除来水小于设计枯水年的年份）
2．逐年从供水期水期末开始，按N p 等出力逆时序操作，求得各年迟蓄方案水库蓄水量过程线。
3．将各年迟蓄方案水库蓄水量过程线点绘在一张图上，并取其外包线，即为防破坏线。
以上第2步采用等出力试算法逆时序求解以下方程组：
V t-1= Vt -(Qt －q t ) ·Δt N t =Kqt H t
式中符号意义同前。其具体求解流程如下： （1）设q t =q(0)；
（2）V t-1=Vt －(Qt －q t ) ·Δt (Vt 起始值为V 死) （当V t-1＜V 死，取V t-1=V
死
）；
（3） V 均=(Vt +Vt-1)/2查水库水位库容曲线得到Z 下；
（4）N t =K·q t ·(Z上－Z 下) ；
（5）若|Nt －N p | ＜ε，转前时段，否则q t =q(0)+(Np －N t )/〔K(Z上－Z 下) 〕，转（２）。
第3步中的外包线，实际上是各条蓄水量过程线的同时刻纵坐标最大值，在具体操作时，可以在步骤2完成之后，直接给出外包线上各点坐标，当然最后采用值，还应视输出结果作适当分析修正，使防破坏线更可靠。
（二）防洪限制水位确定
防洪限制水位是体现防洪与兴利相互结合的重要参数。选择恰当，可在不影响兴利可靠性前提下，降低大坝高度，节省投资。本设计以获得最大结合库容为原则选择。根据五强溪水电站洪水资料分析，该库洪水最迟发生在７月底，８月初，故防洪限制水位取值为７月底，８月初防洪线上的坐标值。
防洪限制水位作为调洪演算的起调水位，并据此可求出结合库容。
（三）加大出力辅助线的绘制
右图①线为防破坏线，在汛期防洪限制水位与防破坏间为加大出力区，水库水位处于此区时，水电站应加大出力工作，适当向系统多提供电量。但加大出力区范围较大，为减少操作的任意性，在该区中增加三条辅助线。本设计采用简化方法确定该辅助线，具体操作如下：
Z it =Z 死+
Z 汛-Z 死
4
∙i
Z it ---第i 条加大出力辅助线t 时刻的坐标。
三条辅助线将加大出力区分成四个区域，第i 区的加大出力值为： N i =N p +
N y -N p
4
∙i ，
N i —第i 区加大出力值，N y —装机容量。
3.6 重复容量选择与多年平均电能计算
（一） 重复容量的选择
为了利用弃水增发电能，节省火电站的燃料消耗，在水电站上增设一部分装机容量，由于它不能替代火电站的工作容量，因而称之为重复容量。重复容量的选择是一个经济问题，理论上应将增加装机容量产生的净效益与节省的非水电站的燃料消耗费用相比较。本设计采用重复容量经济利用小时数作为反映重复容量的合理性指标，并取h 经济=2500小时。
补充千瓦利用小时数计算是确定重复容量的关键，但其核心是计算不同重复容量的多年平均电能，多年平均电能的计算与调度图或调度规划有关，本次设计调度按以下规则操作：
1．当时段初水位位于防破坏线内时，时段出力N t =Np 。
2．汛期时段初水位位于加大出力区时，按加大出力线工作，即N t =Ni 。 3．供水期时段初水位在防破坏线以上时，使时段水位尽可能向防破坏线上靠，同时要考虑装机容量的限制。
4．当满装机发电，且水位超过Z 防限或Z 正时，才允许弃水。 重复容量的选择步骤如下：
（1） 假定若干重复容量0，△N ，2△N ，3△N „等万千瓦；
（2） 按调度原则对每一装机容量（N y =N必+N备）计算多年平均电能（用新系
列长系列操作）；
（3） 计算补充千瓦年利用小时数h 利=（4） 点绘N 重～h 利
（5） 据h 经济，确定重复容量N 重。
（二）多年平均电能计算
利用选择重复容量步骤中的第（2）步的中间结果，可点绘装机容量与多年平均电能的关系，如右上图所示，据选择的重复容量，确定五强溪电站的装机容量为：
N y =N 必+N 重
∆E
； ∆N
进而查Ny ～E 关系线，可求出多年平均电能E 。应当注意，对第Ⅰ、Ⅱ方案，由于回水影响，减少了上游风滩电站的多年平均电能，应从五强溪电站多年平均电能中扣除。
（三）径流利用系数的计算
当确定装机容量之后，按调度图和调度原则采用长系列调节计算求得各方年的弃水量，进而求出多年平均弃水流量Q 弃，按式：
η=
Q 0-Q 弃
Q 0
其中：Q 0——五强溪电站多年平均流量。便可求得各方案的径流利用系数η。
4 防洪计算
（一） 水库调洪计算
五强溪水电站防洪计算任务包括三种标准洪水的调洪计算，下游防洪标准为P=5%，大坝设计标准为P=0.1%，大坝校核标准为P=0.01%，三种标准设计洪水见附表二；调洪计算采用多级调节方法，调洪规则如下：
（1） 起调水位为汛前限制水位。
（2） 当水库洪水流量小于防洪限制水位相应的下泄能力且小于安全泄量时，控制闸门，让泄流量等于来水量（q t = Qt ）水库水位维持在汛期水位不变。
（3）当水库入流量超过汛前限制水位相应的下泄能力，而小于下游安全泄量时，打开闸门自由泄流，水库水位上升，下泄量随之增大。
（4）当自由泄流下泄量超过安全泄量时，对下游标准的洪水，控制q t =q安，直至调节计算结束，所得最高水位为防洪高水位。对大坝防洪标准按(5)调节。
（5）当水库水位不及防洪高水位时，控制q t =q安，当水库水位升高至防洪高水位时，闸门全开，自由泄流，得调洪后的最高水位。
溢洪设备的选择本身是一个经济问题，它是权衡上下游洪灾损失的重要参数，而且泄洪设备还受材料最大应力强度及闸门结构限制；下游岩基状况及消能设备情况的影响，本课程设计不要求作溢洪设备选择，各方案泄洪设备尺寸已在任务书中给出。本水库有溢洪孔与溢洪道两大类泄洪设备，水流流态有孔与自由泄流两种。
自由泄流时采用公式：Q =1. 77nBH 3/2 孔口出流是采用公式：Q =n ωμ2gH
式中n 为溢洪道孔数，B 为闸门宽，H 为堰顶水头，ω为每孔溢洪道过水面积=宽×高；μ为系数，根据模型试验：μ=0. 99-0. 53高度，当闸门全开时，a 即为闸门高度。
对千年一遇洪水调节计算得设计洪水位及相应最大泄流量，对校核洪水进行调节计算得校核洪水位及相应最大下泄流量，并根据求得的校核洪水位，确定总库容。
在调洪计算过程中，对闸门控制泄流情形，利用水量平衡方程式递推求得，
a
，其中：a =闸门开启H
十分简单。但是对于自由泄流情形，则需求解以下隐式方程组：
⎛Q +Q t -1q t +q t -1⎫
V t =V t -1+ t -⎪⋅∆t
22⎝⎭ q =f (V )
式中：V t-1,V t 为t 时段始、末水库蓄水量；Q t-1,Q t 为t 时段始、末入库洪水流量；q t-1,q t 为t 时段始、末出库流量；△t 为时段长；q=f(V)为泄洪能力曲线，它为当孔、闸全开时的水库蓄水量为V 与水库下泄流量的关系线。
本课程设计采用如下步骤试算求解： (1) 设q t = q(0)；
⎛Q t +Q t -1q t +q (0)
(2) V t =V r -1+ - 22⎝⎫
⎪⋅∆t ⎪⎭
(3) 由V t 查q = f(v) 曲线得相应下泄流量q (1) ；
(4) 若|q(0)－q (1)|
（二）闸顶高程的确定 堰顶高程计算公式为：
坝顶高程1=设计洪水+风浪高1+安全超高1 坝顶高程2=校核洪水+风浪高2+安全超高2 坝顶高程 = max｛坝顶高程1，坝顶高程2｝
V 风浪高的计算公式： ∆h =0. 0208
5/4
⋅D 1/3
式中：V 为风速，以m/s计；校核洪水时风速乘0.8；D 为吹程，为km 计。 安全超高由规范根据坝质、坝型而定。
5 经济计算
水利工程建设是一个庞大的经济活动。严格地说，它的每一个参数的确定都是一个经济问题，需要通过经济比较才能确定。由于时间有限，毕业设计只以正常蓄水位为研究对象，说明水利工程建设中经济分析的一般方法。
投资、运行费、效益是进行经济分析的三大主要经济指标。经济建设追求的
目标应是净效益最大。当不同方案的效益相同时，该目标等价于费用最小。根据“电力工程经济分析条例”规定，水电工程的经济比较采用年费用最小法，即在同时满足向电网提供的电力、电量要求和其它综合效益的前提下，所选最优方案的投资、运行费等总费用为最小。
由于不同工程规模所产生的电力、电量是不同的，为满足方案的可比性，必须选择最优等效替代方案，本毕业设计选用火电站作为替代方案。
本毕业设计要求考虑资金的时间价值，折算率采用r 0=0.1；对替代火电站使用寿命与水电站不一样长，采用等额重置处理。
计算资金流程是进行经济分析的主要内容，年费用最小经济分析法，通常以效益最大方案为基准，效益最大的方案只需计算该方案本身的投资与运行费；而对其它效益较小的方案，不仅要计算方案本身的投资与运行费，还要计算等效替代方案的投资和运行费，而且要计算等效替代措施的投资和运行费。对五强溪电站资金流程可参照下表进行。
永久性建筑物、机电及临时工程、预备费用等的总和称为总投资，总投资的逐年分配比例如下表13。
表 13 总投资逐年分配
第十一年即施工最后一年，有些设备及工程可以折价回收，回收投资率为表中的负值。
永久性建筑物、机电及临时工程的分投资可根据大坝坝高正常蓄水位，装机容量等估算。
除了建筑物投资，还有水库补偿投资，水库补偿投资于第一台机组发电前一年结束，施工第二年开始移民，补偿投资总值据正常蓄水位确定，其逐年分配如下：
以第一年为准：
表 14 逐年分配表
以正常蓄水位125m 方案（以下称基准方案）为基准，其它各方案与方案一发电效益之差需要由系统中修建火电站来替代。由于火电站厂用电较水电站大，故替代电站容量差值为必需容量差值的1.1倍。替代电站的发电量差值为五强溪电站多年平均电能差值的1.05倍。
替代电站的经济指标如下：
火电站单位千瓦投资750元/kw； 煤矿投资0.07元/kw.h；
替代方案的投资除兴建必要规模的火电厂本身投资外，还应计划与之配套的煤矿投资。设第i 方案与基准方案必需容量差值为ΔN ；多年平均电能的差值为ΔE ，则替代电站的投资为：
K 电=750×ΔN ×1.1（万元） 煤矿投资为：
K 矿=ΔE ×1.05×0.07（万元） 其投资流程按下表确定： 表 15 投资流程
各方案的正常年运行费包括大修提成、电站运行费、水库补偿提成三部分： （1
）水电站运行费u 1 ：
u 1=运行费定额×装机容量
运行费定额：125m-109m 方案为2元/千瓦；108m-101m 方案为2.2元/千瓦；100m-96m 方案为2.3元/千瓦。
（2）大修费u 2
大修费与造价有关，还与造价结构有关。本设计将水电工程总造价分成三部分。即水工建筑物（包括大坝、厂房、水道、航运建筑等）；房屋交通工程和机电设备，各部分大修费如下表：
（a ） 水工建筑物
表 16 最大坝高造价
（b ） 房屋、交通工程
表 17 房屋、交通工程造价
（c ） 机电
（d ） 水库补偿
其他方案除了与基准方案一样，计算与水电站有关的运行费之外还应计算火电站的运行费，它包括电站运行费和燃料费两项，电站运行费按投资的8%计；燃料费按0.02元/度计算。
对于大型水利枢纽，通常是边施工边投产，将第一台机组发电到达到电站设计效益之间的时间称为初始运行期。而将电站达到设计效益的时间称为正常运行期。初始运行期内的效益与运行费均是逐年增加的。为简单起见，假定各方案的初始运行期均为三年，均在第十一年末进入正常运行期，
初期运行阶段各年的发电量为正常运行时发电量的比例数如下表：
表 20 初期运行阶段各年的发电量为正常运行时发电量的比例数
设第t 年水电站的初期运行费u t U t =正常运行费×
E t
E 0
以第一方案为准，其他方案还应计算替代火电站的初期运行费。严格地说，火电站初期运行费也应计算电站与燃料两部分，但由于本设计火电站投资流程不知，只计算各方案燃料费，设u 火，t 为火电站第t 年的初始运行费。则
u 火，t =火电站正常运行燃料费×
E t
E 0
以上以发电效益（电力、电量）相等计算了各方案的投资、运行费及替代方案的投资与运行费。由于五强溪水电站是一个综合利用水电站，防洪效益十分显著，还由于汛期防洪限制水位不同，各方案的防洪效益亦不一样，我们将各方案的防洪效益作为“负费用”计入各方案的资金流程中，通常水库的防洪效益取多年平均效益计算。计算方法如下： （1） 作历史洪水的拦洪量频率曲线。 （2） 将建库前频率曲线下移v 防。
（3） 将图中阴影面积（减少的拦洪量）均推到100％中得多年平均减少的水库
拦洪量Δw 。
（4） 按下式计算的耕地淹没面积
F = 5 ＋ 1.132·△W
F 为淹没耕地面积（万亩）；△W 为减少分洪量（亿m 3）。
（5） 计算防洪效益：
B=100F（万元）
将以上各项计算值汇总到经济计算表中，求出的总计算表中，求出的总计算值即为各方案的资金流程。根据资金折算公式，可求出动态年费用，并据此选择最优正常蓄水位方案。
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水资源规划毕业设计任务书